Tính toán chọn máy lạnh và các
thiết bị cho trạm điều hòa không khí trung tâm

I. Khái quát về hệ thống điều hòa không khí trung tâm:
Hệ thống điều hòa không khí trung tâm là một tổ hợp các thiết bị xử lí các thông số của
không khí đợc tiến hành ở một trạm trung tâm sau đó đa đến các nơi tiêu thụ bằng các kênh dẫn
không khí hoặc chất tải lạnh.
Trong điều kiện khí hậu ở nớc ta, điều hòa không khí chủ yếu là làm lạnh và xử lí ẩm do đó
hệ thống lạnh có vai trò rất quan trọng trong hệ thống điều hòa không khí. Hệ thống điều hòa
không khí trung tâm thờng sử dụng máy lạnh làm lạnh không khí hoặc nớc.
Trong phạm vi đề tài này, ta chọn kiểu làm lạnh không khí trực tiếp, giải nhiệt nớc.
Với đề tài thiết kế trạm điều hòa không khí trung tâm cho xởng dệt may diện tích 2000 m
2
,
ta chọn mật độ 900 Btu/h/m
2
. Công suất lạnh yêu cầu là Q
0
=900.2000 = 1800000 Btu/h =
527KW.
Với yêu cầu của đề tài thiết kế trạm điều hòa không khí trung tâm với công suất lạnh là Q
0

= 527( KW) . Ta nhận thấy công suất này là tơng đối lớn, do đó nếu sử dụng một máy lạnh cho
toàn hệ thống thì phải sử dụng máy nén lạnh có công suất lớn, đồng thời các thiết bị lạnh khác
cũng lớn, dẫn tới kích thớc của tổ máy lạnh lớn. Mặt khác,với một tổ máy nh vậy, việc vận hành
sẽ khó khăn hơn và sẽ khó vận hành kinh tế. Khi cần độ lạnh ít vẫn phải vận hành cả tổ máy gây
lng phí năng lợng, hơn nữa độ tin cậy thấp do khi có trục trặc ở một khâu nào đó thì cả hệ thống
phải ngừng làm việc. Chính vì thế mà phơng án tốt hơn để chọn hệ thống lạnh là thay một tổ máy
có công suất lớn bằng nhiều tổ máy có công suất


lấy nhiệt của môi chất sẽ đợc giải nhiệt ở tháp giải nhiệt 11. Sau khi đi qua bình ngng tụ môi
chất chuyển từ thể hơi thành lỏng và tiếp tục đi qua van chặn 6, phin sấy lọc 5, mắt gas 4,
van tiết lu 3 để đi vào dàn bay hơi, khép kín vòng tuần hoàn của môi chất lạnh.
III. Tính toán, chọn các thiết bị lạnh cho hệ thống điều hòa.
1. Chọn máy nén lạnh:
Với công suất yêu cầu Q
0
= 527 KW thì ta có công suất lạnh thực tế cần tạo ra là:
Q
T
= K
dt
x Q
0

Với K
dt
=( 1,05 ữ 1,1 ) là hệ số dự trữ đề phòng sai số
Chọn K
dt
= 1,1 ta có
Q
T
= 1,1x 527 =580 (KW)
Toàn bộ máy nén sử dụng cho hệ thống lạnh là loại máy nén Pittong kiểu nửa kín do hng
Carrier của Mỹ chế tạo.

a) Theo phơng án đ chọn ở trên thì công suất lạnh dùng để chọn máy nén cho một tổ máy
là
Q

Động cơ kéo máy nén là loại động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, có công suất là:
P =
td
n
P

.

Trong đó
: - Hiệu suất của máy nén lạnh, = 0,92

tđ
- Hiệu suất truyền động. ở đây là truyền động trực tiếp nên lấy
tđ
= 1
Nên ta có :
P =
48,6
0,92
= 52,8 (KW)
Trong vận hành, để tránh quá tải cho động cơ khi điện áp không ổn định cần chọn động cơ
có công suất lớn hơn và có hệ số dự trữ về công suất cho động cơ là : K
dt
= 1,1 ữ 2
ở đây chọn K
dt
=1,1
Vậy công suất của động cơ là:
P = P. K
dt

/ph.
+ Motor quạt có công suất: 1,5 KW, loại động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc
có các thông số : Điện áp 380/220 V- 50 Hz ; Cos = 0,85 ; = 0,81.
+ Động cơ bơm nớc tuần hoàn: Nớc tuần hoàn trong hệ thống để làm mát bình ngng nhờ
một bơm nớc li tâm. Bơm nớc hoạt động nhờ một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng
sóc : 3K132M4 với P
B
= 7,5 KW ; Cos = 0,86 ; = 0,87.
Công suất điện tiêu thụ dùng cho một tháp giải nhiệt là:
P
t
= P
Q
+ P
B
= 1,5 +7,5 = 9 (KW)
Công suất điện dùng cho ba tháp giảI nhiệt :
P

T
= 3x P
t
= 3x 9 = 27 (KW)
d) Môi chất lạnh.
Theo Catalog của hng Carrier, môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống là R22 với khối lợng
30Kg/1máy

Vậy lợng môi chất lạnh R22 sử dụng cho toàn tram điều hòa không khí là: G = 3 x30 =90
(kg)
2. Chọn thiết bị ngng tụ cho hệ thống.


=
min
max
minmax
log.3,2






Môi chất đợc sử dụng trong hệ thống lạnh là R22, theo tính chất vật lí của R22 thì ta có:
Nhiệt độ sôi t
k
= - 42
0
C

ở áp suất 16,1 bar.

Nhiệt độ nớc làm mát vào bình ngng là: t
w1
= 35
0
C

Nhiệt độ nớc làm mát ra khỏi bình ngng là: t
w2
= 40

0
C
Vậy diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị cho một tổ máy là:
F =
3
199,7.10
480.4
= 104 (m
2
)
Chiều dài tổng cộng của ống trong thiết bị là:
L =
d
F
.
=
3
104
.38.10


= 872(m).
3. Tính chọn thiết bị bay hơi.
ở đây chọn thiết bị bay hơi kiểu dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp, môi chất lạnh sôi
trong ống. Thiết bị trao đổi nhiệt bằng bề mặt, không khí lu động ngoài chùm ống có cánh và
truyền nhiệt cho môi chất sôi trong ống. Nh vậy không khí đợc làm lạnh và chuyển động cỡng
bức dới tác dụng của quạt li tâm và đợc đa vào không gian cần điều hòa.
Trong hệ thống chọn bốn dàn bay hơi giống nhau, mỗi dàn bay hơi dùng cho một máy nén.
Diện tích trao đổi nhiệt của một dàn bay hơi đợc tính theo công thức:
F =

= 2x F = 2x 805 =1610 (m
2
)
Mặt khác, theo Catalog của Carrier thì với một máy nén lạnh loại 50BP- 680 có lu lợng
không khí lạnh cần phải chuyển là 8500 lit/s , áp suất giờ là 200 pa.
Loại quạt này dùng động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc 4K160S4 với các thông số :
P
ĐC
= 15( kw)
n = 1450 ( vòng/phút )
Cos = 0,88
= 0,89
K
I
= 6,9
Theo nh cách thiết kế hệ thống ta có ba tổ hợp dàn bay hơi giống nhau. Do đó công suất
cho hệ thống bay hơi là:
P
BH
= 3x
15
0,89
= 50,5 (kw)

4.Chọn van tiết lu.
Sử dụng van tiết lu nhiệt tự động cân bằng trong cho hệ thống với năng suất lạnh của van là
199,7kw- Chọn loại van của Danffoss

Chơng IV


- Tổng công suất dùng cho một tổ máy là :
P = 55 + 7,5 +1,5 +15 = 80,5 KW

Vậy tổng công suất dùng cho trạm lạnh là:
P
L
= 80,5 x 3 =241,5
2. Công suất chiếu sáng cho trạm:
Với trạm điều hòa không khí trung tâm có công suất lạnh Q
0
= 527 kw và có các thiết bị nh
đ lựa chọn thì có thể lắp đặt toàn bộ hệ thống trong một phòng có diện tích khoảng 30 m
2

Do đối tợng chiếu sáng ở đây không yêu cầu độ chính xác cao nên có thể dòng phơng pháp
tính gần đúng để xác định công suất chiếu sáng cho trạm.
Chọn đèn huỳnh quang dùng làm đèn chiếu sáng cho trạm , với công suất chiếu sáng P
0

khoảng 13 w/ m
2

Vậy công

suất chiếu sáng của trạm là:
P
CS
= P
0
. S = 13. 30 =390 (w)

(kvar)
Hệ số cos của hệ thống:
Cos
TB
=
1 1 2 2 3 3 4 4
1 2 3 4
.cos cos cos cos
P P P P
P P P P

+ + +
+ + +

=
55.0,89 7,5.0,875 1,5.0.85 15.0,88
55 7,5 1,5 15
+ + +
+ + +
= 0,885
Từ cos
TB
= 0,885 tg
TB
= 0,526
Q
đ
= 242 . 0,526 = 127,8 (kvar)
Do trong hệ thống sử dụng đèn huỳnh quang với công suất không đáng kể so với tổng công
suất của toàn hệ thống nên có

Theo đó dòng định mức của MBA:
I
1
=
dm
BA
U
S
.3
=
22.3
320
= 8,40 (A)
Ta chọn mật độ dòng điện j = 2 A/mm
2


s =
j
I
=
2
4,8
= 4,2 mm
2
. Tra phụ lục trong tài
liệu thiết kế máy điện ta chọn cáp 1 lõi bằng đồng do hng Alcatel chế tạo có cách điện XLPE với
các thông số:
Tiết diện S = 25 mm; r
0


U
X
= X.I
1
= 0,028.8,4 = 0,235 V

U =
22
XR
UU +
=
22
235,056,1 +
= 1,57 V
Nh vậy sụt áp này là rất nhỏ so với điều kiện cho phép (5%x22x10
3
= 1100 V). Theo đó cáp
đạt yêu cầu.
3. Chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạng cao áp:
+ Chọn cầu chì cao áp.
Chọn ba cầu chì cao áp cho ba pha tới máy biến áp.
Chọn cầu chì loại 24 KV do Siemens chế tạo
Loại Kí hiệu Dài (mm) I
đm
(A) I
ca x
(KA)

I

r
0
= 0,0754/0,193

/km
Dòng cho phép: trong nhà 501 A ngoài trời 538 A
Dòng điện cho phép của dây lớn hơn dòng định mức nên ta không tính điều kiện phát nóng
của dây dẫn. Mặt khác ta có dây ngắn nên không tính toán độ sụt áp vì khi đó sụt áp là rất nhỏ, có
thể bỏ qua.
Kiểm tra điều kiện phát nóng:

Theo điều kiện phát nóng ta có:
K
1
. K
2
. I
cp


I
2đm

Trong đó:
K
1
: Hệ số môi trờng lắp đặt.
K
2
: Hệ số hiệu chỉnh theo số lợng cáp đặt trong cùng một rnh.

22
dd
QP +
=
2 2
81 43
+
= 86 (KVA)
Dòng điện tính toán
I
tt
=
3.
86
3.380
T
dm
S
U
=
.10
3
= 131 (A)
Tiết diện của cáp cần chọn là:
F =
131
2
KT
I
J

4G70 10 31,5 37,5 0,268 254 246
kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đ chọn :
K
1
.K
2.
I
cp
I
tt

K
1
= 0,9
K
2
= 0,9
Có K
1
.K
2.
I
cp
= 0,9. 0,9. 254 = 205,74 (A) > I
tt
=141 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.

= 46 (mm
2
)
Chuẩn hóa chọn cáp có F = 50 mm
2

Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
d (mm) I
CP
(A)
Vỏ
F
(mm
2
)

Lõi
min max
r
0
(/km)
ở 20
0
C
trong nhà

ngoài
trời
3G50 8,4 24,5 29 0,387 206 192


đc
= 7,5 (KW)
U = 380 V
Cos = 0,86
= 0,87
dòng điện tính toán của động cơ là:
I
tt
=
86,0.38,0.87,0.3
5,7
cos 3
=

dm
dc
U
P
= 15,23 (A)
Tiết diện của cáp cần chọn:
F =
2
23,15
=
KT
J
I
= 7,6 (mm
2
)

I
tt

K
1
= 0,9
K
2
= 0,8
Có K
1
.K
2.
I
cp
= 0,9. 0,8. 87 = 62,64 (A) > I
tt
=15,23 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.
8. Chọn cáp cho quạt tháp giải nhiệt:
Theo phơng án chọn, ta có hai tháp giải nhiệt giống nhau,sử dụng hai quạt li tâm giống nhau
nên ta chỉ cần tính chọn cáp cho một động cơ quạt , động cơ còn lại chọn tơng tự.
Thông số của động cơ quạt tháp giải nhiệt:
P
đc
= 1,5 (KW)
U = 380 V
Cos = 0,85
= 0,81
dòng điện tính toán của động cơ là:


d (mm) I
CP
(A) F
(mm
2
)

Lõi Vỏ
r
0
(/km)
trong nhà

ngoài
min
max
ở 20
0
C trời
3G2,5

1,8 10,5 13 7,41 41 31

kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đ chọn :
K
1
.K
2.
I

I
tt
=
3. .cos
15
3.0,38.0,88
tt
dm
P
U

=
= 26 (A)
Tiết diện của cáp cần chọn:
F =
26
2
KT
I
J
=
= 13 (mm
2
)
Chuẩn hóa chọn cáp có F =16 mm
2

Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
2.
I
cp
I
tt

K
1
= 0,9
K
2
= 0,9
Có K
1
.K
2.
I
cp
= 0,9. 0,9.113 = 91,53 (A) > I
tt
=26 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.
10. Chọn cáp cho hệ thống chiếu sáng:
Công suất tính toán: P
CS
= 0,39 (KW)
U = 220 V
Cos = 0,8
dòng điện tính toán cho chiếu sáng:
I

Vỏ
F
(mm
2
)

Lõi
min max
r
0
(

/km)
ở 20
0
C
trong nhà

ngoài
trời
3G1,5

1,4 9,2 11 12,1 31 23
kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đ chọn :
K
1
.K
2.
I
cp

ptomat phải cắt đợc trị số dòng điện ngắn mạch lớn có thể đến vài chục kiloampe. Sau
khi cắt dòng điện ngắn mạch, aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở dòng điện định mức.
+ Để nâng cao tính ổn định nhiệt và ổn định điện độngcủa các thiết bị điện, hạn chế sự phá
hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, aptomat phải có thời gian cắt bé.
Những thông số cơ bản của aptomat bao gồm:
- Dòng điện định mức: I
đm

- Điện áp định mức: U
đm

- Dòng điện ngắt giới hạn .
- Thời gian tác động.
+ Thời gian tác động của aptomat là một thông số quan trọng, thời gian này đợc tính từ lúc
xảy ra sự cố đến khi mạch điện bị ngắt hoàn toàn.
t = t
0
+ t
1
+ t
2
Trong đó:
t
0
: Thời gian từ lúc xảy ra ngắn mạch đến khi dòng điện đạt trị số tác động I= I
tđ
. Thời gian
t
0
phụ thuộc vào giá trị của dòng điện khởi động và tốc độ tăng của dòng điện , phụ thuộc vào

Chính vì vậy, khi lựa chọn aptomat cho hệ thống, ta chỉ cần dựa theo dòng điện tác dụng, bởi
vì khi động cơ khởi động thì thời gian xảy ra quá tải đó cha đủ để aptomat tác động.
Nguyên lí làm việc của aptomat: sự quá tải đợc phát hiện nhờ tấm lỡng kim, còn ngắn mạch
đợc phát hiên nhờ điện từ ( nam châm dòng điện cực đại ).
1. Chọn aptomat cho động cơ máy nén.
- Động cơ máy nén có công suất tiêu thụ tính toán là:
P
MN
= 55 (
kw
)
- Dòng điện tính toán :
I
tt
= 92 (A)
Theo Catalog về aptomat do LG chế tạo ta chọn loại aptomat có các thông số:
Loại Kiểu U
đm
(V)

Số cực

I
đm
(A) I
C
(KA)

số lợng(cái)
225AF

100AF

ABH-103A

600 3 20 5 3

( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )

3. Chọn aptomat cho động cơ quạt tháp giải nhiệt.
- Động cơ quạt có công suất tiêu thụ tính toán là:
P
BH
= 1,5 (
kw
)
- Dòng điện tính toán :
I
tt
= 3,3(A)
Theo Catalog về aptomat do LG chế tạo ta chọn loại aptomat có các thông số:
Loại Kiểu U
đm
(V)

Số cực

I
đm
(A) I
C

(KA)

số lợng(cái)
100AF

ABH-
103A
600 3 30 10 3
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )

5. Chọn aptomat tổng cho một tổ máy:
- Công suất tiêu thụ tính toán của một tổ máy là
P
H
= 81(
kw
)
- Dòng điện tính toán :
I
tt
= 131(A)
Theo Catalog về aptomat do LG chế tạo ta chọn loại aptomat có các thông số:

Loại Kiểu U
đm
(V)

Số cực

I


I
đm
(A) I
C
(KA)

số lợng(cái)
100AF

ABE- 53A

600 2 5 2,5 1
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
7. Chọn aptomat tổng của toàn trạm lạnh
.
P = 320 (
kw
)
- Dòng điện tính toán :
I = 461(A)
Theo Catalog về aptomat do LG chế tạo ta chọn loại aptomat có các thông số:
Loại Kiểu U
đm
(V)

Số cực

I
đm

Cáp dẫn về tủ động lực và tủ chiếu sáng đợc nối vào thah cái của tủ bởi các bulông
Số lợng thanh cái là 3
Chiều dài thanh cái là: l = 80 (cm)
Khoảng cách giữa hai thanh cái liên tiếp là 15 cm, thanh cái gắn lên tủ nhờ sứ treo hai đầu.

2. Chọn thanh cái cho tủ động lực
Dòng điện tính toán: I
tt
= 131(A)
Chọn thanh cái bằng đồng có kích thớc : 60x 8 mm
Dòng điện cho phép: I
CP
= 1320 (A)
Chiều dài thanh cái: L = 60 cm
Khoảng cách giữa hai thanh cái đặt gần nhau là 10 cm, đặt nằm ngang nhờ sứ treo hai đầu.
Trong mỗi tủ động lực đặt 4 aptomat , 4 công tắc tơ của 4 động cơ với 3 thanh cái
Ngoài ra, trong tủ còn đợc bố trí các thiết bị bảo vệ và thiết bị điều khiển.
E. Chọn bị bảo vệ điện áp cho trạm.thiết
Chọn loại rơ le kĩ thuật số EVR ( Electronic Voltage Relay ) do hng SAMWHA chế tạo.
EVR có tác dụng bảo vệ quá áp, thấp áp, mất pha, mất đối xứng pha, ngợc thứ tự pha.
EVR có các thông số:
- Điện áp của rơ le: U = 380 (V)
- Bảo vệ quá điện áp khi điên áp là: 380
ữ
460 (V). Thời gian tác động từ 0,5
ữ
20 (s)
- Bảo vệ thấp áp khi điên áp là: 300
ữ
380(V). Thời gian tác động 1

Phụ tải thứ cấp: 0,4


-

điện áp định mức: 500 V

+ Chọn một Vôn kế để đo điện áp có cấp chính xác 0,5 và một bộ chuyển mạch Vôn.
+ Chọn một đồng hồ đo Cos.

G. kiểm tra cos



của toàn hệ thống cung cấp điện:
Theo kết quả tính toán từ phần trớc ta có: cos

= 0,885
Do đó không cần bù cos

cho hệ thống.
H.Tính chọn khởi động từ

1.Giới thiệu về khởi động từ.
Khởi động từ là khí cụ điện dùng để đóng cắt, đảo chiều quay, và bảo vệ quá tải động cơ
điện xoay chiều 3 pha rôto lòng sóc. Cấu tạo của khởi động từ gồm công tắc tơ điện xoay chiều và
rơ le nhiệt lắp trong một hộp. Khởi động từ có một công tắc tơ gọi là khởi động từ đơn, thờng
dùng để đóng cắt động cơ điện. Khởi động từ có hai công tắc tơ là khởi động từ kép thờng dùng
để đảo chiều quay động cơ điện. Trong hệ thống máy lạnh trung tâm ta chọn khởi động từ đơn
đóng cắt trực tiếp không thờng xuyên kiểu kín diện áp cuộn hút 220 V.

trên bề mặt tiếp điểm tăng làm tăng điện trở tiếp xúc và làm cho nhiệt độ tiếp điểm tăng quá trị số
cho phép.
- Điện áp cuộn dây: U
cddm

- Số cực: Là số cắp tiếp điểm chính của CTT.
- Số cặp tiếp điểm phụ.
- Khả năng cắt và khả năng đóng: Là giá trị dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính khi
cắt dòng ngắn mạch ( I
N
) hoặc khi đóng. Chẳng hạn CTT xoay chiều dùng để khởi động động cơ
điện xoay chiều ba pha roto lồng sóc cần phải có khả năng đóng từ 4
ữ
7 lần I
đm
.
Khả năng cắt của CTT điện xoay chiều đạt 10I
đm
với phụ tải điện cảm.
3. Chọn CTT.
+ Chọn CTT cho động cơ máy nén:
Ta có: P
tt
= 55 (
kw
)
I
tt
= 92 (A)


tt
= 1,5(
kw
)
I
tt
= 3,3 (A)
Tra Catalog CTT do hng LG chế tạo ta đợc:
- Loại: AC3- SMC- 10P (3 Pha)
- Công suất định mức: 5,5(
kw
)
- Dòng điện định mức: 12( A )
- Tần số thao tác: 1800 lần/ giờ
- Số tiếp điểm phụ: 2 thờng đóng và 2 thờng mở.
- Điện áp cuộn dây: 220 ( V )
+ Chọn CTT cho động cơ quạt dàn bay hơi:
Ta có: P
tt
= 15 (
kw
)
I
tt
= 26 (A)
Tra Catalog CTT do hng LG chế tạo ta đợc:
- Loại: AC3- SMC- 25P (3 Pha)
- Công suất định mức: 15
( kw
)