CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu hệ thống điều hòa không khí 1.1 Tổng quan Điều hoà không khí (ĐHKK) 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 ồn và sự lưu thông hợp lý của dòng không khí. tùy theo mục đích sử dụng. Năm 1910, tại Koeln và Rio de Janneiro, công ty Borsig xây dựng các hệ thống điều hòa không khí nhưng chủ yếu là khống chế nhiệt độ, chưa đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật khác cao hơn. Ngành điều hòa không khí ở Hoa Kỳ nói riêng và toàn cầu nói chung có bước khởi sắc và phát triển toàn diện khi Willis Haviland Carrier đưa ra được định nghĩa điều hòa không khí là sự kết hợp giữa làm lạnh , gia ẩm, lọc không khí, hút ẩm và tự động duy trì khống chế trạng thái không khí không đổi phục vụ cho mọi yêu cầu tiện nghi.
Với việc xây dựng ẩm đồ của không khí từ năm 1911 cũng như nêu được tính chất nhiệt của không khí ẩm và phương pháp xử lý để không khí đạt được trạng thái như yêu cầu, W.H Carrier được vinh danh là người khai lập ra ngành điều hòa không khí, điều đó xứng đáng với ông khi là đi đầu và cống hiến cả đời mình cho lĩnh vực này.2 Ý nghĩa và tầm quan trọng của hệ thống điều hòa không khí Ngày nay, công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa tại Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung đang diễn ra toàn diện và mạnh mẽ, dẫn đến kinh tế phát triển và nhu cầu của con người theo đó ngày càng tăng, song song với đó dẫn tới hệ lụy và biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường từ đó dẫn đến ngành điều hòa không khí ngày càng thiết yếu. Ngành đã góp phần vào việc cải thiện môi trường không khí cho các khu công nghiệp, tòa nhà, trung tâm thương mại, bệnh viện cũng như trường học v.v…giúp cho con người cũng như máy móc làm việc năng suất và hiệu quả hơn. Với các đặc tính của một quốc gia nhiệt đới gió mùa, điều hòa không khí đóng vai trò quan trọng trong đời sống sinh hoạt và sản xuất, tạo ra môi trường phù hợp và thân thiện với con người, cải thiện môi trường làm việc. • Trong đời sống sinh hoạt, dân dụng: môi trường và khí hậu có ảnh hưởng trực tiếp rất lớn tới trạng thái con người thông 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.
Điển hình nhất là nhiệt độ, gây ra các cảm giác nóng lạnh do sự truyền nhiệt giữa môi trường không khí xung quanh và bề mặt da người. Các yếu tố này ảnh hưởng rất lớn tới sức khỏe con người và điều hòa không khí là giải pháp 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 cơ thể con người, giúp 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. • Trong công nghiệp, sản xuất: 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.
Đơn cử như ngành công nghiệp sợi - dệt, ĐHKK có ý nghĩa khá 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Lại Hoài Nam quan trọng bởi mối quan hệ mật thiết giữa độ ẩm và nhiệt độ. Khi độ ẩm cao thì độ kết dính, ma sát giữa các sợi bông sẽ lớn và quá trình kéo sợi sẽ khó khăn. Tóm lại, ngành ĐHKK đã góp phần vào công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa cũng như cải thiện đời sống của nhân dân Việt Nam nói riêng và cả thế giới nói chung trong nhiều lĩnh vực khác nhau.3 Một số hệ thống điều hòa không khí phổ biến 1.1 Hệ thống điều hòa không khí máy lạnh cục bộ (single split) Hệ thống điều hòa cục bộ là máy điều hòa không khí sử dụng một dàn nóng và một dàn lạnh.
Thích hợp sử dụng cho các căn hộ nhỏ, thanh toán tiền điện riêng lẻ do cách thiết kế và kích thước phù hợp. Hệ thống điều hòa cục bộ là loại thông dụng nhất trên thị trường hiện nay.1 Máy lạnh cục bộ hãng Daikin [1] Máy điều hòa cục bộ có ưu điểm nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt và giá thành rẻ. Hoạt động một cách riêng biệt giúp dễ dàng bảo trì, bão dưỡng. Tuy nhiên nếu nhiệt độ ngoài trời quá cao thì hiệu suất máy có thể bị ảnh hưởng và gây mất mỹ quan cho các tòa nhà do một dàn nóng chỉ kết nối được với một dàn lạnh.2 Hệ thống điều hòa không khí Multi Hệ thống điều hòa Multi là hệ thống một dàn nóng có thể kết nối với nhiều dàn lạnh (2 đến 4 dàn lạnh).
Mỗi dàn lạnh là một hệ thống hoạt động riêng biệt và độc lập. Hiện thống điều hòa Multi cũng dần trở nên phổ biến. 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Lại Hoài Nam Hình 1.2 Hệ thống điều hòa không khí Multi [2] Điều hòa Multi thích hợp cho những nhà có nhiều phòng.
Có tính linh hoạt cao và dễ dàng lắp đặt theo từng nhu cầu sử dụng. Do chỉ có một dàn nóng nên tăng tính thẩm mỹ cho những căn hộ chung cư có diện tích loggia hẹp, giúp tiết kiệm chi phí vật tư. Loại này có nhược điểm là chi phí đầu tư ban đầu cao và còn hạn chế các tính năng hiện đại.3 Hệ thống điều hòa trung tâm VRV Hệ thống điều hoà trung tâm VRV (Variable Refrigerant Volume), nghĩa là hệ thống điều hòa không khí có lưu lượng môi chất thay đổi được thông qua điều chỉnh tần số dòng điện. Về cấu tạo hệ thống VRV giống như máy dạng rời, gồm hai mảng: mảng ngoài trời và mảng trong nhà gồm nhiều khối trong có dàn bốc hơi và quạt.
Sự khác nhau giữa VRV và dạng rời là với VRV chiều dài và chiều cao giữa khối ngoài trời và trong nhà cho phép rất lớn (100m chiều dài và 50m chiều cao), chiều cao giữa các khối trong nhà có thể tới 15m. Vì vậy khối ngoài trời có thể đặt trên nóc nhà cao tầng để tiết kiệm không gian và điều kiện làm mát dàn ngưng bằng không khí tốt hơn. Cấu trúc hệ thống VRV gồm: - Hệ thống dàn nóng (đơn lẻ hoặc liên kết). - Hệ thống dàn lạnh gồm các loại như cassette âm trần, treo tường, âm trần nối ống gió, dàn lạnh đặt sàn.
- Hệ thống ống nối. Hệ thống điều khiển gồm bộ điều khiển độc lập và điều khiển trung tâm. 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Lại Hoài Nam Hình 1.3 Hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRV [3] Hệ thống có khá nhiều ưu điểm: - Khả năng tiết kiệm năng lượng cao vì được trang bị máy nén biến tầng và khả năng điều chỉnh năng suất lạnh gần như vô cấp.
Tiết kiệm được hệ thống đường ống. Tiết kiệm được nhân lực và thời gian thi công lắp đặt. - Khả năng lớn trong việc thay đổi công suất lạnh bằng cách thay đổi tần số điện cấp cho máy nén, nên tốc độ quay của máy nén thay đổi và lưu lượng môi chất lạnh cũng thay đổi. - Hệ thống tự động hóa cao vì thiết bị đơn giản cùng với đó là khả năng sửa chữa bảo dưỡng rất năng động và nhanh chóng nhờ thiết bị chuẩn đoán đã được lập trình và cài đặt sẵn trong máy.
Nhược điểm: giá thành hệ thống ĐHKK VRV còn khá cao và chưa có máy ở dải công suất cao để lựa chọn.4 Hệ thống điều hòa trung tậm giải nhiệt bằng nước (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 dàn trao đổi nhiệt AHU, FCU. Hệ thống này phổ biến trong các tòa nhà lớn, trung tâm thương mại hay các khu công nghiệp,v. Một hệ thống bao gồm: - Máy lạnh trung tâm (Chiller). - Tháp giải nhiệt và bơm nước giải nhiệt.
- Hệ thống đường ống và bơm cấp nước lạnh. - Các dàn trao đổi nhiệt (AHU, FCU,…). Hệ thống có khá nhiều ưu điểm như tiết kiệm năng lượng, thích hợp với các công trình có hệ số sử dụng đồng thời lớn, mặt bằng cần điều hoà rộng, nhiệt độ điều hòa cần xuống thấp. Đảm bảo được các thông số về nhiệt độ, độ ẩm, không khí sạch cũng như đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu về tiện nghi nhiệt cho con người: nhiệt độ, lưu lượng gió tươi,.
Hệ thống điều khiển công suất lạnh linh hoạt nhờ bảng điều khiển đặt tại từng phòng. 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Lại Hoài Nam Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống điều hòa trung tâm giải nhiệt bằng nước Water Chiller [4] Tuy nhiên cũng có một số khuyết điểm như giá thành đầu tư ban đầu khá lớn, hệ thống tương đối cồng kềnh, cần khoảng không gian trên trần giả nhiều để đi ống. Phải có không gian đặt các thiết bị như: máy lạnh trung tâm, bơm nước lạnh,…Không phù hợp đối với công trình có tần suất hoạt động không liên tục.2 Nhiệm vụ đề tài 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm trở lại đây, hiện tượng thời tiết cực đoan (mùa hè quá nóng hoặc mùa đông quá lạnh, thời tiết thay đổi thất thường) ngày càng diễn ra với xu hướng tăng, môi trường sống của con người càng trở nên khắc nghiệt, tuy đã có khoảng thời gian 2 năm xảy ra đại dịch Covid-19 làm giảm đi phần nào nhưng như thế vẫn không có nhiều tác động lớn.
Từ việc các cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật xuất hiện có những tác động tích cực đến nền kinh tế dẫn đến cuộc sống con người có yêu cầu chất lượng cuộc sống cao hơn, các công nghệ điều hòa không khí được sử dụng rộng rãi và dần trở thành một yêu cầu thiết yếu trong xây dựng. Đối với các khu vực có mật độ dân cư đông đúc như tại các thành phố lớn trọng điểm một vùng thì hệ thống điều hòa không khí và thông gió lại càng có nhiều vai trò và vị trí quan trọng, các công trình lớn như các khu thương mại dịch vụ, văn phòng, chung cư,v.v là nơi con người sinh sống và làm việc thường xuyên.
