Giới thiệu chung các hệ thống diều hòa không khí

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Tâm Thanh

Hệ thống này gồm các máy cục bộ đơn chiếc được lắp đặt cho các khu vực điều hoà đơn

lẻ. Máy cục bộ gồm 2 khối là :

a/ Khối nóng (OUTDOOR) đặt ngoài khu vực điều hoà.

b/ Khối lạnh (INDOOR) là phần phát lạnh được đặt trong khu vực điều hoà.



Hình 1.2 - Dàn nóng và dàn lạnh của máy điều hòa cục bộ

Đặc điểm của hệ thống này :

-Là loại máy nhỏ (máy dân dụng) công suất thường từ 9.000... 96.000Btu/h.

- Lắp đặt nhanh, dễ dàng và không đòi hỏi kỹ thuật cao.

- Sử dụng đơn giản, không bị ảnh hưởng của các máy khác trong hệ thống.

- Bảo dưỡng, sửa chữa đơn giản và độc lập từng máy.

- Việc lắp đặt rời rạc các OUTDOOR ở trên tường ngoài nhà sẽ làm ảnh hưởng đến kết

cấu kiến trúc của toàn bộ toà nhà. (Việc treo các OUTDOOR thông thường phải treo phía tường

ngoài nhà để đảm bảo độ khảng cách nối INDOOR với OUTDOOR trong giới hạn tiêu chuẩn).

- Do INDOOR và OUTDOOR nối với nhau bằng ống GAS trong trường hợp máy bị dò

GAS gây ảnh hưởng tới sức khoẻ của con người và ảnh hưởng đến môi trường (làm phá hủy

tầng OZONE).

- Đối với hệ thống máy cục bộ việc cung cấp khí tươi cho phòng thường là cấp trực tiếp

bằng quạt gió, do vậy không khí không được sử lý bụi, ẩm và thường tạo lên sự chênh lệch nhiệt

độ cao giữa luồng khí cấp bổ xung và luồng khí cấp lạnh của INDOOR, gây cảm giác khó chịu

cho con người trong phòng điều hòa.

SVTH: Vũ Bảo



Trang2



GVHD: Th.s Nguyễn Thị Tâm Thanh

- Khả năng bố trí các INDOOR trong phòng để đảm bảo độ khuyếch tán đồng đều bị hạn

chế.

- Hiệu suất hoạt động của máy ảnh hưởng lớn bởi nhiệt độ bên ngoài đặc biệt khi nhiệt

độ không khí bên ngoài cao thì hiệu suất làm việc của máy giảm đáng kể. nhiệt độ ngoài trời

cao khả năng trao đổi nhiệt của dàn nóng thấp, INDOOR phát ra công suất lạnh thấp, máy ở

tình trạng quá tải.

- Hệ số tiêu thụ điện năng lớn, chi phí vận hành cao.

- Độ bền và tuổi thọ sử dụng không cao (khoảng 5...6 năm).

- Thường áp dụng cho những công trình nhỏ, đơn giản không yêu cầu các thông số môi

trường đặc biệt.

1.2 Hệ thống ĐHKK trung tâm



Hệ thống này gồm một hay nhiều máy trung tâm phối hợp thành một hệ thống tổng thể

phân phối lạnh cho toàn bộ các khu vực trong toà nhà. Hệ thống điều hoà trung tâm sử dụng

nước làm tác nhân lạnh thông qua hệ thống đường ống dẫn nước vào các dàn trao đổi nhiệt để

làm lạnh không khí.

Hệ thống máy lạnh trung tâm bao gồm các phần chính :

a/ Máy lạnh trung tâm (CHILLER): Là thiết bị sản xuất ra nước lạnh qua hệ thống đường

ống dẫn cung cấp cho các dàn trao đổi nhiệt lắp đặt trong các không gian điều hoà để làm lạnh

không khí.

b/ Các dàn trao đổi nhiệt (FAN COIL UNITs – FCUs): Là các thiết bị đặt tại các khu vực

cần điều hoà (công suất các dàn trao đổi nhiệt được chọn dựa vào công suất lạnh yêu cầu của

phòng mà lắp các loại khác nhau), tại đây nước lạnh từ máy lạnh đi qua dàn lạnh để trao đổi

nhiệt với không khí trong phòng và thực hiện chức năng làm lạnh.

c/ Tháp giải nhiệt và bơm nước: thực hiện chức năng giải phóng năng lượng nhiệt của

bình ngưng (máy lạnh) sau khi máy lạnh thực hiện công làm lạnh nước trong bình bay hơi.

d/ Hệ thống đường ống và bơm nước cấp lạnh: Là hệ thống phân phối nước lạnh từ máy

lạnh trung tâm đến các dàn trao đổi nhiệt FCU.

e/ Hệ thống đường ống phân phối không khí lạnh: Là hệ thống phân phối không khí lạnh

từ các FCU qua các miệng thổi tới các khu vực cần điều hoà.

f/ Hệ thống điện điều khiển: Là hệ thống điều khiển khống chế liên động các thiết bị trong hệ

thống (Máy lạnh, FCU, Bơm nước và tháp giải nhiệt)

 Đặc điểm của hệ thống này:



SVTH: Vũ Bảo



Trang3



GVHD: Th.s Nguyễn Thị Tâm Thanh

- Máy lạnh trung tâm có thể đặt trên tầng mái hay trong phòng kỹ thuật tầng hầm, các dàn

trao đổi nhiệt được đặt trong các phòng điều hoà (thông thường là các loại dàn đặt trong trần giả

và được phân phối không khí lạnh thông qua đường ống gió và các cửa thổi đặt trong trần), hệ

thống đường ống nước lạnh phân phối cho các dàn trao đổi nhiệt được đi trong hộp kỹ thuật và

trên trần giả vì vậy việc lắp đặt hệ thống không làm ảnh hưởng đến kết cấu kiến trúc của công

trình.

- Việc cấp lạnh được thống qua hệ thống ống gió và các miệng thổi từ trên trần xuống các

khu vực của phòng điều hoà do đó việc bố trí các miệng thổi để đảm bảo khả năng khuyếch tán

đều không khí lạnh trong phòng là hoàn toàn có thể thực hiện được.

- Đối với hệ thống trung tâm việc cấp bổ xung khí tươi rất đơn giản bằng cách thông qua hệ

thống ống gió lắp các thiết bị hoà trộn không khí AHU cấp không khí tươi vào và hoà trộn với

không khí hồi về của mỗi FCU, AHU. (điều này đối với các máy cục bộ khó có thể thực hiện

được).

- Do hệ thống giải nhiệt bằng nước nên trong quá trình hoạt động máy lạnh chạy ổn định, ít

bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ bên ngoài.

- Hệ số tiêu thụ điện năng thấp hơn nữa khả năng điều chỉnh công suất của hệ thống tốt do đó

trong quá trình vận hành máy lạnh sẽ tự động điều chỉnh công suất máy nén để đảm bảo giảm tối

thiểu chi phí điện năng trong quá trình vận hành hệ thống. Điều này giảm đáng kể chi phí vận

hành cho toàn bộ hệ thống.

- Độ bền và tuổi thọ cao (trên 15 năm)

- Có dải công suất để lựa chọn rộng, có thể chọn loại máy với công suất phù hợp với các loại

công trình thiết kế và đầu tư mở rộng hệ thống dễ dàng.

1.3 Hệ thống điều hoà không khí biến tần (VRV)



Hệ thống điều hoà không khí biến tần được cấu thành bởi một hoặc nhiều hệ thống nhỏ

hơn, mỗi hệ thống nhỏ đó bao gồm 1 outdoor unit nối với nhiều indoor unit thông qua một tuyến

đường ống gas và hệ thống điều khiển. Hệ thống điều hoà biến tần khác với hệ thống điều hoà

một mẹ nhiều con ở chỗ: ở máy điều hoà một mẹ nhiều con, mỗi indoor unit nối với outdoor

unit bằng một tuyến ống gas riêng biệt; ở máy điều hoà biến tần, các indoor unit nối với outdoor

unit bằng một tuyến đường ống gas chung.



SVTH: Vũ Bảo



Trang4



GVHD: Th.s Nguyễn Thị Tâm Thanh



Hình 1.3 – Hệ thống điều hòa trung tâm

Sử dụng hệ thống điều hoà biến tần khi công trình có hệ số sử dụng không đồng thời lớn,

hệ thống điều hoà biến tần sẽ tiết kiệm được điện năng tiêu thụ do có khả năng điều chỉnh dải

công suất lớn (10% - 100%).

Mức độ hiện đại hoá, tiện nghi, tính linh động cao. Có thể vừa điều khiển cục bộ tạo từng

phòng vừa điều khiển trung tâm. Hệ thống có thể kết nối vào hệ thống điều khiển chung của toà

nhà thông qua máy tính.

Thiết bị gọn nhẹ, chi phí vận hành không lớn.

Lắp đặt đơn giản, ít làm ảnh hưởng đến các hệ thống thiết bị khác và ít ảnh hưởng đến

tiến độ thi công công trình.

Tuy nhiên, hệ thống cũng có nhược điểm là chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với các hệ

thống khác nhưng độ tin cậy, hiệu quả và tính tiện dụng lại tăng lên rất nhiều.

Máy điều hoà hệ VRV có 3 kiểu giàn nóng: loại 1 chiều, loại 2 chiều bơm nhiệt và loại 2

thu hồi nhiệt. Các giàn lạnh gồm có 9 loại với năng suất lạnh khác nhau:

- Loại âm trần cassette 4 hướng thổi

- Loại âm trần cassette 2 hướng thổi.

- Loại âm trần cassette 1 hướng thổi.

- Loại âm trần nối ống gió áp suất tĩnh

- Loại âm trần nối ống gió áp suất cao

- Loại âm trần nối ống gió dạng mỏng

- Loại áp trần

- Loại đặt sàn

SVTH: Vũ Bảo



Trang5



GVHD: Th.s Nguyễn Thị Tâm Thanh

- Loại treo tường.

2. Giới thiệu và phân loại máy VRV



Năm 1982 hãng Daikin (Nhật) phát minh ra một loại máy điều hòa không khí mới, một

dàn nóng có thể kết nối được với nhiều dàn lạnh, lắp đặt được cho các nhà cao tầng mà trước

đây chỉ có hệ điều hòa trung tâm nước Chiller đảm nhiệm, điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu

điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh nán qua máy nén với tên viết tắt là VRV ( tiếng nh la

Variable Refrigerant Volume ).

Máy điều hòa VRV đã có một lịch sử phát triểm huy hoàng bởi sự đơn giản trong kết cấu,

lắp đặt, vận hành, tiết kiệm không gian, tiết kiệm năng lượng, tiết kiện chi phí vận hành, đáp

ứng mọi yêu cầu về tiện nghi nhiệt của người sử dụng, dáp ứng cả các yêu cầu kiến trúc và trang

trí của tòa nhà chung cư, khách sạn và đặt biệt là văn phòng cao tầng.

Ngày nay hầu hết các hang chế tạo khác trên toàn thế giới đều sản xuất máy điều hòa

dạng VRV với tên thương mại khác và được ký hiệu chun glaf VRF ( Variable Refrigerant Flow)

nên cần phân biệt :

VRV – máy diều hòa dạng một mẹ nhiều con của Daikin.

VRF – Máy điều hòa dạng một mẹ nhiều con của các hang khác .

Theo cách phân loại ở tài liệu [1], máy điều hòa VRV được xếp vào dạng điều hòa tổ hợp

gọn PAC ( Packaged Air Conditioner) và được dung chủ yếu cho điều hòa tiện nghi đối với

không gian có người ở như biệt thự, nhà liền kề chung cư cao cấp, khách sạn trường học, bệnh

viện, nhà hang, hội trường, nhà hát, rạp chiếu bóng, siêu thị cửa hang, và đặc biệt là tòa nhà văn

phòng cao tầng… Nói chung máy VRV không sử dụng cho diều hòa công nghệ. Hình 1.2 bên

dưới giới thiệu phương pháp phân loại máy VRV .

Hệ thống DHKK có máy nén cơ



ước Máy làm lạnh nước giải nhiejt



SVTH: Vũ Bảo



Kiểu (tổ hợp) gọn PAC

(Packaged Air Conditioner)

gió Máy làm, lạnh nước giải nhiệt



Kiểu cục bộ RAC

(Room Air Conditioner)



Kiểu trung tâm nước

(Hydrolic Air Con. System)



Trang6



GVHD: Th.s Nguyễn Thị Tâm Thanh



Hình 2.1 – Máy điều hòa VRV trong bảng phân loại hệ thống điều hòa không khí

Theo lịch sử phát triển có thể phân máy VRV ra máy thế hệ 1, thế hệ 2 ( VRVII), và máy

thế hệ 3 là VRVIII. Theo quy mô côn gtrifnh có thể phân ra các loại máy lớn sử dụng cho các

côn gtrifnh lớn và loại nhỏ VRVIII – S ( S- small) cho các văn phòng nhỏ. Theo phương thức

giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ có thể chia ra VRV giải nhiệt gió và VRV – W nhiệt nước. Theo

chiều chu trình có thể phân ra loại chỉ có một chiều lạnh (cooling only), bơm nhiệt 2 chiều ( heat

pump) và loại thu hồi nhiệt ( heat recovery). Theo khả năng tiết kiệm năng lượng chia ra loại

VRV thông thường và laoij VRV hiệu suất cao ( loại tiết kiệm điện năng) hay loại COP cao.

Ra đời cách đây gần 30 năm, VRV thế hệ 1 đã dừng chế tạo. VRVII chỉ được chế tạo với

phạm vi hẹp bổ sung cho VRVIII, ví dụ loại VRVII – W giải nhiệt nước cũng nhu các loại VRV

thông thường công suất dàn nóng 5 . . 48HP môi chất R22 và chỉ có một chiều lạnh ( cooling

only).

Chính vì các ly do nêu trên , và do điều kiện ở Việt Nam , loại VRVIII thu hồi nhiệt cũng

rất ít sử dụng, thực tế mới lắp đặt ở Việt Nam một vài bộ nên cũng chỉ được giới thiệu sơ lược.

Máy Điều Hòa VRV



VRV



VRVII



VRVIII



(Thế hệ 1 – ra đời 1982, đã

ngưng sản xuất)



(Thế hệ 2 – ra đời 2001)



(Thế hệ 3 – ra đời 2007,



Môi chất R22 và R410A



Môi chất R410A



Dàn nóng 5, 8, …48HP



Dàn nóng



Hmax = 50m; Lmax = 150m



Loại thường : 5, 8,…. 54HP



Dàn nóng 5, 8,… 30HP

Hmax = 50m; Lmax = 100m



Loại COP cao : 16,18,…50HP

Hmax = 90m; Lmax = 190m

SVTH: Vũ Bảo



Trang7



GVHD: Th.s Nguyễn Thị Tâm Thanh



VRV III

VRV



VRVII – S



(S –

Với 13 loại

Small :

dàn nóng

nhỏ)

từ 5 , 8,…

30 HP

bước 2 HP Có 3 loại

dàn nóng:

4,5, và 6

HP đfng

cho căn

hộ biêt

thự



VRVII –

W

(W- Water

: giải

nhiệt

nước)

Có 3 loại

dàn

nóng :10,

20 và

30HP



VRVII

Thu hồi

nhiêt gồm

21 loại

dàn nóng:

8, 10, …

48HP(nón

g lạnh

đồng thời)



Thông

thường( T

iết kiệm

diện tích)

24 loại

dàn nóng

5, 8,…

54HP

bước

2HP



VRV III



VRV III



Loại COP

Thu hồi

cao( Tiết

nhiệtgồm

kiệm điện

21 loại

năng) 16

dàn

loại dàn

nóng8,…

nóng 16,

48 HP

18,24…

bước

50HP bước

2HP

2HP



VRVII

Với 22

loại dàn

nóng:



5,8,..48H

P bước 2

HP



Loại một chiều

lạnh (cooling only)



Loại 2 chiều nóng

lạnh ( heat pump)



2 chiều và có khả năng làm

mát và sưởi ấm đồng thời



Hình 2.2 Phân loại máy điều hòa VRV



3. Máy VRV là loại máy trung tâm đơn giản



Thực chất máy điều hòa VRV là ự phát triển của máy điều hòa hai cụm thông thường nhờ

những tiến bộ khoa học kỹ thuật vượt bậc trong thời gian qua kết hợp với các ý tưởng tìm tòi,

nghiên cứu phát minh, sang tạo để ra các sản phẩm có tính năng đặc biệt dáp ứng các đòi hỏi

SVTH: Vũ Bảo



Trang8



GVHD: Th.s Nguyễn Thị Tâm Thanh

khắc khe của các tòa nhà văn phòng và khách sạn cao tầng …cả về tiện nghi kiến trúc và nội

thất.

Theo sự phát triển của máy điều hòa 2 cụm thành máy điều hòa VRV. Ở máy điều hòa 2

cụm RAC ( Room Air Conditioner) năng suất lạnh chỉ hạn chế từ 2,6 dến 7kW, chiều dài đường

ống ga max 5  15m, chênh lệch độ cao giữa hai dàn mã 3 5m, nhung đến máy VRVIII thì

năng suất lạnh đã đạt từ 14 -- > 148kW ( bước năng suất cách nhau 2,74kW) với công suất dàn

nóng từ 5  54 HP ( bước công suất cách nhau 2HP : 5,8,10,….54HP). Chiều dài đường ống ga

từ dàn nóng đến dàn lạnh xa nhất là 165m, chiều dài tương đương đường ống gas max đạt 190m.

Độ cao chênh lệch giữa cụm dàn nóng và dàn lạnh lên tới 90m ( trừ dàn 5HP là 50m). Chênh

lệch độ cao giữa các dàn lạnh max là 15m.

4. Các tính năng của máy VRV III



Hình sau đây giới thiệu một số tính năng vượt trội của máy VRVIII. Các tính năng đó là:



Hình 4.1 – Các tính năng vượt trội của VRVIII

4.1 Năng suất lạnh của một dàn nóng



Năng suất lạnh của một dàn nóng đạt từ 14kW đến 148 kW tương ưng với công suất dàn

nóng từ 5 đến 54 HP, bậc côn gsuaast cách nhau 2 HP ( 8, 8, 10, 12, …54 HP) trung bình

2.74kW lạnh /1HP. Đối với loại tiết kiệm năng lượng năng suất lạnh tuwfkW dến a40 kW ,

tương ưng với công suất dàn nóng từ 5 đến 50 HP, trung bình 2,8 kW lạnh/1 HP.

4.2 Số dàn lạnh mã có thể kếp nối với một dàn nóng



SVTH: Vũ Bảo



Trang9



GVHD: Th.s Nguyễn Thị Tâm Thanh

Một dàn nóng có thể kết nối tối đa 64 dàn lạnh .tất nhiên điều đó là lý thuyết. Đố với dàn

nóng nhỏ , ví dụ loại 10 Hp chỉ cần kết nối với 13 dàn 0,8HP ( năng suất lạnh 2.3 KW) là loại

dàn bé nhất thì đã vượt năng suất dàn nóng . Do đó chỉ có các dàn nóng lớn nhất moiwsi có điều

kiện kết nối tới 64 dàn lạnh. Bảng dưới giới thiệu lượng dàn lạnh max co thể kết nối với các dàn

nóng khác nhau.

Dàn nóng



5



8



10



12



14



16



18



20



22



24



26



28



30



32



34



36



38



40÷5

4



Số dàn lạnh

max .*



8



13



16



19



23



26



29



32



35



39



42



45



48



52



55



58



61



64



Bảng 1.1 – Số lượng dàn lạnh max có thể kết nối vời các dàn nóng khác nhau

*Khi kết nối với dàn lạnh mà tỷ lệ kết nối cho phép tới 2005 thì số dàn có thể tăng them

4.3 Tỷ lệ kết nối kn



Tỷ lệ kết nối được định nghĩa là tỷ lệ tổng năng suất của dàn lạnh trên tổng năng suất của

dàn nóng. Ví dụ dàn nóng 10 HP có năng suất lạnh là 28.2 kW được thiết thế kết kết nối với 13

dàn lạnh 0,8 HP ( năng suất lạnh 2,3kW )thì tỷ lệ kết nối sẽ là:



Tùy theo kiểu dàn, tỷ lệ kết nối cho phép từ 50 đén 130 hoặc 160 và 200%. Bảng sau giới

thiệu tỷ lệ kết nối cho phép theo kiểu tổ hợp dàn nóng và theo kiểu dàn lạnh.



SVTH: Vũ Bảo



Trang10



GVHD: Th.s Nguyễn Thị Tâm Thanh



Hình 4.2 – Số lượng dàn lạnh max có thể kết nối với một dàn nóng



Bảng 4.2 – Tỷ lệ kết nối theo điều kiện dàn nóng và dàn lạnh.



4.4 Chiều cao chênh lệch max giữa dàn nóng và dàn lạnh

SVTH: Vũ Bảo



Trang11



GVHD: Th.s Nguyễn Thị Tâm Thanh

Chiều cao chênh lệch max giữa dàn nóng và dàn lạnh đạt 90m trừ dàn 5 HP, Tuy nhiên

nếu dàn nóng đặt cao hơn dàn lạnh thì quá 50m phải có yêu cầu riêng với nhà sản xuất.



Hình 4 .3 – Chênh lệch độ cao max cho phép giữa dàn nóng và dàn lạnh VRVIII

4.5 Chiều dài đường ống ga max



Chiều dài đường ống ga max thực tế giữa dàn nóng và dàn lạnh xa nhất là 165m , chiều dài

tương đương mã cho phép là 190m. Tổng chiều dài đường ống ga max là 1000m.. Chiều dài mã

giữa bộ chia ga (refnet) dàn lạnh đầu tiên và dàn lạnh xa nhất max là 90m và giữa refnet dàn

nóng đầu tiên và refnet dàn nóng cuối cùng là 10m.



SVTH: Vũ Bảo



Trang12