CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Hiện tại, đất nước chúng ta đang trong quá trình đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Nguồn nhân lực chất lượng cao, cùng với sự phát triển trong lĩnh vực khoa học - công nghệ và đổi mới sáng tạo, đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của đất nước. Trong bối cảnh này, kỹ sư Nhiệt đóng một vai trò không thể thiếu.
Ngày nay, số lượng công trình xây dựng ngày càng tăng, bao gồm các toà nhà, văn phòng, trung tâm thương mại, resort, khách sạn, nhà máy và chúng đều có nhu cầu sử dụng hệ thống điều hòa không khí. Kỹ sư Nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc đưa ra các giải pháp tối ưu về điều hòa không khí để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của mọi người. Điều hòa không khí là kỹ thuật tạo ra và duy trì điều kiện môi trường không khí trong không gian nội thất mà không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi khí hậu bên ngoài và tải trọng bên trong. Chức năng chính của hệ thống điều hòa không khí là phục vụ nhu cầu tiện nghi và sinh hoạt của con người.
Ngoài ra, điều hòa không khí còn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực nông nghiệp và công nghiệp, bao gồm việc điều chỉnh môi trường cho chăn nuôi động vật, thực vật, quản lý nhiệt độ trong máy móc, quản lý môi trường trong ngành thực phẩm và dược phẩm. Với vai trò quan trọng của mình, kỹ sư Nhiệt đóng góp vào sự phát triển toàn diện của đất nước, đảm bảo rằng các công trình xây dựng và các ngành công nghiệp được hưởng lợi từ công nghệ điều hòa không khí để đáp ứng nhu cầu và tiêu chuẩn của mọi người. Ứng dụng của điều hòa không khí - Đối với đời sống con người: Trong cuộc sống hàng ngày, sức khỏe của con người đóng vai trò quan trọng trong việc tăng năng suất lao động. Để cải thiện sức khỏe, cần tạo điều kiện cho con người sống trong một môi trường có nhiệt độ và độ ẩm phù hợp.
Hệ thống điều hòa không khí được sử dụng để tạo ra một môi trường tiện nghi và nâng cao chất lượng cuộc sống. Điều hòa không khí là một giải pháp hiệu quả để đảm bảo môi trường sống thoải mái cho con người. Trong lĩnh vực y tế, nhiều bệnh viện đã trang bị hệ thống điều hòa không khí trong các phòng điều trị để tạo ra một môi trường thuận lợi cho sức khỏe của bệnh nhân. Hệ 12 thống này giúp duy trì các phòng sạch hoàn toàn, với mức độ kiểm soát không khí, nhiệt độ và độ ẩm được điều chỉnh tối ưu.
Điều này đặc biệt quan trọng trong các quá trình y học quan trọng và bảo quản dược phẩm. - Đối với đời sống sản xuất: Trong lĩnh vực công nghiệp, ngành điều hòa không khí đã có những tiến bộ đáng kể. Hiện nay, kỹ thuật điều hòa không khí không thể tách rời khỏi các ngành khác như cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử và vi điện tử, kỹ thuật phim ảnh, máy tính điện tử, kỹ thuật quang học, và nhiều ngành khác. Để đảm bảo chất lượng sản phẩm và hoạt động ổn định của máy móc và thiết bị, yêu cầu về điều kiện và thông số không khí như độ ẩm, nhiệt độ, độ chứa bụi và các chất độc hại đã được đặt ra.
Ví dụ, trong ngành công nghiệp kỹ thuật điện, sản xuất các dụng cụ điện yêu cầu kiểm soát nhiệt độ từ 20°C đến 22°C và độ ẩm từ 50% đến 60%. Trong ngành cơ khí, việc chế tạo các dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học, và sự ổn định và độ sạch của nhiệt độ và độ ẩm đóng vai trò quyết định đến chất lượng và độ chính xác của sản phẩm. Trong ngành công nghiệp sợi và dệt, điều hòa không khí đóng vai trò quan trọng. Khi độ ẩm không khí tăng cao, độ dính và ma sát giữa các sợi bông cũng tăng lên, gây khó khăn trong quá trình kéo sợi; ngược lại, độ ẩm quá thấp có thể làm đứt sợi và giảm năng suất kéo sợi.
Trong công nghiệp chế biến thực phẩm, nhiều quy trình công nghệ đòi hỏi môi trường không khí phù hợp. Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, nhiệt độ, độ ẩm và độ sạch của không khí cần được duy trì ở điều kiện thích hợp. Các thông số của môi trường không khí trong nhà máy sản xuất phim, giấy ảnh cũng cần được duy trì ở mức nhất định và chặt chẽ thông qua hệ thống điều hòa không khí. Bụi dễ bám vào bề mặt phim, giấy ảnh gây giảm chất lượng sản phẩm.
Nhiệt độ cao trong phân xưởng có thể làm nóng chảy lớp thuốc phủ trên. Phân loại một số hệ thống điều hòa không khí Qua quá trình phát triển và tiến hóa lâu dài, hệ thống điều hòa không khí ngày nay đã trở nên ngày càng hoàn thiện và đa dạng hơn cả về chức năng và thiết kế. Các hệ thống điều hòa không khí hiện nay không chỉ phục vụ cho mục đích làm lạnh mà còn có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh độ ẩm, lọc bụi, xử lý không khí, và sưởi ấm. Dựa trên mức độ tập trung, chúng ta có thể chia hệ thống điều hòa không khí thành 13 hai loại: - Hệ thống điều hòa không khí cục bộ: Đây là những hệ thống được sử dụng để điều chỉnh môi trường không khí trong các không gian nhỏ hẹp hoặc khu vực cụ thể như phòng ngủ, văn phòng cá nhân, hoặc phòng học.
Chức năng chính của hệ thống này là tạo điều kiện thoải mái cho người sử dụng trong không gian nhỏ. - Hệ thống điều hòa không khí trung tâm: Đây là những hệ thống được sử dụng để điều chỉnh môi trường không khí trong các tòa nhà, nhà máy, hoặc khu vực lớn. Hệ thống này có khả năng cung cấp không khí tươi và điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm và sự lưu thông không khí cho toàn bộ không gian, đáp ứng nhu cầu của nhiều người sử dụng. Hệ thống điều hòa không khí cục bộ Hệ thống điều hòa cục bộ bao gồm các máy điều hòa đơn lẻ được lắp đặt trong các không gian nhỏ hẹp như văn phòng nhỏ, quán ăn nhỏ, quán cà phê và căn hộ chung cư.3 minh họa một số máy điều hòa cục bộ.
Có hai loại chính của máy điều hòa cục bộ, đó là loại cửa sổ và loại nhiều cụm. 1 Máy điều hòa cục bộ kiểu 2 cụm 14 Hình 1. 2 Máy điều hòa nhiều cụm Hình 1. 3 Máy điều hòa dạng tủ đứng - Ưu điểm: + Lắp đặt đơn giản, dễ dàng thực hiện.
+ Các máy hoạt động độc lập, dễ dàng vận hành và bảo trì. + Máy hoạt động êm ái và tuổi thọ không cao. - Nhược điểm: + Không thể cung cấp gió tươi, cần bổ sung thêm quạt để lấy gió tươi. + Thường chỉ phù hợp với các công trình nhỏ và không yêu cầu nhiệt độ và độ ẩm 15 quá khắt khe.
+ Có ảnh hưởng đến kiến trúc và thẩm mỹ của tòa nhà do việc lắp đặt nhiều dàn nóng và dàn lạnh trên tường. Hệ thống điều hòa không khí trung tâm Hệ thống VRV (Variable Refrigerant Volume) Hệ thống VRV được thể hiện ở Hình 1. Nó bao gồm một dàn nóng (hoặc nhiều dàn nóng) và nhiều dàn lạnh. 4 Hệ thống VRV - Ưu điểm: + Trang bị máy biến tần, có khả năng điều chỉnh năng suất lạnh Q0.
+ Hệ thống điều hòa VRV có khả năng thu hồi dầu về máy nén thông qua chế độ thu hồi dầu. Dàn ngưng của hệ thống VRV có thể đặt cao hơn dàn lạnh và có thể lắp đặt xa nhau với đường ống dẫn môi chất có chiều dài lên đến hơn 100m. + Có khả năng điều khiển nhiệt độ phòng của từng khu vực làm lạnh một cách độc lập. + Hệ thống điều hòa VRV có độ tin cậy cao, dễ dàng linh hoạt trong việc điều chỉnh và bảo dưỡng thông qua hệ thống điều khiển trên máy tính.
+ Tiết kiệm hệ đường ống nước lạnh và hệ thống tháp giải nhiệt so với hệ thống 16 Water Chiller. - Nhược điểm: + Dàn nóng giải nhiệt bằng gió, hiệu quả làm việc phụ thuộc vào thời tiết. + Số lượng dàn lạnh bị hạn chế, thích hợp cho các hệ thống công suất vừa. Các hệ thống lớn thường ưu tiên sử dụng hệ thống Water Chiller hoặc điều hòa trung tâm.
+ Giá thành hệ thống VRV trước đây thường cao hơn so với các hệ thống làm lạnh bằng nước, nhưng hiện nay đã có xu hướng giảm giá và trở nên cạnh tranh hơn. Hệ thống Water Chiller Hình 1. 5 Cụm máy làm lạnh nước giải nhiệt nước 17 Hình 1. 6 Hệ thống điều hòa trung tâm Water Chiller Hệ thống điều hòa trung tâm nước (như Hình 1.6) chủ yếu gồm: - Máy làm lạnh nước (Water chiller) hay máy sản xuất nước lạnh thường từ 12oC xuống 7oC (được thể hiện ở Hình 1.
- Hệ thống ống dẫn nước lạnh. - Hệ thống nước giải nhiệt. - Nguồn nhiệt để sưởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sưởi ấm mùa đông, thường do lò hơi nước nóng hoặc thanh điện điện trở ở các FCU cung cấp. - Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí bằng nuớc nóng.
- Hệ thống gió tươi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí. - Hệ thống tiêu âm và giảm âm. - Hệ thống lọc bụi, thanh trùng và diệt khuẩn cho không khí. - Bộ xử lý không khí.
- Hệ thống tự điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tươi, gió hồi và phân phối không khí, điều chỉnh năng suất lạnh, và điều khiển cũng như báo hiệu và bảo vệ toàn bộ hệ thống. - Ưu điểm: + Hệ thống sử dụng nước làm chất lành an toàn, không gây ngộ độc hoặc tai nạn do 18 rò rỉ môi chất lạnh, vì nước hoàn toàn không độc hại. + Có khả năng kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong không gian điều hòa theo từng phòng riêng lẻ, đảm bảo duy trì điều kiện vi khí hậu tốt nhất. + Phù hợp cho các tòa nhà như khách sạn, văn phòng, với mọi chiều cao và kiến trúc, không làm phá vỡ cảnh quan.
+ Ống nước nhỏ hơn ống gió nên tiết kiệm nguyên vật liệu làm ống. + Có khả năng xử lý không khí với độ sạch cao, đáp ứng các yêu cầu về độ sạch bụi, tạp chất, hóa chất và mùi. + Yêu cầu ít bảo dưỡng và sửa chữa. + Vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn so với hệ thống VRV, dễ dàng kiểm soát.
-Nhược điểm: + Yêu cầu người lắp đặt và vận hành có kiến thức chuyên môn cao.