Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 11


Hiện nay khoa học kỹ thuật phát triển, công việc tính phụ tải lạnh cho các công
trình điều hòa không khí rất đa dạng về phương pháp, thuật toán tính toán và các
phần mềm hỗ trợ tính toán phụ tải lạnh cũng phát triển mạnh, hỗ trợ cho công việc
tính toán phụ tải ngày một tốt hơn, nhanh hơn và chính xác hơn. Thông qua đó chúng
ta có một số phương pháp thường ứng dụng như: Phương pháp truyền thống, phương
pháp CARRIER, phương pháp ứng dụng phần mềm tính tải TRACE 700 của hãng
TRANE,…
Các phương pháp và các phần mềm đều cho kết quả tương tự nhau, có thể ứng
dụng tốt cho việc tính toán phụ tải lạnh cho các công trình. Mỗi phương pháp đều có
những ưu điểm, nhược điểm riêng, do đó tùy theo người sử dụng mà có được sự chọn
phương pháp tính toán phụ tải thích hợp.
Trong khuôn khổ luận văn trình bày phương pháp tính toán phụ tải bằng tay là
phương pháp CARRIER và kiểm nghiệm lại kết quả tính toán bằng phần mềm
TRACE 700 của hãng TRANE.
2.1. Tính toán phụ tải lạnh theo phương pháp CARRIER.
2.1.1. Lý thuyết về phương pháp Carrier.
Năng suất lạnh Q
0
của máy làm lạnh chính là phụ tải lạnh Q
0
trong không gian
cần điều hòa và của gió tươi lấy từ bên ngoài. Theo tài liệu [3, trang 141] thì phương
pháp tính tải lạnh Carrier chỉ khác phương pháp truyền thống ở cách xác định năng
suất lạnh Q
0
mùa hè và năng suất sưởi Q
0

mùa đông bằng cách tính riêng tổng nhiệt
hiện thừa Q
ht
và nhiệt ẩn thừa Q
ât
của mọi nguồn nhiệt tỏa ra và thẩm thấu tác động
vào phòng điều hòa:
Q
0
= Q
t
=



+


â
(2.0)



TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH

Chương
II

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 12

Nguồn nhiệt tổn thất do bức xạ Q
t
, bao che Q
2 ,
và nhiệt tỏa Q
3
chỉ có nhiệt hiện.
Riêng nhiệt tỏa do người Q
4
, gió tươi Q
N
và gió rò lọt Q
5
gồm hai thành phần hiện và
ẩn.
Theo tài liệu [3, trang 142] thì các phương pháp lập sơ đồ điều hòa mùa hè, mùa
đông cũng như các sơ đồ thẳng, tuần hoàn 1 cấp, 2 cấp và phun ẩm bổ sung trong
gian máy đều giống như phương pháp truyền thống. khác biệt duy nhất là tất cả tiến
hành trên đồ thị t – d (đồ ẩm) của không khí theo Carrier.
Đối với việc tính toán phụ tải lạnh cho công trình này thì chúng ta sẽ tính phụ tải
cho hai mùa trong năm là mùa mưa và mùa khô. Trong mỗi mùa đó thì chúng ta chỉ
tính chi tiết Q
11
theo các tháng trong năm. Nhưng vì mùa khô và mùa mưa ở thành
phố Hồ Chí Minh thì cũng không khác nhau bao nhiêu, do đó ta có thể bỏ qua mùa
mưa, mà chỉ cần tính toán phụ tải cho mùa khô thì mùa mưa sẽ luôn thỏa mãn.
Vì đối với phương pháp Carrier này thì trong các Q thành phần thì chỉ có Q
11

biến thiên theo thời gian, nó phụ thuộc vào R,W/m

2
, tuy Q
21
có phụ thuộc vào R
nhưng không biến thiên đáng kể nên chúng ta có thể tra bảng kết quả R
nằm ngang
sau
khi phân tích và xác định được tháng, ngày, giờ mà có lượng R
max
. Hình 2.1 thể hiện
các thành phần nhiệt tác động vào không gian cần điều hòa.

Hình 2.1
Dùng phần mềm TRACE 700 để kiểm tra kết quả tính tay và nhận xét chọn
phương pháp tính tải cho hệ thống.
Sau khi tính và chọn được tổng phụ tải lạnh cho hệ thống thì tiếp tục dùng
TRACE 700 để phân tích năng lượng (theo hình thức tham khảo) và kết hợp với
Excel để vẽ đồ thị phụ tải lạnh phân bố theo các giờ trong ngày cho hệ thống.
2.1.2. Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q
11

Q
11
= n
t
.Q
’
11
(2.1)
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

SVTH: Hồ Sỹ Nam 13
Q
’
11
= S
k
.R
T
.
c
. 
ds
. 
mm
. 
kh
. 
m
. 
r
,W (2.2)
Trong đó:
n
t
– hệ số tác dụng tức thời.
Do chung cư hoạt động 24/24, tường xây bằng gạch + vữa trét hai lớp nên theo [3,
bảng 4.11, trang 166] chọn 
s
= 1350kg/m
3

, trần nhà và sàn nhà là bê tông cót thép
nên 
s
= 2400kg/m
3
, kính cửa sổ có 
s
= 2500kg/m
3
, mà do công trình đang khảo sát
đại đa số là không có vách tường xây bằng gạch + vữa mà chủ yếu là kính nên ta tính
khối lượng bình quân trên 1m
2
như sau: [(khối lượng của vách quay ra ngoài +
0,5(khối lượng của cách vách khác như: sàn, trần, vách không qquay ra ngoài)]/diện
tích sàn.
g
s
= (G’ + 0,5G’’)/S
N

Với:
G’ – khối lượng vách quay ra ngoài (tiếp xúc với mặt trời hoặc của sàn nằm trên mặt
đất), kg
G’’ - khối lượng của cách vách khác như: sàn, trần, vách không quay ra ngoài,kg
S
N
– diện tích sàn,m
2
.

Lấy ngẫu nhiên số liệu của một kiểu phòng B5:
Kiểu căn hộ Số lượng Diện tích phòng cần
điều hòa (m
2
)
Diện tích kính cửa
sổ (m
2
)
Diện tích tường
bị hắt nắng (m
2
)
B5 16 9,84.12 = 118 10.3,8 = 38 7,5

Suy ra diện tích nền là 118m
2
; diện tích trần nhà là 118m
2
và chọn ; diện tích 2 mặt
xung quanh (có một cạnh có kính) là 12.3,8 = 45,5m
2
, trong đó có một mặt có cạnh
tường bị hắt nắng có diện tích là 7,5m
2
và kính còn lại là 38m
2
; diện tích 2 mặt xung
quanh còn lại là 37,4m
2

. Được biết tường, trần và sàn dày 200mm, kính dày 6mm.
Coi như mỗi phòng có tính hai vách ngăn chia phòng ngủ, phòng khách, phòng
tắm,…và chúng có diện tích bằng diện tích cạnh bên là 2.37,4 = 74,8m
2
. Đối với
phòng có hai bề mặt tường hoặc hai bề mặt kính bị hắt nắng thì sẽ tự thỏa mãn.
Vậy ta có:
g
s
= (G’ + 0,5G’’)/S
N
=[7,5.0,2.1350 + 38.0,006.2500 + 0,5(45,6.0,2.1350 +
+ 118.2.0,2.2400+37,4.0,2.2.1350 + 2.37,4.1350.0,2)]/118 = 725,3 kg/m
2
> 700
kg/m
2
.
Tra [3, bảng 4.6, 156] và lập các giá trị n
t
thành một bảng trong phần mềm excel để
sau đó chúng ta dùng hàm dò để tìm ra n
t
phù hợp tương ứng với giờ, tháng có cường
độ bức xạ lớn nhất trong năm mà phần mềm excel đã phân tích được. Tại bảng 2.7 là
giá trị n
t
ứng với thời điểm có bức xạ lớn nhất trong ngày.
- Q
’

11
– lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng, W.
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 14
- S
k
– diện tích bề mặt kính cửa sổ, m
2
.
- R
T
– nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính vào trong phòng, W/m
2
.
Công trình CR3.1 – A ở TP.Hồ Chí Minh nên vĩ độ Bắc là 10
0
Bắc.
- 
c
– hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển, tính theo công thức:

c
= 1 +

1000
. 0,023.
Công trình CR3.1 – A ở TP.Hồ Chí Minh coi như là cao bằng mực nước biển,
nên 
c
= 1.

- 
ds
– hệ số kể đến sự chênh lệch giữa nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát
so với nhiệt độ đọng sương của không khí trên mặt nước biển là 20
0
C, xác định
theo công thức:

ds
= 1 –

20

10
. 0,13
Công trình CR3.1 – A thì nhiệt độ đọng sương trung bình là 24
0
C .
=> 
ds
= 1 –
(2420)
10
. 0,13 = 1 – 0,052.
- 
mm
– hê số ảnh hưởng của mây mù, khi trời không mây 
mm
= 1, khi trời có mây


mm
= 0,85.
Công trình CR3.1 – A được xem là trời không mây mù nên chọn 
mm
= 1.
- 
kh
– hê số ảnh hưởng của khung, khung gổ lấy 
kh
= 1, khung kim loại lấy 
kh
=
1/0,85 = 1,17.
Công trình CR3.1 – A sử dụng khung kim loại nên chọn 
kh
= 1,17.
- 
m
– hệ số kính, phụ thuộc màu sắc và kiểu loại kính khác với kính cơ bản. Kính
cơ bản là loại kính trong suốt, dầy 3 mm, có hệ số hấp thụ  = 6%, hệ số phản xạ
 = 8% ứng với góc tới của tia phản xạ là 30
0
.
- 
r
– hệ số mặt trời, kể đến ảnh hưởng của kính cơ bản khi có màn che bên trong
kính, khi không có màn che bên trong thì 
r
= 1.
Nếu khác kính cơ bản và có rèm (màn) che bên trong, nhiệt bức xạ mặt trời vẫn được

tính theo công thức (2.2) nhưng 
r
= 1, 
m
= 1 và R
T
được thay bằng nhiệt bức xạ vào
phòng khác kính cơ bản R
K
:
Q
’
11
= S
k
.R
K
.
c
. 
ds
. 
mm
. 
kh
. 
m
. 
r
, W (2.3)

Với:
R
K
= [0,4
k
+ 
k
(
m
+ 
m
+ 
k
. 
m
+ 0,4 
k
. 
m
)].R
N
=
= [0,4.0,75 + 0,2(0,37 + 0,12 + 0,05.0,51 + 0,4.0,75.0,37)]. R
N

= 0,4253.R
N
= (0,4253.R
T
).0,88

-1
,W/m
2
.
Với R
N
=


0,88
- bức xạ mặt trời đến bên ngoài kính, W.
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 15
Với 
k
, 
k,

k,

m,

m,

m
– hệ số hấp thụ, xuyên qua, phản xạ của kính và màn che.
Tra tài liệu [3, bảng 4.3 và bảng 4.4, trang 153], ta được với kính loại Calorex, màu
xanh, dày 6mm thì 
k
, 

k,

k,
lần lượt là 0,75; 0,05 ; 0,2 và với màn che cửa chớp màu
nhạt thì 
m,

m ,

m
lần lượt là 0,37 ; 0,51 ; 0,12 .
Từ công trình CR3.1 – A ta có bảng 2.1 thể hiện hướng mặt trời chiếu vào các kiểu
không gian.
Bảng 2.1
Hướng
R
max
(W/m
2
)
Kiểu phòng Giờ
Công
thức
Đông Bắc
(45
0
)
483
B5, B6, C8, Office 2, phòng máy tính;
Office 1, Office 3, Nhà hàng 1,

Nhà hàng 2, P.T.Dục,
8 (4); (5)
Đông Nam
(135
0
)
514
B3, B4, C4, C5,
Coffee 2, Sảnh 2, Shop 5
9 (2)
Tây Bắc
(315
0
)
483
B1, B7, B8-1, B8-2, B11, C1, C6, C7,
Sảnh 1, Shop 1, Shop 2,
16 (3)
Tây Nam
(215
0
)
514
C2, C3, B2, B9-1, B9-2, B10,
K.T.Mại, Coffee 1, Shop 3, Shop 4 ;
Office 1, Office 3, Nhà hàng 1,
Nhà hàng 2, P.T.Dục,
15 (1); (5)

Từ phần mềm excel ta nhập dữ liệu và xây dựng các bảng sau:

Điều kiện tự nhiên của công trình CR3.1 –A:
Điều kiện tự nhiên
Nhiệt độ đọng sương,
o
C 24
Độ cao so với mặt biển, m
2
0
Sương mù: không

Điều kiện kỹ thuật của các hướng:
Hướng Đông Bắc
Diện tích cửa sổ 1335,6 (m
2
)
Loại khung cửa Số 2
Loại Kính Số 6 Hs của kính 0,57
Hs hấp thụ 0,8 Hs phản xạ 0.1 Hs xuyên qua 0,2
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 16
Loại màn, cửa xếp Số 1 Hs mặt trời 0,56
Hs hấp thụ 0,4 Hs phản xạ 0.5 Hs xuyên qua 0,12

Hướng Đông Nam
Diện tích cửa sổ 1103,6 (m
2
)
Loại khung cửa Số 2
Loại Kính Số 6 Hs của kính 0,57
Hs hấp thụ 0,75 Hs phản xạ 0,05 Hs xuyên qua 0,2

Loại màn, cửa xếp Số 1 Hs mặt trời 0,56
Hs hấp thụ 0,37 Hs phản xạ 0,51 Hs xuyên qua 0,12

Hướng Tây Bắc
Diện tích cửa sổ 1763,2 (m
2
)
Loại khung cửa Số 2
Loại Kính Số 6 Hs của kính 0,57
Hs hấp thụ 0,8 Hs phản xạ 0,1 Hs xuyên qua 0,2
Loại màn, cửa xếp Số 1 Hs mặt trời 0,56
Hs hấp thụ 0,4 Hs phản xạ 0,5 Hs xuyên qua 0,12

Hướng Tây Nam
Diện tích cửa sổ 3207,6 (m
2
)
Loại khung cửa Số 2
Loại Kính Số 6 Hs của kính 0,57
Hs hấp thụ 0,75 Hs phản xạ 0,05 Hs xuyên qua 0,2
Loại màn, cửa xếp Số 1 Hs mặt trời 0,56
Hs hấp thụ 0,37 Hs phản xạ 0,51 Hs xuyên qua 0,12

Với bảng 2.2 nêu lên hệ số ảnh hưởng của khung 

.
Bảng 2.2
Số Loại khung




1 Khung gỗ 1
2 Khung kim loại 1,17

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 17
Loại kính, liệt kê tính bức xạ và hệ số kính của các loại kính 

được tra từ tài liệu [3,
bảng 4.3, trang 153]
Loại màn, cửa xếp, đặc tính bức xạ của màn che và hệ số mặt trời 

được tra từ tài
liệu [3, bảng 4.3, trang 153])
Qua tính toán của phần mềm Excel cho ta kết quả Q
11
lớn nhất trong năm như sau:
Q
11
lớn nhất trong năm là : Q
11
= 1140645,5W
Suy ra vào lúc 15 giờ một ngày nào đó tháng 11 và cũng là vào lúc 15 giờ một ngày
nào đó tháng 1 là lúc Q
11
đạt giá trị lớn nhất. Từ đó ta tra tài liệu [3, bảng 4.1, trang
146 – 148] và [3, bảng 4.6, trang 156] ta có bảng 2.3 là tổng diện tích kiếng, R
max
và
n

t
vào lúc 15giờ một ngày bất kỳ tháng 11 (và tháng 1) của công trình theo các
hướng:
Bảng 2.3
Hướng
Diện tích kính
(m
2
)
R
max

(W/m
2
)

Hs tác động
tức thời n
t

Đông Bắc (đb) 1335,6 38 0,17
Đông Nam (đb) 1103,6 38 0,24
Tây Bắc (tb) 1763,2 54 0,33
Tây Nam (tn) 3207,6 508 0,66

Trong bảng 2.1 các loại không gian: Office 1, Office 3, Nhà hàng 1, Nhà hàng 2,
Phòng thể dục đều có hai hướng mặt trời chiếu vào là hướng Tây Nam và hướng
Đông Bắc. Còn các loại không gian khác đều có một hướng mặt trời chiếu.
Từ công thức (2.2) và (2.3) và bảng 2.1, bảng 2.3 suy ra: Tính với R
T

= R
Max
(W/m
2
).
Hướng Tây Nam:
Q
11
= n
t
.1.( 1 – 0,052).1.1,17.1.1.(0,4253.R
Ttn
).0,88
-1
.S
ktn
,W (1)
Hướng Đông Nam:
Q
11
= n
t
.1.( 1 – 0,052).1.1,17.1.1.( 0,4253.R
Tđn
).0,88
-1
.

S
kđn

,W (2)
Hướng Tây Bắc:
Q
11
= n
t
.1.( 1 – 0,052).1.1,17.1.1.( 0,4253.R
Ttb
).0,88
-1
.

S
ktb
,W (3)
Hướng Đông Bắc:
Q
11
= n
t
.1.( 1 – 0,052).1.1,17.1.1.( 0,4253.R
Tđb
).0,88
-1
.

S
kđb
,W (4)
Riêng loại không gian có hai hướng mặt trời chiếu và vì các phòng loại này đều có

diện tích kính phân bố đều ở hai hướng nên ta xem như chúng có diện tích ở mỗi
hướng là bằng nhau và bằng S
k
/2 nên ta sử dụng công thức:
Q
11
= [n
t
.1.(1 – 0,052).1.1,17.1.1.( 0,4253.R
Ttn
).0,88
-1
.(

S
ktn
/2)]+[ n
t
.1.(1 –
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
SVTH: Hồ Sỹ Nam 18
- 0,052).1.1,17.1.1.( 0,4253.R
Tđb
).0,88
-1
.(

S
kđb
/2)] ,W (5).

Trong đó : R
Tđb
, S
kđb
; R
Ttn
, S
ktn
; R
Ttb
, S
ktb
và R
Tđn
, S
kđn
lần lượt là nhiệt bức xạ mặt
trời qua cửa kính vào trong phòng (W/m
2
) và diện tích bề mặt kính cửa sổ (m
2
) của
hướng Đông Bắc, Tây Nam, Tây Bắc và Đông Nam.
2.1.3. Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do t - Q
21

Theo tài liệu [3, trang 161] thì mái bằng của phòng điều hòa có ba dạng:
a. Phòng điều hòa nằm giữa các tầng trong một tòa nhà điều hòa, nghĩa là bên trong
là phòng điều hòa khi đó t = 0 và Q
21

= 0.
b. Phí trên phòng điều hòa đang tính toán là phòng không điều hòa, khi đó lấy k ở [3,
bảng 4.15] và t = 0,5(t
N
- t
T
).
c. Trường hợp trần mái có bức xạ mặt trời, đối với tòa nhà nhiều tầng, đây là mái
bắng tầng thượng thì lượng nhiệt truyền vào phòng gồm hai thành phần, do ảnh
hưởng của bức xạ mặt trời và do sự chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong nhà
và ngoài nhà.
Ta nhận thấy chung cư CR3.1 – A là chỉ có lầu 7 (lầu thượng) là chịu nhiệt truyền qua
mái bằng bức xạ mặt trời và do t. Do đó ta khảo sát trường hợp (c.) cho lầu 7.
Ta có :
Q
21
= k.S. t
td
,W (2.4)
Trong đó:
- K – hệ số truyền nhiệt qua mái, phụ thuộc vào kết cấu và vật liệu làm mái,W/m
2
K.
Tra tài liệu [3, bảng 4.9, trang 163] với mái trần bằng trần bê tông dầy 300 mm
với lớp vữa xi măng cát dầy 25 mm, trên có lớp bitum, g
s
= 797kg/m
2
, trần giả
bằng thạch cao dày 12 mm, tra được k = 1,42W/m

2
K.
- t
td
– hiệu nhiệt độ tương đương giữa nhiệt độ bên ngoài và bên trong không gian
cần điều hòa,
0
C.
t
td
= t
N
– t
T
+


.



với R
N
= R
T
/0,88
- 

- là hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của một dạng bề mặt mái giới thiệu trong [3,
bảng 4.10, trang 164].

Tra bảng với bề mặt trát vữa, màu vàng, trắng ta được 

= 0,42.
- R
T
- là nhiệt bức xạ mặt trời qua mái bằng phẳng vào trong phòng,W/m
2
.
Tra [3, bảng 4.1, trang 145] ứng với tháng 11 và tháng 1 ta được R
T
= 662W/m
2
.


= 20W/m
2
– hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc trực tiếp với không
khí bên ngoài.
Từ công thức (2.4) suy ra: