VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

HEATHER NGUYỄN

1


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế của cả nước,
ngành điều hòa không khí cũng đã có bước phát triển vượt bậc, ngày càng trở
nên quen thuộc hơn trong đời sống và sản xuất.
Ngày nay, điều hòa tiện nghi và điều hòa công nghệ không thể thiếu trong
các tòa nhà, khách sạn, siêu thị, các dịch vụ du lịch, văn hóa, y tế, thể thao...
Trong những năm qua ngành điều hòa không khí (ĐHKK) cũng đã hỗ trợ đắc
lực cho nhiều ngành kinh tế, góp phần để nâng cao chất lượng sản phẩm, đảm
bảo quy trình công nghệ như trong các ngành sợi, dệt, chế biến thuốc lá, chè, in
ấn, điện tử, vi điện tử, bưu điện, máy tính, cơ khí chính xác, hóa học...
Ở trên ta đã thấy được tầm quan trọng to lớn của ĐHKK. Vì vậy việc học
tập nghiên cứu, tiến tới thiết kế, chế tạo các hệ thống ĐHKK là điều rất cần thiết.
Nhận thức được sự cần thiết ấy, em thực hiện đồ án này với mong muốn củng cố
thêm những kiến thức đã được tiếp thu trong thời gian học tập trên ghế nhà

Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Trần Quân

HEATHER NGUYỄN

3


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

HEATHER NGUYỄN

4


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN

1.1 – Cơ sở kĩ thuật điều hòa không khí
1.1.1 – Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí
Vào năm 218 đến 222, hoàng đế Varius Avitus ở thành Rome đã cho
người đắp ngọn núi tuyết ở vườn thượng uyển để làm mát những ngọn gió thổi
vào cung điện.

Điều hòa không khí cho các nơi sinh hoạt khác nhau của con người…

Đến năm 1932, toàn bộ các hệ thống điều hòa không khí đã chuyển sang
sử dụng môi chất freon R12.


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, đời sống con người ngày càng
được nâng cao thì điều hòa không khí ngày càng phát triển mạnh mẽ, ngày càng
có thiết bị, hệ thống điều hòa không khí hiện đại, gọn nhẹ, rẻ tiền.
1.1.2 – Lịch sử phát triển của điều hòa không khí tại Việt Nam
Đối với Việt Nam, là một đất nước có khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm. Điều
hoà không khí có ý nghĩa vô cùng to lớn trong việc phát triển kinh tế nước ta.
Điều hòa không khí đã xâm nhập vào hầu hết các ngành kinh tế, đặc biệt là
ngành chế biến và bảo quản thực phẩm, các ngành công nghiệp nhẹ, ngành xây
dựng.
Nhược điểm chủ yếu của ngành lạnh ở nước ta là quá nhỏ, non yếu và lạc
hậu, chỉ chế tạo ra các loại máy lạnh amoniac loại nhỏ, chưa chế tạo được các
loại máy nén và thiết bị cỡ lớn, các loại máy lạnh Freon, các thiết bị tự động.
Ngành lạnh nước ta chưa được quan tâm đầu tư và phát triển đúng mức dẫn đến
việc các đơn vị, xí nghiệp sử dụng lạnh chưa hợp lý gây thiệt hại và lãng phí tiền
vốn. Ở Việt Nam hiện nay, việc tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí
cho một công trình nào đó đều chỉ là tính toán từng bộ phận riêng lẻ rồi lựa chọn
các thiết bị của các nước trên thế giới để lắp ráp thành một cụm máy, ta chưa thể
chế tạo được từng thiết bị cụ thể hoặc có chế tạo được nhưng chất lượng còn
kém.
Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước trong những năm gần đây, ở

trường không khí có đặc tính là không thể chia cắt, không có biên giới, không ai
có thể sở hữu riêng cho mình, môi trường không khí không thể trở thành hàng
hoá, do đó nhiều người không biết giá trị vô cùng to lớn của môi trường không
khí, chưa quí trọng môi trường không khí và chưa biết cách tạo ra một môi
trường không khí trong sạch không ôi nhiễm.
Cũng giống như các loài động vật khác sống trên trái đất, con người có
thân nhiệt không đổi (370C) và luôn luôn trao đổi nhiệt với môi trường không khí
xung quanh. Con người luôn phải chịu sự tác động của các thông số không khí
trong môi trường không khí như nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ các chất độc hại và
tiếng ồn. Chúng có ảnh hưởng rất lớn đến con người theo hai hướng tích cực và
tiêu cực. Do đó để hạn chế những tác động tiêu cực và phát huy những tác động
tích cực của môi trường xung quanh tác động đến con người, ta cần phải tạo ra
một môi trường thoải mái, một không gian tiện nghi cho con người. Những điều
kiện tiện nghi đó hoàn toàn có thể thực hiện được nhờ kỹ thuật điều hoà không
khí.
Không những tác động tới con người, môi trường không khí còn tác động
tới đời sống sinh hoạt và các quá trình sản xuất của con người… Con người tạo
ra sản phẩm và cũng tiêu thụ sản phẩm đó. Do đó con người là một trong những
yếu tố quyết định năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Như vậy, môi trường không khí trong sạch, có chế độ nhiệt ẩm thích hợp cũng chính là yếu tố
gián tiếp nâng cao năng suất lao động. Mặt khác, mỗi ngành kỹ thuật lại yêu cầu


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

một chế độ vi khí hậu riêng biệt do đó ảnh hưởng của môi trường không khí đối
với sản xuất không giống nhau. Hầu hết các quá trình sản xuất thường kèm theo
sự thải nhiệt, thải khí CO2 và hơi nước, có khi cả bụi và các chất độc hại vào môi
trường không khí ngay bên trong nơi làm việc, làm thay đổi nhiệt độ và độ ẩm

VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

xuất. Đồng thời nó cũng có những ý nghĩa to lớn đối với việc bảo tồn các giá trị
văn hóa và lịch sử.
1.2 – Giới thiệu về công trình
Công trình tòa nhà chung cư cao tầng tại thành phố Hồ Chí Minh. Công
trình thuộc loại chung cư cao cấp gồm có một tầng hầm phục vụ cho công tác
trông giữ phương tiện giao thông. Tầng một dành cho công tác quản lý tòa nhà,
dịch vụ thương mại và những sinh hoạt cộng đồng. Tầng hai dành cho trường
mẫu giáo với ba lớp học có đầy đủ cơ sở vật chất phục vụ công tác nuôi dạy con
em các gia đình thuộc chung cư. Từ tầng ba tới tầng hai mươi là khu vực các căn
hộ dành cho các gia đình.
Tòa nhà bao gồm 21 tầng:
1

1 tầng hầm

2

20 tầng dành cho các căn hộ

3

1 tầng áp mái

Diện tích nền móng: 57000 x 35700 (2035 m2)
Diện tích nền nhà: 51000 x 25200 (1285 m2)



Tầng
3,20Tầng 11
4,50Tầng 12
4,00Tầng 13
3,10Tầng 14
3,10Tầng 15
3,10Tầng 16
3,10Tầng 17
3,10Tầng 18
3,10Tầng 19
3,10Tầng 20
3,10Áp mái

Độ cao nền
34,05
37,15
40,25
43,35
46,45
49,55
52,65
55,75
58,85
61,95
65,05
68,85

Độ cao sử dụng
3,10

2 phòng kĩ thuật điện

3

4 thang máy

4

2 cầu thang bộ

5

Ngoài ra còn có hệ thống rãnh và bơm thoát nước

Tầng 1: Dùng cho các mục đích sinh hoạt chung
1

1 phòng quản lý tòa nhà

2

2 phòng bảo vệ

3

2 phòng kĩ thuật điện

4

2 phòng kĩ thuật nước


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH
1

Nhà trẻ tại tầng 2 được chia làm 3 lớp và 1 khu dành cho giáo
viên

2

Khu vực dành cho giáo viên gồm có: văn phòng, khu nấu ăn
– phụ trợ, 2 nhà vệ sinh và 1 ban công.

3

Mỗi lớp dành cho trẻ gồm

4

4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1

1 phòng snh hoạt chung

2

1 phòng dành cho trẻ mệt nghỉ ngơi


Sô lượng mỗi tầng
Tổng số lượng

A
54.1
4
72

B
60.8
4
72

C
60.4
4
72

D
60.6
2
36

Ngoài ra mỗi tầng cũng có 2 phòng kĩ thuật điện, 4 thang
máy, 4 cầu thang bộ, 2 phòng kĩ thuật nước và khu vực gom
rác.


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH
5


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

VCC: không gian vui chơi chung
SHC: phòng sinh hoạt chung
PTM: phòng trẻ mệt
CHxy: căn hộ số xy
SHCD: sinh hoạt cộng đồng


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bảng 1.3 – Phân tích sơ bộ vị trí tương quan các phòng của chung cư
Phòng

tầng diện tích

Bảo vệ (phía tây)

1

9,0

Bảo vệ (phía đông)
Quản lý tòa nhà
Sinh hoạt cộng đồng

2
2
2
2
3…20
3…20
3…20
3…20
3…20
3…20
3…20
3…20
3…20
3…20
3…20
3…20
3…20
3…20

9,0
21,1
138,6
47,6
117,2
117,2
117,2
19,2
19,2
19,2
235,5

nấu ăn
HL
PTM1
VCC
HL
SHC1
PTM2
NT
PTM3
SHC2
NT
NT
SHC1
HL
SHC2
NT
NT
NT
SHC3
NT
HL
HL
SHC
CH02
NT
CT
CH03
CH01
HL
NT

CH12
NT
NT
CH13
NT

Bắc
khu TM
khu TM
HL
HL
NT
NT
HL
HL
NT
HL
HL
NT
NT
NT
NT
CH03
CH04
HL
CT
NT
NT
NT
CH10

3

Cấp 3: Hệ thống phải duy trì các thông số trong nhà trong phạm vi sai lệch
không quá 400h một năm, dùng trong các công trình thông dụng như
khách sạn, văn phòng, nhà ở,…
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.
1.3.2 – Chọn thông số tính toán ngoài nhà
Theo số liệu về khí hậu Việt Nam của tổng cục thống kê, ta có các thông
số tính toán ngoài nhà cho địa điểm tại thành phố Hồ Chí Minh như sau:


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH
1

Nhiệt độ: 35,6 oC;

2

Độ ẩm: 49,7 %;

chung cư cao tầng, ta chọn các thông số điều hòa cho không gian trong nhà như
sau:
3

Nhiệt độ: 27oC;

4

Độ ẩm: 60 %;
Từ đó ta xác định các thông số khác
ph,max = = 0,035 bar
ph = ph, max.φ = = 0,021 bar


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

d = 0,621. = = 0,014 kg/kg
I = 1,004.t + d.(2500 + 1,842.t)
= 1,004.27,0 + 0,014.(2500 + 1,842.27,0)
= 62,1 kJ/kg
Như vậy ta có các thông số tính toán cho không khí bên trong không gian
điều hòa như sau:
5

Nhiệt độ: t = 27,0oC;

6


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.
Do những đặc điểm trên, thiết kế hệ thống điều hòa cho công trình chung
cư, không xét tới việc sử dụng những máy điều hòa cục bộ do công suất của máy
cục bộ nhỏ, chỉ sử dụng cho từng hộ riêng biệt và ảnh hưởng lớn tới mĩ quan
công trình.


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.3 – Hệ thống điều hòa tách hai cụm có ống gió
Là hệ thống mà không khí được làm lạnh bằng nước lạnh hoặc gas trong
các AHU rồi không khí lạnh được các đường ống dẫn vào phòng.
Hệ thống điều hoà tách hai cụm có ống gió chủ yếu gồm:
1

Máy lạnh làm lạnh không khí trục tiếp bằng gas

2

Hệ thống ống dẫn gas

3

10

Có thể có buồng phun

Hệ thống điều hòa tách hai cụm có ống gió có các ưu điểm sau:
1

Đường ống dẫn gas ngắn nên vòng tuần hoàn gas ít bị tắc nghẽn và rò rỉ
gas.

2

Có thể khống chế nhiệt, ẩm trong không gian điều hoà nhờ buồng phun.

3

Có khả năng xử lý không khí với độ sạch cao, đáp ứng mọi yêu cầu đề ra
cả về độ sạch bụi bẩn, tạp chất, hoá chất và mùi.


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hệ thống điều hòa tách hai cụm có ống gió có các nhược điểm sau:
1

Tốn diện tích lắp đặt, do đường ống gió cồng kềnh.

2

5

Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí bằng nước
nóng FCU (fan coil unit) hoặc AHU (air handling unit)

6

Hệ thống gió tươi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí

7

Hệ thống tiêu âm và giảm âm

8

Hệ thống lọc bụi, thanh trùng và diệt khuẩn cho không khí

9

Bộ xử lý không khí

10

Hệ thống tự điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tươi, gió hồi
và phân phối không khí, điều chỉnh năng suất lạnh, và điều khiển cũng
như báo hiệu và bảo vệ toàn bộ hệ thống


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH


Trường hợp hỏng một máy vẫn có thể cho các máy khác hoạt động trong
khi tiến hành sửa chữa máy hỏng.

3

Các máy có thể khởi động từng chiếc tránh dòng khởi động quá lớn.


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió chỉ khác máy làm lạnh nước giải nhiệt
nước ở dàn ngưng làm mát bằng không khí. Do khả năng trao đổi nhiệt của dàn
ngưng giải nhiệt gió kém nên diện tích của dàn lớn, cồng kềnh làm cho năng suất
lạnh của một tổ máy nhỏ hơn so với máy giải nhiệt nước. Nhưng nó lại có ưu
điểm là không cần nước làm mát nên giảm được hệ thống làm mát như bơm,
đường ống và tháp giải nhiệt. Máy đặt trên mái cũng đỡ tốn diện tích sử dụng
nhưng vì trao đổi nhiệt ở dàn ngưng kém, nên dàn ngưng cồng kềnh và nhiệt độ
ngưng tụ cao hơn dẫn đến công nén cao hơn và điện năng tiêu thụ cao hơn cho
một đơn vị lạnh so với máy làm mát bằng nước. Đây cũng là vấn đề đặt ra đối
với người thiết kế khi chọn máy.
Hệ thống trung tâm nước có các ưu điểm sau:
1

Có vòng tuần hoàn an toàn là nước nên không sợ ngộ độc hoặc tai nạn do
rò rỉ môi chất lạnh ra ngoài, vì nước hoàn toàn không độc hại

2


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1

Tốn diện tích lắp đặt, do đường ống gió cồng kềnh

2

Tốn nhân lực để thi công lắp đặt hệ thống

3

Tiêu thụ điện năng nhiều hơn so với máy VRV rất nhiều

4

Cần công nhân vận hành lành nghề

5

Cần bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU

6

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

7

thích hợp cho các toà nhà cao tầng hàng trăm mét với hàng ngàn phòng đa chức
năng.
VRV đã giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do đó cụm dàn nóng có
thể đặt cao hơn dàn lạnh đến 50m và các dàn lạnh có thể đặt cách nhau cao tới
15m, đường ống dẫn môi chất lạnh từ cụm dàn nóng đến cụm dàn lạnh xa nhất
tới 100m tạo điều kiện, bố trí máy dễ dàng trong các toà nhà cao tầng, văn
phòng, khách sạn mà trước đây chỉ có hệ thống trung tâm nước đảm nhiệm.
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 VRV rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng bố
trí trên tầng thượng hoặc bên sườn toà nhà, còn đường ống dẫn môi chất lạnh có
kích thước nhỏ hơn nhiều so với đường ống nước lạnh và đường ống gió.
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.
Máy điều hoà VRV có 3 kiểu dàn nóng: một chiều, hai chiều (bơm nhiệt)
và thu hồi nhiệt.Máy điều hoà VRV chủ yếu phục vụ cho điều hoà tiện nghi chất
lượng cao.
Ưu điểm:
1

Tiết kiệm điện năng khi vận hành

2

Vận hành đơn giản, tốn ít công lắp đặt



Yêu cầu về điều hòa của chung cư là điều hòa tiện nghi.

2

Tòa nhà chung cư được chia làm nhiều hộ, nhiều phòng với các nhu cầu
sử dụng điều hòa khác nhau.

3

Chiều cao của tòa nhà có ảnh hưởng tới khả năng lắp đặt.

4

Có yêu cầu về thẩm mĩ, cảnh quan, kiến trúc.

5

Do là nơi sinh hoạt của nhiều người nên yêu cầu mức độ an toàn về cháy
nổ, rò rỉ môi chất, giảm độ ồn,… cao.

Do những ảnh hưởng lớn về cảnh quan và kiến trúc nên những máy điều
hòa cục bộ và máy điều hòa nguyên cụm không được lựa chọn cho công trình
này.
Chúng ta chỉ tiến hành so sánh giữa hệ thống điều hòa VRV và điều hòa
trung tâm nước để tìm được hệ thống phù hợp với tòa nhà chung cư này.
Bảng 2.1 – So sánh hai hệ thống điều hòa không khí VRV và trung tâm
nước