Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU
Trong đời sống hằng ngày, nhu cầu sinh hoạt cũng như lao động sản xuất. Điều kiện
môi trường đóng vai trò hết sức quan trọng. Vì vậy nhằm đảm bảo cho hoạt động sinh hoạt
cũng như lao động được tốt hơn, chúng ta cần có môi trường làm việc đảm bảo nhiệt độ và
không khí trong môi trường làm việc luôn trong lành và thích hợp. Trong những năm gần
đây thì do quá trình công nghiệp hóa của nước ta đang phát triển rất nhanh, nên môi trường
sống cũng như môi trường làm việc bị ảnh hưởng rất nhiều do thời tiết và môi trường thay
đổi. Mùa hè thì nắng nóng kéo dài, mùa đông thì lạnh. Điều này làm ảnh hưởng trực tiếp
đến sức khỏe cũng như năng suất lao động của con người. Vậy nên điều hòa không khí là
một thiết bị không thể thiếu trong hầu hết các gia đình, công ty, nhà xưởng.
Từ những vấn đề trên em đã được định hướng lựa chọn đề tài tốt nghiệp: “Phân tích kỹ
thuật và công nghệ của điều hòa không khí hai chiều. Đi sâu nghiên cứu hệ thống điều hòa
không khí hai chiều hãng DAIKIN ”.
Nội dung báo cáo bao gồm:
Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật nhiệt của điều hòa không khí hai chiều.
Chương 2: Hệ thống điều hòa nhiệt độ.
Chương 3: Hệ thống điều hòa nhiệt độ hai chiều sử dụng công nghệ biến tần của
hãng DAIKIN.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ đặc biệt là
thầy PGS.TS. Nguyễn Tiến Ban là người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Tuy
nhiên với lượng kiến thức và thời gian có hạn của mình nên không tránh khỏi những thiếu
sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và của các bạn để hoàn
thiện đề tài của mình hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
Trần Văn Quyết

SV: Trần Văn Quyết


bia, nước ngọt, đồ hộp... Nước đá dùng rộng rãi trong ăn uống, bảo quản sơ bộ cá đánh
bắt ở biển.
2. Trong công nghiệp: ngành luyện kim hóa lỏng không khí thu ôxy cấp cho các
lò luyện gang (36 - 38% ôxy), lò luyện thép và hàn cắt kim loại (tới 96 - 99% ôxy);
hóa lỏng, chưng cất không khí thu các đơn chất - khí trơ He, Kr, Ne, Xe - để nạp vào
bóng đèn. Sử dụng lạnh cryo trong siêu dẫn.
3. Trong nông nghiệp: hóa lỏng không khí thu nitơ làm phân đạm.

SV: Trần Văn Quyết

2


Lời nói đầu

4. Trong y tế: dùng lạnh bảo quản thuốc men, máu; dùng nitơ lỏng bảo quản các
phôi, dùng lạnh trong phẫu thuật để giảm bớt chảy máu.
5. Trong quốc phòng: dùng ôxy lỏng cho tên lửa, tàu vũ trụ. Trước khi tên lửa
khai hỏa người ta cho ôxy lỏng có nhiệt độ dạng khí -180C ra khỏi bình chứa nên ta
thấy phần ống phóng ở đuôi có băng và hơi nước ngưng tụ mù mịt, sau ít giây mới
thấy lửa phụt ra, khi tên lửa bay phần đuôi vẫn đóng băng.
6. Điều hòa không khí cho nhà ở, văn phòng làm việc, nhà công cộng, các xí
nghiệp công nghiệp, các phương tiện giao thông.
Ngày nay người ta đã chế tạo được nhiều loại máy nén khác nhau có công suất lạnh
cho 1 máy nén tới 1000MCal/h với môtơ điện tới 400kW.
1.2 Lý thuyết về điều hòa làm lạnh không khí.
1.2.1 Khái niệm về máy lạnh (điều hòa nhiệt độ)
Máy lạnh (điều hòa nhiệt độ) là một thiết bị hoặc một hệ thống có nhiệm vụ duy
trì nhiệt độ môi trường ở mức độ theo yêu cầu sử dụng, trong một không gian nhất
định. Việc làm lạnh được thực hiện theo chu trình lạnh.

• Dễ sản xuất, giá thành hạ….
Các môi chất lạnh thông dụng: nước HO, Amoniac NH, Sunfuro SO và các loại
Freon như Freon 12 CFCl, Freon 22 CHFCl…
b. Chất tải lạnh:
Chất tải lạnh là những chất đã được hạ nhiệt độ khi đi qua thiết bị bay hơi của
hệ thống máy lạnh để đưa đi làm lạnh các vật khác. Hệ thống lạnh dùng chất tải
lạnh là hệ thống làm lạnh gián tiếp.
Chất tải lạnh có thể ở thể lỏng (dung dich nước muối NaCl, CaCl, MgCl, glicol,
nước có nhiệt độ bằng hoặc lớn hơn 0C...), thể rắn (nước đá, tuyết CO…), thể khí
(không khí, khí CO, hỗn hợp khí N và H…).
1.2.4 Các phương pháp làm lạnh
Có 6 phương pháp làm lạnh nhân tạo cơ bản:
1. Phương pháp bay hơi khuếch tán
2. Phương pháp hòa trộn lạnh
3. Phương pháp giãn nở có sinh ngoại công

SV: Trần Văn Quyết

4


Lời nói đầu

4. Phương pháp dùng tiết lưu
5. Phương pháp dùng hiệu ứng điện nhiệt
6. Phương pháp bay hơi chất lỏng.
1.2.4.1 Phương pháp bay hơi khuếch tán
Mỗi một dung dịch lỏng trong môi trường không khí, có một áp suất bốc hơi
nhất định, tùy theo nhiệt độ của dung dịch. Quá trình bốc hơi sẽ làm lạnh dung dịch
dẫn đến hạ nhiệt độ môi trường xung quanh. Làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của


2

Pdn
4

Buồng lạnh

Pn
máy nén

Hình 1.1. Nguyên lý máy lạnh nén khí
1

1.2.4.4. Phương pháp dùng tiết lưu

Q0

Quá trình tiết lưu là quá trình giảm áp suất do ma sát mà không sinh ngoại công
khi môi chất chuyển động qua những chỗ có trở lực cục bộ đột ngột.
Thông thường môi chất đi qua các nghẽn với vận tốc rất lớn (15 - 20 m/s);
chiều dài của nghẽn không lớn (chừng 20mm). Nhiệt lượng do ma sát sinh ra tại vị trí
nghẽn đó không kịp truyền ra môi trường xung quanh. Thực tế nhiệt do ma sát sinh ra
không đáng kể. Do đó quá trình trao đổi nhiệt giữa môi chất và môi trường xung
quanh được bỏ qua.Vậy quá trình tiết lưu được xem là quá trình dãn nở đoạn nhiệt
không sinh ngoại công.

Giảm tết diện

Hình 1.2. Dùng ống tiết lưu thay cho máy giãn nở trong máy nén hơi.


môtơ điện
máy nén

Tiết
lưu

Bayphương
hơi
Hình41.4. Làm lạnh bằng
pháp1bay hơi chất lỏng

SV: Trần Văn Quyết

7


Lời nói đầu

1.3 Nguyên lý cấu tạo của máy nén.
a Cấu tạo máy nén điều hòa

1. Đầu đẩy

2. Scroll quay

3. Scroll cố định

4. Khớp nối


khi đến tâm (D) để đạt được áp suất đẩy cần thiết. Quá trình hút và nén gas diễn ra đều
đặn, liên tục không xảy ra sự rung động và chấn động.
1.4 Lý thuyết về điều hòa làm nóng không khí
1.4.1. Đặt vấn đề
Từ xa xưa, con người luôn có ý thức tạo ra điều kiện không khí tiện nghi cho
mình: mát mẻ vào mùa hè, ấm áp vào mùa đông. Chính vì thế, điều hòa nhiệt độ hai
chiều ra đời. Máy điều hòa hai chiều được thiết kế theo dạng truyền nhiệt giải phóng
từ nơi này sang nơi khác.
Máy điều hòa hai chiều hoạt động cũng tương tự như tủ lạnh, nhưng khác ở chỗ
nhiệt tỏa ra từ đằng sau tủ lạnh là bắt nguồn từ bên trong, một dàn bay hơi hấp thụ
nhiệt từ không khí trong tủ lạnh, sau đó truyền ra ngoài qua dàn ngưng phía sau
tủ. Máy điều hòa hai chiều cũng hoạt động giống vậy, nhưng thay vì một dàn như tủ

SV: Trần Văn Quyết

9


Lời nói đầu

lạnh thì máy điều hòa hai chiều có tới hai dàn, một dàn trong nhà và một dàn bên
ngoài được nối với nhau để kéo nhiệt từ không khí ngoài trời và truyền vào nhà.
1.4.2. Phương thức tạo nhiệt sưởi vào mùa đông trong máy điều hòa
Bằng cách đóng mở các van điện từ, khiến cho đường đi của môi chất lạnh thay
đổi, dẫn tới hoán đổi vai trò của hai dàn trao đổi nhiệt là dàn ngưng tụ (tỏa nhiệt) và
dàn bay hơi (thu nhiệt). Ở chế độ làm mát, dàn bay hơi ở bên trong nhà, dàn ngưng tụ
ở bên ngoài nhà. Ở chế độ làm ấm, dàn ngưng tụ lại ở trong nhà, dàn bay hơi ở ngoài
nhà. Ngoài ra máy điều hòa hai chiều còn được trang bị bộ nhiệt điện trở để sưởi ấm
thêm.
1.4.3. Cấu tạo van đảo chiều điện từ

Bắt đầu chế độ làm ấm của điều hòa, bộ phận điều khiển của máy đưa tín hiệu
điều khiển tác động đến cuộn dây cuộn hút điện từ của van. Cuộn dây cuộn hút điện từ
sẽ hút ty van điều khiển về bên trái đồng thời nén lò xo lại, ống b được thông với ống
a. Ống b đang có áp suất hút thông với ống a, lúc này ty van chính sẽ bị áp lực đẩy về
bên phải, do đó cửa A thông với cửa B, cửa C thông với cửa D (Hình 2.2). Lúc này hệ
thống làm việc ở chế độ làm ấm (Hình 2.3b): 5 là dàn ngưng tụ, 2 là dàn bay hơi.

Hình 2.2. Van đảo chiều ở chế độ làm ấm.

SV: Trần Văn Quyết

11


Lời nói đầu

Hình 2.3.a. Sơ đồ máy lạnh làm việc ở chế độ làm mát

Hình 2.3.b. Sơ đồ máy lạnh làm việc ở chế độ làm ấm
Hình 2.3 giới thiệu sơ đồ nguyên lý của điều hòa nhiệt độ hai chiều ở hai chế độ
làm mát và làm ấm.
Sơ đồ bao gồm:
1. Máy nén.

SV: Trần Văn Quyết

12


Lời nói đầu


SV: Trần Văn Quyết

13


Lời nói đầu

Trong máy điều hòa hai khối, để khắc phục tình trạng quá tải, người ta có thể
dùng cách giống như máy lạnh một khối hoặc dùng cách gắn các bộ cảm biến nhiệt độ
trên các dàn trao đổi nhiệt. Tín hiệu nhiệt sẽ chuyển thành tín hiệu điện.
Khi nhiệt độ trong trong phòng bị tăng cao đột ngột (6 - 7 C), qua bộ điều khiển
relay nhiệt sẽ tác động ngắt nguồn vào của động cơ quạt gió ở dàn bên ngoài phòng.
Quạt dừng lại nên nhiệt thu từ dàn ngoài phòng giảm làm cho nhiệt độ dàn trong
phòng giảm theo. Khi nhiệt độ giảm xuống khoảng 4,5 – 5 C thì relay nhiệt lật trạng
thái, cấp nguồn cho quạt dàn ngoài hoạt động. Việc này lặp đi lặp trong suốt quá trình
điều hòa hoạt động.

Hình 2.5. Sơ đồ mạch điện khối ngoài phòng của điều hòa hai khối.
2.2 Mạch điện điều hòa.
2.2.1. Máy lạnh sử dụng công nghệ inverter
Máy lạnh sử dụng inverter là những máy lạnh sử dụng công nghệ biến tần
(inverter). Toàn bộ việc điều tiết độ lạnh trong phòng của máy được kiểm soát thông
qua bo mạch điện tử vi xử lí thông minh thay cho công nghệ sử dụng relay cảm biến
nhiệt của các dòng máy lạnh thông thường.
* Tính tiết kiệm của điều hòa inverter
Điều hoà inverter đã thay thế tụ điện thông thường bằng mạch biến tần để thay
đổi tốc độ máy nén bằng thay đổi tần số nguồn cung cấp. Chế độ cáp phun lạnh thông
thường đã thay đổi bằng chế độ tiết lưu tự động. Động cơ máy nén quạt dàn nóng và
dàn lạnh cũng thay đổi từ điện áp AC thông thường sang điện áp DC.

SV: Trần Văn Quyết

15


Lời nói đầu

timer và giao tiếp với khối điều khiển hệ thống ( System Control MCU) thông qua một
cổng truyền thông nối tiếp serial.
Hệ thống dùng biến tần gián tiếp có điều chỉnh hệ số công suất. Dòng điện xoay
chiều đi vào hệ thống sẽ qua bộ chỉnh lưu có điều chỉnh hệ số công suất (PFC – Power
Factor Correction). Dòng điện xoay chiều sẽ được chỉnh lưu thành dòng một chiều
bằng cầu chỉnh lưu 4 diode. Dòng 1 chiều này sẽ đi qua cuộn lọc rồi được băm xung
qua IGBT, sau đó đi qua tụ lọc để trở thành điện áp 1 chiều bằng phẳng. Nguồn 1
chiều này lại tiếp tục được đưa vào bộ nghịch lưu để trở thành dòng điện xoay chiều
có thể thay đổi được tần số. Mục đích là thay đổi tần số dòng điện cấp cho động cơ
máy nén qua đó thay đổi tốc độ máy nén.

Hình 2.8. Điều hòa inverter sử dụng vi xử lý hãng Renesas.

SV: Trần Văn Quyết

16


Lời nói đầu

Hình 2.9. Khối trong nhà và khối điều khiển từ xa nhà của điều hòa inverter
dùng vi xử lý hãng Renesas.


phụ thuộc vào khả năng làm mát của dàn. Nhiệt độ không khí càng thấp, không khí lưu
thông tốt thì nhiệt độ ngưng càng thấp và máy lạnh làm việc càng hiệu quả.
Để tăng cường khả năng trao đổi nhiệt, ở cả dàn lạnh và dàn nóng đều có các cách trao
đổi nhiệt dưới các hình thức khác nhau, có thể là các tấm nhôm mỏng.
2.3.3 Các cảm biến trong hệ thống điều hòa nhiệt độ

SV: Trần Văn Quyết

18


Lời nói đầu

Cảm biến là thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại lượng vật lý không
điện thành các tín hiệu điện.
* Hoạt động:
Trong điều hòa, cảm biến nhiệt độ là thiết bị để đo nhiệt độ trong phòng và
điều chỉnh độ lạnh sao cho đúng với cài đặt của người sử dụng. Khi đó nhiệt độ từ môi
trường sẽ được cảm biến hấp thu, tại đây tùy theo cơ cấu của cảm biến sẽ biến đại
lượng nhiệt này thành một đại lượng điện nào đó. Như thế cảm biến được coi là một
yếu tố hết sức quan trọng trong hệ thống HVAC “nhiệt độ môi trường cần đo” và
“nhiệt độ cảm nhận của cảm biến”.

SV: Trần Văn Quyết

19


Lời nói đầu


Lời nói đầu

d. Bình lọc và hút ẩm

*. Chức năng:
Bộ hút ẩm có chất hút ẩm và lưới lọc (phin lọc) dùng để loại trừ các tạp chất hoặc hơi
ấm

trong

chu

trình

làm

lạnh.

Nếu có hơi ấm trong chu trình làm lạnh, thì các chi tiết ở đó sẽ bị mài mòn hoặc đóng
băng ở bên trong van giãn nở dẫn đến bị tắc kẹt. Còn gọi là hiện tượng tắc ẩm.
*. Cấu tạo:
Bình lọc (hút ẩm) môi chất lạnh là một bình kim loại bên trong có lưới lọc và chất hút
ẩm . Chất hút ẩm là vật liệu có đặc tính hút chất ẩm ướt lẫn trong môi chất lạnh. Bên

SV: Trần Văn Quyết

21


Lời nói đầu


22


Tài liệu tham khảo

2.4

Điều khiển hệ thống

2.4.1 Kiếm soát tình trạng đóng băng dàn lạnh
Hơi nước ngoài không khí khi đi xuyên qua giàn lạnh sẽ ngưng tụ trên bề
mặt phía ngoài các ống giàn lạnh. Nếu áp suất trong giàn bay hơi hạ xuống thấp,
số nước ngưng tụ nói trên sẽ đóng băng làm tắc nghẽn đường lưu thông của gió
thổi xuyển qua giàn bay hơi. Năng suất lạnh giảm ngay. Để ngăn ngừa tình trạng
này có một vài giải pháp sau:
•

Cắt nối ly hợp máy nén

Bên trong máy nén có trang bị bộ li hợp điện từ. Bộ ly hợp này được điều khiển
nhờ một công tắc ổn nhiệt (cảm biến đồng gắn ở giàn). Công tắc này cảm biến
theo áp suất, nghĩa là theo nhiệt độ của giàn bay hơi. Khi nhiệt độ của giàn bay
hơi hạ xuống đến gần điểm đóng băng, công tắc ngắt mạch điện, cho máy nén
ngừng bơm.
Lúc nhiệt độ giàn lạnh tăng lên mức qui định thì công tắc ổn nhiệt sẽ đóng mạch
để máy nén vận hành trở lại.

•



Tài liệu tham khảo

Cảm biến này cảm biến nhiệt độ môi trường , nó được trang bị nhằm ngăn cản
không có máy nén hoạt động trong các trường hợp:
+ Lúc không cần thiết phải làm lạnh.
+ Bị hỏng hóc bên trong máy nén.
+ Bị mất ga, mất áp suất.
Cảm biến này thường được gắn phía ngoài giàn tản nhiệt.

b. Công tắc bảo vệ áp suất thấp (máy công suất lớn khoảng 48000BTU trở
lên):
Công tắc này ngắt mạch điện khi áp suất môi chất lạnh trong hệ thống tụt xuống
thấp, được hàn gắn vào đường ống hút của cục nóng. Khi xảy ra tình trạng áp
suất thấp nghĩa là môi chất lạnh bị thất thoát thiếu hụt hoặc do thiếu dầu nhờn,
nếu tiếp tục cho máy nén hoạt động có thể dẫn đến việc phá hỏng máy nén.
c. Công tắc bảo vệ áp suất cao (máy công suất lớn khoảng 48000BTU trở
lên):
Công tắc này được bố trí trên đường ống đẩy của máy nén. Khi áp suất bơm tăng
lên quá cao, công tắc sẽ ngắt điện không cho máy nén hoạt động.
2.4.3 Phân phối không khí đã được điều hòa
Không khí sau khi được điều hòa sẽ được thổi ra môi trường qua cửa thổi gió ra.
Không khí cung cấp cho quá trình trao đổi nhiệt được tái luân lưu. Nghĩa là được
hút từ phía trên máy, rồi được điều hòa, nghĩa là được làm lạnh hoặc được sưởi
ấm và thổi ra cửa ra.