Nguyen Van Do Simpo PDF - ĐHĐL Merge and Split Unregistered Version - http://www.com CHƯƠNG 5 MÁY ĐIỀU HOÀ NHIỆT ĐỘ (ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ) 5-1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI 5. Định nghĩa Điều hoà không khí (ĐHKK) là quá trình tạo ra và duy trì ổn định trạng thái không khí trong nhà theo một chương trình định trước, không phụ thuộc vào trạng thái không khí ngoài trời. Ví dụ có thể duy trì trạng thái không khí trong nhà ở nhiệt độ 240C, độ ẩm 60% trong khi ngoài trời có nhiệt độ 360C (hoặc 100C), độ ẩm 90% (hoặc 30%)… Để thực hiện được điều đó thì không khí cần được xử lí trước khi thổi vào phòng.
Xử lí không khí bao gồm một trong số các công việc: Làm lạnh, làm khô, làm nóng, làm ẩm và làm sạch không khí. Như vậy, nếu muốn đạt được trạng thái không khí định trước thì phải xử lí không khí đến trạng thái thích hợp trước khi thổi vào phòng. Tuỳ theo lượng nhiệt và lượng ẩm tích tụ trong phòng nhiều hay ít mà chọn cách xử lí thích hợp theo các nội dung đã nói ở trên. Ví dụ, nếu muốn không khí trong phòng đạt nhiệt độ 240C và phòng có tích tụ nhiệt khá lớn thì phải làm lạnh không khí trước tới 16- 170C (bằng giàn lạnh chẳng hạn).
Sau khi được thổi vào phòng, không khí sẽ nhận nhiệt tích tụ của phòng và nóng lên đến nhiệt độ cần duy trì. Để thực hiện ĐHKK cần có nhiều thiết bị, các thiết bị có cùng chức năng hợp thành một khâu. Hệ thống ĐHKK có nhiều khâu: - Khâu xử lí không khí làm các nhiệm vụ như đã nói ở trên, gồm các thiết bị như dàn lạnh (để làm lạnh và làm khô không khí), bộ phận sinh nhiệt - caloriphe (để sưởi ấm), dàn phun (để tăng ẩm), lọc bụi và tiêu âm (để làm sạch không khí); - Khâu vận chuyển và phân phối không khí làm nhiệm vụ đưa không khí đã xử lí tới các vị trí yêu cầu, thường gồm quạt gió lạnh, các miệng thổi, miệng hút và đường ống gió (nhiều hệ thống không có ống gió); - Khâu năng lượng gồm các thiết bị cấp lạnh, cấp nhiệt, cấp nước, điển hình là các máy lạnh (gồm máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị tiết lưu, thiết bị bay hơi., quạt gió nóng cũng thuộc về bộ phận của máy lạnh). Có nhiều hệ thống ĐHKK lớn bố trí riêng biệt các trạm lạnh, trạm cấp nước, lò hơi.
thành các tổ hợp phức tạp chứ không đơn giản như ở các máy điều hoà công suất bé vẫn bán tại các cửa hàng. Trong điều kiện khí hậu Việt Nam, làm lạnh là một yêu cầu không thể thiếu của ĐHKK (nhiều hệ thống chỉ duy nhất có cấp lạnh). Đa số máy ĐHKK đều có máy lạnh đi kèm nên người ta hay hiểu sai, đồng nhất máy điều hoà không khí với máy lạnh; - Khâu đo lường và điều khiển tự động làm nhiệm vụ hiển thị các thông số trạng thái của không khí (thường là nhiệt độ, độ ẩm) và điều khiển một cách tự động việc duy trì các thông số đó. Với hệ thống ĐHKK tiện nghi thường chỉ tự động điều chỉnh nhiệt độ, còn độ ẩm của không khí không được quan tâm (không hiển thị và cũng không điều chỉnh tự động).
Nhiều hệ thống ĐHKK công nghệ có hệ thống đo lường và điều khiển tự động khá phức tạp. Các thiết bị tự động hoá hệ thống lạnh (bao gồm cả thiết bị tự động bảo vệ hệ thống lạnh) nằm trong khâu năng lượng. Phân loại Có nhiều cách phân loại các hệ thống ĐHKK Theo quan điểm về điều khiển có thể thấy có 2 hệ thống ĐHKK khác biệt: 120 Nguyen Simpo PDF MergeVan andDo - ĐHĐL Split Unregistered Version - http://www.com - Hệ thống điều hoà tiện nghi chỉ quan tâm đến nhiệt độ trong phòng, còn độ ẩm cho phép dao động trong phạm vi khá rộng (từ 30% đến 70%). Điều hoà tiện nghi thường được dùng trong sinh hoạt dân dụng (nhà ở, nhà hàng, khách sạn, các công trình văn hoá, thể thao…và một số xí nghiệp không có yêu cầu khắt khe về độ ẩm), do đó hệ thống không có thiết bị tăng ẩm; các thiết bị điều khiển tự động tương đối đơn giản.
- Hệ thống điều hoà cho công nghệ yêu cầu duy trì nghiêm ngặt cả về nhiệt độ và độ ẩm (theo yêu cầu của công nghệ). Điều hoà công nghệ thường gặp trong sản xuất sợi dệt, hệ thống cần có thiết bị tăng ẩm và các thiết bị điều khiển tự động phức tạp hơn (do cần bảo đảm duy trì đồng thời nhiệt độ và độ ẩm theo chương trình định trước). Theo phạm vi tác dụng (hoặc quy mô) của hệ thống, người ta phân ra hệ thống ĐHKK cục bộ và điều hoà trung tâm. - Hệ thống ĐHKK cục bộ là các tổ hợp máy đơn lẻ có công suất bé, tất cả các khâu của hệ thống được lắp ráp sẵn trong các vỏ nên rất tiện cho lắp đặt và vận hành (thường quen gọi là máy điều hoà).
Các máy điều hoà cục bộ rất ít khi dùng cho điều hoà công nghệ. Trên thị trường có các loại máy điều hoà cửa sổ (một khối) và máy điều hoà ghép (2, 3 khối). - Hệ thống ĐHKK trung tâm thường có lắp đường ống gió (do không gian cần điều hoà thường rất lớn), được dùng cho cả điều hoà tiện nghi và điều hoà công nghệ. Các hệ thống ĐHKK trung tâm thường gặp là: Hệ thống có buồng phun; hệ thống gồm các tủ điều hoà; hệ thống có các máy làm lạnh nước.
NGUYÊN LÍ CỦA MỘT SỐ HỆ THỐNG ĐHKK THƯỜNG GẶP Phần này sẽ trình bày nguyên lí làm việc của một số hệ thống ĐHKK thông dụng, trong đó đi sâu tìm hiểu nguyên tắc tự động điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm của không khí trong phòng. Hệ thống ĐHKK cục bộ Hệ thống ĐHKK cục bộ thường được sử dụng rất nhiều trong điều hoà tiện nghi. Các máy này chỉ có tác dụng điều hoà trong không gian hẹp, không có đường ống gió. Thiết bị xử lí không khí (thường quen gọi là dàn lạnh) được đặt ngay trong phòng (bố trí trên tường, hoặc dưới trần, hoặc đặt trên sàn).
Không khí sau khi được xử lí sẽ thổi trực tiếp vào phòng qua các miệng thổi đặt ngay trên vỏ máy; sau khi trao đổi nhiệt ẩm, không khí nóng lên lại được tuần hoàn trở về máy để được xử lí tiếp… Đa số máy dùng ở Việt Nam là máy một chiều (chỉ có chức năng làm lạnh), cũng có một số máy ở dạng bơm nhiệt có thể thực hiện sưởi ấm vào mùa đông (nhờ nhiệt ngưng tụ của môi chất lạnh) hoặc làm lạnh vào mùa hè như máy một chiều. Các máy điều hoà nhiệt độ thiết kế bộ phận sưởi ấm không khí vào mùa đông gọi là máy điều hoà nhiệt độ cửa sổ 4 mùa. Bộ phận sưởi ấm không khí chỉ đơn giản là các thanh điện trở lắp phía trên dàn bay hơi. Đến mùa đông chuyển công tắc sang nút sưởi ấm, chỉ có quạt gió làm việc thổi không khí qua thanh điện trở nung nóng.
Bộ phận sưởi ấm không khí cũng có thể là chính máy lạnh, nhờ có các van đổi chiều, dòng môi chất chuyển động ngược lại, dàn bay hơi trở thành dàn ngưng phía trong nhà, dàn ngưng trở thành dàn bay hơi phía ngoài nhà. Máy làm việc theo kiểu 121 Nguyen Van Do Simpo PDF - ĐHĐL Merge and Split Unregistered Version - http://www.com bơm nhiệt từ môi trường bên ngoài vào nhà, vì vậy các máy này thường gọi là bơm nhiệt (heat pumps) hoặc gọi là máy hai chiều. Hệ thống ĐHKK cục bộ không có cảm biến độ ẩm nên không thể tự động điều chỉnh độ ẩm không khí trong phòng. Nhiều máy có trang bị thêm Rơle thời gian bộ vi mạch để có thêm một số chức năng (ví dụ chạy chế độ ngủ, chạy khử ẩm,.
Tuy nhiên, nguyên tắc chung của điều khiển tự động vẫn là đóng/ngắt máy nén (chế độ on/off) và cũng không thể tự động điều chỉnh độ ẩm (chế độ khử ẩm duy trì nhiệt độ phòng thấp hơn trị số định trước để tăng cường khả năng hút ẩm của giàn lạnh, nhưng độ ẩm trong phòng vẫn không thể đạt giá trị chính xác). Trong máy ĐHKK cục bộ có thể thực hiện điều khiển tại chỗ, hoặc điều khiển từ xa có dây, hoặc điều khiển từ xa không dây. Cảm biến nhiệt độ ở máy điều hoà tiện nghi nói chung và máy cục bộ nói riêng thường sử dụng một trong 2 loại: Cảm biến kiểu áp kế và cảm biến kiểu nhiệt điện trở. Hầu hết máy điều hoà thế hệ mới đều sử dụng loại cảm biến nhiệt điện trở, do dễ dàng thực hiện điều khiển từ xa có dây dẫn và điều khiển từ xa không dây.
Hệ thống ĐHKK trung tâm Hệ thống ĐHKK trung tâm được dùng cho cả mục đích điều hoà tiện nghi lẫn điều hoà công nghệ và có nhiều loại khác nhau. Hệ thống sử dụng các tủ điều hoà có đường ống gió, sơ đồ được trình bày như ở hình 5-1. Trong sơ đồ này, không khí tươi (FA) từ bên ngoài được lấy qua cửa gió (1) đi vào buồng hoà trộn (2). Tại đây không khí tươi được trộn lẫn với không khí tuần hoàn (theo tỉ lệ bảo đảm cấp đủ oxy cho người), sau đó qua thiết bị xử lí (3) (thường là dàn lạnh Hình 5-1 đặt trong tủ điều hoà) để làm lạnh và làm khô (tách hơi nước ra khổi không khí).
Không khí sau khi đã xử lí được quạt gió (4) thổi theo đường ống dẫn (5) đi vào phòng qua các miệng thổi (6) tới các vị trí cần thiết. Sau khi trao đổi nhiệt và ẩm với không khí trong phòng, nhiệt độ không khí tăng lên (đạt được trị số định trước), một phần không khí được thải ra ngoài qua cửa thải nhờ quạt (9) - đa số trường hợp người ta bỏ quạt này và cho không khí tự thải ra hành lang. Phần lớn không khí tuần hoàn được theo miệng hút (8), đường ống dẫn (8), qua lọc bụi (10) trở về buồng hoà trộn (2)… Các tủ điều hoà có nhiều chủng loại khác nhau, nhưng về cơ bản chúng phân biệt bởi cách làm mát bằng nước hay bằng không khí. Nguyên lí tự động điều chỉnh nhiệt độ cũng giống như đối với hệ thống cục bộ, nghĩa là duy trì nhiệt độ không khí trong phòng theo chế độ on/off của máy nén.
Trong hệ thống có thể có các van gió điều chỉnh lưu lượng không khí, các van này thường điều khiển bằng tay (khi thử nghiệm hệ thống), rất ít khi tự động điều khiển. Hệ thống trung tâm có buồng phun (hình 5-2) Hệ thống này thuộc loại điều hoà công nghệ có cấu trúc gần giống với sơ đồ ở hình 3-20.