Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống Điều hòa và Thông gió Tòa nhà EVN

Tham khảo đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật nhiệt chi tiết về tính toán, thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió. Tài liệu đầy đủ file word và bản vẽ.

• Tác giả: Nguyễn Văn Hưng
• Người hướng dẫn: Th. Nguyễn Xuân Bình
• Trường học: Đại học Công nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt
• Đề tài: Tính toán, thiết kế hệ điều hoà không khí và thông gió cho tầng 10, 11, 12 tòa nhà EVN, Hà Nội
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái Niệm và Vai Trò của Điều Hòa Không Khí

Điều hòa không khí là hệ thống thiết bị cơ học được thiết kế để điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và chất lượng không khí trong một không gian kín. Ở Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới ẩm nóng quanh năm, hệ thống điều hòa không khí đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong các công trình hiện đại. Công nghệ kỹ thuật nhiệt không chỉ cải thiện điều kiện làm việc của con người mà còn bảo vệ thiết bị điện tử và các quy trình sản xuất công nghiệp. Ngành điều hòa và thông gió đã trở thành lĩnh vực phát triển mạnh mẽ, từ các tòa nhà công vụ, bệnh viện, cho đến các cơ sở sản xuất. Tầm quan trọng của thiết kế hệ thống điều hòa nằm ở khả năng tạo ra môi trường làm việc thoải mái, tăng năng suất lao động và đảm bảo sức khỏe cho người sử dụng.

1.1. Khái Niệm Điều Hòa Không Khí

Điều hòa không khí là quá trình xử lý không khí bao gồm việc làm mát, sưởi ấm, loại bỏ độ ẩm và lọc sạch các chất gây ô nhiễm. Hệ thống điều hòa bao gồm các thiết bị như dàn lạnh, dàn nóng, quạt, ống dẫn gió và hệ thống điều khiển tự động. Mục đích chính là duy trì các thông số không khí trong phạm vi cho phép để tạo điều kiện thoải mái cho con người và bảo vệ các thiết bị, sản phẩm trong không gian đó.

1.2. Phân Loại Hệ Thống Điều Hòa Không Khí

Hệ thống điều hòa không khí được phân thành hai loại chính: hệ thống tập trung cung cấp khí xử lý đến nhiều phòng thông qua mạng ống gió, và hệ thống cục bộ sử dụng máy điều hòa đơn vị riêng cho từng phòng. Hệ thống kiểu phân tán là lựa chọn phổ biến cho các tòa nhà cao tầng như tòa nhà EVN vì tính linh hoạt và hiệu quả năng lượng cao hơn.

II. Tính Toán Tải Nhiệt và Phương Pháp Thiết Kế

Tính toán tải nhiệt là bước quan trọng nhất trong thiết kế hệ thống điều hòa không khí. Tải nhiệt bao gồm tất cả các nguồn tỏa nhiệt trong phòng như nhiệt từ máy móc thiết bị điện, chiếu sáng, con người, bức xạ mặt trời và thất thoát qua kết cấu bao che. Phương pháp tính toán nhiệt thừa yêu cầu xác định chính xác từng thành phần để lựa chọn công suất máy lạnh phù hợp. Ngoài ra, cần tính toán lượng ẩm thừa và nhiệt độ đọng sương để đảm bảo độ ẩm trong phòng nằm trong khoảng cho phép (45-60%). Bảng tổng hợp tính nhiệt sẽ giúp kỹ sư dễ dàng quản lý dữ liệu và đưa ra quyết định thiết kế hợp lý cho từng tầng công trình.

2.1. Các Nguồn Tỏa Nhiệt Trong Không Gian

Nhiệt từ máy móc điện (Q1), nhiệt từ chiếu sáng (Q2), nhiệt từ con người (Q3), nhiệt từ bức xạ mặt trời qua cửa kính (Q6), và nhiệt thất thoát qua kết cấu bao che (Q8) là những nguồn nhiệt chính. Mỗi phòng có khả năng tỏa nhiệt khác nhau tùy thuộc vào diện tích, số lượng người, số thiết bị điện và định hướng mặt trời. Tính toán chính xác từng thành phần là điều kiện tiên quyết cho thiết kế hiệu quả.

2.2. Xác Định Thông Số Thiết Kế

Thông số bên ngoài bao gồm nhiệt độ, độ ẩm ngoài trời và thông số bên trong là nhiệt độ, độ ẩm yêu cầu bên trong phòng. Việc lựa chọn cấp điều hòa không khí dựa trên mục đích sử dụng phòng (văn phòng, phòng máy, phòng sạch). Tiêu chí thiết kế được xác định từ các căn cứ thiết kế như tiêu chuẩn Việt Nam và các quy định kỹ thuật liên quan.

III. Chọn Máy Lạnh và Thiết Bị Cốt Lõi

Lựa chọn máy lạnh phù hợp là bước tiếp theo sau khi hoàn tất tính toán tải nhiệt. Công suất lạnh cần thiết được xác định từ tổng tải nhiệt và phải có hệ số dự phòng phù hợp. Dàn lạnh cho từng phòng được chọn dựa trên lưu lượng gió và sức làm lạnh yêu cầu. Dàn nóng (nếu có) được thiết kế để đáp ứng nhu cầu sưởi ấm vào mùa đông. Ngoài ra, đường ống gas (đường R410A hoặc R32) cần được tính toán kỹ lưỡng về đường kính và độ dày. Đường ống nước ngưng dẫn nước thải từ dàn lạnh cũng cần thiết kế cẩn thận để tránh tắc nghẽn. Hệ thống điều khiển tự động với cảm biến nhiệt độ và độ ẩm đảm bảo hoạt động ổn định và tiết kiệm năng lượng.

3.1. Tính Công Suất Lạnh và Chọn Máy

Công suất lạnh được tính bằng công thức: Q = tổng tải nhiệt × hệ số dự phòng. Máy lạnh phải được chọn từ các sản phẩm uy tín có khả năng đáp ứng yêu cầu công suất. Dàn lạnh được lắp đặt trong phòng hoặc trong tủ kỹ thuật, còn dàn nóng (nếu cần) thường được đặt ở các khu vực chung hoặc ngoài trời.

3.2. Thiết Kế Hệ Thống Ống Dẫn và Điều Khiển

Đường ống gas cần có kích thước phù hợp để đảm bảo lưu lượng gas và giảm tổn thất áp suất. Bộ chia gas được sử dụng cho hệ thống đa dàn để phân bổ lạnh đều. Đường ống nước ngưng phải có độ dốc phù hợp. Hệ thống điện điều khiển và điện động lực được thiết kế để điều khiển máy lạnh tự động dựa trên cảm biến.

IV. Thiết Kế Hệ Thống Thông Gió Cấp và Thoát

Hệ thống thông gió đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp không khí tươi vào phòng và thoát không khí ô nhiễm ra ngoài. Tính toán lưu lượng gió dựa trên số lượng người, mục đích sử dụng phòng và các tiêu chuẩn vệ sinh. Đường ống cấp gió tươi được thiết kế để phân phối gió đều khắp phòng với tính toán kích thước ống và tổn thất áp suất. Đường ống hút thải thoát gió bẩn ra ngoài với lưu lượng bằng hoặc lớn hơn lưu lượng cấp để duy trì áp suất phòng. Quạt cấp gió và quạt hút mùi được lựa chọn dựa trên tổn thất áp suất toàn bộ của hệ thống ống dẫn. Bóc tách khối lượng vật tư bao gồm tính toán số lượng ống gió, phụ kiện kết nối và các thiết bị phụ trợ cần thiết cho lắp đặt đầy đủ hệ thống.

4.1. Phương Pháp Tính Toán Thông Gió

Lưu lượng gió tươi cấp được xác định dựa trên tiêu chuẩn: 40-60 m³/h/người cho văn phòng, 80-100 m³/h/người cho phòng họp. Kích thước ống dẫn gió được tính toán để đảm bảo vận tốc gió nằm trong khoảng 4-6 m/s (phòng) hoặc 6-8 m/s (ống chính). Tổn thất áp suất bao gồm tổn thất dọc ống và tổn thất tại các phụ kiện kết nối.

4.2. Lựa Chọn Quạt và Thiết Bị Phụ Trợ

Quạt cấp gió tươi phải có lưu lượng và áp suất đủ để thắng lại tổn thất áp suất toàn bộ của hệ thống ống dẫn. Quạt hút mùi được chọn tương tự. Các thiết bị phụ trợ như van chặn, cảm biến áp suất, bộ lọc gió được bóc tách và đưa vào bảng khối lượng vật tư để lập dự toán.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 1. Khái niệm và vai trò của điều hòa không khí 1. Khái niệm về điều hòa không khí Điều hòa không khí (điều tiết không khí) là quá trình tạo ra và duy trì ổn định các thông số vi khí hậu của không khí trong phòng theo một chương trình định sẵn không phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài. Vai trò Điều tiết không khí đã gắn liền và hỗ trợ với các ngành sản xuất như: Cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử, vi điện tử, kỹ thuật viễn thông, quang học, vi phẫu thuật, kỹ thuật quốc phòng, vũ trụ ….Bởi máy móc thiết bị hiện đại của chũng ta chỉ có thể làm việc hiện đại an toàn hiệu quả cao ở nhiệt độ và độ ẩm thích hợp và cũng nhờ điều tiết không khí mà các ngành công nghiệp nhẹ như: dệt vải, kéo sợi, sản xuất thuốc lá, rượu bia, bánh kẹo, phim ảnh….mới đảm bảo được chất lượng sản phẩm, vì sản phẩm của chúng chỉ đạt được chất lượng cao khi có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp.

Điều hoà khí hậu tiện nghi nhằm nâng cao đời sống con người, tạo cho con người có điều kiện khí hậu thích hợp thoải mái để sống và lao động. Nếu tạo được điều kiện khí hậu thích hợp thì con người có thể tăng tuổi thọ lên 10%. Các tiện nghi điều hoà khí hậu càng trở lên quen thuộc, đặc biệt trong các ngành y tế, văn hoá thể thao, du lịch, vi khí hậu gia đình. Tình hình ở Việt Nam Việt Nam là đất nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm.

Vì vậy kỹ thuật thông gió, điều tiết không khí là một trong những ngành có ý nghĩa vô cùng to lớn đối với đời sống con người và sản xuất. Ngày nay, trên tất cả các miền của đất nước ta, các công trình văn hoá, nhà ở, văn phòng, khách sạn, bệnh viện, phân xưởng sản xuất đã và đang xây dựng trong đó không thể thiếu phần trang bị các hệ thống điều hoà không khí để taọ ra môi trường không khí tiện nghi cho sinh hoạt cho con người và cho quy trình công nghệ sản xuất. 1 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Xuân Bình 1. Các hệ thống điều hòa không khí 1.

Phân loại hệ thống điều hòa không khí Một hệ thống điều hòa không khí được chia làm 4 loại chính: Hệ thống điều hòa cục bộ, máy điều hòa nguyên cụm, hệ thống điều hòa Chiller, hệ thống điều hòa VRV/VRF. Hệ thống điều hòa không khí cục bộ Hệ thống điều hoà không khí cục bộ gồm 2 loại chính là máy điều hoà cửa sổ và máy điều hai mảnh ( 1 mẹ, 1 con). - Ưu điểm: các loại máy nhỏ, hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt,vận hành, bảo trì, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ, rất thích hợp với các phòng và các căn hộ nhỏ. - Nhược điểm cơ bản của hệ thống điều hoà cục bộ là rất khó áp dụng cho các phòng lớn, hội trường, phân xưởng, nhà hàng, cửa hàng, các toà nhà cao tầng như các khách sạn, văn phòng vì khi lắp đặt các cụm dàn nóng ngoài Hình 1.1 Hệ thống điều hòa cục bộ 1.

Máy điều hòa Multi Máy điều hoà nhiều cụm là hệ thống máy điều hoà gồm có 1 cụm dàn nóng ngoài nhà với từ 2 đến 7 cụm dàn lạnh trong. Các loại dàn lạnh cho máy điều hoà nhiều cụm rất đa dạng: treo tường, treo trần, đặt sàn, áp trần, giấu trần có hoặc không có nối ống gió. 2 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Xuân Bình Hình 1.2 Máy điều hòa Multi - Tiết kiện không gian lắp đặt dàn nóng - Chung điện nguồn, giảm chi phí lắp đặt. Hệ thống kiểu phân tán 1.

Máy điều hòa không khí làm lạnh bằng nước (WATERCHILLER) Hệ thống điều hòa không khí kiểu làm lạnh bằng nước là hệ thống trong đó cụm máy lạnh không trực tiếp xử lý không khí mà làm lạnh nước đến khoảng 7oC. Sau đó nước được dẫn theo đường ống có bọc cách nhiệt đến các dàn trao đổi nhiệt gọi là các FCU và AHU để xử lý nhiệt ẩm không khí. Như vậy trong hệ thống này nước sử dụng làm chất tải lạnh.3 là sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều hoà làm lạnh bằng nước .Hệ thống gồm các thiết bị chính sau: - Cụm máy lạnh Chiller - Tháp giải nhiệt (đối với máy chiller giải nhiệt bằng nước) hoặc dàn nóng (đối với chiller giải nhiệt bằng gió) - Bơm nước giải nhiệt - Bơm nước lạnh tuần hoàn - Bình giãn nở và cấp nước bổ sung - Hệ thống xử lý nước 3 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Xuân Bình - Các dàn lạnh FCU và AHU Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều hoà làm lạnh bằng nước  Ưu, nhược điểm  Ưu điểm: - Công suất dao động lớn: Từ 5Ton lên đến hàng ngàn Ton - Hệ thống ống nước lạnh gọn nhẹ, cho phép lắp đặt trong các tòa nhà cao tầng, công sở nơi không gian lắp đặt ống nhỏ. - Hệ thống hoạt động ổn định , bền và tuổi thọ cao.

- Hệ thống có nhiều cấp giảm tải, cho phép điều chỉnh công suất theo phụ tải bên ngoài và do đó tiết kiệm điện năng khi non tải: Một máy thường có từ 3 đến 5 cấp giảm tải. Đối với hệ thống lớn người ta sử dụng nhiều cụm máy nên tổng số cấp giảm tải lớn hơn nhiều. - Thích hợp với các công trình lớn hoặc rất lớn.  Nhược điểm: - Phải có phòng máy riêng.

- Phải có người chuyên trách phục vụ. - Vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng tương đối phức tạp. - Tiêu thụ điện năng cho một đơn vị công suất lạnh cao, đặc biệt khi tải non.  Phạm vi ứng dụng: 4 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Xuân Bình - Lắp đặt cho nhà máy, nhà xưởng, khu công nghiệp - Lắp đặt cho tòa nhà, trung tâm thương mại 1.

Máy điều hòa không khí VRV Hãng Daikin của Nhật Bản đã đưa ra giải phápVRV (Variable Refrigerant Volume) là điều chỉnh năng suất lạnh qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất. Thực chất là phát triển máy điều hoà tách về năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh trực tiếp đặt trong các phòng, tăng chiều cao lắp đặt và chiều dài đường ống giữa các cụm dàn nóng và dàn lạnh để có thể ứng dụng cho các toà nhà cao tầng như văn phòng, khách sạn.4 là sơ đồ nguyên lý của một hệ thống điều hoà kiểu VRV. Hệ thống bao gồm các thiết bị chính: Dàn nóng, dàn lạnh, hệ thống đường ống dẫn và phụ kiện.  Dàn nóng Dàn nóng là một dàn trao đổi nhiệt lớn hoặc tổ hợp một vài dàn nóng.

Cấu tạo dàn nóng cũng gồm dàn trao đổi nhiệt cánh nhôm trong có bố trí một quạt hướng trục, thổi gió lên phía trên. Môtơ máy nén và các thiết bị phụ của hệ thống làm lạnh đặt ở dàn nóng. Máy nén lạnh thường là loại máy kín ly tâm dạng xoắn.  Dàn lạnh Dàn lạnh có nhiều chủng loại như các dàn lạnh của các máy điều hòa rời.

Một dàn nóng được lắp không cố định với một số dàn lạnh nào đó, miễn là tổng công suất của các dàn lạnh dao động trong khoảng từ 50 ÷ 130% công suất dàn nóng. Nói chung các hệ VRV có số dàn lạnh trong khoảng từ 4 đến 16 dàn. Hiện nay có một số hãng giới thiệu các chủng loại máy mới có số dàn nhiều hơn. Trong một hệ thống có thể có nhiều dàn lạnh kiểu dạng và công suất khác nhau.

Các dàn lạnh hoạt động hoàn toàn độc lập thông qua bộ điều khiển. Khi số lượng dàn lạnh trong hệ thống hoạt động giảm thì hệ thống tự động điều chỉnh công suất một cách tương ứng. 5 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Xuân Bình - Các dàn lạnh có thể được điều khiển bằng các Remote hoặc các bộ điều khiển theo nhóm thống. - Nối dàn nóng và dàn lạnh là một hệ thống ống đồng và dây điện điều khiển.

Ống đồng trong hệ thống này có kích cỡ lớn hơn máy điều hòa rời. Hệ thống ống đồng được nối với nhau bằng các chi tiết ghép nối chuyên dụng gọi là các REFNET rất tiện lợi. - Hệ thống có trang bị bộ điều khiển tỷ tích vi (PID) để điều khiển nhiệt độ phòng. - Hệ có hai nhóm đảo từ , điều tần (Inverter) và hồi nhiệt (Heat recovery).

Máy điều hoà VRV kiểu hồi nhiệt có thể làm việc ở 2 chế độ sưởi nóng và làm lạnh.4: Sơ đồ nguyên lý của VRV - Nhược điểm của hệ thống VRV là không lấy được gió tươi, để cấp gió tươi cho phòng và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống điều hoà không khí cần bố trí thêm thiết bị thông gió thu hồi nhiệt đi kèm. Giá thành của hệ thống VRV tương đối cao nên chủ yếu phục vụ cho điều hòa tiện nghi chất lượng cao. - Phạm vi ứng dụng: Phục vụ cho điều hòa tiện nghi chất lượng cao, tòa nhà cao tầng, văn phòng. 6 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Xuân Bình 1.

Giới thiệu về công trình Hình 1.1 Tòa nhà EVN Tên công trình: Tòa nhà EVN. Địa chỉ: Số 11 Cửa Bắc, Quận Ba Đình, Hà Nội. Quy mô: EVN tower được xây dựng trên khu đất với tổng diện tích xây dựng là 15. Trong đó diện tích xây dựng là 4.Tòa nhà có 3 tầng hầm, khối đế cao 5 tầng, có 2 tòa tháp một tháp 33 tầng (Tháp A), và Tháp B 29 tầng.

Tổng diện tích sàn (không kể tầng hầm) : 73.Diện tích thực tế văn phòng làm việc và cho thuê :45 621 m2.Diện tích cho thuê mặt bằng tòa EVN tower linh hoạt theo nhu cầu từ 50-75- 150-220….Có giá cho thuê dao động từ 21-23$/m2/tháng tùy từng tầng, từng diện tích thuê cụ thể.Vị trí địa lí: - Nằm ở vĩ độ 20o Bắc - Mặt trước nằm ở hướng Tây Nam - Mặt sau nằm ở hướng Đông Bắc - Hai bên trái phải lần lượt là hướng Tây Bắc và Đông Nam. Ở đề tài lần này, phạm vi tính toán thiết kế là tầng 10,11,12 đặc điểm của các tầng như sau: 7 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Xuân Bình Bảng 1.