Đồ án Toán: tốt nghiệp tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí

Đồ án tốt nghiệp về hệ thống điều hòa không khí và thông gió cho trung tâm hành chính Quy Nhơn. Tính toán thiết kế chi tiết hệ thống HVAC hiện đại.

• Tác giả: Trần Văn Nghĩa
• Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Thành Luân
• Trường học: Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Điều Hòa Không Khí, Thông Gió Trung Tâm Hành Chính Quy Nhơn
• Loại tài liệu: Graduation Project
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Tóm tắt

I. Khái Niệm Về Đồ Án Tốt Nghiệp Tính Toán Kiểm Tra Hệ Thống

Đồ án tốt nghiệp tính toán kiểm tra hệ thống là một công việc quan trọng trong quá trình đào tạo kỹ sư cơ khí, đặc biệt là trong lĩnh vực điều hòa không khí và thông gió. Đây là cơ hội để sinh viên tổng hợp toàn bộ kiến thức đã học, áp dụng vào thực tiễn thiết kế và tính toán các hệ thống phức tạp. Tính toán kiểm tra hệ thống đòi hỏi sinh viên phải nắm vững các nguyên lý cơ bản, phương pháp tính toán hiện đại và khả năng sử dụng phần mềm hỗ trợ. Thông qua đồ án này, sinh viên có thể hiểu rõ hơn về các quy trình làm việc thực tế trong ngành công nghiệp xây dựng và cơ khí. Ngoài ra, kiểm tra hệ thống cũng giúp đảm bảo chất lượng và hiệu suất của các công trình sau khi hoàn thành.

1.1. Định Nghĩa Và Tầm Quan Trọng

Tính toán kiểm tra là quá trình xác minh các thông số kỹ thuật của hệ thống điều hòa không khí thông qua các công thức toán học và phần mềm chuyên dụng. Việc kiểm tra hệ thống đảm bảo rằng thiết kế đáp ứng đúng yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí. Tầm quan trọng của đồ án tốt nghiệp nằm ở việc chuẩn bị cho sinh viên sự tự tin khi bước vào môi trường làm việc chuyên nghiệp, nơi mà độ chính xác và kỹ năng là yếu tố quyết định.

1.2. Mục Đích Của Đồ Án Tốt Nghiệp

Mục đích chính của đồ án tốt nghiệp tính toán kiểm tra hệ thống là giúp sinh viên tính toán thiết kế một hệ thống hoàn chỉnh từ khâu phân tích nhu cầu đến triển khai thực tế. Kiểm tra hệ thống không chỉ bao gồm tính toán lý thuyết mà còn bao gồm việc lựa chọn thiết bị, thiết kế ống gió, và đề xuất giải pháp lắp đặt. Thông qua đồ án, sinh viên có cơ hội làm quen với các tiêu chuẩn ngành và phương pháp làm việc chuyên nghiệp trong thực tế.

II. Quy Trình Tính Toán Cân Bằng Nhiệt Ẩm

Tính toán cân bằng nhiệt ẩm là bước nền tảng trong tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí. Quá trình này bao gồm việc xác định các tải nhiệt hiện tại và ẩn thừa, cũng như kiểm tra khả năng đông sương của hệ thống. Phương pháp Carrier là một trong những phương pháp tính toán phổ biến nhất, cho phép kỹ sư xác định chính xác lượng năng lượng cần thiết để duy trì điều kiện thoải mái bên trong công trình. Tính toán nhiệt ẩm cần xem xét nhiều yếu tố như diện tích bề mặt, độ truyền nhiệt của vật liệu xây dựng, lượng người và thiết bị phát nhiệt bên trong. Các kết quả từ kiểm tra hệ thống này sẽ quyết định dung lượng và loại thiết bị cần sử dụng cho toàn bộ hệ thống.

2.1. Phương Pháp Tính Toán Nhiệt Hiện Và Nhiệt Ẩn

Tính toán nhiệt hiện dựa trên các yếu tố như khác biệt nhiệt độ giữa trong và ngoài, diện tích kính, và độ truyền nhiệt của tường. Nhiệt ẩn thừa được xác định từ số lượng người, quá trình sản xuất, và các hoạt động bên trong không gian. Phương pháp Carrier sử dụng hệ số hiệu chỉnh để đạt được kết quả chính xác nhất cho tính toán kiểm tra hệ thống. Các công thức toán học phức tạp được đơn giản hóa thông qua bảng tra và phần mềm hỗ trợ.

2.2. Kiểm Tra Đông Sương Và Ẩm Độ

Kiểm tra hệ thống bao gồm việc đảm bảo rằng độ ẩm tương đối không vượt quá giới hạn cho phép, tránh hiện tượng đông sương trên các bề mặt lạnh. Tính toán ẩm thừa được thực hiện song song với tính toán nhiệt ẩm để xác định lưu lượng không khí cần thiết. Việc kiểm tra đông sương đảm bảo tuổi thọ của hệ thống và tránh các vấn đề như ăn mòn hay hư hỏng cấu trúc xây dựng.

III. Thiết Kế Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Và Thông Gió

Thiết kế hệ thống điều hòa không khí là phần then chốt của đồ án tốt nghiệp tính toán kiểm tra hệ thống, nơi mà các thông số tính toán được chuyển hóa thành sơ đồ thiết kế cụ thể. Sơ đồ tuần hoàn một cấp là lựa chọn phổ biến cho các công trình trung bình, cho phép kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm hiệu quả. Hệ thống thông gió bao gồm các đường ống gió tươi, quạt thông gió, và các thiết bị điều khiển để đảm bảo không khí sạch được cung cấp liên tục. Tính toán thiết kế đòi hỏi phải chọn lựa thiết bị phù hợp về công suất, chọn đường kính ống gió, và bố trí hợp lý để giảm tổn thất áp suất. Kiểm tra hệ thống hoàn chỉnh bao gồm việc xác minh rằng tất cả các thành phần hoạt động độc lập và phối hợp với nhau một cách hiệu quả.

3.1. Lựa Chọn Sơ Đồ Tuần Hoàn Không Khí

Sơ đồ tuần hoàn không khí cần được lựa chọn dựa trên các yêu cầu cụ thể của công trình, bao gồm mục đích sử dụng, điều kiện khí hậu, và ngân sách có sẵn. Sơ đồ một cấp thích hợp cho hầu hết các công trình xây dựng thương mại, trong khi sơ đồ nhiều cấp được sử dụng cho các yêu cầu khắt khe hơn. Thiết kế hệ thống phải xem xét các hệ số hiệu suất để đảm bảo tính toán kiểm tra chính xác và đáp ứng các tiêu chuẩn ngành.

3.2. Tính Toán Hệ Thống Đường Ống Gió

Tính toán thiết kế đường ống gió bao gồm việc xác định đường kính, lựa chọn vật liệu, và bố trí để giảm tổn thất. Kiểm tra hệ thống thông gió đòi hỏi tính toán độ rơi áp suất dọc theo mỗi đoạn ống để lựa chọn quạt phù hợp. Hệ thống đường ống phải được thiết kế để cung cấp lưu lượng không khí đều đặn đến tất cả các khu vực, tránh điểm chết hoặc sự không cân bằng áp suất.

IV. Lựa Chọn Thiết Bị Và Giải Pháp Lắp Đặt

Lựa chọn thiết bị là bước quan trọng trong tính toán kiểm tra hệ thống, nơi mà các yêu cầu về dung lượng, công suất và hiệu suất được chuyển đổi thành các sản phẩm cụ thể. Tính toán thiết kế yêu cầu lựa chọn máy nén, dàn lạnh, bơm tuần hoàn, và các thiết bị phụ trợ khác sao cho hoạt động hiệu quả và bền vững. Giải pháp lắp đặt phải xem xét không gian sẵn có, quy trình xây dựng, và các yêu cầu về bảo trì hằng ngày. Kiểm tra hệ thống trước khi đưa vào sử dụng bao gồm việc kiểm tra rò rỉ, hiệu chỉnh áp suất, và thử nghiệm các chế độ hoạt động khác nhau. Tài liệu kỹ thuật chi tiết phải được chuẩn bị để hỗ trợ quá trình lắp đặt và bảo trì sau này.

4.1. Tiêu Chí Lựa Chọn Thiết Bị

Tính toán kiểm tra hệ thống yêu cầu lựa chọn thiết bị dựa trên dung lượng, hiệu suất năng lượng, và độ tin cậy. Thiết kế hệ thống phải đảm bảo rằng tất cả thiết bị hoạt động trong phạm vi định mức của chúng, tránh quá tải hoặc thiếu tải. Kiểm tra thông số của các máy nén, quạt, và bơm là bước thiết yếu để đảm bảo hiệu suất tối ưu. Việc chọn các thiết bị chất lượng cao từ các hãng sản xuất uy tín sẽ giảm chi phí bảo trì và tăng tuổi thọ hệ thống.

4.2. Chiến Lược Lắp Đặt Và Thử Nghiệm

Giải pháp lắp đặt phải tuân thủ các quy định an toàn và tiêu chuẩn ngành, bao gồm việc kiểm tra áp lực, rò rỉ gas, và hiệu suất lạnh. Tính toán kiểm tra sau lắp đặt bao gồm đo nhiệt độ, áp suất, và lưu lượng tại các điểm khác nhau của hệ thống. Thử nghiệm hệ thống ở các chế độ hoạt động khác nhau đảm bảo rằng mọi thứ hoạt động đúng như thiết kế. Tài liệu chi tiết về quy trình kiểm tra hệ thống phải được lưu giữ để phục vụ cho bảo trì định kỳ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Lý do chọn đề tài: Ngày nay, các hoạt động trong đời sống hằng ngày đòi hỏi sự tiện nghi về điều hòa và điều hòa công nghệ không thể thiếu trong các tòa nhà, khách sạn, siêu thị, các dịch vụ du lịch, văn hóa, y tế, thể thao. Ngành điều hòa không khí (ĐHKK) trong những năm qua đã tạo ra môi trường vi khí hậu thích hợp cho điều kiện sinh lý của con người và nâng cao độ tin cậy hoạt động của các trang thiết bị công nghệ. Hiện nay ở Việt Nam, bất kể là công trình lớn hay nhỏ, dù là phương tiện giao thông như xe buýt, tải,… ĐHKK là một thứ ắt không thể thiếu trong cuộc sống.

Qua đó ta thấy được tầm quan trọng to lớn của ĐHKK. Vì vậy việc học tập nghiên cứu, tiến tới thiết kế lắp đặt các hệ thống ĐHKK là điều rất cần thiết. Nhận thức được sự thực tiễn ấy, chúng em thực hiện đồ án “Tính toán và thiết kế hệ thống điều hoà không khí, thông gió Tòa nhà Trung Tâm Hành chính Quy Nhơn” với mong muốn củng cố thêm những kiến thức đã được tiếp thu trong thời gian học tập trên ghế nhà trường, được tiếp xúc nhiều hơn với công việc thực tế, thu lượm những kinh nghiệm quý báu cho công việc về sau. Vai trò và ứng dụng của thông điều hòa không khí: Điều hòa không khí cũng đã hỗ trợ đắc lực cho nhiều trong ngành kinh tế và các ngành sản xuất góp phần để nâng cao chất lượng sản phẩm, đảm bảo quy trình công nghệ như trong các ngành sợi, dệt, chế biến thuốc lá, chè, công nghệ in ấn , điện tử, vi mạch điện tử, bưu điện, máy tính, may mặc, cơ khí chính xác, hóa học.

Điều hòa không khí, thông gió cho công trình chung cư, nhà ở, công ty, xí nghiệp đã và đang là một trong những hạng mục quan trọng trong lĩnh vực M&E. Sinh viên ngành nhiệt ra trường chiếm tỉ lệ cao làm việc tại cho các công ty có liên quan đến lĩnh vực này. Bởi Trong các công trình nhà văn hóa, cung thể thao, câu lạc bộ, triễn lãm, trưng bày và đặc biệt là công trình nhà ở… thường có lượng nhiệt ẩm và khí CO2 toả ra rất lớn, để tạo được cảm giác thoải mái và đảm bảo yêu cầu vệ sinh cho con người cần phải tổ chức hệ thống thông gió thổi không khí được làm mát, sạch tới vùng làm việc. Đối với các phân xưởng có tỏa ra nhiều bụi và các khí độc hại ngoài việc tổ chức cung cấp không khí sạch tới còn phải có hệ thống hút và vận chuyển hổn hợp khí bụi và độc hại về bộ phận thu gom, 1 xử lý trước khi thải vào môi trường xung quanh.

Mục tiêu thiết kế hệ thống điều hòa không khí: Mục tiêu sau khi tính toán thiết kế điều hòa không khí cho Tòa nhà Trung tâm Hành chính Quy Nhơn là áp dụng những kiến thức đã học, các tài liệu giảng dạy, tính toán thiết kế thiết bị điều hòa không khí. Qua đó, hiểu được những công thức tính toán, phương thức áp dụng, thực tiễn cho công việc sau này. 2 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 2. Giới thiệu công trình:.

Tòa nhà Trung tâm Hành chính Quy Nhơn, diện tích sàn tổng cộng là 8082 m2, chiều cao kiến trúc là 51 m, tọa lạc tại 30 Nguyễn Huệ, phường Lê Lợi, Thành phố Quy Nhơn, Bình Định được thành lập vào 09/02/2015 có thời gian làm việc là từ 07h – 17h. Tòa nhà bao gồm: Tầng trệt - Nơi để xe và phòng kỹ thuật., tầng 1- 12 là các văn phòng làm việc và nơi chứa tài liệu. Ngoài ra, nhu cầu quản lí năng lượng của mỗi tầng và mỗi phòng khác nhau nên hệ thống điều hòa không khí của các tầng riêng biệt nhau do đó đề tài tính toán thiết kế cho tầng hầm, tầng 1-12, và sân thượng mái đặt tháp giải nhiệt.1: Tổng thể công trình Mặt bằng công trình và tính năng của Công trình: Cấu trúc chính của Công trình: Bảng 2.1: Bảng diện tích công trình theo khu vực Tầng Phòng Diện tích (m2) Phòng Tài Nguyên Môi Trường 1 66,3 Phòng Tài Nguyên Môi Trường 2 44,6 Phòng Tài Nguyên Môi Trường 3 58,5 1 Văn Thư Lưu Trữ 32,2 Phòng Trống 1 32,2 Tổ Một Cửa 99,7 Sảnh 595,2 3 Phòng Khánh Tiết 77 Phòng phục vụ 14,4 Phòng Truyền Thống 44,6 2 Phòng Văn hóa Thông tin 58,5 Phòng Họp Báo 114,4 Sảnh 622,05 Chánh Văn Phòng 30,1 Phòng CT UBND 50,6 Phòng họp thường trực 88,3 Phó chủ tịch UBND 26,7 3 Phó Chánh VP 26,7 Phòng Chuyên viên 32,3 Phòng Y tế 67,9 Phòng Chuyên viên 44,6 Sảnh 310 P. Hành chính CV 30,1 Phó Chánh VP 27 Phó chủ tịch UBND 27 Phòng họp 60,2 Phòng tiếp khách 1 26,7 4 Phòng tiếp khách 2 26,7 Phòng tiếp khách 3 26,7 Phòng tiếp khách 4 32,3 Phòng tư pháp 67,9 Phòng Hành chính kế toán 51,5 Sảnh 310 Phòng Tài chính Kế hoạch 1 108,9 Phòng Tài chính Kế hoạch 2 35,3 Phòng Tài chính Kế hoạch 3 51,5 5 Phòng Kinh Tế 4 67,9 Phòng Kinh Tế 5 108,9 Sảnh 310 Trung tâm phát triển Qũy đất 1 108,9 Phòng họp 35,3 Trung tâm phát triển Qũy đất 2 51,5 6 Server 36 Trung tâm thông tin 31,2 Trung tâm Tin học 108,9 Sảnh 310 Phòng QLDT 1 108,9 Phòng BQL DT XD 1 35,3 Phòng QLDT 2 51,5 7 Phòng BQL DT XD 2 67,9 Phòng BQL DT XD 3 108,9 Sảnh 310 4 Phòng VHTT 1 108,9 Phòng VHTT 2 35,3 Phòng Thống kê 1 51,5 8 Phòng Thống kê 2 67,9 Phòng Nội Vụ 108,9 Sảnh 310 Phòng LDTBXH 108,9 Phòng Thanh Tra 35,3 Phòng Hội cựu CB 51,5 9 Phòng Hội cựu TNXP 67,9 Phòng Thanh Tra 108,9 Sảnh 310 Phòng Chủ tịch HDND 53,4 Ban Kinh tế xã hội 32,3 Phòng họp 88,5 Ủy ban MTTQ 1 51,5 10 Ủy ban MTTQ 2 67,9 Phòng Phó chủ tịch HDND 26,7 Uỷ viên TT HDND 26,7 Ban Pháp chế HDND 32,3 Sảnh 259,1 Hội cựu tù chính trị 28 Hội chữ thập đỏ 32,3 Hội Liên hiệp Phụ nữ 56 Hội Luật gia - Khuyến Học 35 11 Hội Nông dân 51,5 Liên đoàn Lao động 67,9 Thành đoàn 117,2 Sảnh 259,1 Phòng Đài truyền thanh 1 83,5 Phòng Đài truyền thanh 2 47,8 12 Kho 30,1 Sảnh 259,1 2.

Các hệ thống điều hòa không khí 2. Hệ thống Water chiller Hệ Water Chiller là hệ thống dùng nước lạnh để làm chất tải lạnh trung gian. Nước lạnh được làm lạnh ở bình bay hơi từ 12oC xuống 7oC rồi được bơm đưa đến các dàn lạnh FCU hoặc AHU để làm lạnh. Nhiệt thải ở thiết bị ngưng tụ có thể thải cho nước (hệ Chiller giải nhiệt nước) hoặc gió (hệ Chiller giải nhiệt gió).

Năng suất lạnh của một Chiller có thể từ vài chục kW đến hàng chục ngàn kW. 5 Nhược điểm: - Vì dùng nước làm chất thải lạnh nên về mặt nhiệt động, tổn thất exergy lớn hơn. - Cần phải bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU. - Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay nước ngưng khá phức tạp.

- Lắp đặt và vận hành khó khăn, đòi hỏi công nhân vận hành lành nghề. - Cần định kỳ sửa chữa, bảo dưỡng định kỳ máy lạnh và các dàn FCU. 8 8 FCU FCU FCU 6 2 4 FCU FCU 1 AHU 7 5 3 Heä thoáng nöôùc giaûi nhieät Heä thoáng maùy laøm laïnh nöôùc Heä thoáng nöôùc laïnh vôùi FCU Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống ĐHKK với chất tải lạnh bằng nước 1- Máy nén. 2- Dàn ngưng.

6- Tháp giải nhiệt. 4- Thiết bị bay hơi.2 Hệ thống VRV Hệ VRV là hệ thống điều hòa không khí, một dàn nóng kết nối với nhiều dàn lạnh (thường gọi là một mẹ nhiều con), làm lạnh trực tiếp không khí phòng trong các dàn bay hơi. VRV cũng có hai loại giải nhiệt gió và giải nhiệt nước nhưng chủ yếu là loại giải nhiệt gió. Loại giải nhiệt nước hầu như chưa được ứng dụng.

Những lợi thế của hệ thống VRV so với các hệ thống lạnh trung tâm: - Điều khiển riêng biệt: Hệ thống thông thường điều hoà không khí cho toàn bộ toà nhà, trái lại hệ thống VRV chỉ làm lạnh riêng rẽ cho từng phòng. Do đó rất lý tưởng khi 6 thay đổi cách bố trí đối với từng loại cao ốc điển hình và có thể điều khiển chính xác theo từng mức độ phù hợp với điều kiện của mỗi phòng. - Tiết kiệm không gian lắp đặt: Hiệu quả không gian được nâng cao do máy nhỏ gọn, chiều dài ống được kéo dài và khả năng đáp ứng một hệ thống điều hoà không khí chỉ với tuyến ống đơn. - Mẫu mã đa dạng: Có hai loại, đó là loại 2 chiều và loại chỉ làm lạnh từ 5 HP đến 48 HP và tăng đều thêm 2 HP.

Dàn lạnh có 11 kiểu dáng với tổng cộng 73 loại, mang đến sự lựa chọn lớn, đáp ứng hoàn toàn mọi yêu cầu của khách. - Linh hoạt thiết kế: + Đường ống dài cho phép linh hoạt hơn khi thiết kế hệ thống. + Công nghệ máy nén mới loại bỏ việc cần tính toán đường ống, rút ngắn thời gian thiết kế. + Dễ dàng thay đổi cách bố trí do công suất dàn lạnh có thể đạt đến 130% công suất dàn nóng.

+ Dàn nóng có thể đặt trên tầng mái mà không làm ảnh hưởng đến thiết kế bên trong của toà nhà. - Dễ sử dụng: Máy được thiết kế hoạt động êm và cũng được trang bị thêm chức năng hoạt động cực êm đặc biệt là vào ban đêm. Bộ điều khiển dễ sử dụng và có thể điều khiển riêng biệt từng phòng. - Độ tin cậy tối đa: + Chức năng chuẩn đoán giúp kiểm tra và phát hiện các sự cố nhanh chóng và chính xác.

+ Chức năng tự khởi động lại đảm bảo hệ thống hoạt động lại với chế độ cài đặt đã định trước ngay cả khi nguồn điện bị tắt. + Hệ thống được điều khiển từng phòng riêng biệt nên sự cố xảy ở một dàn lạnh nào đó không làm gián đoạn hoạt động của cả hệ thống. - Lắp đặt đơn giản: + Thiết bị nhỏ gọn và nhẹ có thể vận chuyển bằng các phương pháp nâng thông thường. + Số lượng ống ít hơn giúp việc bố trí đơn giản hơn, kiểm tra sau khi lắp đặt không quá phức tạp.

7 Nhược điểm của hệ thống VRV 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 hồi nhiệt đi kèm. Giá thành hệ thống VRV tương đối cao nên chủ yếu phục vụ cho điều hoà tiện nghi chất lượng cao.