Một số lưu ý trong tính toán thiết kế của hệ thống nước nóng trung tâm

Hiện tại Sigma đang thi công rất nhiều công trình hạng A như Marriott Đà Nẵng, Mikazuki, Flamingo Cát Bà…có sự xuất hiện của hệ thống nước nóng trung tâm. Tuy nhiên trong thực tế, nhiều hệ thống nước nóng trung tâm tại các dự án khi thiết kế chưa quan tâm và đánh giá đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm việc của hệ thống, dẫn đến không đảm bảo được yêu cầu trong quá trình sử dụng (độ trễ nước nóng, kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật, tối ưu hóa năng lượng....)

Việc cải tạo hệ thống nước nóng trung tâm không đảm bảo yêu cầu khi hoạt động thực sự là bài toán hóc búa, nếu cải tạo được thì cũng đi kèm với chi phí rất lớn, vì vậy việc quan tâm tới thiết kế ngay từ đầu để loại bỏ những bất hợp lý và đưa ra những điều chỉnh cho phù hợp là điều rất cần thiết. Dưới đây là một số lưu ý trong việc tính toán thiết kế hệ thống nước nóng trung tâm.

I.  Tham số cần quan tâm trong thiết kế

1. Độ trễ của nước nóng tại đầu ra của thiết bị (sen, bồn tắm, lavabo) 
2. Tổn thất nhiệt trong hệ thống đường ống
3. Cân bằng hệ thống và tối thiểu hóa các nhánh nhánh không hồi được
4. Kiểm soát Legionella (nhóm vi sinh vật gây bệnh viêm phổi, cúm, sốt...) 

II.  Một số lưu ý khi thiết kế hệ thống

1.  Độ trễ của nước nóng

Độ trễ của nước nóng được xác định bởi vận tốc nước chảy trong ống và tổng chiều dài ống cấp nước nóng tính từ điểm hồi đến đầu ra thiết bị

Bảng thông số thể hiện mối liên hệ giữa chiều dài lớn nhất của đường ống với đường kính ống và độ trễ nước nóng

 

Độ trễ / delay time (s)	5­­­­a	10a,b	15b	20b,c
Lmax (m) @ D20-PN20	4.6	9.2	13.9	18.5
Lmax (m) @ D25-PN20	2.6	5.2	7.9	10.5
Lmax (m) @ D32-PN20	0.9	1.9	2.8	3.8

 

Chú ý:
Thông số trên được tính toán ở điều kiện lưu lượng tại đầu ra thiết bị Q=0.2 l/s 

1. Độ trễ nước nóng tương ứng với khách sạn 5*
2. Độ trễ nước nóng tương ứng với khách sạn 4*
3. Độ trễ nước nóng tương ứng với chung cư

2.  Phương án bố trí đường ống hồi nước nóng

Phương án hồi trục, hồi nhánh phòng, hồi nhánh hành lang, hồi thiết bị cuối được cân nhắc và lựa chọn dựa trên yêu cầu về độ trễ nước nóng, mặt bằng kiến trúc (khoản cách giữa các khu vệ sinh), chi phí đầu tư

• Căn hộ chung cư:

Hình 1
 

• Với yêu cầu đo đếm lưu lượng nước nóng sử dụng, vì vậy sử dụng phương án hồi nhánh với điểm hồi được đưa tới tận các căn hộ và việc bố trí điềm hồi cần thực hiện một cách hợp lý nhất để đảm bảo độ trễ nước nóng đạt theo yêu cầu ở tất cả các đầu ra

• Phòng khách sạn

Hình 2: Điểm hồi bố trí ở trục

• Khu vực đặc biệt với yêu cầu đáp ứng nước nóng với độ trễ ngắn nhất

Hình 3: Điểm hồi được bố trí tại gần thiết bị cuối cùng

3.  Tính toán lưu lượng hồi Q_h  (m3/s)

Lưu lượng hồi được thiết kế phụ thuộc vào tổn thất nhiệt trên đường ống
Công thức tính toán: Q^­_b=åL*q/(r*c_p*DT) 
Trong đó

• åL: tổng chiều dài đường ống nước nóng trong hệ thống tính từ các điểm hồi về nguồn
• q: nhiệt lượng tổn thất (ở Việt Nam thường lấy 10~12w/m)
• r: trọng lượng riêng của nước (988kg/m3 ở 50oC) 
• C_p: nhiệt dung riêng của nước (4182 J/kgoC ở 50 oC)
• DT: chênh nhiệt độ giữ nhiệt độ yêu cầu T_yc và nhiệu độ bắt đầu hồi T_h

4.  Tính toán tổn thất áp

• Tổn thất áp được tính toán cho mạch dài nhất và xác đinh qua công thức Hazen-Williams

5. Cân bằng hệ thống

Đảm bảo quá trình hồi nước nóng được đều ở tất cả các mạch thì đòi hỏi hệ thống phải được thiết kế đảm bảo chênh áp đều nhau giữa tất cả các mạch
 

• Cân bằng áp trong trục chính

Sử dụng van giảm áp trên trục cấp và trục hồi và điều chỉnh để luôn đảm bảo áp tĩnh P2=P2’ (hình a)
 

Hình a
 

• Cân bằng lưu lượng

Tính toán cân bằng thủy lực rất khó có thể đảm bảo cân bằng tổn thất áp giữa các mạch trong hệ thống. Việc phát minh ra van cân bằng đặc biệt là van cân bằng tự động đã giúp giảm rất nhiều sự phức tạp của qúa trình tính toán thủy lực. Sử dụng van cân bằng như hình b để khống chế lưu lượng tối đa đi qua 

Hình b

• Cân bằng nhiệt

Với hệ thống nước nóng lớn, nếu chọn phương án hồi đều trên tất cả các mạch nghĩa là hồi cả nhánh đủ nhiệt và không đủ nhiệt. Lựa chọn như vậy sẽ gây ra tổn hao rất nhiều về điện năng và ảnh hướng đến lưu lượng nước nóng sửa dụng, vì lý do đó nhằm tối ưu hóa chi phí vận hành hệ thống thì việc lựa chọn sử dụng van cần bằng nhiệt (hồi nhiệt) để khống chế việc hồi nước nóng theo nhiệt độ là việc cần thiết (chỉ hồi những mạch không đảm bảo nhiệt độ tối thiều yêu cầu duy trì của hệ thống).

 

6. Nhiệt độ yêu cầu trong hệ thống nước nóng

• Để kiểm soát Legionella (nhóm vi sinh vật gây bệnh viêm phổi, cúm, sốt..) không phát triển và giảm thời gian trễ nước nóng thì nhiệt độ nước trong bể nước nóng trung tâm không được nhỏ hơn 60oC, và trong hệ thống không thấp nhơn 55oC (theo chuẩn đức Đức) và 50oC (theo chuẩn anh Anh) .

Các tin bài khác

• Sigma đạt chứng nhận Hệ thống Quản lý QHSE theo tiêu chuẩn ISO 9001:2015, 14001:2015 & 45001:2018 (17/10/2023)
• Sigma khai mạc chương trình đào tạo nhận thức về tiêu chuẩn ISO 9001:2015, 45001:2018 & 14001:2015 (02/03/2023)
• Sigma thực hiện chương trình đánh giá giám sát Hệ thống Quản lý ISO 45001:2018 (20/10/2022)
• Đọng sương trên hệ thống HVAC khi vận hành (28/09/2020)
• Ý nghĩa của hệ thống Điều hòa thông gió trong tòa nhà (19/08/2020)
• Sigma duy trì công tác đảm bảo chất lượng tại dự án (03/09/2019)
• Các hoạt động quản lý chất lượng nội bộ tại dự án (12/01/2017)
• Chứng chỉ ISO 9001:2015
• Chương trình đánh giá nội bộ tổng thể dự án (Total Internal Audit) (22/09/2016)