Chương 8: Chọn Máy, Thiết bị cho Hệ thống Điều Hòa Không Khí

1. Mục Tiêu

Sau khi hoàn thành chương này, người học có thể:

  • Trình bày phương pháp chung để lựa chọn các loại máy điều hòa không khí.

  • Xác định năng suất lạnh thực tế (tải lạnh) để làm cơ sở chọn máy.

  • Mô tả phương pháp tính toán và chọn Tháp giải nhiệt cho hệ thống trung tâm.

  • Trình bày phương pháp chọn các thiết bị xử lý không khí (FCU, AHU).

  • Sử dụng các phần mềm chuyên dụng để hỗ trợ việc chọn máy và thiết bị.

2. Nội Dung Chương

2.1. Khái niệm Chung

Lựa chọn thiết bị là quá trình đối chiếu tải nhiệt và tải ẩm đã tính toán ($Q_T, W_T$) với các thông số kỹ thuật (năng suất lạnh, lưu lượng gió, áp suất tĩnh, hiệu suất) được cung cấp bởi nhà sản xuất (Catalog, Phần mềm).

  • Năng suất Lạnh Thực tế ($Q_{\text{thực\ tế}}$): Là tổng tải lạnh lớn nhất mà hệ thống điều hòa phải tải đi trong điều kiện thiết kế (bao gồm tải phòng và tải gió tươi/hệ thống). Đây là thông số quyết định công suất của máy lạnh.

    $$Q_{\text{thực\ tế}} = Q_{\text{tải\ phòng}} + Q_{\text{tải\ gió\ tươi}} + Q_{\text{tổn\ thất\ ống}}$$

  • Nguyên tắc cơ bản: Năng suất lạnh danh định của máy ($Q_{\text{máy}}$) phải lớn hơn hoặc bằng năng suất lạnh thực tế cần thiết ($Q_{\text{máy}} \ge Q_{\text{thực\ tế}}$), nhưng không được vượt quá quá nhiều để tránh lãng phí năng lượng và gây bất ổn nhiệt độ.

2.2. Tính chọn Máy và Thiết bị

2.2.1. Tính chọn các loại Máy ĐHKK: RAC, PAC, VRV, WC

Việc chọn máy điều hòa (RAC/PAC: điều hòa cục bộ, VRV: hệ thống phân tán, WC: Water Cooler/Chiller) dựa trên Tổng tải lạnh ($\text{kW}$) và Đặc tính Nhiệt Hợp lý ($\text{SHR}$) của công trình.

  • RAC/PAC (Cục bộ):

    • Tiêu chí: Công suất đơn vị phải lớn hơn tải lạnh của từng khu vực. Chọn loại có SHR (Tỷ lệ nhiệt hợp lý) gần với yêu cầu của phòng nhất.

    • Lưu ý: Thường chọn dư tải lạnh khoảng $5\%$ đến $10\%$ để bù tổn thất đường ống và đảm bảo khả năng làm việc.

  • VRV/VRF (Hệ thống phân tán):

    • Tiêu chí: Tính tổng tải lạnh của toàn bộ các khối trong nhà. Chọn khối ngoài trời có công suất bằng hoặc lớn hơn tổng công suất khối trong nhà (thường có thể vượt quá $100\%$ công suất danh định).

    • Lưu ý: Phải tuân thủ nghiêm ngặt các giới hạn chiều dài và độ cao đường ống của nhà sản xuất.

  • Chiller (WC):

    • Tiêu chí: Năng suất lạnh tổng cộng của Chiller phải bằng tổng tải lạnh của tất cả các AHU/FCU.

    • Lưu ý: Chiller phải hoạt động hiệu quả ở điều kiện nước vào/ra dàn ngưng (nước giải nhiệt) theo thiết kế.

2.2.2. Tính chọn Tháp giải nhiệt (Cooling Tower)

Tháp giải nhiệt có nhiệm vụ thải nhiệt mà hệ thống lạnh thải ra (từ dàn ngưng của Chiller hoặc VRF giải nhiệt nước) ra môi trường.

  • Năng suất giải nhiệt ($Q_{\text{giải\ nhiệt}}$): Bằng tổng năng suất lạnh ($Q_{0}$) cộng với công suất điện tiêu thụ của máy nén ($P_{\text{máy\ nén}}$).

    $$Q_{\text{giải\ nhiệt}} = Q_{0} + P_{\text{máy\ nén}}$$

  • Các thông số chọn tháp:

    1. Lưu lượng nước giải nhiệt ($\text{m}^3/\text{h}$).

    2. Nhiệt độ nước vào/ra tháp ($t_{\text{vào}}$ và $t_{\text{ra}}$).

    3. Nhiệt độ bầu ướt ngoài trời thiết kế ($t_{\text{ư, ngoài}}$): Thông số quyết định hiệu suất làm mát của tháp.

  • Lưu ý: Chọn tháp có khả năng giải nhiệt lớn hơn $Q_{\text{giải\ nhiệt}}$ và hoạt động hiệu quả ở $t_{\text{ư, ngoài}}$ tại địa điểm lắp đặt.

2.2.3. Tính chọn AHU (Air Handling Unit), FCU (Fan Coil Unit)...

FCU và AHU là các thiết bị trao đổi nhiệt, nơi không khí được xử lý trực tiếp.

  • Tiêu chí chọn FCU/AHU:

    1. Năng suất lạnh danh định: Phải bằng tải lạnh của khu vực nó phục vụ.

    2. Lưu lượng gió: Phải bằng lưu lượng gió cần thiết đã tính toán ($L$ hoặc $G$).

    3. Áp suất tĩnh ngoài (External Static Pressure - ESP): Áp suất mà quạt của FCU/AHU phải cung cấp để đẩy gió qua mạng lưới ống gió và miệng gió.

      • AHU: ESP thường cao (phục vụ ống gió phức tạp).

      • FCU: ESP thường thấp hoặc trung bình (ống gió ngắn).

    4. Độ ồn: Phải nằm trong giới hạn cho phép của phòng.

  • Lưu ý quan trọng: Cần kiểm tra $\text{SHR}$ của dàn lạnh trong AHU/FCU. Dàn lạnh phải có khả năng loại bỏ cả nhiệt hợp lý ($Q_T$) và nhiệt ẩn ($W_T$) theo đúng tỷ lệ tải phòng.

2.3. Phần mềm Chọn Máy và Thiết bị

Việc sử dụng phần mềm của nhà sản xuất là bắt buộc để đảm bảo tính chính xác và tuân thủ các giới hạn kỹ thuật.

  • Phần mềm của Hãng:

    • Daikin, Mitsubishi, Carrier, Trane, v.v.: Các hãng cung cấp phần mềm giúp nhập tải lạnh, sơ đồ đường ống (cho VRV), và tự động tính toán, chọn máy nén, khối trong nhà, và kiểm tra giới hạn kỹ thuật (chiều dài ống, sụt áp).

  • Lợi ích:

    • Tăng tốc độ thiết kế và chọn lựa.

    • Đảm bảo các thông số chọn máy (công suất, hiệu suất) là chính xác theo dữ liệu thử nghiệm của nhà sản xuất.