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

ADMINISTRATOR

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

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

ADMINISTRATOR

3


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

ADMINISTRATOR

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


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.
ADMINISTRATOR

5


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

hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất,
sự tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên. (Theo Điều 1, Luật Bảo vệ
Môi trường của Việt Nam). Môi trường theo nghĩa rộng là tất cả các nhân tố tự
nhiên và xã hội cần thiết cho sự sinh sống, sản xuất của con người, như môi
trường tài nguyên thiên nhiên, môi trường không khí, môi trường đất, môi trường
nước, môi trường ánh sáng... Trong đó môi trường không khí có ý nghĩa sống
còn để duy trì sự sống trên Trái đất, trong đó có sự sống của con người. Môi
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
ADMINISTRATOR

7



những đòi hỏi đó. Vì vậy phải sử dụng các biện pháp tạo ra vi khí hậu nhân tạo
bằng điều hòa không khí.
Điều hòa không khí (ĐHKK) là quá trình tạo ra và duy trì ổn định trạng
thái không khí trong nhà theo một chương trình định trước, không phụ thuộc vào
trạng thái không khí ngoài trời.
ADMINISTRATOR

8


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Điều hoà không khí không chỉ giữ vai trò rất quan trọng trong đời sống
hàng ngày mà còn đảm bảo được chất lượng của cuộc sống con người cũng như
nâng cao hiệu quả lao động và chất lượng của sản phẩm trong công nghiệp sản
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.


5,25
9,25
12,35
15,45
18,55

Tầng
3,20Tầng 11
4,50Tầng 12
4,00Tầng 13
3,10 Tầng 14
3,10 Tầng 15
3,10 Tầng 16
3,10 Tầng 17

Độ cao nền

Độ cao sử dụng
34,05
37,15
40,25
43,35
46,45
49,55
52,65

3,10
3,10
3,10
3,10

68,85

3,10
3,10
3,10
3,80

Chi tiết các tầng
1.

2.

Tầng hầm: được sử dụng cho mục đích để xe là chính.
1.

2 phòng thường trực

2.

2 phòng kĩ thuật điện

3.

4 thang máy

4.

2 cầu thang bộ

5.

5 phòng vệ sinh chung

8.

3 khu vực không gian công cộng

9.

1 phòng sinh hoạt cộng đồng

ADMINISTRATOR

10


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

10.

3.

Ngoài ra còn có 2 lối vào chung cư dành người đi bộ, 2
đường dốc dành cho người tàn tật, 2 cửa thoát hiểm, 2 sảnh, 2
khu vực gom rác, lối vào và ra tầng hầm dành cho người đi
xe.

Tầng 2: Dành cho nhà trẻ
1.

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


1 nhà vệ sinh chung

5.

Khu vực gửi đồ

6.

Ban công

7.

Nhà kho

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

Tầng 3 – 20: Các căn hộ
Từ tầng 3 tới tầng 20 của tòa nhà mỗi tầng có 14 căn hộ chia
làm 4 loại A, B, C và D với diện tích sử dụng khác nhau.
Bảng 1.2 – Phân loại và thống kê số lượng mỗi loại căn hộ

ADMINISTRATOR

11


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

rác.
5.

Tầng áp mái
1.

Tại tầng áp mái có

2.

2 phòng kĩ thuật điện

3.

2 phòng kĩ thuật thang máy

4.

4 bể nước inox 20 m3

Xác định vị trí tương quan giữa các phòng cần lắp điều hòa. Để quy ước ta
đánh số thứ tự các căn hộ từ tầng 3 đến tầng 20 như sau

ADMINISTRATOR

12


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH


SHC1
SHC2
SHC3
PTM1
PTM2
PTM3
VCC
CH01
CH02
CH03
CH04
CH05
CH06
CH07
CH08
CH09
CH10
CH11
CH12
CH13
CH14

tầng
1
1
1
1
2
2
2

19,2
19,2
235,5
54,1
60,8
60,4
60,6
60,4
60,8
54,1
54,1
60,8
60,4
60,6
60,4
60,8
54,1

Đông
Tây
Nam
phòng KT điện CT
HL
CT
phòng KT điện HL
phòng SHCD khu gom rác NT
HL
phòng QL
NT
VCC

CH02
CH04
CH11
HL
CH05
NT
CH06
NT
CH05
CH07
NT
CH06
NT
NT
NT
CH09
CT
CH08
CH10
HL
CH09
NT
CH11
HL
CH04
CH12
CH13
NT
NT
CH14

CH11
HL
CT

Như vậy, tòa chung cư gồm có một tầng hầm phục vụ trông giữ phương
tiện giao thông, hai tầng phục vụ cho những tiện ích cộng đồng cùng công tác
quản lý tòa nhà và 252 căn hộ các loại chia ra 18 tầng, mỗi tầng gồm 14 căn hộ
dành cho mỗi gia đình sinh sống.

ADMINISTRATOR

14


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.3 – Chọn cấp điều hòa và thông số tính toán
1.3.1 – Chọn cấp điều hòa
Theo tiêu chuẩn, tùy theo mức độ quan trọng của công trình mà hệ thống
điều hòa không khí được chia làm 3 cấp:
1.

Cấp 1: hệ thống điều hòa phải duy trì được các thông số trong nhà ở mọi
phạm vi biến thiên độ ẩm ngoài trời cả mùa đông và mùa hè (phạm vi sai
lệch là 0h), dùng cho các công trình đặc biệt quan trọng.

2.



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:
1.

Nhiệt độ: 35,6 oC;

2.

Độ ẩm: 49,7 %;
Từ đó ta xác định các thông số khác
ph,max =

= 0,058 bar

ph = ph, max.φ =

d = 0,621.

= 0,029 bar

=

= 0,019 kg/kg

I = 1,004.t + d.(2500 + 1,842.t)
= 1,004.35,6 + 0,019.(2500 + 1,842.35,6)
= 84,2 kJ/kg
Như vậy ta có các thông số tính toán cho không khí bên ngoài không gian
điều hòa như sau:

6.

Độ ẩm: 60 %;

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Từ đó ta xác định các thông số khác
ph,max =

= 0,035 bar

ph = ph, max.φ =

d = 0,621.

= 0,021 bar

=

= 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:
7.

Nhiệt độ: t = 27,0 oC;


Khi đưa vào hoạt động phải đảm bảo an toàn, độ tin cậy, tuổi thọ và mang
lại hiệu quả kinh tế cao cho nhà đầu tư.
2.2 – Máy điều hoà 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 (24000 BTU/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.

ADMINISTRATOR

18


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

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.

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


8.

Bộ xử lý không khí

9.

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

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.

ADMINISTRATOR

19


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


12oC xuống 7oC

2.

Hệ thống ống dẫn nước lạnh

3.

Hệ thống nước giải nhiệt

4.

Nguồn nhiệt để sưởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sưởi ấm mùa đông
thường do nồi hơi nước nóng hoặc thanh điện trở ở các FCU cung cấp

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.


đặt ở tầng dưới cùng. Nếu dùng hệ thống với máy làm lạnh nước giải nhiệt gió
hoặc dùng hệ VRV thì có thể sử dụng diện tích đó vào mục đích khác như làm
gara ô tô.
Bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điều hoà trung tâm nước là máy làm lạnh
nước.
Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước là một tổ hợp hoàn chỉnh nguyên cụm.
Tất cả mọi công tác lắp ráp, thử bền, thử kín, nạp gas được tiến hành tại nhà máy
chế tạo nên chất lượng rất cao. Người sử dụng chỉ cần nối với hệ thống nước giải
nhiệt và hệ thống nước lạnh là máy có thể vận hành được ngay.
Để tiết kiệm nước giải nhiệt người ta sử dụng nước tuần hoàn với bơm
tháp và tháp giải nhiệt nước. Trong một tổ máy thường có 3 đến 4 máy nén, việc
lắp nhiều máy nén trong một cụm máy có ưu điểm:
1.

Dễ dàng điều chỉnh năng suất lạnh theo từng bậc.

ADMINISTRATOR

21


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH
2.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

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

3.


Ống nước so với ống gió nhỏ hơn nhiều do đó tiết kiệm được nguyên vật
liệu làm ống

5.

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

6.

Ít phải bảo dưỡng và sửa chữa

ADMINISTRATOR

22


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH
7.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

So với hệ thống VRV, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn nhiều
nên rất dễ kiểm soát.

Hệ thống trung tâm nước có các nhược điểm sau:
1.

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

thời gian và diện tích lắp đặt, tốn vật liệu làm đường ống. Nên người ta đưa ra
giải pháp VRV (Variable Refrigerant Volume) là điều chỉnh năng suất lạnh qua
việc điều chỉnh lưu lượng môi chất.
Thực chất là phát triển máy điều hoà tách về mặt năng suất lạnh cũng như
số dàn lạnh trực tiếp đặt trong các phòng lên đến 8 thậm chí đến 16 cụm dàn
lạnh, tăng chiều cao lắp đặt và chiều dài đường ống giữa cụm dàn nóng và cụm
dàn lạnh để có thể ứng dụng cho các toà nhà cao tầng kiểu khách sạn và văn
phòng, mà từ trước hầu như chỉ có hệ thống điều hoà trung tâm nước lạnh đảm

ADMINISTRATOR

23


VIỆN KH&CN NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

nhiệm, vì so với ống gió dẫn môi chất lạnh nhỏ hơn nhiều. Máy điều hoà VRV
chủ yếu sử dụng cho điều hoà tiện nghi.
Tổ ngưng tụ có hai máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu on_off
còn một máy điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều chỉnh từ 0 đến
100% gồm 21 bậc, đảm bảo tiết kiệm năng lượng hiệu quả kinh tế cao.
Các thông số vi khí hậu được khống chế phù hợp với từng nhu cầu từng
vùng, kết nối trong mạng điều khiển trung tâm.
Các máy VRV có các dãy công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các
mạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau nhỏ từ 7kW đến hàng ngàn kW,
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


2.

Vận hành đơn giản, tốn ít công lắp đặt

3.

Thiết bị đơn giản gọn nhẹ

4.

Có khả năng tự động hóa cao

Nhược điểm:
5.

Giống như máy điều hoà hai cụm, máy VRV có nhược điểm là
không lấy được gió tươi nên người ta đã thiết kế thiết bị hồi nhiệt
lấy gió tươi đi kèm rất hiệu quả. Thiết bị hồi nhiệt này không những
hạ nhiệt độ mà còn hạ được độ ẩm của gió tươi đưa vào phòng.

6.

Gas vận chuyển trong hệ thống phức tạp dễ gây rò rỉ và tắc nghẽn

2.6 – So sánh và lựa chọn hệ thống điều hòa không khí
Trước khi so sánh để lựa chọn giữa các hệ thống điều hòa, ta cần nắm
được các đặc điểm về kiến trúc của các tòa nhà chung cư cần lưu ý khi lựa chọn
hệ thống điều hòa không khí:
1.