Bài giảng Vai trò và ứng dụng của điều hòa không khí

Chương 2: Vai trò và ứng dụng của điều hòa không khí Điều hòa không khí là một lĩnh vực quan trọng của Kỹ thuật lạnh. Ngày nay kỹ thuật điều hòa không khí đã trở thành một ngành khoa học độc lập phát triển vượt bật và bổ trợ đắc lực cho nhiều ngành khác. a. ứng dụng trong công nghiệp: Điều hòa không khí đã hỗ trợ đắc lực cho nhiều ngành kinh tế như: công nghiệp dệt, thuốc lá, chè, các nhà máy bột và giấy, xưởng in ấn,…và không thể thiếu trong các ngành kỹ thuật thông tin, vô tuyến điện tử, vi tính, máy tính, quang học, cơ khí chính xác, sinh học, vi sinh,… mới đảm bảo được chất lượng sản phẩm. Điều hòa không khí không chỉ mang lại kết quả cao trong các ngành công nghiệp sản xuất mà còn tăng năng suất cho ngành chăn nuôi. Người ta đã thí nghiệm và kết luận rằng năng suất chăn nuôi sẽ tăng lên khoảng 10 - 15% nếu ta điều chỉnh được nhiệt độ và tạo ra khí hậu thích hợp cho từng loại vật nuôi. b. ứng dụng trong sinh hoạt và đời sống : Điều hòa tiện nghi ngày càng trở nên quen thuộc đặc biệt trong các ngành y tế, văn hóa, thể duc thể thao, vui chơi giải trí và du lịch…. Hiện nay, ngành điều hòa không khí nói riêng và ngành Lạnh nói chung đã trở thành một ngành có đóng góp và ý nghĩa hết sức quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế nước nhà. 1.3.2. Mục đích và ý nghĩa của điều hòa không khí. Điều hòa không khí là ngành kỹ thuật có khả năng tạo ra bên trong các công trình kiến trúc một môi trường không khí trong sạch, có nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc gió nằm trong phạm vi ổn định phù hợp với sự thích nghi của cơ thể con người, làm cho con người cảm thấy dễ chịu, thoải mái không nóng bức vào về mùa hè, không rét buốt về mùa đông, bảo vệ sức khỏe, phát huy năng suất lao động. Ngoài mục đích tạo điều kiện tiện nghi cho cơ thể con người, điều hòa không khí còn có tác dụng phục vụ cho nhiều quá trình công nghệ khác nhau mà những quá trình công nghệ đó chỉ có thể được tiến hành tốt trong môi trường không khí có nhiệt độ và độ ẩm nằm trong giới hạn nhất định, ngược lại sản lượng cũng như chất lượng sản phẩm sẽ bị giảm. 1.4. Hệ thống Điều hòa không khí. Hệ thống điều hòa không khí là một tập hợp máy móc, thiết bị, dụng cụ...để tiến hành các quá trình xử lý không khí như: sởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia ẩm...điều chỉnh khống chế và duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà như: nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, khí t- ươi, sự tuần hoàn không khí trong phòng nhằm đáp ứng nhu cầu tiên nghi và công nghệ. Do tính chất phức tạp và đa dạng của không gian điều hòa không khí cho nên hệ thống điều hòa không khí có rất nhiều chủng loại khác nhau. Việc phân loại hệ thống điều hòa không khí được tiến hành nhiều cách, thường phổ biến hơn là cách phân loại theo tính tập trung, theo cách này thì hệ thống điều hòa được chia làm ba loại: đó là hệ thống điều hòa cục bộ, hệ thống điều hòa tổ hợp gọn và hệ thống trung tâm nước. Nhưng ở đây em chọn cách phân loại theo chất tải lạnh. Theo cách này thì hệ thống điều hòa không khí được chia làm hai loại chính: đó là loại không sử dụng chất tải lạnh ( làm lạnh trực tiếp không khí bằng dàn bay hơi) hay còn gọi là hệ thống trực tiếp và loại sử dụng chất tải lạnh (làm lạnh không khí thông qua môi chất lạnh là nước hoặc nước muối ) loại này hay còn gọi là hệ thống gián tiếp qua nước làm lạnh với dàn FCU và AHU. 1.4.1. Hệ thống điều hòa không khí không sử dụng chất tải lạnh. Trong trường hợp các không gian cần điều hòa không khí có kích thước nhỏ, các yêu cầu kỹ thuật không phức tạp thông thường người ta sử dụng máy điều hòa cửa sổ, máy điều hòa hai mảng hay máy điều hòa nguyên cụm tùy vào từng điều kiện cụ thể. Nói chung loại hệ thống điều hòa này chủ yếu có dàn lạnh đặt ngay trong hoặc gần với không gian điều hòa. Hệ thống này xét về mặt thiết bị so với hệ thống có sử dụng Chất tải lạnh thì hệ thống này ít thiết bị hơn. Trong hệ thống này có thể chia ra làm nhiều loại theo công suất lớn nhỏ khác nhau… 1.4.1.1. Máy điều hòa cửa sổ. Máy điều hòa cửa sổ là loại máy điều hòa không khí nhỏ nhất cả về năng suất lạnh và kích thước cũng như khối lượng. Về cấu tạo toàn bộ các thiết bị chính như: máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, quạt giải nhiệt, quạt gió lạnh và các thíêt bị điều khiển…được lắp đặc trong một vỏ gọn nhẹ. Loại máy này người sử dụng muốn đưa máy vào hoạt động thì chỉ việc lựa chọn vị trí lắp đặt thích hợp rồi đục tường hay cửa sổ gắn vào (phía lạnh hướng vào không gian cần điều hòa, khối nóng hướng ra ngoài trời). Năng suất lạnh không quá 7 kW (24.000 Btu/h). Máy điều hòa cửa sổ có các ưu - nhược điểm chủ yếu sau: * Ưu điểm. - Chỉ cần cắm phích điện là áy chạy được, không cần công nhân lắp đặt có tay nghề cao. - Có khả năng lấy gió tươi qua cửa lấy gió tươi. Hình 1.Vị trí lắp đặt máy điều hoà cửa sổ - Nhiệt độ phòng được điều chỉnh nhờ thermostat với độ dao động khá lớn. - Có sưởi ấm bằng bơm nhiệt. - Vốn đầu tư ban đầu thấp. - Thích hợp cho các phòng nhỏ, căn hộ gia đình. * Nhược điểm. - Không khống chế được độ ẩm. - Khả năng làm sạch không khí kém. - Độ ồn cao và tăng sau một thời gian sử dụng. - Tính mỹ quan kém, khó bố trí trong phòng hơn so với các loại khác. - Điều chỉnh on - off. - Do đặc điểm loại máy này phải lắp xuyên qua tường điều này làm hạn chế khả năng phân phối không đều lượng gió lạnh đến các nơi khác trong cùng không gian điều hòa. - Khó sử dụng cho các tòa nhà cao tầng vì làm mất mỹ quang và phá vỡ kiến trúc. 1.4.1.2. Máy điều hòa hai và nhiều mảng. 1. Máy điều hòa block. Loại máy này được tạo nên từ hai phần rời nhau: phần lắp trong không gian điều hòa gồm dàn lạnh, bộ điều khiển, quạt ly tâm và ống tiết lưu được bố trí trong một mảng còn phần lắp bên ngoài bao gồm máy nén, dàn nóng và quạt dàn nóng các thiết bị này cũng được lắp chung trong một mảng. Hai cụm được nối với nhau bằng các đường ống gas đi và về. * Ưu điểm. - Dễ lắp đặc, dễ bố trí dàn lạnh và dàn nóng, ít phụ thuộc vào kêt cấu nhà, đỡ tốn diện tích lắp đặc, đảm bảo thẩm mỹ cao. - Độ ồn trong nhà ít, phù hợp với yêu cầu tiện nghi nên được sử dụng rộng rãi trong gia đình. * Nhược điểm. - Nhược điểm chủ yếu là không lấy được gió tươi. - Chi phí và giá thành ban đầu cao. - Khi lắp đặt cần có thợ chuyên môn mới lắp đặt được. Dàn lạnh cao hơn dàn ngưng nhưng không nên quá 3 m, và chiều dài đường ông dẫn gas không quá 10m. - Gây ồn phía ngoài nhà có thể làm ảnh hưởng đến các nhà bên cạnh. 2. Máy điều hòa nhiều mảng. Trước tình hình đó vào đầu năm 1994, hãng Daikin của Nhật bản giới thiệu máy điều hòa nhiều cụm (multi - system) gồm một cụm dàn nóng và 3 đến 5 cụm dàn lạnh, ngoài ra còn có loại từ 2 đến 7 cụm dàn lạnh, 1 chiều và 2 chiều dùng cho một hộ gia đình có nhiều phòng. Các loại dàn lạnh cho máy điều hòa nhiều cụm rất đa dạng, từ loại treo tường truyền thống đến loại treo trần, treo trên sàn, giấu trần có hoặc không có ống gió với năng suất lạnh của các dàn lạnh như thông thường từ 2,5 đến 6,0 thậm chí 7,0 kW. * Ưu điểm. So với hệ thống hai mảng thì hệ thống nhiều mảng có nhiều - ưu điểm vợt trội hơn. - Có thể điều chỉnh năng suất bằng máy biến tần. - Có thể sử dụng lạnh đồng thời hoặc không đồng thời. - Các loại dàn lạnh rất đa dạng. - Khả năng lắp đặt phong phú và rộng rải hơn. * Nhược điểm. - Chi phí và giá thành ban đầu cao. - Năng suất lạnh còn hạn chế, chưa sử được cho các công trình lớn. 3. Máy điều hòa VRV (Variable Refrigerant Volume). Máy điều hòa VRV cũng là loại máy điều hòa gồm một cụm dàn nóng và nhiều cụm dàn lạnh ( từ 8 đến 16) của hảng Daikin với các đặc điểm chiều dài đường ống gas lên đến 150 m, độ cao giữa dàn nóng và dàn lạnh lên tới 50 m và độ cao giữa các dàn lạnh lên tới 15 m, điều chỉnh năng suất lạnh bằng máy biến tần thông qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất, với 21 bậc điều chỉnh. Thực chất máy điều hòa VRV là phát triển máy điều hòa tách về mặt năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh đặt trực tiếp trong các phòng, tăng chiều cao lắp đặt và chiều dài đương ống giữa cụm dàn nóng và dàn lạnh để có thể ứng dụng cho các tòa nhà cao tầng kiểu văn phòng và khách sạn mà từ trước đến giờ hầu như chỉ có hệ thống điều hòa trung tâm nước đảm nhiệm. Máy điều hòa VRV có các đặc điểm sau: - Tổ ngưng tụ có hai máy nén, trong đó một máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu on - off máy còn lại điều chỉnh năng suất lạnh theo máy biến tần nên có thể điều chỉnh từ 0 đến 100 % gồm 21 bậc. Đảm bảo năng lượng tiết kiệm rất hiệu quả. - Các máy VRV có dãy công suất hợp lý lắp ghép với nhau tạo thành các mạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau từ nhỏ (7 kW) đến hàng ngàn kW cho tòa nhà cao hàng trăm mét với hàng trăm phòng đa chức năng. - Các thông số vi khí hậu được khống chế phù hợp với từng nhu cầu vùng, kết nối trong mạng điều khiển trung tâm. - Có thể kết hợp làm lạnh và sưởi ấm phòng trong cùng một hệ thống kiểu bơm nhiệt hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao. - Do đường ống dẫn gas dài, năng suất lạnh giảm nên Daikin đã dùng máy biến tần điều chỉnh năng suất lạnh làm cho hệ số lạnh không những được cải thiện mà còn vượt nhiều hệ máy thông dụng. - 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 50 m và các dàn lạnh có thể đặt cách nhau cao tới 15 m, đường ống dẫn môi chất lạnh từ dàn nóng đến dàn lạnh xa nhất tới 100 m tạo điều kiện cho việc bố trí máy dễ dàng trong các nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn… - Độ tin cậy và chất lượng cao, do các thiết bị được lắp ráp, chế tạo toàn bộ tại nhà máy. - Khả năng bảo dưởng, sửa chữa 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. - Hệ thống VRV có 3 kiểu dàn nóng: một chiều, hai chiều bơm nhiệt và thu hồi nhiệt và có 9 kiểu dàn lạnh khác nhau với tối đa 6 cấp công suất lạnh rất đa dạng và phong phú nên dễ dàng thích hợp với các kiểu cấu trúc khác nhau đáp ứng tính thẩm mỹ đa dạng của khách hàng. - Hệ thống VRV có một nhược điểm là không lấy được gió tươi và vốn đầu tư ban đầu cao.