Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG ĐHKK THÔNG DỤNG
1.1. MÁY ĐIỀU HÒA CỤC BỘ
Hệ thống điều hoà cục bộ gồm máy điều hoà cửa sổ, máy điều hoà tách
(hai và nhiều cụm loại nhỏ) năng suất lạnh nhỏ dưới 7kW (24000BTU/h).
Đây là loại máy nhỏ hoạt động tự động, lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa
chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy cao, giá thành rẻ, rất thích hợp
đối với các phòng và các căn hộ nhỏ và tiền điện thanh toán riêng biệt theo
từng máy. Tuy nhiên hệ thống điều hoà cục bộ có nhược điểm là khó áp dụng
cho các phòng lớn như hội trường, phân xưởng, nhà hàng, cửa hàng, các toà
nhà như khách sạn, văn phòng vì khi bố trí ở đây các cụm dàn nóng bố trí
phía ngoài nhà sẽ làm mất mỹ quan và phá vỡ kết cấu xây dựng của toà nhà.
Nhưng với kiến trúc xây dựng, phải đảm bảo không làm ảnh hưởng tới mỹ
quan công trình.
1.1.1. Máy điều hòa cửa sổ
Là thiết bị gọn trọn bộ lắp trong một vỏ dùng để điều hòa không khí
cho một phòng, năng suất lạnh đến 7kW (24.000Btu/h), một chiều hoặc hai
chiều, thường được bố trí qua của sổ hoặc qua vách.
 Ưu điểm
 Có sưởi mùa đông bằng bơm nhiệt;
 Có khả năng lấy gió tươi qua cửa lấy gió tươi;
 Vốn đầu tư thấp vì giá rẻ do được sản xuất hàng loạt.
 Nhược điểm
 Nhiệt độ phóng được điều chỉnh nhờ thermostat với độ
dao động khá lớn, độ ẩm tự biến đổi theo nên không khống chế
được độ ẩm, điều chỉnh theo kiểu on – off;
1
Đồ án tốt nghiệp
 Khả năng làm sạch không khí kém;
 Độ ồn cao;

hợp hoàn chỉnh. Loại máy này có công suất lớn tới 370kW và chủ yếu dùng
cho điều hoà công nghiệp và thương nghiệp. Máy điều hoà lắp mái và máy
điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước được sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoàn
chỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy, tuổi thọ và mức độ tự động cao, giá
thành rẻ, máy gọn nhẹ chỉ cần lắp đặt nối với hệ thống ống gió (nếu cần) và
hệ thống nước làm mát là máy sẵn sàng hoạt động được. Qua cách phân tích
hệ thống cấu tạo, cách lắp đăt và vận hành ta thấy máy điều hoà lắp mái và
máy điều hoà nguyên cụm giả nhiệt nước thích hợp vơi các phân xưởng sản
xuất (sợi dệt…) và các nhà hàng siêu thị hội trường. Máy điều hoà lắp mái có
độ ồn thấp nên được sử dụng cho điều hoà tiện nghi, còn máy điều hoà
nguyên cụm giải nhiệt nước thì có độ ồn cao do vậy chỉ sử dung rộng rãi cho
điều hoà công nghệ. Nếu sử dụng cho điều hoà tiện nghi thì phải có buồng
máy cách âm và bố trí tiêu âm cho cả ống cấp gió và ống hồi gió. Đối với nhà
cao tầng máy điều hoà nguyên cụm không thích hợp và rất ít khi được sử
dụng là vì đường ống gió kích thước lớn nếu bố trí đường ống gió đi xa thì
tổn thất trên đường ống lớn, tốn vật liệu làm đường ống, tốn diện tích bố trí
đường ống…
 Ưu điểm:
 Máy xoắn ốc nhẹ hơn 10% và gọn hơn 30% so với máy
piston truyền thống làm cho kích thước máy gọn nhẹ hơn nhiều;
 Máy nén xoắn ốc đỡ rung và đỡ ồn hơn nhiều so với
máy nén piston.
b) Máy điều hòa tách
Máy điều hòa tách của hệ thống điều hòa tổ hợp gọn cũng giống máy
điều hòa cục bộ nhưng vì nó có công suất lớn hơn do vậy kết cấu của cụm dàn
nóng và cụm dàn lạnh sẽ có những biến đổi phù hợp với những kiến trúc của
những công trình xây dựng và thoả mãn thị hiếu của khách hàng. Máy điều
3
Đồ án tốt nghiệp
hòa tách thường có công suất lạnh trung bình (đến 48.000BTU/h) tuỳ thuộc

Đồ án tốt nghiệp
trường Mỹ là máy loại này không có ống gió.
 Ưu điểm:
 Giảm tiếng ồn trong nhà rất phù hợp với yêu cầu tiện nghi nên
được sử dụng rộng rãi trong gia đình;
 Dễ lắp đặt, dễ bố trí dàn nóng và dàn lạnh, ít phụ thuộc hơn vào
kết cấu trong nhà, đỡ tốn diện tích lắp đặt, tường chỉ phải đục một lỗ nhỏ
đường kính 70mm, đảm bảo thẩm mỹ.
 Nhược điểm:
 Ống dẫn gas dài, dây điện tốn nhiều hơn, giá thành
đắt hơn;
 Làm ồn ngoài nhà có thể ảnh hưởng đến hộ bên
cạnh.
 Ứng dụng:
 Hiện nay được sử dụng rộng rãi trong
các hộ gia đình.
1.2.3. Hệ thống điều hòa trung tâm nước
Hệ thống điều hoà trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh 7
o
C
để làm lạnh không khí gián tiếp qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU.
Hệ thống điều hoà trung tâm nước chủ yếu gồm:
 Máy làm lạnh nước (water chiller) hay máy sản xuất nước
lạnh thường từ 12
o
C xuống 7
o
C;
 Hệ thống ống dẫn nước lạnh;
 Hệ thống nước giải nhiệt;

 So với hệ thống VRF, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn
giản hơn nhiều nên rất dễ kiểm soát;
 Tuổi thọ và độ tin cậy của máy nén cao do tốc độ thấp.
 Hệ thống trung tâm nước có các nhược điểm sau:
 Tốn diện tích lắp đặt, do đường ống gió cồng kềnh;
 Tốn nhân lực để thi công lắp đặt hệ thống;
6
Đồ án tốt nghiệp
 Tiêu thụ điện năng nhiều hơn so với máy VRV;
 Cần công nhân vận hành lành nghề;
 Cần bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU;
 Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay nước
ngưng khá phức tạo đặc biệt do đọng sương ví độ ẩm ở Việt
Nam quá cao;
 Cần định kỳ sửa chữa máy lạnh và các FCU.
 Không thể tính tiền điện riêng biệt cho các hộ tiêu thụ riêng
lẻ mà chỉ có thể tính toán theo mét vuông sử dụng.
 Không có khả năng mở rộng do hệ thống đường ống nước,
bơm nước đã cố định.
 Phạm vi ứng dụng:
Các phân xưởng cần khống chế cả nhiệt độ và độ ẩm, làm việc
liên tục 24h/24h như sợi dệt, in ấn, dược phầm, chế biến chè…
Các tòa nhà cao tầng hoặc các công trình lớn có nhu cầu cấp
lạnh 24h/24h như khách sạn, khu liên hợp thể thao, bệnh viện,
… với diện tích sàn trên 20000m
2
, năng suất lạnh trên 3000kW,
nhu cầu lạnh tương tối ổn định [2].
1.2.4. Máy điều hoà VRF
Do hệ CAV (Constant Air Volume) và VAV (Variable Air Volume) sử

- Do đường ống dẫn gas dài, năng suất lạnh giảm nên người ta đã dùng
máy biến tần để điều chỉnh năng suất lạnh, làm cho hệ số lạnh không những
được cải thiện mà còn vượt rất nhiều máy thông dụng.
- Độ tin cậy do các chi tiết lắp ráp được chế tạo toàn bộ tại nhà máy với
chất lượng cao.
- Khả năng sửa chữa và bảo dưỡng rất năng động và nhanh chóng nhờ
các thiết bị tự phát hiện hư hỏng chuyên dùng. Cũng như sự kết nối để phát
hiện hư hỏng tại trung tâm qua internet.
- So với hệ thống trung tâm nước, hệ VRF rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng
bố trí trên tầng thượng hoặc bên sườn toà nhà, còn đường ống dẫn môi chất
8
Đồ án tốt nghiệp
lạnh có kích thước nhỏ hơn nhiều so với đường ống nước lạnh và đường ống
gió.
- Linh hoạt trong việc lắp đặt do đường ống gas nhỏ, dàn nóng nhỏ theo
từng modul, có thể đưa theo thang máy. Có khả năng mở rộng hệ thống điều
hòa dễ dàng bằng cách lắp đặt thêm các tổ máy mới.
- Không có tổn thất quán tính nhiệt như hệ trung tâm giải nhiệt nước vì
không có chất tải lạnh trung gian.
- Hệ VRF có nhiều kiểu dàn lạnh khác nhau đối với tối đa 6 cấp năng
suất lạnh (loại đặt sàn, tử tường, treo tường, giấu tường, giấu trần cassette,
giấu trần casette một, hai và nhiều cửa thổi giấu trần có ống gió) rất đa dạng
và phong phú nên dễ dàng thích hợp với các kiểu kiến trúc khác nhau, đáp
ứng thẩm mỹ đa dạng của khách hàng.
- Có thể kết hợp làm lạnh và sưởi ấm trong phòng cùng một hệ thống
kiểu bơm nhiệt hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao.
Các loại dàn nóng thông dụng của VRF: một chiều, hai chiều (bơm
nhiệt) và thu hồi nhiệt.
Riêng hệ thu hồi nhiệt có khả năng điều chỉnh ở các chế độ khác nhau:
chế độ mùa hè làm lạnh 100% (thải nhiệt 100%) mùa đông sưởi 100% (thu

Máy điều hòa nguyên cụm giải
nhiệt nước
HT 0 ống gió
HT 2 ống gióHT 1 ống gió
Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió
Máy làm lạnh nước giả nhiệt nước
HT 2 ống nuớc
HT hối ngược
HT 3 ống nước
HT 4 ống nước
Kiểu cục bộ RAC
(Room Air Conditioner)
Kiểu (tổ hợp) gọn
PAC (Packaged Air
Conditioner)
Qo đến 2 tấn lạnh Mỹ
(7kW)
Qo từ 3 đến 100 tấn lạnh Mỹ
(7 – 350kW)
Dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp
Điều hòa tiện nghi Điều hòa tiện nghi thương
nghiệp và công nghiệp
Giải nhiệt gió Giải nhiệt
nước
Giải nhiệt
gió
HT lưu lượng không
đổi CAV
HT lưu lượng thay đổi
VAV

2
đến 118.5m
2
, có 190 căn hộ
với tổng diện tích 24570.4m
2
.
2.1.2. Khối tháp văn phòng (VP)
Tháp cao 24 tầng trong có 1 tầng kỹ thuật và 1 tầng mái, 22 tầng còn lại
11
Đồ án tốt nghiệp
được sử dụng làm văn phòng.
Khu văn phòng có lối ra vào riêng biệt, đảm bảo an ninh và độc lập với
các phần khác của toà nhà, được thiết kế và trang bị đạt tiêu chuẩn cao cấp.
Toàn bộ bề mặt xung quanh của tháp văn phòng đều được lắp kính bao
quanh, làm tăng vẻ sang trọng và hiện đại của công trình, nhưng cũng làm
tăng tác động của bức xạ mặt trời qua kính. Để hạn chế điều này, bên trong
mỗi tầng đều được lắp rèm che và lắp kính 2 lớp.
Trần của mỗi tầng đều được lắp trần giả bằng thạch cao, vừa đáp ứng
được tính thẩm mĩ của công trình, vừa tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi
công lắp đặt các thiết bị thông gió và điều hòa không khí.
Bên cạnh hệ thống thang máy và cầu thang bộ, tháp văn phòng còn được
lắp đặt hệ thống thang thoát hiểm nhằm tăng tính an toàn cho công trình khi
có sự cố.
2.1.3. Khối trung tâm thương mại (TTTM)
Diện tích sàn tầng 1 khoảng 2350m
2
, tầng lửng khoảng 1300m
2
dành

Văn phòng 1237
3
Sảnh tầng 64
Văn phòng 1237
4÷17
Sảnh tầng 64
Văn phòng 677
18
Sảnh tầng 64
Văn phòng 677
19
Sảnh tầng 64
Văn phòng 677
20÷24
Sảnh tầng 64
Văn phòng 677
25
Sảnh tầng 64
Văn phòng 677
2.2. CHỌN THÔNG SỐ THIẾT KẾ
2.2.1. Chọn các thông số thiết kế trong nhà
a) Nhiệt độ và độ ẩm tiện nghi
Đối với văn phòng làm việc thì các thông số được chọn theo yêu cầu tiện
nghi của con người. Yêu cầu tiện nghi được chọn theo tiêu chuẩn Việt Nam
TCVN 5687 – 1992 [1].
Mùa hè:
13
Đồ án tốt nghiệp
- Nhiệt độ không khí trong nhà: t
T

= 65kJ/kg;
- Độ chứa hơi: d
HL
= 15g/kg không khí ẩm.
Kết quả xác định các thông số thiết kế trong nhà tại bảng 2.2
Bảng 2.2. Các thông số thiết kế trong nhà
Không gian
Thông số
Nhiệt độ Độ ẩm Entanpi Độ chứa hơi
0
C % kJ/kg g/kg
Trong nhà 25 65 58.2 13
Hành lang 27 65 64.6 14.7
b) Gió tươi và hệ số thay đổi không khí
Theo [3], lưu lượng gió tươi cần cấp cho mỗi m
2
sàn của các công trình:
14
Đồ án tốt nghiệp
Bảng 2.3. Lượng gió tươi cần cấp
Kiểu công trình
Lượng không khí tươi
cấp nhỏ nhất
Lựa chọn
l/s/m
2
sàn l/s/m
2
sàn
Văn phòng 0.65 0.65

duy trì được các thông số vi khí hậu trong nhà với phạm vi sai lệch không quá
400h trong 1 năm khi có biến động khí hậu cực đại ngoài trời của mùa hè và
mùa đông.
Điều hoà không khí cấp 1 tuy có mức độ tin cậy cao nhất nhưng chi phí
đầu tư, lắp đặt, vận hành rất lớn nên chỉ sử dụng cho những công trình điều
hoà tiện nghi đặc biệt quan trọng trong các công trình điều hoà công nghệ.
Các công trình ít quan trọng hơn như khách sạn 4 – 5 sao, bệnh viện
quốc tế thì nên chọn điều hoà không khí cấp 2.
Trên thực tế, đối với hầu hết các công trình như điều hoà không khí
khách sạn, văn phòng, nhà ở, siêu thị, hội trường, thư viện, chỉ cần điều hoà
cấp 3. Điều hoà cấp 3 tuy độ tin cậy không cao nhưng đầu tư không cao nên
thường được sử dụng cho các công trình trên.
Với các phân tích trên, dựa trên yêu cầu của chủ đầu tư và đặc điểm của
công trình, phương án cuối cùng được lựa chọn là điều hoà không khí cấp 3.
Thông số ngoài nhà chọn cho điều hoà cấp 3 theo tiêu chuẩn Việt Nam
TCVN 5687 – 1992 biểu diễn trên đồ thị I - d của không khí ẩm. Điều kiện
khí hậu lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4088 – 85, bảng 1.6 [1].
Kết quả xác định các thông số thiết kế ngoài nhà tại bảng 2.4
Bảng 2.4. Các thông số thiết kế ngoài nhà
Cấp ĐHKK
Mùa nóng Mùa lạnh
Nhiệt độ Độ ẩm Nhiệt độ Độ ẩm
0
C %
0
C %
Cấp 3 t
tbmax
ϕ
N

= 66%.
Từ các thông số trên, dựa trên đồ thị I-d ta xác định được các thông số
còn lại và được tổng kết trong bảng 2.5:
Bảng 2.5. Các thông số thiết kế ngoài nhà cho ĐHKK cấp 3 tại Hà Nội
dùng cho công trình
Mùa
Thông số
Nhiệt độ Độ ẩm Entanpi Độ chứa hơi
0
C % kJ/kg g/kg
Hè 32.8 66 86.6 21.0
17
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 3:
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT
3.1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
Có hai phương pháp phổ biến được áp dụng tính toán là phương pháp
hệ số nhiệt ẩm thừa (phương pháp truyền thống) và phương pháp hệ số nhiệt
hiện (phương pháp Carrier). Ở đây phương pháp Carrier được lựa chọn để
tính cân bằng nhiệt ẩm. Lượng nhiệt tổn thất được tính theo:
Q
t
= ∑Q
ht
+ ∑Q
at
Giới thiệu sơ đồ đơn giản tính các nguồn nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa
theo Carrier được minh họa trên hình 3.1:
Hình 3.1. Sơ đồ tính toán nhiệt theo phương pháp Carrier
18

11
’ - Lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng, [W];
 F - Diện tích bề mặt cửa sổ có khung kim loại, [m
2
] ;
 R
T
- Bức xạ mặt trời qua mặt kính vào trong phòng, [W/m
2
]. Giá
trị của R
T
phụ thuộc vào vĩ độ, tháng, hướng của kính, cửa sổ, giờ
trong ngày.
 k - Hệ số hiệu chỉnh kể đến các ảnh hưởng;
k = ε
c
×ε
đs
×ε
mm
×ε
kh
×ε
m
×ε
r
• ε
c
- Hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển tính theo công

đs
giảm và được tính theo công thức:
s
20
e 1 0.13
10
s
đ
t −
= − ×
Nhiệt độ đọng sương mùa hè là t
s
= 25.4
0
C
s
25,4 20
1 0.13 0.93
10
đ
ε
−
= − × =
• ε
mm
- Hệ số ảnh hưởng của mây mù, khi trời không mây ε
mm
= 1.0, khi
trời có mây chọn ε
mm

K
×k, [W] (3.3)
Trong đó :
 R
K
= {0.4×α
k
+ τ
k
×(α
m
+ τ
m
+ ρ
k
×ρ
m
+ 0.4×α
k
×α
m
)}×R
N
, [W/m
2
]
Với:
* R
N
- Bức xạ mặt trời đến bên ngoài mặt kính, [W/m

* α
k
, τ
k
, α
m
, τ
m
, ρ
m
- Lần lượt là hệ số hấp thụ, xuyên qua, phản
xạ của kính và màn che.
Kính trong được sử dụng đều là kính màu và dày 6mm (khác kính cơ
bản), khung nhôm, bên trong có rèm che màu trung bình.
Tra bảng 4.3 [1]. Đặc tính bức xạ và hệ số của các loại kính ε
m
, ta được:
α
k
= 0.51 τ
k
= 0.44 ρ
k
= 0.05 ε
m
= 0.73
τ
m
= 0.23 ρ
m

ε
m
×
ε
r
= 1.0012
×
0.93
×
1
×
1.1
×
0.73
×
0.58

= 0.43
Tra bảng 4.6 [1]: Với hệ thống điều hoà hoạt động 24h/24h, g
s
=
600kg/m
2
, ta tìm được hệ số tác động tức thời n
t
lớn nhất khi có màn che bên
trong, vào lúc 8h sáng là: n
t
= 0.65.
Kết quả tính toán cho các phòng được tổng kết ở bảng 3.1 (quy ra đơn vị

NT & MG
1 0.43 109.0 0.65 8.3
Lửng 0.43 109.0
0.65
8.3
2
Sảnh tầng
0.43
39.1
0.65
3.0
Văn phòng
0.43
307.7
0.65
23.4
3
Sảnh tầng
0.43
39.1
0.65
3.0
Văn phòng
0.43
307.7
0.65
23.4
4÷17
Sảnh tầng
0.43

20÷24
Sảnh tầng
0.43
15.9
0.65
1.2
Văn phòng
0.43
519.0
0.65
39.5
25
Sảnh tầng
0.43
15.9
0.65
1.2
Văn phòng
0.43
519.0
0.65
39.5
3.2.2. Nhiệt hiện truyền qua mái do bức xạ và chênh lệch nhiệt độ
Q
21
a) Với tầng 3:
Một phần mái của tầng 3 tại khu TTTM tiếp xúc trực tiếp với không khí
22
Đồ án tốt nghiệp
ngoài trời, với diện tích 406m

= 32.8
0
C;
• t
T
- Nhiệt độ trong không gian điều hoà tại khu TTTM, t
T
= 25
0
C;
• ε
S
- Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời;
Tra bảng 4.10 [1] bề mặt kết cấu bao che có ε
S
= 0.61;
• α
N
- Hệ số toả nhiệt phía ngoài không khí, α
N
= 20W/m
2
K;
• R
N
– Bức xạ mặt trời đến bên ngoài mặt kính, W/m
2
;
Hà Nội nằm ở bán cầu Bắc, vĩ độ 20 tra bảng 4.2 [1] ta được:
R

Đồ án tốt nghiệp
Trong đó:
• K - Hệ số truyền nhiệt qua mái;
Tra bảng 4.9 [1] được k = 1.67 W/m
2
K;
• F - Diện tích trần nhà chịu bức xạ mặt trời, m
2
;
• ∆t - Hiệu nhiệt độ giữa trần và không khí tầng trên, [K];
 Với không gian trong nhà:
∆t
1
= 0.5×(t
N
- t
T
) = 0.5×(32.8 – 25) = 3.9 K
 Với không gian ngoài sảnh:
∆t
2
= 0.5×(t
N
- t
T
) = 0.5×(32.8 – 27) = 2.9 K
1. Các tầng còn lại
Các tầng còn lại trần tiếp xúc với không gian điều hòa phía dưới
nên:
∆t

Sảnh tầng 1.67 64.0 35.3 3.8
Văn phòng 1.67 406.0 35.3 23.9
4÷17
Sảnh tầng - - - 0.0
Văn phòng - - - 0.0
18
Sảnh tầng 1.67 64.0 2.9 0.3
Văn phòng 1.67 677.0 3.9 4.4
19
Sảnh tầng - - - 0.0
Văn phòng - - - 0.0
20÷24
Sảnh tầng - - - 0.0
Văn phòng - - - 0.0
25
Sảnh tầng 1.67 64.0 2.9 0.3
Văn phòng 1.67 677.0 3.9 4.4
3.2.3. Nhiệt hiện truyền qua vách Q
22
Nhiệt truyền qua vách Q
22
cũng gồm 2 thành phần:
- Do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà ∆t = t
N
– t
T
.
- Do bức xạ mặt trời vào tường. Tuy nhiên, ta coi lượng nhiệt này
bằng không, do bề mặt xung quanh của công trình được lắp kính toàn bộ.
25