Đề tài Tính toán cân bằng nhiệt ẩm đối với hệ thống điều hoà không khí “Trung tâm Kỹ thuật Y tế cao cấp"

tính toán cân bằng nhiệt ẩm đối với hệ thống điều hoà không khí “Trung tâm Kỹ thuật Y tế cao cấp” LỜI NÓI ĐẦU Thông gió và điều hoà không khí ra đời vào những năm cuối thế kỷ 19 và được phát triển mạnh từ những năm 30 của thế kỷ 20. Ngày nay, thông gió và điều hoà không khí đã đóng góp một vai trò quan trọng trong đời sống dân sinh, trong kỹ thuật và nhiều nghành công nghiệp của các quốc gia trên thế giới. Đặc biệt đối với Việt Nam là một nước có khí hậu nhiệt đới nóng Èm, vì vậy, ứng dụng kỹ thuật điều hoà không khí có ý nghĩa vô cùng to lớn đối với đời sống của con người và sản xuất ở Việt Nam. Trước đây, do điều kiện kinh tế chưa cho phép nên việc ứng dụng kỹ thuật điều hoà không khí phục vụ các lĩnh vực này còn rất hạn chế. Trong thời gian gần đây, đi đôi với sự phát triển kinh tế của đất nước nhờ các chính sách đổi mới của Đảng và Nhà nước với mục tiêu công nghiệp hoá, hiện đại hoá, nhu cầu về kỹ thuật điều hoà không khí đang gia tăng mạnh mẽ. Các thiết bị điều hoà không khí đã được nhập từ nhiều nước khác nhau với nhiều chủng loại đa dạng, hiện đại và một số loại đã bắt đầu được tiến hành sản xuất lắp ráp trong nước. Có thể nói, hầu như trong tất cả các cao ốc văn phòng, khách sạn, nhà hàng, rạp chiếu bóng, nhà văn hoá, một số phân xưởng, bệnh viện… đã và đang xây dựng đều được trang bị hệ thống điều hoà không khí nhằm tạo ra môi trường khí hậu thích nghi cho người sử dụng. Hiện nay, người dân việt nam chi phí cho nhu cầu về ngành lạnh và điều hoà không khí vẫn còn thấp so với các nước trong khu vực như Thái Lan, Singapo…, điều đó chứng tỏ đây là một ngành có tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, Thông gió và điều hoà không khí đã trở nên hết sức cấp thiết, đặc biệt đối với các ngành công nghệ cao, các công trình đặc biệt, hiện đại. Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp, tác giả được giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống điều hoà không khí và bảo vệ môi trường không khí cho các phòng sạch của Trung tâm kỹ thuật Y tế cao cấp với nội dung cụ thể sau: 1. Vai trß cña ®iÒu hoµ kh«ng khÝ đối với công trình Trung tâm kỹ thuật y tế cao cấp. 2. Ph©n tÝch lùa chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ hÖ thèng điều hoà không khí 3.Tính toán cân bằng nhiệt Èm cho hệ thống điều hoà không khí. 4.Thành lập và tính toán sơ đồ điều hoà không khí. 5. Chọn máy và thiết bị chính. 6. Bố trí lắp đặt hệ thống. Tính thuỷ lực hệ thống đường ống dẫn. Chương 1 VAI TRÒ CỦA ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH TRUNG TÂM Y TẾ CAO CẤP 1.1. ảnh hưởng của các thông số môi trường trong phòng đối với con người Các yếu tố vi khí hậu của môi trường không khí ảnh hưởng đến đời sống con người nh­ sau Nhiệt độ t Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh rõ rệt nhất đối với con người. Cơ thể con người có thể xem nh­ một máy nhiệt. Đối với bình thường, nhiệt độ thân nhiệt khoảng 370C. Trong quá trình vận động cơ thể luôn luôn sản sinh ra một lượng nhiệt nhiều hơn nó cần cho nên để duy trì được nhiệt độ này, con người có sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh. Tuy nhiên, lượng nhiệt của con người thải ra môi trường nhiều hay Ýt phụ thuộc vào cường độ vận động của cơ thể, người ta chia cường độ vận động thành các dạng: tĩnh tại, nhẹ , trung bình, nặng. Cơ thể con người trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh qua 3 hình thức: Đối lưu, bức xạ, bay hơi mồ hôi - Trao đổi nhiệt đối lưu Khi nhiệt độ của môi trường không khí lạnh hơn cơ thể con người, lớp không khí tiếp xúc với cơ thể người sẽ nóng dần lên và có xu hướng chuyển động về phía trên. Khi đó, lớp không khí lạnh hơn sẽ tiến đến thế chỗ, từ đó hình thành sự chuyển động tự nhiên của lớp không khí bao quanh cơ thể con người. Chính sự di chuyển này đã lấy đi một phần nhiệt lượng của cơ thể thải ra ngoài môi trường. - Trao đổi nhiệt bức xạ Nhiệt nhiệt độ cơ thể con người sẽ bức xạ tới bất kỳ bề mặt nào có nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ của cơ thể. Hình thức trao đổi nhiệt này hoàn toàn độc lập với hiện tượng đối lưu đã nêu ở trên và không phụ thuộc vào nhiệt độ không khí xung quanh. Cường độ trao đổi nhiệt bằng hình thức bức xạ phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ giữa cơ thể con người và các bề mặt xung quanh. - Trao đổi nhiệt bằng bay hơi mồ hôi Nếu điều kiện của môi trường thích ứng với những hình thức trao đổi nhiệt của cơ thể thì con người cảm thấy dễ chịu, còn ngược lại thì cảm thấy khó chịu, thậm chí nghiêm trọng sẽ nguy hại đến sức khoẻ. Khi nhiệt độ môi trường nhỏ hơn 360C, cơ thể sẽ thải nhiệt vào môi trường bằng hình thức đối lưu và bức xạ, và nếu độ chênh lệch nhiệt độ này càng lớn sẽ làm cho nhiệt lượng cơ thể mất đi càng nhiều, tới một mức độ nào đó thì cơ thể sẽ có cảm giác ớn lạnh. Ngược lại, khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 360C, cơ thể lại nhận nhiệt từ môi trường nên sẽ có cảm giác nóng. Khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 360C thì cơ thể thải nhiệt vào môi trường bằng hình thức toả Èm (hơi thở, sự bay hơi của mồ hôi). Tuy nhiên, cơ thể đổ mồ hôi nhiều hay Ýt còn phụ thuộc vào nhiệt độ, độ Èm tương đối và tốc độ lưu chuyển của không khí xung quanh cơ thểTrong một số trường hợp nhiệt độ môi trường không cao lắm, nhưng bề mặt của một số vật thể có nhiệt độ rất cao (lò luyện kim, lò rèn…) khi đó có một vài bộ phận của cơ thể nóng quá mức do bức xạ nhiệt từ các bề mặt có nhiệt độ cao. Trong truờng hợp này nếu diện tích bề mặt nóng càng lớn, khoảng cách từ bề mặt nóng đến con người càng nhỏ thì con người chịu tác động càng cao. Từ đó, rót ra kết luận việc giảm nhiệt độ các bề mặt xung quanh sẽ làm gia tăng cường độ trao đổi nhiệt của cơ thể con người bằng bức xạ và ngược lại nếu nhiệt độ các bề mặt xung quanh tiến dần đến nhiệt độ cơ thể thì việc trao đổi nhiệt bức xạ sẽ giảm đi rất nhanh. Qua các công trình nghiên cứu kết hợp với kinh nghiệm, các nhà nghiên cứu đã rót ra kết luận rằng trong phần lớn các trường hợp nghiên cứu, cơ thể luôn cảm thấy dễ chịu trong vùng nhiệt độ từ 220 C đến 270C. 1.1.2. Độ Èm tương đối Độ Èm tương đối là yếu tố quyết định điều kiện hơi nước từ cơ thể người bay hơi vào không khí. Sự bay hơi của mồ hôi vào không khí chỉ diễn ra khi độ Èm tương đối < 100%. Nếu không khí có độ Èm vừa phải có nghĩa là khả năng bay hơi của hơi nước vào không khí nhiều nên khi không khí có nhiệt độ cao, cơ thể sẽ đổ mồ hôi, lượng mồ hôi này sẽ bay hơi vào không khí được nhiều, và đó là dạng thải nhiệt dưới hình thức toả Èm, sẽ làm cơ thể có cảm giác dễ chịu hơn. Ngược lại, nếu độ Èm quá lớn, mồ hôi thoát ra ngoài bay hơi kém hoặc không bay hơi được, trên da sẽ có một lớp mồ hôi nhớp nháp khó chịu [5]. MiÒn cã må h«i MiÒn kh«ng cã må h«i Hình 1.1. Mô tả giới hạn miền có mồ hôi trên da [5] Từ hình 1.1 có thể thấy: ở trị số bé, cơ thể chỉ có mồ hôi trên da khi ở nhiệt độ khá cao, khi trị số lớn thì cơ thể có mồ hôi trên da ngay cả ở nhiệt độ thấp. Khi 75% trên da vẫn có mồ hôi với nhiệt độ t200C. Sự thải nhiệt độ “ tháo mồ hôi” (do bay hơi kém) thường kèm theo rối loạn điện dịch trong cơ thể, đến mức độ nào đó sẽ gây choáng ngất, nhẹ hơn cũng làm cơ thể mệt mỏi. Để thấy được vai trò của độ Èm tương đối , có thể tham khảo bảng 1.1 về tỉ lệ % giữa nhiệt cơ thể thải ra dưới hình thức bay hơi nước (nhiệt Èn) với nhiệt thải dưới hình thức truyền nhiệt thuần túy‎‎ (nhiệt hiện ) [5]. Bảng 1.1: Quan hệ giữa nhiệt độ với tỉ lệ phần trăm giữa nhiệt cơ thể thải ra dưới hình thức bay hơi nước (nhiệt Èn) với nhiệt thải dưới hình thức truyền nhiệt thuần túy‎‎ (nhiệt hiện ) t0C 10 26,7 29 36 37,8 40,6 43,3 Tỷ lệ % 18 30 40 100 120 160 200 Theo kinh nghiệm cho thấy, nếu nhiệt độ của không khí là 270C, để có cảm giác dễ chịu thì độ Èm tương đối của không khí nên vào khoảng 50%. Một môi trường không khí trong sạch, có chế độ nhiệt Èm thích hợp là yếu tố gián tiếp nâng cao được năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng không khí tại công sở, trường học, bệnh viện … người ta đã và đang ứng dụng ngày càng nhiều kỹ thuật điều hoà không khí nhằm tạo ra một môi trường có nhiệt độ, Èm độ thích hợp nhất cho con người. Để minh hoạ, bảng 1.2 sẽ chỉ rõ các thông số nhiệt độ và độ Èm cho từng loại công trình [4] Bảng 1.2: Các thông số nhiệt độ và độ Èm cho từng loại công trình STT Loại công trình Thông số nhiệt độ t ( 0 C) Thông số độ Èm (%) 1 Kỹ thuật điện, điện tử 20 22 50 60 2 Cơ khí chính xác 20 24 35 50 3 Đồ hộp, bảo quản chế biến thực phẩm 22 24 65 75 4 Dược phẩm 20 24 30 60 5 Phim ảnh 20 24 40 65 6 In 22 26 45 60 7 Dệt (kéo sợi) 22 25 55 65 8 Phòng mổ 20 25 50 65 9 Phòng bệnh viện 22 26 35 60 1.1.3. Tốc độ lưu chuyển của không khí Wk Ngoài hai yếu tố nhiệt độ t và độ ảm tương đối của không khí như đã nêu ở trên ra, tốc độ lưu chuyển của không khí Wk là yếu tố đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi nhiệt Èm giữa cơ thể và môi trường. Khi tốc độ lưu chuyển của không khí Wk tăng sẽ làm tăng cường độ toả nhiệt và cường độ toả chất . Do dã, trong mùa đông, khi Wk lớn sẽ làm tăng sự mất nhiệt của cơ thể và gây cảm giác lạnh. Ngược lại, về mùa hè sẽ gây cảm giác mát mẻ. Trong điều kiện độ Èm tương đối cao, Wk tăng sẽ làm quá trình bay hơi mồ hôi trên bề mặt da diễn ra nhanh hơn khiến cơ thể dễ chịu hơn nhiều. Chính vì vậy, vào mùa hè, con người luôn muốn sống trong điều kiện môi trường không khí có lưu chuyển mạnh (như có quạt hay gió trời), đặc biệt đối với người Việt Nam vì nước ta là nước có điều kiện khí hậu nóng Èm, do đó khi thiết kế hệ thống thông gió hoặc điều hoà không khí cần phải chú ý quan tâm thích đáng đến đặc điểm này. Tuy nhiên, tốc độ gió lớn hay bé tuỳ thuộc vào nhiệt độ không khí, nếu Wk lớn quá mức cần thiết sẽ gây mất nhiêt cục bộ, khiến cơ thể mệt mỏi. Điểm cần chú ý là mặc dù nhiệt độ bên trong cơ thể duy trì ở 370C nhưng nhiệt độ bề mặt lớp da bao quanh cơ thể không hoàn toàn ổn định. Tuỳ thuộc vào nhiệt độ, độ Èm của không khí xung quanh mà nhiệt độ lớp da dao động từ 4,40C 400C. Ngoài ra, cần chú ý đến chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên trong không gian cần điều hoà và dòng không khí thổi trực tiếp vào cơ thể. Để đảm bảo sức khoẻ cho con người thì độ chênh lệch nhiệt độ đó không nên vượt quá từ 30C 60C. Bảng 1.3: Các điểm tương thích với cảm giác dễ chịu của con người [5] Nhiệt độ không khí trong phòng (0C) 16 20 21 23 24 25 26 27 28 30 >30 Tốc độ không khí (m/s) <0,25 0,250,3 0,40,6 0,71,0 1,11,3 1,31,5 Tóm lại, cả ba yếu tố khí hậu: nhiệt độ t, độ Èm tương đối , vận tốc gió Wk đều ảnh hưởng đến cảm giác dễ chịu của con người. Có nhiều cách để tổng hợp các yếu tố này lại để tìm ra miền vi khí hậu thích hợp với trạng thái của con người, song nó cũng chỉ mang tính chất tương đối vì nó còn phụ thuộc vào cường độ lao động và thói quen của từng người. Theo nghiên cứu và điều tra thực tế cho thấy, cơ thể con người có cảm giác dễ chịu khi ở trong môi trường không khí có điều kiện nh­ sau: - Độ Èm tương đối = 35% - 70% - Nhiệt độ t = 240C – 270C (mùa hè) t = 200C – 230C (mùa đông) - Vận tốc gió Wk = 0,5 – 1,5 m/s (trạng thái tĩnh) 1.1.4.Tiếng ồn Tiếng ồn là yếu tố không kém phần quan trọng, ảnh hưởng đến cảm giác của con người. Tiếng ồn có tác động trực tiếp đến cơ quan thính giác của con người, tác động đến hệ thần kinh trung ương. Do vậy, tiếng ồn quá lớn sẽ gây nhức đầu, choáng và mỏi mệt cho con người. Trong môi trưòng khí hậu thích hợp, vẫn có thể có nhiều nguồn gây ra tiếng ồn nh­: - Tiếng ồn do quạt gió, máy lạnh, bơm hay cơ cấu chuyển động nói chung - Tiếng ồn khí động của dòng khí (tiếng ồn thứ cấp) - Tiếng ồn của các nguồn ngoài: khó khống chế nên thường không xét đến. Tiếng ồn có thể truyền vào trong phòng theo các đường sau: Theo đường ống gió từ quạt gió (và cả máy lạnh nếu có), theo đường ống gió cấp và gió hồi, qua tiêu âm vào phòng, theo các chi tiết khác của hệ thống đường ống truyền trực tiếp vào phòng. Theo đường phát xạ từ vách ống dẫn hoặc từ các thiết bị cuối của đường ống qua trần giả vào phòng. Theo không khí tiếp xúc với buồng máy vào phòng. Theo kết cấu xây dựng truyền vào phòng. Nh­ vậy tiếng ồn là một yếu tố ảnh hưởng rất lớn tới sức khoẻ cũng nh­ tinh thần của con người. Tuỳ từng mức độ cụ thể mà mức ồn cho phép sẽ khác nhau, song trong mọi trường hợp độ ồn không được vượt quá 90 dB, vì sẽ gây nguy hại đến thính giác của con người khi phải tiếp xúc với môi trường đó. Cho nên vấn đề nghiên cứu giảm nhẹ tiếng ồn là một trong những nhiệm vụ cơ bản. Vì vậy, khi thiết kế để tạo ra môi trường khí hậu nhân tạo thích hợp cần chú ‎ý phối hợp xử lý chống rung kết hợp với chống ồn. Bảng1.4: Độ ồn cực đại cho phép trong một số trường hợp cụ thể theo tiêu chuẩn xây dựng175:1990 [6] STT Tên gọi các công trình công cộng Mức âm LA hoặc mức âm tương đương LAtd dBA Ban đêm (từ 22h đến 6h) Ban ngày (từ 6h đến 22h) 1 Các phòng điều trị, phòng mổ trong các bệnh viện, phòng ngủ trẻ em trong nhà mẫu giáo, nhà trẻ 35 50 2 Khu vực bệnh viện, nhà nghỉ, nhà điều dưỡng, nhà trẻ, nhà mẫu giáo 40 55 3 Phòng khám ở: bệnh viện đa khoa, chuyên khoa, nhà điều dưỡng, nhà nghỉ, phòng đọc, phòng ngủ trong khách sạn, trong nhà tập thể 40 55 4 Phòng học trong các trường (phổ thông, kỹ thuật , nghiệp vụ…) 40 55 5 Phòng khán giả trong các rạp, các câu lạc bộ, nhà văn hoá, gian hoà nhạc, phòng họp, hội trường, gian xử án… - 55 6 Phòng làm việc trong các trụ sở cơ quan viện thiết kế, viện nghiên cứu 40 55 7 Tiệm ăn, nhà ăn tập thể, phòng ăn của khách sạn, tiền sảnh của các loại phòng khán giả - 60 8 Của hàng bách hoá bán lẻ xen kẽ trong các khu nhà ở 45 60 9 Gian phòng của trung tâm thương mại, bách hoá trung tâm, các gian thể thao, gian hành khách của các ga xe lửa, ga hàng không, bến xe 55 70 10 Khu vực chợ trung tâm, hội chợ triển lãm lớn, sân vận động, bãi thể thao 55 70 11 Khu vực chợ xanh, vùng sinh hoạt văn hoá công cộng xen kẽ trong khu nhà ở - 65 12 Khu vực sân bãi thể thao trong khu nhà ở - 65 1.1.5. Nồng độ các chất độc hại Ngoài ba yếu tố nhiệt độ t, độ Èm tương đối , vận tốc gió Wk đã nói ở trên, môi trường không khí còn phải được đảm bảo mức độ trong sạch nhất định, được đặc trưng bằng nồng độ các chất độc hại trong không khí. Các chất độc hại trong môi trường không khí có thể chia ra làm 3 loại chủ yếu: - Bụi: là các hạt vật chất có kích thước rất nhỏ, có thể xâm nhập vào cơ thể con nguời qua đường hô hấp và khó lọc sạch bằng các thiết bị thông thường. Tùy theo kích thước hạt bụi mà thời gian tồn tại của chúng Ýt hay nhiều. Hạt có kích thước càng nhỏ thì càng khó lắng đọng, thời gian tồn tại của nó trong không khí càng lâu và mức độ nguy hiểm đôí với con người càng cao khi chúng thâm nhập vào trong cơ thể con người. Trong các ngành như quang học, điện tử, cơ khí chính xác, phim ảnh, tin học…, ngoài nhiệt độ và Èm độ, người ta còn chú ý đến độ nhiễm bẩn do bụi và các hạt lơ lửng khác.Ví dụ: trong phòng đặt máy vi tính thì số lượng các loại hạt không vượt quá 2.105 hạt/m3 . (chỉ tính hạt có kích thước lớn hơn 3 ) - Khí CO2 : Bình thường loại này không mang tính độc nhưng nếu ở nồng độ quá lớn sẽ làm giảm lượng O2 trong không khí và ảnh hưởng đến khả năng hô hấp của con người. - Các chất độc hại dạng khí và hơi (hay ở dạng bụi): Phát sinh trong quá trình sản xuất hay trong các phản ứng hoá học… Mức độ độc hại phụ thuộc vào cấu trúc hoá học, nồng độ của từng chất và thời gian tiếp xúc của con người với các chất đó. Nhẹ thì gây khó chịu, nồng độ lớn sẽ có thể gây chết hoặc hỏng chức năng của cơ thể tương ứng.Thời gian tiếp xúc lâu ở nồng độ nhỏ với các chất độc hại do nghề nghiệp sẽ gây ra những bệnh mãn tính, có hại đến sức khoẻ của con người. Như đã biết, một trong những vấn đề cơ bản khi thiết kế hệ thống điều hoà không khí cần chú ý là vấn đề thông giã cho không gian cần điều hoà. Không gian cần điều hoà là không gian tương đối kín, trong đó còn có con người cùng những loại vật dụng khác nhau. Do vậy, bên cạnh sự ảnh hưởng của bụi bặm và các vật dụng thì con người và hoạt động của con người là những nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm không khí trong không gian cần điều hoà. Cụ thể những nguyên nhân đó là: - Do hít thở - Do hút thuốc lá - Do các loại mùi khác nhau từ cơ thể phát ra. Đây là nguyên nhân chính làm tăng lượng CO2, CO, nhiều loại vi khuẩn, nấm mốc gây bệnh và tạo ra các loại khí độc khác nhau trong không gian cần điều hoà. Để tạo ra một môi trường không khí trong lành thì cần phải thiết kế hệ thống thông gió với kỹ thuật phù hợp. Có thể hiểu thông gió là thay thế một lượng không khí trong không gian cần điều hoà bằng một lượng không khí mới, tươi, trong sạch lấy từ bên ngoài. Phương án cấp không khí tươi, trong sạch cũng rất đa dạng. Thông thường, trong điều hoà không khí người ta thường hoà trộn không khí tươi với không khí tuần hoàn, hay có thể dùng hoàn toàn không khí tươi lấy từ ngoài. Trước đây, nói đến ô nhiễm không khí là người ta thường nghĩ đến độ CO2 có trong không khí. Nhưng trong những năm gần đây, ngoài CO2 người ta còn lưu ý‎ đến việc khử mùi phát ra từ cơ thể con người và đang nghiên cứu tìm các chỉ số thích hợp để đáng giá tác động của yếu tố này đến môi trường. Dù vậy, cho đến nay, người ta vẫn sử dụng nồng độ CO2 nh­ là chỉ số biểu diễn mức độ ô nhiễm. Bảng 1.5 sẽ chỉ ra ảnh hưởng của CO2 đến sức khoẻ của con người [2] Khi trong không gian phòng có nồng độ CO2 vượt quá mức quy định thì cần thiết phải bổ xung một lượng không khí mới. Lượng không khí tươi cần thiết cho một người trong một giờ phụ thuộc vào cường độ vận động của con người đó trong không gian cần điều hoà Bảng 1.6 sẽ chỉ rõ mối quan hệ giữa lượng không khí tươi cần cung cấp ứng với các loại cường độ lao động [2]. Ngoài những điều quan trọng ở trên, khi đánh giá mức độ vệ sinh của một môi trường nào đó theo nhiều yếu tố tổng hợp khác nhau, có thể tham khảo số liệu trong bảng 1.7 [2] Bảng 1.5: Ảnh hưởng của CO2 đến sức khoẻ của con người Nồng độ CO2 (% thể tích) Phạm vi ảnh hưởng Ghi chó 0,07 Đây là mức độ chấp nhận được khi có nhiều người trong phòng Các giá trị này bản thân nó chưa được xem là mức độ nguy hiểm, tuy nhiên, với tư cách là chỉ số ô nhiễm không khí thì nó là con số cần lưu ‎ý nếu như nồng độ CO2 tiếp tục tăng 0,01 Nồng độ cho phép trong các trường hợp thông thường 0,15 Nồng độ cho phép khi dùng để tính toán thông gió 0,20,5 Nồng độ tương đối nguy hiểm 0,5 Nồng độ nguy hiểm 4 5 Hệ thần kinh bị kích thích, gây ra thở sâu và nhịp thở gia tăng. Nếu hít thở trong môi trường này kéo dài thì có thể gây ra nguy hiểm. 8 Nếu hít thở trong môi trường này kéo dài hơn 10 phút thì mặt sẽ đỏ bừng và bị đau đầu 18 Hết sức nguy hiểm, có thể dẫn đến tử vong Bảng 1.6: Lượng không khí tươi cần cung cấp ứng với các cường độ lao động STT Cường độ vận động K, m3/người.h Q, m3/người.h Khi =0,1% Khi =0,15% 1 Nghỉ ngơi 0,013 18,6 10,8 2 Rất nhẹ 0,022 31,4 18,3 3 Nhẹ 0,030 43,0 25,0 4 Trung bình 0,046 06,7 38,3 5 Nặng 0,074 106 61,7 Bảng 1.7: Một số tiêu chuẩn đánh giá mức độ vệ sinh môi trường STT Các yếu tố đánh giá Tiêu chuẩn đánh giá 1 Các hạt lơ lửng < 0,15 mg/m3 không khí 2 Nồng độ CO < 0,001 % theo thể tích 3 Nồng độ CO2 < 0,1% theo thể tích 4 Nhiệt độ 170C280C tuỳ trường hợp 5 Độ Èm tương đối 40% 70% 6 Tốc độ chuyển động của không khí < 0,5m/s Như vậy có thể thấy được tầm quan trọng của việc thông gió cho không gian cần điều hoà. Điều đó góp phần loại bỏ các chất độc hại, khử được mùi khó chịu do con người hay các vật dụng tạo nên, tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh, đảm bảo sức khoẻ cho con người làm việc trong một môi trường tốt. Tóm lại, các yếu tố trên có ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ của con người, vì vậy việc thiết kế để tạo ra một môi trường khí hậu nhân tạo thích hợp với con người là hoàn toàn cần thiết, đặc biệt là trong sự phát triển ngày càng cao của khoa học công nghệ và sự gia tăng ô nhiễm của môi trường không khí. 1.2. Sự cần thiết của hệ thống điều hoà không khí Điều hoà không khí là ngành kỹ thuật có khả năng tạo ra bên trong các cồng trình kiễn trúc một môi trường không khí trong sạch, có nhiệt độ, và độ Èm và vận tốc gió nằm trong phạm vi ổn định phù hợp với cảm giác nhiệt (tiện nghi nhiệt) của cơ thể con người ứng với các trạng thái lao động khác nhau, làm cho con người cảm thấy dễ chịu thoải mái, không nóng bức về mùa hè, rét buốt về mùa đông, bảo vệ được sức khỏe và phát huy được năng suất lao động cả chân tay lẫn trí óc. Ngoài mục đích tạo điều kiện tiện nghi cho cơ thể con người, điều hoà không khí còn có tác dụng phục vụ cho nhiều quá trình công nghệ khác nhau mà những quá trình này chỉ có thể được tiến hành tốt trong môi trường không khí có nhiệt độ và độ Èm nằm trong giới hạn nhất định. 1.2.1. Trong sinh hoạt, bảo vệ sức khỏe cho con người Ở tất cả các nước phát triển trên thế giới, dù ở vùng hàn đới hay nhiệt đới đều cần đến điều hoà không khí để đảm bảo môi trường không khí trong phòng theo yêu cầu. Việt Nam ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng Èm có gió mùa và gió “Phơn’ Trường Sơn (gió Lào – ở các địa phương Nghệ An, Hà Tĩnh), nhiệt độ trung bình năm khá cao, cộng vào đó độ Èm tương đối của không khí cũng rất cao ngay cả ở các vùng gió Lào. Ví dụ ở Hà Nội, nhiệt độ không khí trên 260C xuất hiện trên 3500 giờ/năm chiếm gần 40% thời gian trong năm: độ Èm trên 70% xuất hiện trên 7100 giờ/năm, tức chiếm 81% thời gian trong năm. ở thành phố Hồ Chí Minh, các giá trị nhiệt độ và độ Èm nêu trên xuất hiện một cách tương ứng là 61% và 65% thời gian trong năm. Với nhiệt độ và độ Èm nêu trên, cộng vào đó là bức xạ mặt trời qua cửa kính, nhất là các loại nhà công sở, nhà cao tầng theo phong cách kiến trúc hiện đại, diện tích cửa kính rất lớn, bên trong nhà lại có nhiều toả nhiệt, toả Èm khác nhau như người, chiếu sáng, thiết bị điện- điện tử... Tất cả những yếu tố đó làm nhiệt độ và độ Èm không khí trong phòng tăng cao, vượt xa so với giới hạn tiện nghi nhiệt đối với cơ thể con người. Chỉ có điều hoà không khí mới có thể giải quyết được vấn đề nêu trên. Ngày nay ta có thể hình dung được nếu không có điều hoà không khí trong các công trình trên thì liệu các công trình đó có phát huy được hiệu quả sử dụng hay không? Hiện nay nền kinh tế của nước ta đã có những bước tiến đáng kể, đời sống của nhân dân được cải thiện rõ rệt, nhiều nhà ở các tư nhân, ở các đô thị cũng đã thấy sự cần thiết phải lắp đặt hệ thống điều hoà không khí để đảm bảo môi trường vi khí hậu bên trong nhà phù hợp với điều kiện vệ sinh, đảm bảo sức khoẻ. Trong Y tế, điều hoà không khí ngày càng sử dụng rất rộng rãi. Nhiều bệnh viện được trang bị hệ thống điều hoà không khí trong các phòng điều trị để tạo môi trường vi khí hậu tối ưu giúp cho bệnh nhân chóng hồi phục sức khỏe. Các phòng vi khí hậu nhân tạo với độ trong sạch tuyệt đối của không khí và nhiệt độ, độ Èm được khống chế ở mức tối ưu, không thay đổi là nhu cầu bức xúc để tiến hành nhiều nhiệm vụ và quá trình Y học quan trọng như nuôi cấy vắc xin, bảo quản mô, phẫu thuật.... Cũng cần biết rằng điều hoà không khí là khá tốn kém. Thông thường đầu tư ban đầu cho điều hoà không khí loại nhà công cộng chiếm khoảng 15-20% tổng kinh phí xây dựng và chiếm 60-70% chi phí sử dụng chung của toàn công trình. Mặc dù vậy, nhu cầu về điều hoà không khí để phục vô sinh hoạt bảo vệ sức khoẻ cho cộng đồng dân cư, nhất là các đô thị lớn, là quá rõ ràng, không ai có thể phủ nhận được. 1.2.2. Trong sản xuất công nghiệp Thành phần không khí và các thông số vật lý của nó (nhiệt độ, độ Èm) là điều kiện cần thiết, nhiều khi là bắt buộc, để tiến hành nhiều loại quá trình công nghệ khác nhau của nền công nghiệp hiện đại. Để thấy rõ vai trò của điều hoà không khí trong sản xuất công nghiệp, ta có thể xem xét một số trường hợp cụ thể sau đây [1]: - Trong ngành cơ khí chính xác, chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ điện tử, vi mạch, quang học,.. độ trong sạch và sự ổn định của nhiệt độ và độ Èm của không khí là điều kiện quyết định cho chất lượng, độ chính xác và độ bền của sản phẩm. Nếu các linh kiện, chi tiết tinh vi của máy đo, kính quang học được chế tạo trong điều kiện nhiệt độ và độ Èm không ổn định thì độ co dãn khác nhau về kích thước của chi tiết sẽ làm cho độ chính xác của máy móc không đảm bảo, nhiều khi trở thành phế phẩm. Bụi thâm nhập vào bên trong máy móc tinh vi làm độ mài mòn các chi tiết tăng cao và dụng cụ chóng hư hỏng, chất lượng giảm sút rõ rệt, đặc biệt là các loại kính quanh học, đồng hồ… - Trong công nghiệp sợi và dệt, điều hoà không khí có ý nghĩa rất quan trọng. Khi độ Èm cao, độ dính kết, ma sát giữa các sơ bông sẽ lớn và quá trình kéo sợi sẽ rất khó khăn, sợi kéo ra không được suôn sẻ đều đặn, ngược lại độ Èm quá thấp sẽ làm cho sợi dễ bị đứt, năng suất kéo sợi sẽ bị giảm. Thông thường điều kiện tối ưu cho quá trình kéo sợi là nhiệt độ nằm trong khoảng 20-280C, độ Èm từ 50-55%. Đối với quá trình dệt vải thì độ Èm lại phải tương đối cao để sợi khỏi bị đứt và mặt vải được mịn. Độ Èm không khí cho phân xưởng dệt nằm trong khoảng từ 70-75% là hợp lý, còn nhiệt độ cũng tương tự như quá trình kéo sợi (giới hạn của nhiệt độ áp dụng cho mùa đông, giới hạn trên cho mùa hè).