CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1. Giới thiệu về công trình Tòa khách sạn nằm tại địa chỉ 172 đường Nguyễn Văn Thoại phường An Hải Đông quận Sơn Trà, Đà Nẵng. Có tổng diện tích sử dụng hơn 4000 m2 gồm 15 tầng,(1 tầng hầm và 15 tầng nổi ) hơn 85 phòng nghỉ, và được chia làm các khu vực: Tầng hầm : được bố trí làm nơi để xe cho nhân viên và khách, phòng bếp và phòng kỹ thuật Tầng 1: Được dùng làm không gian lễ tân, caffe và sảnh chính khách sạn. Tầng 2: Được bố trí làm khu vực nhà hàng Tầng 3-14: Không gian các phòng nghỉ cho khách.
Tầng 11-12: Tầng kỹ thuật, bể bơi ngoài trời và skybeer. Sinh viên thực hiện: LV Tuấn – TV Sang Người hướng dẫn: ThS.Nguyễn Công Vinh 9 Hình 0.1: Hình ảnh khách sạn 1. Nhu cầu sử dụng nước nóng ở khách sạn Trong cuộc sống hằng ngày hay trong các ngành công nghiệp, dịch vụ nước nóng được sử dụng rất phổ biến. Từ nấu ăn, giặt ủi đến tắm rửa, cùng với việc đời sống ngày càng nâng cao, nhu cầu sử dụng nước nóng càng lớn.
Đặc biệt trong dịch vụ khách sạn cung cấp nước nóng cho sinh hoạt của khách hàng là một yêu cầu bắt buộc. Khác với nhu cầu nước nóng trong các hộ gia đình các khách sạn có những yêu cầu đặc thù như lưu lượng nước cấp lớn, tính ổn định cao cũng như sự phức tạp của hệ thống ống dẫn nước nóng. Việc tính toán công suất cũng như lựa chọn phương án cấp nước nóng sẽ ảnh hưởng đến chi phí đầu tư và vận hành của khách sạn. Chính vì vậy việc lựa chọn phương án và tính toán thiết kế sao cho đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật sẽ là mục đích của đồ án này.
Năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, dồi dào, vô tận, có ở khắp nơi và dễ dàng khai thác nhất. Nó mang đến nhiều giá trị to lớn cho con người, đặc biệt không ảnh hưởng xấu đến môi trường. Vì vậy, trong những năm gần đây, năng lượng mặt trời đang được nhiều quốc gia khai thác và đưa vào sử dụng. Chẳng hạn như sử dụng năng lượng mặt trời để làm máy nước nóng năng lượng mặt trời, đèn năng lượng mặt trời, hệ thống lọc nước biến nước mặn hoặc nước lợ thành nước uống được.
Hay sử dụng năng lượng mặt trời để đun nấu, phơi sấy, khử trùng hoặc tạo ra điện phục vụ cho mục đích sinh hoạt, kinh doanh. Ưu điểm và hạn chế của năng lượng mặt trời Ưu điểm + là năng lượng tái tạo và bền vững + tiết kiệm nhiên liệu + là nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường + chi phí bảo trì thấp, tuổi thọ lâu dài + dễ lắp đặt, vận hành + tận dụng được không gian Nhược điểm: + phụ thuộc vào thời tiết + chi phí đầu tư ban đầu lớn + không phù hợp với một số không gian 1. Nhận xét chung Thực tế cho thấy ,việc sử dụng năng lượng mặt trời là một trong các năng lượng tái tạo thân thiện với môi trường ,tuy chi phí đầu tư ban đầu cao nhưng xét về lâu dài phù hợp cho các công trình lớn như tòa nhà ,khách sạn,…nhằm khai thác tối ưu những ưu điểm mà năng lượng mặt trời mang lại. Sinh viên thực hiện: LV Tuấn – TV Sang Người hướng dẫn: ThS.Nguyễn Công Vinh 11 CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA BƠM NHIỆT 2.
Lịch sử phát triển của bơm nhiệt Vai trò của bơm nhiệt: Trong tự nhiên, nhiệt lượng di chuyển từ nhiệt độ cao tới thấp. Máy nước nóng bơm nhiệt cho phép nhiệt lượng di chuyển theo chiều ngược lại mà chỉ cần sử dụng một lượng nhỏ năng lượng cung cấp (từ điện, xăng…) Do đó máy nước nóng bơm nhiệt có thể vận chuyển nhiệt lượng lấy từ môi trường tự nhiên tới một căn hộ hoặc một khu nhà cao tầng. Ứng dụng của bơm nhiệt: + sử dụng 2 chu trình lạnh có thể được dùng làm mát môi trường như máy điều hòa không khí, có thể đảo chiều trở thành hệ thống sưởi làm ấm môi trường khi cần thiết. + sử dụng để gia nhiệt cho nước cung cấp nước nóng cho sinh hoạt 2.
Khái niệm về bơm nhiệt Máy bơm nhiệt là một thiết bị hoạt động theo nguyên lý Nhiệt động lực, sử dụng một lượng nhỏ năng lượng để hấp thụ và điều chỉnh nhiệt độ, di chuyển nó đến nơi mong muốn Máy bơm nhiệt thông thường sẽ chỉ cho phép nhiệt lượng di chuyển theo một chiều cố định, ví dụ như từ “nóng” sang “lạnh” hoặc ngược lại (như lò sưởi hay tủ lạnh…) Loại máy bơm nhiệt cho phép điều chỉnh và lựa chọn nhiều chiều di chuyển của nhiệt lượng thì được gọi là Máy bơm nhiệt thuận nghịch. Máy bơm nhiệt heat pump thích hợp sử dụng cho hệ thống sưởi của gia đình và trong cả những môi trường có phạm vi lớn hơn. Máy bơm nhiệt về cơ bản các thiết bị chính, nguyên lí hoạt động tương tự như một máy điều hòa không khí, tuy nhiên bơm nhiệt có thể đảo chiều sự dụng giàn lạnh như dàn nóng và ngược lại. Bơm nhiệt thường được sự dụng nhiệt từ dàn nóng để tạo ra nước nóng sinh hoạt nên có thể tận dụng tiết kiệm năng lượng hơn điều hòa không khí.
Phân loại phương pháp cấp nước nóng Dựa vào nguồn nhiệt cung cấp cho nước, ta có thể chia cách chuyển hóa năng lượng thành nhiệt năng của nước thành 3 loại chính là chuyển hóa trực tiếp nhiệt-nhiệt, điện-nhiệt, quang-nhiệt. Theo đó ta có các phương pháp cấp nước nóng sau: - Cấp nước nóng bằng lò hơi Hình 2.1: Lò hơi cỡ nhỏ cho khách sạn - Cấp nước nóng bằng điện trở nhiệt Chú thích: 1. Lỗ cắm thăm nhiệt 2. Ruột bình tráng men 8.
Volume điều chỉnh nhiệt độ 5. Thanh gia nhiệt 10. Ống nước vào ra Hình 2.2: Bình nước nóng Rossi - Cấp nước nóng bằng panel năng lượng mặt trời - Cấp nước nóng bằng bơm nhiệt Sinh viên thực hiện: LV Tuấn – TV Sang Người hướng dẫn: ThS.Nguyễn Công Vinh 13 Bảng 2.1: Ưu và nhược điểm của các phương pháp cấp nước nóng Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm cấp nước nóng -Có công suất từ vừa đến lớn -Chi phí đầu tư ban đầu lớn -Chi phí vận hành không cao nếu sử -Vận hành phức tạp, yêu cầu dụng than hoặc sinh khối người vận hành -Không phù hợp với công trình cỡ nhỏ -Chi phí đầu tư thấp - Chi phí vận hành cao do sử -Vận hành đơn giản, an toàn, phù dụng điện và COP <= 1 Điện trở nhiệt hợp với các công trình nhỏ -Có công suất từ nhỏ đến lớn -Chi phí đầu tư ban đầu lớn Năng lượng -Không tốn chi phí vận hành -Công suất phụ thuộc nhiều vào mặt trời -Thân thiện với môi trường diện tích mặt bằng lắp đặt -Phụ thuộc vào thời tiết - Có công suất từ nhỏ đến lớn -Chi phí đầu tư ban đầu lớn -Tiết kiệm điện do COP lớn Bơm nhiệt (thường từ 3 đến 5) Trên thực tế ta có thể kết hợp các phương pháp trên để phát huy ưu điểm và khắc phục nhược điểm của chúng. Chọn phương pháp cấp nước nóng Hình 2.3: Bảng so sánh chi phí vận hành của các hệ thông cấp nước nóng Căn cứ vào việc khách sạn HYATT có 163 phòng, có mặt bằng tầng mái rộng rãi, xung quanh thông thoáng, cũng như điều kiện khí hậu Đà Nẵng, đề xuất chọn phương án cấp nước nóng bằng bơm nhiệt kết hợp năng lượng mặt trời.
Ưu điểm của việc sử dụng kết hợp 2 phương pháp này là vừa tiết kiệm năng lượng, chi phí vận hành thấp lại vừa đảm bảo được tính ổn định, không phụ thuộc thời tiết, đặc biệt là thân thiện với môi trường. Tổng quan về hệ thống bơm nhiệt và máy nước nóng năng lượng mặt trời 2.1 Lịch sử phát triển máy nước nóng năng lượng mặt trời Năm 1891, Clarence Kemp, bang Maryland, Mỹ, đã chế ra một loại bồn kim loại giữ được nhiệt của nước từ năng lượng Mặt Trời. Ông đã đặt tên cho sản phẩm của mình là Climax và đây là máy nước nóng từ năng lượng mặt trời đầu tiên trên thế giới được thương mại. Sau đó, hệ thống thu nhiệt của Climax đã có nhiều cải tiến và hoàn thiện dần, trong đó có việc sử dụng hộp thủy tinh bao xung quanh các ống kim loại giống như phương pháp hiệu ứng nhà kính.
Do đó, nước được nóng nhanh hơn. Khối lượng riêng của nước nóng thường nhẹ hơn nước lạnh, khi thông qua ống dẫn thì nước nóng sẽ được dồn vào bình chứa (bình bảo ôn) và đảm bảo cho nhu cầu cả ngày và đêm. Bailey của công ty thép Carnegie, Mỹ, đã nâng kỹ thuật lên một bước nữa bằng cách tách máy nước nóng năng lượng Mặt Trời ra làm hai phần: một phần hấp thụ nhiệt và một phần trữ nhiệt. Phần hấp thụ nhiệt là các ống kim loại sơn đen và đặt trong một hộp kính, phần còn lại là một bồn chứa lớn để trữ nước nóng.Từ năm 1909, Bailey đã tung sản phẩm của mình ra thị trường và với những ưu điểm nổi trội, khiến Climax bị loại ra khỏi cuộc chơi.
Sinh viên thực hiện: LV Tuấn – TV Sang Người hướng dẫn: ThS.Nguyễn Công Vinh 15 Hình 2.4: Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời công nghiệp 2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt Hình 2.5: Bơm nhiệt dân dụng và bơm nhiệt công nghiệp Về máy nước nóng bơm nhiệt, đây là một thiết bị hoạt động theo nguyên lý nhiệt động lực học tương tự như máy lạnh nhưng theo chiều ngược lại. Bơm nhiệt vận chuyển nhiệt lượng từ môi trường để gia nhiệt cho nước Hình 2.6: Nguyên lí hoạt động của bơm nhiệt Máy bơm nhiệt gồm có 4 bộ phận chính cấu tạo thành: máy sấy, máy nén, máy ngưng tụ và van giảm áp suất nối với nhau tạo nên một vòng kín. Một luồng chất lưu dễ bay hơi được gọi là lưu chất vận động sẽ luân chuyển trong máy bơm với nhiệm vụ là vận chuyển nhiệt lượng được lấy từ môi trường bên ngoài và cung cấp cho môi trường tiếp nhận. Nếu ở chế độ sưởi thì cơ chế hoạt động của nó chính là: Máy bơm nhiệt sẽ thu nhiệt lượng từ môi trường phía bên ngoài và được luồng lưu chất vận động sẽ vận chuyển tới vùng máy nén.
Tại vùng máy nén thì luồng lưu chất vận động này sẽ bị nén lại và sẽ tăng nhiệt độ lên khoảng 80 độ C, đồng thời nhiệt lượng dùng cho luồng lưu chất vận động mang theo bên mình cũng sẽ được tăng lên theo.