CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Hiện nay, đất nước ngày càng phát triển và hội nhập cùng với các quốc gia trên toàn cầu, kéo theo sự thúc đẩy phát triển nhanh chóng của khoa học, kỹ thuật và nước ta cũng không ngừng nỗ lực để bắt kịp thế giới. Cũng không thể phủ nhận rằng ngành Nhiệt chúng ta cũng đóng vai trò vô cùng quan trọng song song với ngành xây dựng, cơ điện góp phần xây dựng lên những tòa nhà lớn, các khu công nghiệp, kể cả những trung tâm thương mại,… nhằm đáp ứng như cầu phát triển của đất nước. Mặt khác về việc các công trình lớn được xây dừng làm tiền đề cho sự phát triển của ngành Nhiệt. Và chúng ta cũng có thể nhận ra trong những công trình lớn, hầu hết đều có những hệ thống điều hòa không khí từ lớn đến nhỏ.
Điều đó có thể khẳng định một lần nữa tầm quan trọng của ngành Nhiệt trong cuộc sống hiện đại và chúng ta không chỉ dừng lại ở đây nhưng vẫn phải tiếp tục nghiên cứu và sáng tạo ra những hệ thống mới, cải tiến mới để ngày càng đáp ứng và tiện lợi cũng như là phù hợp với tất cả các công trình của con người. Giới thiệu hệ thống điều hòa không khí Điều hòa không khí hay điều hòa nhiệt độ (tiếng Anh: Air conditioning, thường viết tắt là AC hoặc A/C) là ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp và thiết bị nhằm tạo ra và duy trì ổn định một môi trường vi khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm, đảm bảo độ sạch của không khí, khống chế độ ổn và sự lưu thông hợp lý của dòng không khí… tùy theo mục đích sử dụng. Để đáp ứng được các yêu cầu của người sử dụng, hệ thống ĐHKK bao gồm các thiết bị chỉnh sau: - Thiết bị xử lý không khí: dàn lạnh, dàn nóng, lọc bụi, tiêu âm nhằm mục đích thay đổi trạng thái thông số trạng thái của không khí. - Thiết bị vận chuyển và phân phối không khí: quạt gió lạnh, miệng thổi, miệng hút, đường ống gió giữ nhiệm vụ đưa không khí đã được xử lý tới nơi yêu cầu.
- Thiết bị năng lượng: máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị tiết lưu, quạt gió nóng làm nhiệm vụ cấp lạnh, cấp nước. - Thiết bị đo lường và điều khiển tự động: làm nhiệm vụ hiển thị các thông số trạng thái không khí và điều khiển một cách tự động việc duy trì các thông số đó. Tầm quan trọng của điều hòa không khí a) Trong đời sống sinh hoạt thường ngày Cùng với sự phát triển vượt bậc về kinh tế, khoa học, công nghệ thì ĐHKK ngày càng khẳng định tầm quan trọng của mình đối với đời sống sinh hoạt, sản xuất của con người. Môi trường khí hậu có ảnh hưởng trực tiếp rất lớn tới trạng thái của con người và được thể hiện qua các yếu tố: nhiệt độ, độ ẩm tương đối, tốc độ lưu chuyển không khí, nồng độ các chất độc hại và độ ồn.
Nhiệt độ là yếu tố gây ra cảm giác nóng, lạnh rõ rệt nhất đối với con người, do đây là yếu tố quyết định sự truyền nhiệt giữa bề mặt da và môi trường không khí xung quanh. Nhiệt độ của con người luôn là 370C mà nhiệt độ môi trường lại thường xuyên thay đổi vì vậy có sự chênh lệch nhiệt độ giữa người với môi trường xung quanh dẫn đến quá trình truyền nhiệt bằng đối lưu và bức xạ giữa cơ thể và môi trường. Độ ẩm tương đối là yếu tố quyết định điều kiện bay hơi vào không khí. Nếu không khí có độ ẩm vừa phải thì khi nhiệt độ cao, cơ thể đổ mồ hôi và mồ hôi bay vào không khí nhiều sẽ làm cho cơ thể cảm giác dễ chịu hơn.
Nếu độ ẩm quá lớn, mồ hôi thoát ra ngoài da bay hơi kém, sẽ dính lại trên da và gây cho con người có cảm giác khó chịu. Như vậy ta có thể thấy các yếu tố khí hậu có ảnh hưởng rất lớn tới sức khỏe của con người. Điều hoà không khí giúp tạo ra môi trường không khí trong sạch, có nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc gió nằm trong phạm vi ổn định phù hợp với cảm giác nhiệt của cơ thể con người, ứng với các trạng thái lao động khác nhau, làm cơ thể con người cảm thấy dễ chịu, thoải mái, không nóng bức về mùa hè, rét buốt về mùa đông, bảo vệ được sức khỏe và phát huy được năng suất lao động cao nhất. b) Trong công nghiệp, sản xuất Với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp thì không thể không nói đến tầm quan trọng của ĐHKK mang lại cho nhu cầu sản xuất, đóng vai trò trong cơ cấu phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế.
Thành phần không khí và các thông số vật lý của nó có ảnh hưởng rất lớn tới các quy trình công nghệ trong các ngành công nghiệp, sản xuất. Mỗi quy trình công nghệ lại đòi hỏi những yêu cầu khác nhau về các thông số vật lý của môi trường. 18 Đối với các ngành sản xuất bánh kẹo cũng cần phải có nhiệt độ, độ ẩm thích hợp. Nhiệt độ chế biến trong khoảng: 21 - 260C, độ ẩm tương đối 30 - 45%.
Riêng đối với các bánh kẹo cao cấp: socola, cao su… yêu cầu nhiệt độ thấp hơn. Trong công nghiệp sợi, dệt, ĐHKK cũng có ý nghĩa hết sức quan trọng, độ ẩm và nhiệt độ có mối quan hệ mật thiết với nhau. Khi độ ẩm cao thì độ kết dính, ma sát giữa các sợi bông sẽ lớn và quá trình kéo sợi sẽ khó khăn. Như vậy, điều hoà không khí không chỉ giữ vai trò rất quan trọng trong đời sống mà còn đảm bảo được chất lượng của cuộc sống con người cũng như nâng cao hiệu quả lao động và chất lượng của sản phẩm trong công nghiệp sản xuất.
Một số loại điều hòa không khí và thiết bị phổ biến hiện nay a) Hệ thống điều hòa không khí cục bộ ( Split system) Hệ thống điều hòa không khí cục bộ thường có công suất lạnh nhỏ từ 9000 BTU- 24000 BTU. Máy điều hòa có dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp, dàn ngưng giải nhiệt gió kiểu 1 cụm theo máy điều hòa cửa sổ hoặc tách 2 hay nhiều cục. Máy điều hòa có hai dạng: 1 chiều và 2 chiều tách biệt. Hệ thống điều hòa không khí cục bộ chỉ sử dụng cho những không gian có diện tích nhỏ hoặc phòng độc lập có công năng sử dụng nhất định.1: Điều hòa không khí cục bộ (2 khối) 19 Hình 1.2: Điều hòa không khí cục bộ (Multi-Split) Ưu điểm của hệ thống điều hòa không khí cục bộ: - Lắp dặt nhanh và dễ dàng không yêu cầu kỹ thuật cao.
- Dễ dàng sử dụng, bảo trì sửa chữa đơn giản vì thực hiện độc lập trên từng máy. - Máy hoạt động nhẹ nhàng, tuổi thọ không cao. Nhược điểm của hệ thống điều hòa không khí cục bộ: - Không lấy được gió tươi nên cần bổ sung thêm quạt lấy gió tươi. - Thường chỉ được áp dụng cho các công trình nhỏ, không có yêu cầu quá khắt khe về nhiệt độ và độ ẩm.
- Ảnh hưởng đến kiến trúc và mỹ quan đô thị của tòa nhà do phải lắp đặt nhiều dàn nóng và dàn lạnh trên tường. b) Hệ thống điều hòa không khí trung tâm (VRV, VRF) Hệ thống lạnh điều hòa không khí trung tâm VRF là tên gọi ở hầu hết các hãng máy lạnh hiện nay. Còn VRV là tên gọi độc quyền duy nhất của hãng Daikin. Nguyên lý của VRF và VRV là như nhau.
Hệ thống lạnh VRF/VRV sử dụng nguyên lý thay đổi lưu lượng môi chất lạnh giữa dàn nóng đến các dàn lạnh từ đó thay đổi công suất lạnh cho phù hợp yêu cầu không gian điều hòa. VRF System hay VRV System cũng là hệ thống lạnh theo nguyên lý trao đổi nhiệt trực tiếp tương tự như các loại hệ thống máy lạnh cục bộ 2 mảnh chúng ta thường thấy, với việc đưa môi chất lạnh di chuyển thông qua đường ống đồng đi và về giữa dàn nóng và dàn lạnh. Điểm khác nhau rõ nhất đó là: trong khi hệ thống điều hòa không khí cục 20 bộ (Split System) thông thường sẽ là 1 dàn nóng kết nối với 1 dàn lạnh thì trong hệ thống VRF/VRV với 1 dàn nóng hoặc cụm dàn nóng có khả năng kết nối rất nhiều dàn lạnh. Và khoảng cách kết nối từ dàn nóng đến dàn lạnh xa nhất là 100m.3: Hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRF/VRV là kiểu hệ thống lạnh được sử dụng phổ biến nhất hiện nay với các hãng nổi tiếng như: VRF Panasonic, VRF Mitsubishi Electric, VRV Daikin, Carrier VRF,… Ưu điểm hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRV/VRF Hệ thống tiết kiệm năng lượng vận hành với các máy nén sử dụng công nghệ biến tần Công suất dàn nóng lắp ghép module nên dễ dàng thay đổi size đáp ứng theo yêu cầu thiết kế Chênh lệch và chiều dài ống gas cho phép dài hơn rất nhiều so với các hệ cục bộ thông thường thuận lợi cho việc chọn vị trí lắp đặt dàn nóng.
Hệ thống điều khiển thông minh và kết nối được với hệ thống BMS tòa nhà Lắp đặt tương đối đơn giản vì hầu hết chỉ gồm thiết bị và vật tư ống đồng Vận hành sử dụng và bảo trì bảo dưỡng dễ dàng hơn hệ thống Water Chiller Nhược điểm của hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRV/VRF Chiều dài ống gas cho phép dài nhưng vẫn có giới hạn nên chỉ phù hợp các dự án có công suất < 1000kW lạnh hoặc tòa nhà dưới 20 tầng. Các dàn nóng là loạt giải nhiệt gió nên phải đặt ngoài trời trong khi chiều dài ống gas sẽ là hạn chế đối với các dự án diện tích lớn sẽ gặp khó khăn trong việc xác định vị trí đặt dàn nóng vừa đảm bảo kỹ thuật vừa đảm bảo mỹ quan dự án. 21 Có khả năng rò rỉ môi chất gas trong tòa nhà nếu đường ống hàn hoặc kiểm tra không cẩn thận Các thiết bị dàn lạnh chủ yếu tập trung với các dãi công suất nhỏ và thông dụng với áp suất quạt nhỏ nên chưa tối ưu đối với các dự án đòi hỏi cao về kỹ thuật như khử ẩm, tạo ẩm, lọc sạch… c) Hệ thống điều hòa không khí water chiller Hệ thống Water chiller là hệ thống dùng máy lạnh trung tâm (Chiller) đặt tại gian máy cung cấp nước lạnh cho toàn công trình bằng hệ thống bơm nước lạnh tới các AHU, FCU.