Khái Niệm Về Thông Gió Và Đhkk 3.2.1.1.thông Gió Là Gì?

3.2. KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ‌

3.2.1. Khái niệm về thông gió và ĐHKK 3.2.1.1.Thông gió là gì?‌

• Khái niệm

Trong quá trình sản xuất và sinh hoạt của con ngườitrong không gian điều hoà thường sinh ra các chất độc hại và nhiệt thừa, ẩm thừa làm cho các thông số khí hậu trong đó thay đổi, mặt khác nồng độ ôxi cần thiết cho con người giảm, sinh ra mệt mỏi và ảnh hưởng lâu dài về sức khoẻ.

Vì vậy cần thiết phải thải không khí đã bị ô nhiễm (bởi các chất độc hại và nhiệt) ra bên ngoài, đồng thời thay thế vào đó là không khí đã được xử lý, không có các chất độc hại, có nhiệt độ phù hợp và lượng ôxi đảm bảo. Quá trình như vậy gọi là thông gió. Quá trình

thông gió thực chất là quá trình thay đổi không khítrong phòng đã ô nhiễm bằng không khí mới bên ngoài trời đã qua xử lý.

• Mục đích của thông gió

Thông gió có nhiều mục đích khác nhau tuỳ thuộc vào từng công trình và phạm vi nhất định. Các mục đích chính bao gồm:

- Thải các chất độc hại trong phòng ra bên ngoài. Các chất độc hại bao gồm rất nhiều và đã được liệt kê mức độ ảnh hưởng trong chương 2. Trong các không gian sinh hoạt chất độc hại phổ biến nhất là CO2.

- Thải nhiệt thừa và ẩm thừa ra bên ngoài

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 148 trang tài liệu này.

- Cung cấp lượng ôxi cần thiết cho sinh hoạt của con người

- Trong một số trường hợp đặc biệt mục đích thông gió là để khắc phục các sự cố như lan toả chất độc hại hoặc hoả hoạn.

• Phân loại

1. Theo hướng chuyển động của gió Người ta chia ra các loại sau :

- Thông gió kiểu thổi: Thổi không khí sạch vào phòng và không khí trongphòng thải ra bên ngoài qua các khe hở của phòng nhờ chênh lệch cột áp

Phương pháp thông gió kiểu thổi có ưu điểm là có thể cấp gió đến các vị trí cần thiết, nơi tập trung nhiều người, hoặc nhiều nhiệt thừa, ẩm thừa, tốc độ gió luân chuyển thường lớn. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là áp suất trong phòng là dương nên gió tràn ra mọi hướng, do đó có thể tràn vào các khu vựckhông mong muốn.

- Thông gió kiểu hút: Hút xả không khí bị ô nhiễm ra khỏi phòng và không khí bên ngoài tràn vào phòng theo các khe hở hoặc cửa lấy gió tươi nhờ chênh lệch cột áp.

Thông gió kiểu hút xả có ưu điểm là có thể hút trực tiếp không khí ô nhiễm tại nơi phát sinh, không cho phát tán ra trong phòng, lưu lượng thông gió nhờ vậy không yêu cầu quá lớn, nhưng hiệu quả cao. Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm là gió tuần hoàn trong phòng rất thấp, hầu như không có sự tuần hoànđáng kể, mặt khác không khí tràn vào phòng tương đối tự do, do đó không kiểm soát được chất lượng gió vào phòng, không khí từ những vị trí không mong muốn có thể tràn vào.

- Thông gió kết hợp: Kết hợp cả hút xả lẫn thổi vào phòng, đây là phương pháp hiệu quả nhất.

Thông gió kết hợp giữa hút xả và thổi gồm hệ thống quạt hút và thổi. Vì vậy có thể chủ động hút không khí ô nhiễm tại những vị trí phát sinh chất độc và cấp vào những vị trí yêu cầu gió tươi lớn nhất. Phương pháp này có tất cả các ưu điểm của hai phương pháp nêu trên, nhưng loại trừ các nhược điểm của hai kiểu cấpgió đó. Tuy nhiên phương pháp kết hợp có nhược điểm là chi phí đầu tư cao hơn.

2. Theo động lực tạo ra thông gió

- Thông gió tự nhiên: Là hiện tượng trao đổi không khí trong nhà và ngoài trời nhờ chênh lệch cột áp. Thường cột áp được tạo ra do chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và bên trong, dòng gió tạo nên

- Thông gió cưỡng bức: Quá trình thông gió thực hiện bằng ngoại lực tứclà sử dụng quạt.

3. Theo phương pháp tổ chức

- Thông gió tổng thể : Thông gió tổng thể cho toàn bộ phòng hay công trình

- Thông gió cục bộ: Thông gió cho một khu vực nhỏ đặc biệt trong phòng hay các phòng có sinh các chất độc hại lớn.

4. Theo mục đích

- Thông gió bình thường :Mục đích của thông gió nhằm loại bỏ các chất độc hại, nhiệt thừa, ẩm thừa và cung cấp ôxi cho sinh hoạt của conngười.

- Thông gió sự cố: Nhiều công trình có trang bị hệ thống thông giónhằm khắc phục các sự cố xảy ra.

+ Đề phòng các tai nạn tràn hoá chất : Khi xảy ra các sự cố hệ thống thông gió hoạt động và thải khí độc đến những nơi định sẵn hoặc ra bên ngoài.

+ Khi xảy ra hoả hoạn : Để lửa không thâm nhập các cầu thang và cửa thoát hiểm, hệ thống thông gió hoạt động và tạo áp lực dương trên nhưng đoạn này để mọi người thoát hiểm dễ dàng.

Hệ thống thông gió sự cố chỉ hoạt động khi xảy ra sự cố.

2. Khái niệm về điều hoà không khí

Không gian điều hoà luôn luôn chịu tác động của nhiểu loạn bên trong và bên ngoài làm cho các thông số của nó luôn luôn có xu hướng xêdịch so với thông số yêu cầu đặt ra.

Vì vậy nhiệm vụ của hệ thống điều hoà không khí là phải tạo ra và duy trì chế độ vi khí hậu đó.

Điều hòa không khí còn gọi là điều tiết không khí là quá trình tạo ra và giữ ổn định các thông số vi khí hậu của không khí trong phòng theo một chương trình định sẵn không phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài.

Khác với thông gió, trong hệ thống điều hòa , không khí trước khi thổi vào phòng đã được xử lý về mặt nhiệt ẩm. Vì thế điều tiết không khí đạt hiệu quả cao hơn thông gió.

3.2.2. Bài tập về tính toán tải lạnh đơn giản.‌

- Xác định năng suất lạnh, lưu lượng không khí của dàn lạnh

Trước hết để xác định năng suất lạnh, lưu lượng không khí thổi vào dàn lạnh và nhiệt độ thổi vào chúng ta phải có các thông số tính toánban đầu

Các bước xác định Bước 1:

- Xác định RSHF, GSHF và ESHF.

- Xác định các điểm N(tN, ϕN), T(tT, ϕT), G(24oC, 50%). Bước 2:

- Kẻ đường TS song song với đường G-ESHF cắt ϕ=100% tại S.

- Kẻ đường TH song song với đường G-RSHF. Bước 3:

- Qua S kẻ đường SC song song với đường G-GSHF cắt THở điểm O≡V.

Xác định các thông số t, d và I tại điểm C trước khi vào dàn lạnh, điểm V trước khi vào phòng.

Bước 4:

Kiểm tra điều kiện vệ sinh của trạng thái không khí thổi vào phòng tV> tT- a

a = 10oC nếu miệng thổi bố trí trên cao

a = 7oC nếu miệng thổi bố trí ở dưới thấp. Nếu điều kiện vệ sinh thoả mãn thì xác định

- Lưu lượng gió qua dàn lạnh:

Lưu lượng khối lượng:

G = 0,0012.V, kg/s (5-50)

- Năng suất lạnh của thiết bị xử lý không khí: Qo= G.(IC-IO), kW (5-51)

- Lưu lượng không khí tái tuần hoàn: LT= L - LN, l/s (5-52)

LN - Lưu lượng không khí tươi, l/s

3.2.3.Các hệ thống ĐHKK.‌

2.2.3.1 Các khâu của hệ thống ĐHKK.

Tổng thể hệ thống ĐHKK dùng cho mùa hè và mùa đông 1- Không khí ngoài trời vào

2- Bộ đốt nóng sơ bộ không khí (khi cần) 3- Không khí tái tuần hoàn

4- Bộ lọc không khí

5- Bộ giảm ẩm (dàn bốc hơi, dàn lạnh, buồng phun) 6- Bộ đốt nóng ( sưởi cho mùa đông)

7- Bộ phun ẩm 8- Quạt

9- Đường ống dẫn khí 10- Miệng thổi

11- Nơi làm lạnh rồi đốt nóng không khí rồi vào phòng 12- Máy lạnh

13- Bơm nước

14- Hệ thống nước làm mát 15- Tháp làm mát.

6- Lò hơi

17- Môi chất đốt nóng

2.3.2 Phân loại hệ thống ĐHKK.

Cho đến nay có rất nhiều cách phân loại các hệ thống điều hoà không khí dựa trên những cơ sở rất khác nhau. Dưới đây trình bày 2 cách phổ biến nhất :

1) Theo mức độ quan trọng của các hệ thống điều hoà: Người ta chia ra làm 3 cấp như sau:

• Hệ thống điều hòa không khí cấp I

Là hệ thống điều hoà có khả năng duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà với mọi phạm vi thông số ngoài trời, ngay tại cả ở những thời điểm khắc nghiệt nhất trong năm về mùa Hè lẫn mùa Đông.

• Hệ thống điều hòa không khí cấp II

Là hệ thống điều hoà có khả năng duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà với sai số không qúa 200 giờ trong 1 năm, tức tương đương khoảng8 ngày trong 1 năm. Điều đó có nghĩa trong 1 năm ở những ngày khắc nghiệt nhất về mùa Hè và mùa Đông hệ thống có thể có sai số nhất định, nhưng số lượng những ngày đó cũng chỉ xấp xỉ 4 ngày trong một mùa.

• Hệ thống điều hòa không khí cấp III

Hệ thống điều hoà có khả năng duy trì các thông số tính toán trong nhà với sai số không qúa 400 giờ trong 1 năm, tương đương 17 ngày.

Khái niệm về mức độ quan trọng mang tính tương đối và không rõ ràng. Chọn mức độ quan trọng là theo yêu cầu của khách hàng và thực tế cụ thể của công trình. Tuy nhiên hầu hết các hệ thống điều hoà trên thực tế được chọn làhệ thống điều hoà cấp III.

Việc chọn cấp của các hệ thống điều hoà không khí có ảnh hưởng đến việc chọn các thông số tính toán bên ngoài trời trong phần dưới đây.

2) Theo phương pháp xử lý nhiệt ẩm :

• Hệ thống điều hoà kiểu khô

Không khí được xử lý nhiệt ẩm nhờ các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt. Đặc điểm của việc xử lý không khí qua các thiết bị trao đổinhiệt kiểu bề mặt là không có khả năng làm tăng dung ẩm của không khí . Quá trình xử lý không khí qua các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt tuỳ thuộc vào nhiệt độ bề mặt mà dung ẩm không đổi hoặc giảm. Khi nhiệt độ bề mặt thiết bị nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương ts của không khí đi qua thì hơi ẩm trong nó sẽ ngưng tụ lại trên bề mặt của thiết bị, kết quả dungẩm giảm. Trên thực tế, quá trình xử lý luôn luôn làm giảm dung ẩm của không khí.

• Hệ thống điều hoà không khí kiểu ướt

Không khí được xử lý qua các thiết bị trao đổi nhiệtkiểu hổn hợp. Trong thiết bị này không khí sẽ hổn hợp với nước phun đã qua xử lý để trao đổi nhiệt ẩm. Kết quả quá trình trao đổi nhiệt ẩm có thể làm tăng, giảm hoặc duy trì không đổi dung ẩm của không khí.

3) Theo đặc điểm khâu xử lý nhiệt ẩm :

• Hệ thống điều hoà cục bộ

Là hệ thống nhỏ chỉ điều hòa không khí trong một không gian hẹp, thường là một phòng. Kiểu điều hoà cục bộ trên thực tế chủ yếu sửdụng các máy điều hoà dạng cửa sổ, máy điều hoà kiểu rời (2 mãnh) và máy điều hoà ghép.

• Hệ thống điều hoà phân tán

Hệ thống điều hòa không khí mà khâu xử lý nhiệt ẩm phân tán nhiều nơi. Có thể ví dụ hệ thống điều hoà không khí kiểu khuyếch tán trên thực tế như hệ thống điều hoà kiểu VRV (Variable Refrigerant Volume), kiểu làm lạnh bằng nước (Water chiller) hoặc kết hợp nhiều kiểu máy khác nhau trong 1 công trình.

• Hệ thống điều hoà trung tâm

Hệ thống điều hoà trung tâm là hệ thống mà khâu xử lý không khí thực hiện tại một trung tâm sau đó được dẫn theo hệ thống kênh dẫn gióđến các hộ tiêu thụ. Hệ thống điều hoà trung tâm trên thực tế là máy điều hoà dạng tủ,ở đó không khí được xử lý nhiệt ẩm tại tủ máy điều hoà rồi được dẫn theo hệ thống kênh dẫn đến các phòng.

4) Theo đặc điểm môi chất giải nhiệt

• Giải nhiệt bằng gió (air cooled)

Tất cả các máy điều hoà công suất nhỏ đều giải nhiệt bằng không khí, các máy điều hoà công suất trung bình có thể giải nhiệt bằng gióhoặc nước, hầu hết các máy công suất lớn đều giải nhiệt bằng nước.

• Giải nhiệt bằng nước (water cooled)

Để nâng cao hiệu quả giải nhiệt các máy công suất lớn sử dụng nước để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ. Đối với các hệ thống này đòi hỏi trang bị đi kèm là hệ thống bơm, tháp giải nhiệt và đường ống dẫn nước.

5) Theo khả năng xử lý nhiệt

• Máy điều hoà 1 chiều lạnh(cooled only air conditioner)

Máy chỉ có khả năng làm lạnh về mùa Hè về mua đông không có khả năng sưởi ấm.

• Máy điều hoà 2 chiều nóng lạnh(Heat pump air conditioner)

Máy có hệ thống van đảo chiều cho phép hoán đổi chức năng của các dàn nóng và lạnh về các mùa khác nhau. Mùa Hè bên trong nhà là dàn lạnh, bên ngoài là dàn nóng về mùa đông sẽ hoán đổi ngược lại.

6) Theo đặc điểm của máy nén lạnh

Người ta chia ra các loại máy điều hoà có máy nén piston (reciprocating compressor), trục vít (screw compressor), kiểu xoắn, ly tâm (Scroll compressor).

7) Theo đặc điểm, kết cấu và chức năng của các máy điều hoà Theo đặc điểm này có rất nhiều cách phân loại khác nhau.

3.2.4. Các phương pháp và thiết bị xử lý không khí 3.2.4.1.Làm lạnh không khí.‌

3.2.4.1.1 Làm lạnh bằng dàn ống có cánh.

Trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta sử dụng phổ biến các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt để làm lạnh không khí.

Về cấu tạo: Phổ biến nhất là dàn trao đổi nhiệt kiểu ống đồng cánh nhôm. Không khí chuyển động bên ngoài dàn trao đổi nhiệt. Bên trongcó thể là nước lạnh (chất tải lạnh) hoặc chính môi chất lạnh bay hơi.

Không khí khi chuyển động qua dàn một mặt được làm lạnh mặt khác một phần hơi nước có thể ngưng tụ trên bề mặt trao đổi nhiệt và chảy xuống máng hứng nước ngưng. Vì thế trên đồ thị I-d quá trình biến đổi trạng thái của không khí

sẽ theo quá trình A1 hay là quá trình làm lạnh làm khô. Khi nhiệt độ bề mặt lớn hơn ts thì quá trình diễn ra theo đường A2, làm lạnh đẳng dung ẩm.

Hầu hết các máy điều hoà trong đời sống sử dụng thiết bị làm lạnh kiểu bề mặt.

Hình: Các kiểu loại dàn lạnh không khí

3.2.4.1.2. Làm lạnh bằng nước phun đã xử lý.

Người ta có thể làm lạnh không khí thông qua thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hỗn hợp, trong đó người ta cho phun nước lạnh đã xử lý tiếp xúc trực tiếp với không khí để làm lạnh. Thiết bị này còn được gọi là thiết bị buồng phun.

Không khí khi qua buồng phun nhiệt độ giảm còn dung ẩm có thể tăng, không đổi hoặc giảm tùy thuộc vào nhiệt độ của nước phun. Khi nhiệt độ nước phun nhỏ hơi nước trong không khí sẽ ngưng tụ trên bề mặt các giọt nước và làm giảm dung ẩm.

Như vậy có thể điều chỉnh dung ẩm của không khí thông qua điều chỉnh nhiệt độ nước phun.

Trong thiết bị buồng phun, nước được phun thành những giọt nhỏ li ti nhờ các vòi phun. Do các giọt nước rất nhỏ nên diện tích tiếp xúc cực kỳ lớn, tuy nhiên ở trong buồng phun thời gian tiếp xúc giữa không khí với nước rất nhỏ, nên hiệu qủa trao đổi nhiệt ẩm ít nhiều cũng bị hạn chế.

Để tăng diện tích tiếp xúc, người ta có thể tạo màng nước trên các bề mặt rắn. Hiệu qủa của phương pháp này cũng tương tự kiểu phun.

Thiết bị buồng phun được sử dụng nhiều trong công nghiệp dệt và nhiều ngành khác, đòi hỏi khống chế độ ẩm theo những chương trình khắt khe.

Hình : Buồng xử lý lạnh không khí

3.2.4.1.3. Làm lạnh bằng nước tự nhiên

Làm mát bằng nước lạnh chi phí khác cao cho việc làm lạnh nước. Trong những trường hợp khi yêu cầu nhiệt độ không khí cần làm lạnh không thấp quá, có thể dùng nước tự nhiên, chưa qua làm lạnh và cho bay hơi vào trongkhông khí để giảm nhiệt độ của nó. Mức độ làm lạnh không khí phụ thuộc độ ẩm của nó vànhiệt độ của nước.

1- Lớp vật liệu xốp mao dẫn; 2- Quạt gió; 3- Bơm nước; 4, 5 – Mặt trước; 6- Máng hứng nước; 7-Van phao khống chế mức nước

Hình : Quạt nước

Hiện nay ở thị trường có bán rất nhiều loại quạt nước, các loại quạt này đều có nguyên lý làm việc tương tự nhau là cho nước bay hơi vào không khí khi chuyển động qua quạt. Trên hình 4.3 là một kiểu quạt nước. Nước được một bơm nhỏ bơm lên phía trên và cho chảy qua một lớp vật liệu xốp mao dẫn. Không khí chuyển động qua lớp mao dẫn được thấm ướt, nước sẽ bay hơi đoạn nhiệt vào không khí làm cho nhiệt độ không khí giảm xuống theo đường đoạn nhiệt A4.

Trong công nghiệp, chẳng hạn ở các xí nghiệp dệt sửdụng các thiết bị buồng phun với nước đã được làm lạnh rất tốn kém. Vì vậy những ngày trời ít nắng và những lúc phụ tải không quá lớn người ta không sử dụng nước lạnh, mà sử dụng nước thường để xử lý không khí. Quá trình xử lý trong trường hợp này cũng diễn ra theo đường A4.

Nhiệt độ không khí được xử lý theo nước thường hạ xuống thấp nhất có thể là bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt.

3.2.4.1.4. Làm lạnh bằng máy nén - giãn khí.

Để làm lạnh không khí trên các máy bay người ta sử dụng phương pháp nén và giãn nở không khí để đạt được không khí có nhiệt độ thấp. Nhờ có sẵn máy nén tua bin có thể sử dụng để nén khí, không phải trang bị thêm máy nén, nên thường hay được sử dụng.

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống được trình bày trên hình Trong thiết bị này người ta tiến hành nén và làm mát trung gian 2 lần trước khiđưa vào máy giãn nở để hạ nhiệt độ.

Hình 4.4. Hệ thống thiết bị làm lạnh không khí trên máy bay

1- Máy nén tua bin; 2,4- Thiết bị làm mát; 3- Máy nén li tâm; 5- Tua bin giãn nở 2-

Quá trình thay đổi trạng thái của không khí được trình bày trên hình 4.4.

Quá trình làm việc của hệ thống như sau: Không khí nạp bên ngoài được máy nén tua bin, một mặt được đưa đến buồng đốt để dốt nhiên liệu cho động cơ máy bay, một phần còn lại được đưa đến thiết bị làm mát cấp 1, ở đây khí nén được làm máy bằng không khí bên ngoài trời. Sau đó không khí nén được đưa đến máy nénly tâm để nén cấp 2 nén đến áp suất cao hơn, rối tiếp tục được đưa đến thiết bị làm mát cấp 2. Không khí nén sau làm mát cấp 2 được đưa đến tua bin, thực hiện quá trình giản nỡ đoạn nhiệt, để áp suất và nhiệt độ giảm xuống (khoảng 10oC). Không khí lạnh được đưa vào cabin. Tua bin được nối đồng trục với máy nén cấp 2 để tận dụng cơ năng do khí nén giản nở sinh ra.

Hệ thống làm mát máy bay bằng máy nén - giãn nở nhưvậy thường chỉ được sử dụng khi máy bay dừng. Khi máy bay đang hoạt động trên cao, có thể trích không khí bên