CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 1. Tầm quan trọng của điều hoà không khí đối với con người và sản xuất Ngày nay, đất nước đang bước vào giai đoạn phát triển và hội nhập toàn cầu. Với sự bùng nổ của khoa học và công nghệ, ngành Nhiệt không ngừng nỗ lực để bám sát xu hướng quốc tế. Ngành Nhiệt đóng vai trò không nhỏ vào sự phồn thịnh của ngành xây dựng và cơ điện, góp phần tạo nên những công trình đồ sộ như các tòa nhà cao ốc, khu công nghiệp hiện đại, trung tâm thương mại, … Với sự gia tăng của các dự án quy mô lớn, ngành Nhiệt cũng đối mặt với thách thức và cơ hội.
Việc xây dựng những công trình lớn là động lực mạnh mẽ cho sự đổi mới trong ngành, hướng dẫn chúng ta tìm kiếm giải pháp tiên tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng và khó khăn của các dự án. Hệ thống điều hòa không khí trở thành bản nhạc quen thuộc trong đời sống hiện đại, làm nổi bật tầm quan trọng của ngành Nhiệt trong việc đảm bảo sự thoải mái và hiệu quả cho mọi công trình. Nhìn chung, sự tiến bộ của ngành Nhiệt không chỉ là nguồn động lực cho sự phát triển của đất nước mà còn là thách thức, thúc đẩy chúng ta không ngừng tìm kiếm và áp dụng những cải tiến mới, đáp ứng tối đa nhu cầu của cuộc sống hiện đại.1 Đối với con người Trong hoạt động thường ngày và quá trình sản xuất, nhiệt độ, độ ẩm đóng vai trò quan trọng, tác động đến môi trường xung quanh và đặt ra những yêu cầu quan trọng cho quá trình sản xuất. Ví dụ, sự tăng giảm về nhiệt độ môi trường đều ảnh hưởng đến cảm giác và khả năng làm việc của con người.
Nhiệt độ tăng cao, độ ẩm không khí tăng, tạo ra một môi trường ngột ngạt, ảnh hưởng đến tinh thần và hiệu suất làm việc và sinh hoạt. Trong xã hội hiện đại, sự thoải mái và tiện nghi trở thành ưu tiên hàng đầu, nhu cầu về một không gian làm việc và sinh hoạt thích hợp về nhiệt độ, độ ẩm và không khí cũng tăng cao. Điều hòa không khí với công nghệ hiện đại trở nên quan trọng để đáp ứng những nhu cầu này. Việc sử dụng điều hòa không khí để cân bằng các yếu tố môi trường, tạo điều kiện thoải mái và cải thiện chất lượng cuộc sống.
Các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, độ ồn, nồng độ O2 và CO2, và tốc độ gió, có thể được kiểm soát và duy trì ở mức cân bằng thông qua công nghệ tiên tiến. Đối với sản xuất Ngày nay, Việt Nam đang bước vào giai đoạn phát triển mạnh mẽ nhất, bên cạnh việc phát triển tiềm lực về kinh tế và khoa học kỹ thuật, nhu cầu sử dụng điều hoà không khí cho sản xuất đóng vai trò vô cùng quan trọng, ứng dụng trong chế biến thuỷ hải sản, bảo quản dược phẩm, cũng như vai trò hút ẩm và làm mát các phòng chứa các thiết bị điện tử sản xuất nhiệt, lưu trữ tác phẩm tranh ảnh trong các viện bảo tàng, … 1. Giới thiệu một số hệ thống điều hoà không khí Sau quá trình phát triển và hoàn thiện, chức năng và sự đa dạng về hệ thống điều hòa không khí đã đạt đến một tầm cao mới. Bên cạnh việc làm mát, các hệ thống còn được cải tiến đa chức năng và tiện nghi hơn, như điều chỉnh độ ẩm, lọc bụi và thậm chí sưởi ấm.
Hệ thống điều hòa không khí theo tính tập trung gồm hai loại chính: - Hệ thống điều hòa không khí cục bộ. - Hệ thống điều hòa không khí trung tâm. Hệ thống điều hoà không khí cục bộ Hệ thống điều hòa không khí kiểu cục bộ là hệ thống chỉ các máy điều hòa trong một phạm vi hẹp, thường chỉ là một phòng riêng độc lập hoặc một vài phòng. Máy điều hoà kiểu cục bộ này gồm các loại như: - Máy điều hoà dạng cửa sổ (Window type – Máy lạnh 1 cục) - Máy điều hoà kiểu rời (Split type – Máy lạnh 2 cục) - Máy điều hoà kiểu ghép (Multi-split type) - Máy điều hoà kiểu rời, dạng tủ thổi trực tiếp Hệ thống điều hoà không khí cục bộ có dàn nóng được giải nhiệt bằng gió.
Một số máy điều hòa được thể hiện ở Hình 1. Máy điều hòa cục bộ dạng cửa sổ [1] Hình 1. Máy điều hòa cục bộ kiểu rời [2] Hình 1. Máy điều hòa cục bộ kiểu ghép [3] 3 Hình 1.
Máy điều hoà cục bộ kiểu tủ đứng [4] ❖ Ưu điểm: - Lắp đặt đơn giản, nhanh chóng. - Sử dụng đơn giản, các máy hoạt động độc lập với nhau nên không bị ảnh hưởng. Nếu xảy ra sự cố trong hệ thống, sửa chữa bảo trì cũng dễ dàng. - Chi phí rẻ.
❖ Nhược điểm: - Ảnh hưởng đến kết cấu, mỹ quan công trình. - Hiệu suất hoạt động bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường bên ngoài. Thường chỉ được áp dụng cho các công trình nhỏ, không có yêu cầu quá khắt khe. - Tuổi thọ không cao.
Hệ thống điều hoà không khí trung tâm Hệ thống điều hoà không khí trung tâm là một hệ thống gồm một hay nhiều máy phối hợp thành một cụm máy trung tâm và cung cấp lạnh cho toàn bộ các khu vực có phụ tải lớn, hoặc có nhiều không gian nhỏ. Cụ thể là các nhà xưởng, trung tâm thương mại, toà 4 nhà văn phòng, … Các thiết bị sử dụng trong hệ thống có công suất lớn, có thể làm mát được cho toàn bộ công trình. Hệ thống điều hoà không khí trung tâm gồm 2 loại: - Hệ thống điều hòa không khí trung tâm Hệ thống VRV/VRF - Hệ thống điều hòa không khí trung tâm Hệ thống Watter Chiller 1. Hệ thống điều hòa không khí trung tâm Hệ thống VRV/VRF VRV tên tiếng anh là “Variable Refrigerant Volume”, là điều chỉnh lưu lượng môi chất.
Môi chất lạnh được thay đổi lưu lượng do tăng hoặc giảm tốc độ của máy nén bằng cách thay đổi tần số dòng điện thông qua bộ biến tần. Hệ thống sử dụng một hay nhiều dàn nóng ghép lại với nhau, và phân phối môi chất lạnh tới các dàn lạnh dành cho các công trình lớn, các toà nhà cao tầng, chung cư, … Hệ thống VRV được thể hiện ở Hình 1. Hệ thống VRV/VRF [5] ❖ Ưu điểm: Máy điều hoà VRV/VRF ra đời nhằm khắc phục nhược điểm của máy điều hoà cục bộ. - Được trang bị máy biến tần, có khả năng điều chỉnh lưu lượng môi chất.
- Đảm bảo vẻ mỹ quan hơn so với hệ thống điều hoà không khí cục bộ. - Hệ thống điều hòa trung tâm VRV/VRF có thể điều khiển nhiệt độ phòng một cách độc lập, không làm ảnh hưởng tới nhiệt độ của các khu vực khác. 5 - Chênh lệch độ cao khoảng 50m khi đặt dàn nóng thấp hơn dàn lạnh và khoảng 90m khi đặt dàn nóng cao hơn dàn lạnh, độ dài ống dẫn môi chất lạnh lên đến 1000m. - VRV có dải công suất lớn, độ tin cậy cao.
❖ Nhược điểm: - Dàn nóng giải nhiệt bằng gió, phụ thuộc vào nhiệt độ xung quanh, hiệu quả trao đổi nhiệt thấp. - Phù hợp cho các công trình vừa và nhỏ do khoảng cách chiều dài ống bị giới hạn. - Số dàn lạnh bị hạn chế, thích hợp cho các hệ thống công suất lạnh vừa, đối với các hệ thống có công suất lớn sẽ ưu tiên sử dụng hệ thống Water Chiller. - Giá thành cho lắp đặt, bảo trì, vận hành thường cao hơn so với các hệ thống điều khác.
Hệ thống điều hòa không khí trung tâm Hệ thống Watter Chiller Hệ thống điều hoà trung tâm Chiller (như hình 1.7) là hệ thống sản xuất nước lạnh và vận chuyển nước lạnh đến tải tiêu thụ (AHU, FCU, PAU). Cụm máy làm lạnh nước giải nhiệt nước [6] 6 Hình 1. Hệ thống điều hòa trung tâm Water Chiller [7] ❖ Phân loại hệ thống lạnh Chiller: - Hệ thống điều hoà không khí trung tâm Water Chiller giải nhiệt bằng gió, có nhược điểm là bị phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh nên hiệu suất không cao, khi nhiệt độ môi trường cao thì hiệu suất hệ thống giảm. Các hệ thống có công suất nhỏ thường dùng kiểu giải nhiệt này.
- Hệ thống điều hoà không khí trung tâm Water Chiller giải nhiệt bằng nước, sử dụng nước để giải nhiệt, làm tăng hiệu quả giải nhiệt cho môi chất lạnh. Về cấu tạo thì hệ thống Water Chiller giải nhiệt nước có các thành phần giống Water Chiller giải nhiệt gió nhưng được trang bị thêm hệ thống bơm nước giải nhiệt, đường ống nước giải nhiệt và tháp giải nhiệt. ❖ Ưu điểm: - Có vòng tuần hoàn là nước, giá nước rẻ. - Khống chế nhiệt độ và độ ẩm theo từng phòng riêng lẻ, ổn định và duy trì điều kiện vi khí hậu tốt nhất.
- Thích hợp cho các công trình lớn như khách sạn, toà văn phòng với mọi chiều cao, chiều dài kết nối với dàn lạnh không bị giới hạn. - Không làm mất vẻ mỹ quan công trình. - Dễ dàng đặt các thiết bị khử ẩm và khử bụi cho toàn bộ hệ thống. 7 - Công suất lạnh không bị hạn chế.
- Vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn so với hệ thống điều hoà không khí VRV. ❖ Nhược điểm: - Yêu cầu người lắp đặt, sửa chữa, bảo trì và vận hành có chuyên môn cao. - Lắp đặt ở những nơi có nguồn nước để cấp bù khi cần thiết, phải có hệ thống bơm nước đáp ứng được lưu lượng và cột áp. - Hệ thống sử dụng nước làm chất tải lạnh nên tổn thất tăng so với các hệ thống sử dụng môi chất là gas.
- Chi phí đầu tư ban đầu khá lớn. Tầm quan trọng của đề tài Dễ nhận thấy rằng bất kì công trình đang xây dựng mới nào hiện nay đều không thể thiếu hệ thống điều hòa không khí. Đặc biệt là những khu vực có nhiệt độ môi trường cao, không phù hợp với nhu cầu sinh sống, học tập và làm việc của con người. Vì vậy, nhu cầu sử dụng điều hòa không khí ngày càng tăng.
Điều hòa không khí đã trở nên thân thuộc với quá trình sản xuất và đời sống, có mặt tại các tòa nhà, trung tâm thương mại, siêu thị, trường học, văn phòng, … Không những thế, hệ thống này còn đóng vai trò quan trọng không thể thiếu trong các môi trường đặc biệt như bệnh viện, xưởng sản xuất, cơ sở nghiên cứu hóa học và nhiều môi trường khác đòi hỏi kiểm soát không khí chặt chẽ.