Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Khách sạn Hilton Garden Inn tại thành phố Đà Nẵng là công trình dịch vụ lưu trú quy mô lớn, đòi hỏi các tiêu chuẩn cao về tiện nghi nhiệt, chất lượng không khí và độ ẩm nhằm phục vụ khách du lịch và công tác. Trong các công trình cao tầng hiện đại, hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) không chỉ đơn thuần làm nhiệm vụ hạ nhiệt độ không gian mà còn đóng vai trò kiểm soát độ ẩm ổn định, duy trì tốc độ gió thích hợp, lọc sạch bụi bẩn và các chất gây hại nhằm đảm bảo sức khỏe và cảm giác dễ chịu cho con người. Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, đề tài "Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí Water Chiller cho khách sạn Hilton Garden Inn – tại thành phố Đà Nẵng" được thực hiện nhằm đưa ra giải pháp kỹ thuật ĐHKK hoàn chỉnh, tối ưu về mặt kinh tế và vận hành cho công trình.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm 4 nội dung chính:
- Tính toán cân bằng nhiệt thừa ($Q_T$) và cân bằng ẩm thừa ($W$) chi tiết cho từng không gian và toàn bộ công trình, đồng thời kiểm tra điều kiện đọng sương trên bề mặt kết cấu bao che.
- Thiết lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí phù hợp trên đồ thị dung ẩm $I-d$ để xác định các quá trình xử lý nhiệt ẩm và thông số trạng thái không khí.
- Tính toán lựa chọn và bố trí các thiết bị chính trong hệ thống ĐHKK trung tâm, bao gồm máy làm lạnh nước (Chiller), dàn trao đổi nhiệt FCU/AHU, tháp giải nhiệt và hệ thống bơm tuần hoàn.
- Tính toán thiết kế hệ thống đường ống phân phối gió (thông gió tầng hầm, cấp gió tươi, thông gió sự cố) và mạng lưới đường ống dẫn nước lạnh, nước giải nhiệt cùng các thiết bị phụ trợ.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Khách sạn Hilton Garden Inn – Đà Nẵng, tọa lạc tại Quận Sơn Trà, Thành phố Đà Nẵng. Công trình có quy mô gồm 20 tầng nổi, chiều cao 60 m và tổng diện tích sàn xây dựng $7.750\text{ m}^2$, bao gồm: Tầng 1 (tầng hầm giữ xe diện tích $500\text{ m}^2$), Tầng 2 (đại sảnh và khu vực lễ tân), Tầng 3 đến 20 (các tầng phòng ngủ tiêu chuẩn gồm 8 phòng đơn diện tích $21\text{ m}^2$/phòng và 2 phòng đôi diện tích $50\text{ m}^2$/phòng mỗi tầng), Tầng 21 (phòng đặt máy diện tích $500\text{ m}^2$) và Tầng 22 (tầng mái diện tích $500\text{ m}^2$).
- Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm kiểu Water Chiller giải nhiệt bằng nước phục vụ tiện nghi cho công trình; tính toán phụ tải nhiệt - ẩm trong chế độ mùa hè đặc trưng của khí hậu Đà Nẵng. Thời gian thực hiện và bảo vệ đồ án: tháng 06/2022.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết và công thức tính toán
Đồ án áp dụng các nguyên lý nhiệt động lực học không khí ẩm và kỹ thuật lạnh công nghiệp để tính toán phụ tải:
- Cân bằng nhiệt thừa ($Q_T$): Xác định theo tổng đại số các thành phần nhiệt tỏa và nhiệt truyền: $$Q_T = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 + Q_5 + Q_6 + Q_7 + Q_8$$ Trong đó: $Q_1$ là nhiệt do máy móc, thiết bị điện tỏa ra ($Q_{12} = \sum N_i \cdot K_{tt} \cdot K_{dt}$); $Q_2$ là nhiệt do nguồn sáng nhân tạo ($Q_2 = q_s \cdot F$); $Q_3$ là nhiệt do người tỏa ra ($Q_3 = n \cdot q \cdot K_{dt}$); $Q_4$ là nhiệt do sản phẩm mang vào ($Q_4 = 0$ đối với khách sạn); $Q_5$ là nhiệt tỏa ra từ bề mặt thiết bị nhiệt ($Q_5 = 0$); $Q_6$ là nhiệt bức xạ mặt trời qua kính ($Q_{61} = n_t \cdot K \cdot F_k \cdot R_N$) và qua kết cấu bao che ($Q_{62}$); $Q_7$ là nhiệt do lọt không khí vào phòng ($Q_{7h} = 0{,}335 \cdot V \cdot \Delta t \cdot \xi$); $Q_8$ là nhiệt truyền qua kết cấu bao che gồm tường, trần, sàn ($Q_{81} = k \cdot F \cdot \Delta t \cdot \varphi$) và nền đất ($Q_{82}$).
- Cân bằng ẩm thừa ($W$): Xác định theo công thức tổng quát: $$W = W_1 + W_2 + W_3 + W_4$$ Trong đó: $W_1$ là lượng ẩm do con người tỏa ra ($W_1 = n \cdot g_n / 3600$); các thành phần ẩm từ sản phẩm mang vào ($W_2$), bay hơi từ sàn ($W_3$) và hơi nước nóng mang vào ($W_4$) đều được xác định bằng 0 do đặc thù công trình khách sạn lát gạch men và không có nguồn phát sinh hơi ướt công nghiệp.
- Tiêu chuẩn và quy chuẩn áp dụng: Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) của Bộ Xây dựng về mật độ phân bố người trong công trình công cộng; tiêu chuẩn quốc tế ASHRAE của Mỹ về tính toán và xác định năng suất lạnh danh định của thiết bị điều hòa không khí.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp giải tích kỹ thuật: Tính toán chi tiết các hệ số truyền nhiệt qua kết cấu xây dựng ($k$), hệ số hấp thụ, độ dẫn nhiệt ($\lambda$), hệ số bức xạ mặt trời qua cửa kính có rèm che kim loại Metalon 310/2.
- Phương pháp đồ thị $I-d$: Thiết lập sơ đồ ĐHKK tuần hoàn một cấp ở áp suất khí quyển $B = 745\text{ mmHg}$; biểu diễn các điểm nút trạng thái không khí ngoài trời ($N$), không khí trong phòng ($T$), điểm hòa trộn ($C$), điểm xử lý nhiệt ẩm ($O$) và điểm thổi vào ($V$).
- Phương pháp tính toán thủy lực và khí động: Sử dụng các công thức tính tổn thất áp suất ma sát và tổn thất cục bộ trên đường ống gió, đường ống nước; kết hợp phần mềm chuyên dụng Pipe Flow Wizard để tính toán tổn thất thủy lực trên mạng lưới đường ống nước giải nhiệt và nước lạnh.
Nguồn dữ liệu
- Bản vẽ thiết kế mặt bằng kiến trúc công trình Khách sạn Hilton Garden Inn Đà Nẵng (từ tầng hầm đến tầng mái).
- Dữ liệu khí tượng khí hậu mùa hè tại thành phố Đà Nẵng (vĩ độ $20^\circ$ Bắc): nhiệt độ ngoài trời $t_N = 37{,}7^\circ C$, độ ẩm tương đối $\varphi_N = 77%$; cường độ bức xạ cực đại qua kính $R_{T\max} = 514\text{ W/m}^2$.
- Dữ liệu tiện nghi trong nhà: nhiệt độ thiết kế $t_T = 25^\circ C$, độ ẩm tương đối $\varphi_T = 65%$.
- Catalog kỹ thuật từ các nhà sản xuất: máy Chiller, FCU, AHU của hãng Carrier; tháp giải nhiệt Liangchi; bơm nước Grundfos; quạt thông gió Kruger.
Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật
Lựa chọn hệ thống và sơ đồ xử lý không khí
Tác giả đã tiến hành so sánh các giải pháp ĐHKK (máy cục bộ, hệ thống VRV/VRVIII, hệ thống trung tâm Water Chiller giải nhiệt gió và giải nhiệt nước). Đối với công trình khách sạn cao tầng có yêu cầu chất lượng dịch vụ cao, độ ổn định lớn và diện tích phòng máy tập trung, hệ thống Water Chiller giải nhiệt bằng nước được lựa chọn làm giải pháp chính. Nước lạnh được làm lạnh xuống $7^\circ C$ tại bình bay hơi của Chiller, sau đó được bơm tuần hoàn đẩy qua hệ thống đường ống đến các dàn trao đổi nhiệt FCU bố trí tại từng phòng ngủ và AHU tại các khu vực sảnh lớn.
Sơ đồ xử lý không khí được lựa chọn là sơ đồ tuần hoàn một cấp cho mùa hè. Sơ đồ này cho phép hòa trộn một phần không khí hồi từ trong phòng ($G_T$) với không khí tươi ngoài trời ($G_N$) tại buồng hòa trộn trước khi đưa vào dàn lạnh xử lý đến trạng thái $O$, sau đó quạt thổi vào phòng theo trạng thái $V \equiv O$. Giải pháp này tận dụng được nhiệt độ thấp của gió hồi, giảm năng suất lạnh yêu cầu so với sơ đồ thẳng và tiết kiệm chi phí đầu tư so với sơ đồ tuần hoàn hai cấp.
+----------------------------------------------+
| |
| Gió hồi (GT) |
v |
Gió tươi (GN) -> [Buồng hòa trộn] -> [Dàn lạnh FCU/AHU] -> [Kênh gió cấp] -> [Không gian phòng]
(C) (O/V) (T)
|
Gió thải ra ngoài <-----------------+
Tính chọn thiết bị chính của hệ thống
- Cụm máy Chiller: Tổng công suất lạnh tính toán yêu cầu của toàn bộ khách sạn là $7.448{,}39\text{ kW}$ (đã tính hệ số đồng thời $90%$ và tổn thất trên đường ống $10%$). Để đảm bảo tính linh hoạt khi phụ tải thay đổi và duy trì hoạt động khi bảo dưỡng, hệ thống sử dụng 3 cụm máy Chiller. Công suất tính toán cho mỗi máy là $2.482{,}80\text{ kW}$ ($709{,}37\text{ RT}$). Tác giả lựa chọn 3 tổ máy Chiller giải nhiệt nước của hãng Carrier, model 19XR-6R614T5LGH52 với các thông số kỹ thuật danh định:
| Thông số kỹ thuật | Đơn vị | Giá trị |
|---|---|---|
| Hãng sản xuất / Model | - | Carrier / 19XR-6R614T5LGH52 |
| Công suất lạnh danh định ($Q_0$) | kW (Tons) | 2.638 (750 RT) |
| Lưu lượng nước bình bay hơi (Evaporator Flow) | l/s | 126,0 |
| Tổn thất áp suất bình bay hơi (Evaporator Drop) | kPa | 58,4 |
| Kích thước kết nối bình bay hơi | mm | 250 |
| Lưu lượng nước bình ngưng (Condensate Flow) | l/s | 148,9 |
| Tổn thất áp suất bình ngưng (Condensate Drop) | kPa | 64,0 |
| Kích thước kết nối bình ngưng | mm | 250 |
- Thiết bị xử lý không khí cục bộ:
- Dàn lạnh FCU: Sử dụng loại FCU giấu trần nối ống gió hãng Carrier lắp đặt trong không gian trần giả của các phòng ngủ từ tầng 3 đến tầng 20.
- Dàn lạnh AHU: Sử dụng AHU hãng Carrier dạng module đặt sàn/treo trần phục vụ cho khu vực đại sảnh và lễ tân tầng 2.
- Hệ thống tháp giải nhiệt và bơm: Lựa chọn cụm tháp giải nhiệt vuông dạng hở hãng Liangchi, kết hợp bơm tuần hoàn nước giải nhiệt và bơm nước lạnh tuần hoàn hãng Grundfos.
- Hệ thống đường ống: Mạng lưới đường ống nước sử dụng ống thép tiêu chuẩn SCH40, được bọc lớp cách nhiệt chống đọng sương; tính toán bố trí bình giãn nở và hệ thống cấp nước bổ sung cho tháp giải nhiệt.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quát
Chương 1 trình bày tổng quan về kiến trúc công trình Khách sạn Hilton Garden Inn Đà Nẵng (20 tầng, cao 60 m, diện tích $7.750\text{ m}^2$) và phân tích chi tiết công năng từng tầng. Tác giả nêu rõ vai trò của kỹ thuật điều hòa không khí đối với cơ thể con người thông qua các yếu tố vi khí hậu: nhiệt độ (vùng dễ chịu $22 - 27^\circ C$), độ ẩm tương đối thích hợp ($60 - 75%$), tốc độ gió trong vùng làm việc dưới 2 m, nồng độ bụi hữu cơ/vô cơ, nồng độ các chất độc hại và nồng độ $\text{CO}_2$ cho phép (chọn tiêu chuẩn tính toán $\beta = 0{,}15%$, nồng độ môi trường $\alpha = 0{,}03%$). Chương này cũng phân loại các hệ thống ĐHKK cấp 1, cấp 2, cấp 3; so sánh ưu nhược điểm của máy ĐHKK dạng cửa sổ, máy hai mảnh, hệ thống biến lưu lượng môi chất VRV/VRVIII và hệ thống trung tâm Water Chiller để làm cơ sở lựa chọn hệ thống Water Chiller giải nhiệt nước cho công trình.
Chương 2: Tính nhiệt thừa, ẩm thừa và kiểm tra độ đọng sương
Chương 2 tập trung tính toán định lượng các thành phần tải nhiệt và ẩm cho từng phòng thuộc các tầng điển hình:
- Nhiệt thiết bị điện ($Q_1$): Máy tính ($150\text{ W}$), tivi ($160\text{ W}$); tổng $Q_1$ tính toán mẫu cho các tầng (1–6, 20, 21) là $4{,}344\text{ kW}$.
- Nhiệt chiếu sáng ($Q_2$): Suất phụ tải chiếu sáng $q_s = 12\text{ W/m}^2$; tổng $Q_2$ mẫu là $30{,}864\text{ kW}$.
- Nhiệt do người ($Q_3$): Tỏa nhiệt $q_n = 125\text{ W/người}$, hệ số không đồng thời $K_{dt} = 0{,}6$; tổng $Q_3$ mẫu là $3{,}825\text{ kW}$.
- Nhiệt bức xạ qua kính ($Q_{61}$): Kính màu chống nắng xám dày 6 mm ($\varepsilon_m = 0{,}73$), khung nhôm ($\varepsilon_{kh} = 1{,}1$), rèm che Metalon 310/2 ($\varepsilon_r = 0{,}58$), hệ số tức thời $n_t = 0{,}7$; tổng $Q_{61}$ mẫu là $26{,}16\text{ kW}$.
- Nhiệt do lọt không khí ($Q_7$): Tổng $Q_7$ mẫu là $15{,}7\text{ kW}$.
- Nhiệt truyền qua kết cấu bao che ($Q_8$): Tường xây gạch vữa trát có $k = 1{,}4\text{ W/m}^2\text{K}$; sàn/trần bê tông cốt thép có $k = 1{,}5\text{ W/m}^2\text{K}$; tổng truyền nhiệt tường $Q_{81t}$ mẫu là $30\text{ kW}$, tổng qua nền/trần $Q_{81n}$ mẫu là $3{,}9\text{ kW}$; tổng $Q_8$ mẫu là $33{,}9\text{ kW}$.
Tổng nhiệt thừa $Q_T$ tính toán cho các tầng mẫu (tầng 1–6, 21, 22) đạt $114{,}793\text{ kW}$. Lượng ẩm thừa $W = W_1$ do người tỏa ra đạt $2{,}4\text{ kg/s}$. Kết quả kiểm tra hiện tượng đọng sương kết luận: vào mùa hè, nhiệt độ mặt trong vách luôn cao hơn nhiệt độ đọng sương của không khí trong phòng ($t_{tw} > t_{TS}$) nên không xảy ra đọng sương; vào mùa đông tại Đà Nẵng nền nhiệt không xuống quá thấp nên cũng không xuất hiện đọng sương trên vách.
| Thành phần phụ tải nhiệt thừa mẫu | Ký hiệu | Giá trị tính toán (kW) |
|---|---|---|
| Nhiệt do máy móc, thiết bị | $Q_1$ | 4,344 |
| Nhiệt do nguồn sáng nhân tạo | $Q_2$ | 30,864 |
| Nhiệt do người tỏa ra | $Q_3$ | 3,825 |
| Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính | $Q_{61}$ | 26,160 |
| Nhiệt do không khí lọt vào phòng | $Q_7$ | 15,700 |
| Nhiệt truyền qua kết cấu bao che | $Q_8$ | 33,900 |
| Tổng nhiệt thừa mẫu ($Q_T$) | $Q_T$ | 114,793 |
Chương 3: Thiết lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí
Chương 3 thiết lập sơ đồ ĐHKK tuần hoàn một cấp mùa hè trên đồ thị dung ẩm $I-d$ ($B = 745\text{ mmHg}$). Các thông số nút trạng thái không khí được xác định như sau:
- Điểm ngoài trời $N$: $t_N = 37{,}7^\circ C$, $\varphi_N = 77%$, $d_N = 24\text{ g/kgkk}$, $I_N = 95{,}7\text{ kJ/kgkk}$.
- Điểm trong phòng $T$: $t_T = 25^\circ C$, $\varphi_T = 65%$, $d_T = 9{,}3\text{ g/kgkk}$, $I_T = 47{,}9\text{ kJ/kgkk}$.
- Điểm thổi vào $V \equiv O$: Giao điểm của tia quá trình $\varepsilon_T = Q_T/W_T$ với đường độ ẩm $\varphi_O = 95%$, xác định được $t_V = 16^\circ C$, $I_V = 40{,}4\text{ kJ/kgkk}$, $d_V = 9{,}8\text{ g/kgkk}$.
- Lượng gió tươi yêu cầu xác định theo tiêu chuẩn vệ sinh ($V_k = 25\text{ m}^3/\text{h.người}$): $$G_N = \frac{n \cdot \rho \cdot V_k}{3600}\text{ (kg/s)}$$
- Năng suất gió tổng vào phòng: $G = Q_T / (I_T - I_V)$ (kg/s); lượng gió hồi: $G_T = G - G_N$ (kg/s); năng suất lạnh dàn xử lý: $Q_0 = G \cdot (I_C - I_O)$ (kW); năng suất làm khô: $W_0 = G \cdot (d_C - d_O)$ (kg/s). Kết quả tổng hợp lưu lượng và phụ tải được lập bảng chi tiết cho từng tầng.
| Tầng | $G$ (kg/s) | $G_N$ (kg/s) | $G_T$ (kg/s) | $I_C$ (kJ/kg) | $d_C$ (g/kg) | $Q_0$ (kW) | $W_0$ (kg/s) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1,57 | 0,008 | 1,856 | 48,08 | 9,36 | 2,90 | 0,30 |
| 2 | 0,82 | 0,230 | 0,590 | 234,91 | 50,85 | 14,95 | 2,70 |
| 3 | 2,24 | 0,200 | 2,020 | 514,68 | 104,60 | 25,74 | 2,24 |
| 4 | 2,24 | 0,200 | 2,020 | 514,68 | 104,60 | 25,74 | 2,24 |
| 5 | 2,24 | 0,200 | 2,020 | 514,68 | 104,60 | 25,74 | 2,24 |
| 6 | 2,24 | 0,200 | 2,020 | 514,68 | 104,60 | 25,74 | 2,24 |
| 21 | 1,68 | 0,017 | 2,080 | 58,15 | 13,05 | 4,90 | 0,30 |
| 22 | 1,00 | - | 1,000 | 58,00 | 13,00 | 3,12 | 0,13 |
Chương 4: Tính chọn máy và thiết bị trong hệ thống
Chương 4 thực hiện phân tích lựa chọn hãng sản xuất thiết bị (Carrier cho Chiller và FCU/AHU; Liangchi cho tháp giải nhiệt; Grundfos cho cụm bơm). Tác giả so sánh chi tiết hai giải pháp giải nhiệt bằng nước và bằng gió, khẳng định phương án giải nhiệt nước mang lại hiệu quả trao đổi nhiệt cao và ổn định trong điều kiện thời tiết mùa hè miền Trung. Với tổng công suất lạnh toàn khách sạn là $7.448{,}39\text{ kW}$, tác giả chia thành 3 cụm máy Chiller Carrier model 19XR-6R614T5LGH52 với công suất $2.638\text{ kW}$ ($750\text{ RT}$) mỗi máy, kèm theo các tính toán lựa chọn dàn lạnh FCU/AHU và công suất tháp giải nhiệt Liangchi.
Chương 5: Tính toán hệ thống đường thông gió
Chương 5 trình bày mục đích và phương pháp tính toán khí động cho mạng lưới đường ống gió của tòa nhà:
- Tính toán hệ thống thông gió tầng hầm (tầng 1) nhằm đảm bảo lưu lượng thải khí độc và khói xe theo quy chuẩn.
- Tính toán lưu lượng và phân phối hệ thống cấp gió tươi ($G_N$) cho các tầng phòng ngủ và sảnh đón tiếp.
- Tính toán hệ thống thông gió sự cố (hút khói và tăng áp cầu thang khi xảy ra sự cố cháy nổ).
- Lựa chọn quạt hướng trục hãng Kruger và tính chọn kích thước các cửa/miệng gió cấp, miệng gió hồi phù hợp với lưu lượng và vận tốc gió cho phép.
Chương 6: Tính toán thiết kế hệ thống đường ống nước
Chương 6 thực hiện tính toán thủy lực cho mạng lưới đường ống cấp và hồi nước lạnh, nước giải nhiệt:
- Xác định đường kính ống dẫn dựa trên lưu lượng và vận tốc nước khuyên dùng theo bảng quy cách ống thép SCH40.
- Tính toán tổn thất áp suất dọc đường do ma sát và tổn thất áp suất cục bộ trên tuyến ống bằng công cụ phần mềm Pipe Flow Wizard.
- Tính chọn công suất và cột áp cho cụm bơm nước giải nhiệt và bơm nước lạnh tuần hoàn hãng Grundfos.
- Tính toán dung tích bình giãn nở để bù trừ thể tích nước giãn nở theo nhiệt độ và xác định lưu lượng nước cấp bổ sung cho tháp giải nhiệt Liangchi bù đắp lượng nước bay hơi và trôi dạt.
Kết quả và đóng góp
Kết quả chính
- Xác định chính xác các thành phần phụ tải nhiệt và ẩm cho công trình: tổng công suất lạnh thiết kế toàn khách sạn là $7.448{,}39\text{ kW}$ (tương đương $2.128\text{ RT}$).
- Thiết lập chu trình nhiệt động hoàn chỉnh của sơ đồ ĐHKK tuần hoàn một cấp trên đồ thị $I-d$, xác định trạng thái không khí thổi vào phòng ở nhiệt độ $t_V = 16^\circ C$, độ ẩm $\varphi = 95%$.
- Lựa chọn thành công cấu hình thiết bị chính bao gồm 3 cụm Chiller ly tâm Carrier model 19XR-6R614T5LGH52 (công suất $2.638\text{ kW}$/máy), kết hợp mạng lưới FCU giấu trần và AHU trung tâm, tháp giải nhiệt vuông Liangchi, bơm Grundfos và quạt Kruger.
- Hoàn thành bảng tính toán thủy lực đường ống thép SCH40 và đường ống thông gió, đảm bảo các tiêu chuẩn vận tốc và tổn thất áp suất theo quy chuẩn kỹ thuật nhiệt - lạnh.
Giải pháp và kiến nghị của tác giả
- Phân chia công suất lạnh tổng thành 3 tổ máy Chiller hoạt động song song giúp hệ thống vận hành linh hoạt theo từng mức phụ tải thực tế trong ngày, tiết kiệm điện năng tiêu thụ khi khách sạn không hoạt động hết công suất phòng.
- Áp dụng giải pháp giải nhiệt bằng nước kết hợp tháp giải nhiệt Liangchi đặt trên tầng mái để nâng cao hiệu suất làm việc của Chiller, hạn chế tiếng ồn và tránh phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường ngoài trời.
- Sử dụng dàn FCU giấu trần nối ống gió cho khối phòng ngủ giúp đảm bảo tính thẩm mỹ kiến trúc nội thất và độ ồn thấp cho không gian nghỉ ngơi của khách hàng.
Đóng góp của đề tài
Đồ án đã xây dựng một bộ hồ sơ tính toán thiết kế hoàn chỉnh từ lý thuyết nhiệt ẩm, lập sơ đồ nguyên lý đến lựa chọn thiết bị công nghiệp thực tế cho một công trình khách sạn cao tầng tại khu vực ven biển Đà Nẵng, làm tài liệu tham khảo có tính thực tiễn cao cho sinh viên và kỹ sư chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt - Lạnh.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Phần tính toán chi tiết phụ tải nhiệt thừa và ẩm thừa trong văn bản chủ yếu trình bày số liệu tổng hợp đại diện cho các tầng 1 đến 6, tầng 21 và tầng 22; các tầng phòng ngủ từ tầng 7 đến tầng 20 được tính toán tương tự theo tầng điển hình mà chưa thể hiện toàn bộ bảng tra chi tiết từng phòng trong thuyết minh.
- Đồ án chỉ tập trung thiết lập sơ đồ xử lý không khí mùa hè do đặc thù khí hậu Đà Nẵng mùa đông không quá lạnh, chưa xét đến chế độ sưởi ấm hoặc xử lý ẩm chuyên sâu vào các thời điểm giao mùa.
- Chưa đi sâu vào mô phỏng năng lượng động của tòa nhà bằng các phần mềm mô phỏng hiện đại (như EnergyPlus, Trace 700 hay HAP) để tối ưu hóa chi phí vận hành theo từng giờ trong năm.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Hoàn thiện tính toán và mô phỏng chi tiết chế độ điều khiển tự động hóa tòa nhà (hệ thống BMS/Chiller Plant Controller) nhằm tự động điều chỉnh số lượng Chiller, lưu lượng bơm biến tần (VFD) và quạt tháp giải nhiệt theo tải thực tế.
- Nghiên cứu tích hợp các giải pháp thu hồi nhiệt thải từ bình ngưng Chiller để cấp nước nóng sinh hoạt cho khách sạn, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng tổng thể của công trình.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Cơ nhiệt Điện lạnh, Kỹ thuật Cơ điện công trình (MEP) đang thực hiện đồ án môn học Điều hòa không khí hoặc đồ án tốt nghiệp kỹ sư/cử nhân.
- Các kỹ sư thiết kế HVAC mới vào nghề cần tài liệu mẫu chuẩn về quy trình tính toán nhiệt hiện, nhiệt ẩn, nhiệt bức xạ kính có màn che và phương pháp tra cứu đồ thị $I-d$ cho hệ thống Water Chiller công trình cao tầng.
- Nội dung đáng tham khảo nhất: Phương pháp tính toán phụ tải nhiệt bức xạ kính kết hợp rèm che Metalon (Chương 2); phương pháp xác định các điểm nút trạng thái và tính toán lưu lượng gió trên đồ thị $I-d$ (Chương 3); quy trình quy đổi và lựa chọn máy Chiller thực tế theo catalog hãng Carrier (Chương 4).
Câu hỏi thường gặp
1. Khách sạn Hilton Garden Inn Đà Nẵng trong đồ án có quy mô kiến trúc và phân chia công năng các tầng như thế nào?
Công trình là tòa nhà 20 tầng nổi, chiều cao 60 m và tổng diện tích sàn $7.750\text{ m}^2$. Tầng 1 là tầng hầm giữ xe ($500\text{ m}^2$); Tầng 2 là đại sảnh và phòng lễ tân; Tầng 3 đến 20 là các tầng phòng ngủ (mỗi tầng gồm 8 phòng đơn $21\text{ m}^2$ và 2 phòng đôi $50\text{ m}^2$); Tầng 21 là phòng đặt máy ($500\text{ m}^2$) và Tầng 22 là tầng mái ($500\text{ m}^2$).
2. Vì sao tác giả lựa chọn hệ thống Water Chiller giải nhiệt bằng nước thay vì hệ thống VRV hay Chiller giải nhiệt bằng gió?
Do công trình khách sạn có quy mô lớn, mật độ sử dụng cao và yêu cầu môi trường tiện nghi chất lượng cao, hệ thống giải nhiệt nước có hiệu quả trao đổi nhiệt vượt trội, hoạt động ổn định và ít phụ thuộc vào sự biến động của thời tiết ngoài trời hơn giải nhiệt gió. Đồng thời, khu vực tầng kỹ thuật và mái của công trình có đủ không gian bố trí cụm máy Chiller, tháp giải nhiệt và trạm bơm tuần hoàn.
3. Các thông số vi khí hậu ngoài trời và trong nhà được chọn để tính toán sơ đồ ĐHKK là bao nhiêu?
Thông số ngoài trời tại Đà Nẵng được chọn theo điều kiện mùa hè là nhiệt độ $t_N = 37{,}7^\circ C$, độ ẩm tương đối $\varphi_N = 77%$ ($I_N = 95{,}7\text{ kJ/kgkk}, d_N = 24\text{ g/kgkk}$). Thông số tiện nghi trong nhà duy trì ở mức nhiệt độ $t_T = 25^\circ C$, độ ẩm tương đối $\varphi_T = 65%$ ($I_T = 47{,}9\text{ kJ/kgkk}, d_T = 9{,}3\text{ g/kgkk}$).
4. Tổng công suất lạnh yêu cầu của toàn khách sạn là bao nhiêu và tác giả đã chọn loại máy Chiller nào?
Tổng công suất lạnh tính toán của khách sạn là $7.448{,}39\text{ kW}$ (đã tính hệ số đồng thời $90%$ và $10%$ tổn thất đường ống). Tác giả lựa chọn phương án lắp đặt 3 cụm máy Chiller giải nhiệt nước của hãng Carrier, model 19XR-6R614T5LGH52 với công suất lạnh danh định mỗi máy là $2.638\text{ kW}$ ($750\text{ RT}$).
5. Kết quả kiểm tra hiện tượng đọng sương trên vách kết cấu bao che của công trình được kết luận ra sao?
Kết quả phân tích cho thấy: vào mùa hè, do chạy chế độ làm lạnh nên nhiệt độ vách trong luôn cao hơn nhiệt độ không khí trong phòng và nhiệt độ đọng sương ($t_{tw} > t_T > t_{TS}$), do đó không thể xảy ra hiện tượng đọng sương; vào mùa đông, nhiệt độ khí hậu tại Đà Nẵng không xuống quá thấp nên cũng không xảy ra hiện tượng đọng sương trên vách.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Đình Thiên đã hoàn thành trọn vẹn nhiệm vụ tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm Water Chiller giải nhiệt bằng nước cho Khách sạn Hilton Garden Inn tại thành phố Đà Nẵng. Thông qua việc tính toán chi tiết phụ tải nhiệt thừa ($Q_T$), ẩm thừa ($W$), thiết lập chu trình nhiệt động trên đồ thị $I-d$ và lựa chọn cấu hình 3 tổ máy Chiller Carrier 750 RT cùng hệ thống FCU/AHU, đồ án đã đưa ra giải pháp kỹ thuật hợp lý và khả thi. Công trình nghiên cứu là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao đối với sinh viên và kỹ sư ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt trong công tác thiết kế hệ thống cơ điện lạnh công trình cao tầng.