BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO MÔN: HỆ THỐNG BMS
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT
THÔNG GIÓ CHO 1 TÒA NHÀ CÓ 2 TẦNG HẦM
MỖI TẦNG HẦM SỬ DỤNG 4 HỆ THỐNG THÔNG GIÓ,
MỖI HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CÓ 3 QUẠT THÔNG GIÓ
TRONG ĐƯỜNG ỐNG ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN BỞI BIẾN TẦN
GVHD: TS. Lê Trọng Nghĩa
Lớp: 222BMSY438345_02CLC
Nhóm 3 Thứ 3_Tiết 10 – 12 SVTH: MSSV: Phan Tiến Thành 20142086 Trần Nhất Duy 20142299 Nguyễn Quang Huy 20142341
Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 4/2023
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài song không tránh
khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong được sự góp ý của thầy cùng các bạn! MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...............................................................................................................................
NỘI DUNG............................................................................................................................
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BMS..........................................................
1.1. BMS là gì?................................................................................................3
1.2. Thuật ngữ BMS.......................................................................................3
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT THÔNG GIÓ
CHO TẦNG HẦM CỦA TÒA NHÀ...................................................................................
2.1. Giới thiệu về hệ thống thông gió tầng hầm............................................7
2.2. Thiết kế thông gió tầng hầm gồm các bước...........................................8
2.2.1. Tính thể tích tầng hầm......................................................................8
2.2.2. Tính lưu lượng gió thải....................................................................8
2.2.3. Chọn quạt hút gió thải.....................................................................9
2.2.4. Chọn cảm biến CO2.......................................................................13
2.2.5. Cảm biến đo nồng độ khí CO........................................................16
2.2.6. Chọn cảm biến đo nhiệt độ và độ ẩm............................................17
2.2.7. Biến tần............................................................................................20
2.2.8. Bộ điều khiển DDC.........................................................................24
2.2.9. Bộ giám sát BCU.............................................................................26
2.2.10. Chọn switch...................................................................................27
2.2.11. Bóc tách khối lượng......................................................................31
KẾT LUẬN.........................................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................. MỞ ĐẦU
Điều hòa không khí, thông gió là một trong những lĩnh vực quan trọng trong đời
sống cũng như trong các ngành công nghiệp khác. Kinh tế và xã hội càng phát triển
thì nhu cầu về điều kiện sinh hoạt và làm việc của con người ngày càng cao.
Trong những năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển với tỉ lệ tăng trưởng đáng
kể, bước đầu thực hiện có hiệu quả công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. cùng với
sự phát triển đó thì nhu cầu về thiết bị lạnh cũng tăng theo nhanh chóng. Việt nam là
một thị trường đầy tiềm năng của rất nhiều hãng sản xuất, kinh doanh máy và thiết bị
dùng cho hệ thống điều hòa không khí, thông gió.
Điều hòa không khí có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người và sản
xuất. Để dần từng bước cải thiện điều kiện làm việc và vệ sinh môi trường trong các
khu công nghiệp và đô thị cần phải tích cực áp dụng các biện pháp tổ chức và kĩ thuật
nhằm hạn chế hoặc giảm thiểu các chất độc hại sinh ra do quá trình sản xuất hoặc đời
sống sinh hoạt của con người.
Trong các công trình nhà văn hóa, cung thể thao, câu lạc bộ,triễn lãm, trưng
bày… thường có lượng nhiệt ẩm và khí CO2 toả ra rất lớn, để tạo được cảm giác thoải
mái và đảm bảo yêu cầu vệ sinh cho con người cần phải tổ chức hệ thống thông gió
thổi không khí được làm mát,”sạch” tới vùng làm việc. Đối với các phân xưởng có
tỏa ra nhiều bụi và các khí độc hại ngoài việc tổ chức cung cấp không khí sạch tới
còn phải có hệ thống hút và vận chuyển hổn hợp khí bụi và độc hại về bộ phận thu
gom, xử lý trước khi thải vào môi trường xung quanh.
Đối với đề tài này “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát thông gió cho 1 tòa
nhà có 2 tầng hầm, mỗi tầng hầm sử dụng 4 hệ thống thông gió. Mỗi hệ thống thông
gió có 3 quạt thông gió trong đường ống được điều khiển bởi biến tần.” chúng em
trình bày những vấn đề cơ bản và tính toán lưu lượng gió thải, thể tích tầng hầm,
chọn quạt hút gió thải, lựa chọn thiết bị… Trên cơ sở đó thiết kế hệ thống điều khiển
giám sát thông gió cho 2 tầng hầm của 1 tòa nhà tỏa ra trong công trình và nêu lên sơ
đồ đấu nối kỹ thuật, sơ đồ kết nối truyền thông với thiết bị BMS và máy tính, bóc tách khối lượng. 1 2
ĐỀ TÀI GỒM NHỮNG NỘI DUNG CHÍNH SAU:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
Chương 2: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát thông gió cho tầng hầm của tòa nhà
Chương 3: Tài liệu tham khảo 3 NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BMS 1.1. BMS là gì?
BMS là từ viết tắt của “Building Management System” trong tiếng anh, được
dịch nghĩa sang tiếng việt là “Hệ thống quản lý tòa nhà”. Và iBMS (Intelligent
Building Management System) chính là hệ thống quản lý tòa nhà thông minh. BMS
được hiểu là một hệ thống đồng bộ cho phép điều khiển và quản lý mọi hệ thống kỹ
thuật trong toà nhà như hệ thống điện, hệ thống cung cấp nước sinh hoạt, điều hoà
thông gió, cảnh báo môi trường, an ninh, báo cháy – chữa cháy v.v.. Với mục đích
đảm bảo cho việc vận hành các thiết bị trong tòa nhà được chính xác, kịp thời, hiệu
quả, tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm chi phí vận hành. BMS là hệ thống đồng bộ
theo thời gian thực, trực tuyến, đa phương tiện, nhiều người dùng; hệ thống vi xử lý
bao gồm các bộ vi xử lý trung tâm với tất cả các phần mềm và phần cứng máy tính,
các thiết bị vào và ra, các bộ vi xử lý khu vực, các bộ cảm biến và được điều khiển qua các ma trận điểm. 1.2. Thuật ngữ BMS
Building Management Systems (BMS), còn được gọi là: -
Building Automation Systems (BAS). -
Building Management and Control System (BMCS). - Direct Digital Controls (DDC). - Building Controls Unit (BCU). Định nghĩa -
BMS (Building Management System): Hệ thống quản lý tòa nhà, cung cấp giải
pháp toàn diện cho việc tích hợp và chia sẻ thông tin giữa các hệ thống kỹ thuật
trong Toà nhà nhằm thực hiện chức năng giám sát, quản lý và điều khiển các thiết
bị một cách hiệu quả nhất cũng như tối ưu hóa hoạt động của Tòa nhà. -
IBMS (Integrated Building Management System): Hệ thống tích hợp quản lý Toà nhà. -
BCS (Building Control System): Hệ thống điều khiển Tòa nhà. 4 -
BMCS (Building Management and Control System): Hệ thống điều khiển và quản
lý Tòa nhà. Nó là sự kết hợp của BMS và BCS. -
BAS - Building Automation System: Hệ thống tự động hóa tòa nhà. -
HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning): Hệ thống HVAC (Heating,
Ventilation, and Air Conditioning): Hệ thống thông gió và điều hòa không khí. -
BACnet (Building Automation and Control Network protocol): Giao thức mạng
điều khiển và tự động hóa Tòa nhà (BACnet). Một giao thức liên lạc cho BMCS
do hiệp hội kỹ sư ASHRAE phát triển. (ASHRAE - American Society of Heating,
and Airconditioning Engineers). -
ModBus protocol: Giao thức ModBus.
Tính năng của hệ thống BMS -
Cho phép các tiện ích (thiết bị thông minh) trong tòa nhà hoạt động một cách đồng
bộ, chính xác theo đúng yêu cầu của người điều hành. -
Cho phép điều khiển các ứng dụng trong tòa nhà thông qua cáp điều khiển và giao thức mạng. -
Kết nối các hệ thống kỹ thuật như an ninh, báo cháy… qua cổng giao diện mở của
hệ thống với các ngôn ngữ giao diện theo tiêu chuẩn quốc tế. -
Giám sát được môi trường không khí, môi trường làm việc của con người. -
Tổng hợp, báo cáo thông tin. -
Cảnh báo sự cố, đưa ra những tín hiệu cảnh báo kịp thời trước khi có những sự cố. -
Quản lý dữ liệu gồm soạn thảo chương trình, quản lý cơ sở dữ liệu, chương trình
soạn thảo đồ hoạ, lưu trữ và sao lưu dữ liệu. -
Hệ thống BMS linh hoạt, có khả năng mở rộng với các giải pháp sẵn sàng đáp ứng với mọi yêu cầu.
Lợi ích của hệ thống BMS: -
Đơn giản hóa và tự động hóa vận hành các thủ tục, chức năng có tính lặp đi lặp lại. 5 -
Quản lý tốt hơn các thiết bị trong tòa nhà nhờ hệ thống lưu trữ dữ liệu, chương
trình bảo trì bảo dưỡng và hệ thống tự động báo cáo cảnh báo. -
Giảm sự cố và phản ứng nhanh đối với các yêu cầu của khách hàng hay khi xảy ra sự cố. -
Giảm chi phí năng lượng nhờ tính năng quản lý tập trung điều khiển và quản lý năng lượng. -
Giảm chi phí nhân công và thời gian đào tạo nhân viên vận hành – cách sử dụng
dễ hiểu, mô hình quản lý được thể hiện trực quan trên máy tính cho phép giảm tối
đa chi phí dành cho nhân sự và đào tạo. -
Dễ dàng nâng cấp, linh hoạt trong việc lập trình theo nhu cầu, kích thước, tổ chức
và các yêu cầu mở rộng khác nhau.
Ứng dụng của hệ thống BMS
Chúng ta đang sống trong thời đại công nghiệp hoá – hiện đại hoá phát triển
như vũ bão và không khí hội nhập kinh tế quốc tế của Việt Nam hiện nay, chúng ta đã
tiến được những bước tiến dài, đã đạt được những thành công và kết quả tương đối
khích lệ trong nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau. Một trong những thành công đó là qui
mô đô thị hoá với hàng loạt các công trình kiến trúc đồ sộ mọc lên để tô đẹp thêm cho
thành công và phát triển của kinh tế Việt Nam. Trước sự phát triển nhanh chóng đó
vấn đề đặt ra là kiểm định chất lượng toà nhà đó như thế nào và đưa vào các tiêu chí
nào để đánh giá chất lượng cho các toà nhà cao tầng đó. Hệ thống BMS được xây
dựng nên để giúp chúng ta hoàn thành việc đó và thường được ứng dụng trong: -
Các cao ốc văn phòng, trung tâm thương mại, ngân hàng, công ty bảo hiểm. -
Các toà nhà hành chính công cộng. -
Các toà nhà dược phẩm, bệnh viện. -
Các nhà ga tàu, tàu điện ngầm. -
Các khách sạn, nhà hàng, nhà ăn. 6 -
Các trường đại học, trường phổ thông. -
Các trung tâm điện thoại, giải trí, truyền hình. - Các nhà máy điện. -
Các sân bay, trung tâm thông tin… 7
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT THÔNG GIÓ
CHO TẦNG HẦM CỦA TÒA NHÀ
2.1. Giới thiệu về hệ thống thông gió tầng hầm
- Công năng chủ yếu của tầng hầm là dùng dùng làm bãi đậu xe
- Do đó việc thông gió tầng hầm nhằm mục đích hút khí CO2 và các loại chất bẩn khác
- Đồng thời khí tươi từ bên ngoài sẽ được đưa vào thay thế lượng không khí đã
được lấy đi bằng chênh lệch áp suất âm từ bên trong và dương từ bên ngoài
Tại sao phải thiết kế thông gió tầng hầm?
Hệ thống thông gió tầng hầm là một trong những thiết bị quen thuộc tại tầng
hầm các tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại,…Bởi chúng sở hữu những lợi ích
đặc biệt, đem đến sự an toàn tuyệt đối cho con người. Chúng ta hãy cùng tìm những lí
do mà bạn cần nên sử dụng thông gió tầng hầm nhé.
Tác dụng của hệ thống thông gió tầng hầm rất đa dạng, có thể kể đến như: -
Loại bỏ các khí độc hại tồn tại trong không gian như NO, NO2, CO2, SO2,… -
Cung cấp khí tươi, đem đến nguồn không khí trong lành, thoáng đãng -
Giảm thiểu nguy cơ cháy nổ xảy đến cho không gian lắp đặt -
Đảm bảo môi trường sinh hoạt, làm việc tiêu chuẩn, từ đó giúp đảm bảo sức
khỏe cho người lao động 8 -
Tiết kiệm chi phí đầu tư so với phương án lắp điều hòa
Như vậy, thông gió tầng hầm là một giải pháp tối ưu cho chủ đầu tư. Với tính
chất của tầng hầm, nơi chứa lưu lượng xe lớn cùng hàng loạt khí độc hại, thiếu oxy.
Thông qua hệ thống này, chủ đầu tư có thể đảm bảo giảm thiểu không khí ô nhiễm tại
tầng hầm, đảm bảo sức khỏe của người sử dụng cũng như trải nghiệm tốt nhất của
người dùng khi đến với tòa nhà, công trình.
2.2. Thiết kế thông gió tầng hầm gồm các bước
2.2.1. Tính thể tích tầng hầm
- Diện tích tầng hầm 1 là 1000m , chiều cao 2.5m 2
- Thể tích khu vực này V = 1000 × 2.5 = 2500m3 1
- Diện tích tầng hầm 2 là 1200m , chiều cao 3m 2
- Thể tích khu vực này V = 1200 × 3 = 3600m3 2
2.2.2. Tính lưu lượng gió thải
Quy chuẩn thiết kế: Theo tiêu chuẩn Singapore CP 13:1999 lưu lượng thay đổi
không khí trong không gian tầng hầm dùng làm bãi đậu xe như sau: 9
Vthải bình thường = V × 6ACH
Vthải khí báo cháy = V × 9ACH
ACH (Air Changer per Hour): là sự thay đổi không khí mỗi giờ hay số lần thay đổi không khí trên giờ. Hầm 1:
Lưu lượng không khí thải lấy đi ở trạng thái bình thường là:
Vthải bình thường = V × 6 = 2500 × 6 = 15000 m /h = 4166,67 l/s. 3
(m3/h: đơn vị của lưu lượng gió)
Lưu lượng không khí thải lấy đi ở trạng thái có cháy: V 3
thải khí báo cháy = V × 9 = 2500 × 9 = 22500 m /h = 6250 l/s. Hầm 2:
Lưu lượng không khí thải lấy đi ở trạng thái bình thường là:
Vthải bình thường = V × 6 = 3600 × 6 = 21600 m /h = 6000 l/s. 3
Lưu lượng không khí thải lấy đi ở trạng thái có cháy: V 3
thải khí báo cháy = V × 9 = 3600 × 9 = 32400 m /h = 9000 l/s.
2.2.3. Chọn quạt hút gió thải -
Một tầng hầm gồm có 4 hệ thống thông gió, mỗi hệ thống có 3 quạt thông gió (n=12) Hầm 1: - Lưu lượng quạt: Trạng thái bình thường: V Q thải bình thường bình thường = = 4166.67 = 347.22 l/s. n 12 15000 = = 1250 m3/h. 12 Trạng thái có cháy: V 6250 Q thảicháy cháy = = = 520.83 l/s. n 12 22500 = = 1875 m3/h. 12 Chọn quạt SAJC – C3 -
Được sản suất bởi System Fan Việt Nam 10 -
Lưu lượng 1000 – 2000 (m /h) 3 -
Công suất 0,37KW, điện áp 220V-380V 11 Hầm 2: Lưu lượng quạt: Trạng thái bình thường: V 6000 Q thải bình thường bình thường = = = 500 l/s. n 12 21600 = = 1800 m3/h. 12 Trạng thái có cháy: V 9000 Q thảicháy cháy = = = 750 l/s. n 12 32400 = = 2700 m3/h. 12 Chọn quạt SADC-C4
- Được sản suất bởi System Fan Việt Nam
- Lưu lượng 1800 – 3200 (m /h) 3
- Công suất 0,75KW, điện áp 380V 12 13
2.2.4. Chọn cảm biến CO2
- Giám sát nồng độ CO2 trong các tòa nhà đặt biệt là các hệ thống bãi xe. Luôn
tồn tại nhiều khí thải từ các phương tiện, ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe con
người khi đi vào khu vực này. Đặc biệt là những người già, yếu phổi, hen suyễn…
- Từ đó chúng ta có thể kiểm soát bằng cách bật các hệ thống thông gió để đưa khí sạch vào.
Cảm biến đo khí CO2, đo nồng độ khí CO2.
Chọn cảm biến đo nồng độ khí CO2 ES-CO2-01 ( RS485 | 4-20mA | 0-10V ) 14
Chú thích: PPM là đơn vị đo nồng độ khí thải, là mật độ của 1 chất cần đo trên
1000.000 các chất khác hay 1 PPM = 1mg/l. 15
Chỉ số nồng độ cũng như mức độ ảnh hưởng của từng chỉ số đối với từ
bình thường đến nguy hiểm:
- Nồng độ 0.07%: không ảnh hưởng nhiều đến con người trong phòng
- Nồng độ 0.1%: nồng độ cho phép trong trường hợp thông thường
- Nồng độ 0.15%: nồng độ cho phép khi dùng tính toán thông gió
- Nồng độ 0.2-0.5%: tương đối nguy hiểm
- Nồng độ > 0.5%: nguy hiểm
- Nồng độ 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.
- Nồng độ 8%: nếu thở trong môi trường này kéo dài 10 phút thì mặt đỏ bừng và đau đầu
- Nồng độ >18%: hết sức nguy hiểm có thể dẫn tới tử vong.
- Tín hiệu ngõ ra của cảm biến thường là dạng tuyến tính analog 0-10V
- Ngõ ra của cảm biến CO2 sẽ kết nối với đầu Analog input (AI) của DDC-C46. 16
- Sau khi có giá trị nồng độ khí CO/CO2 từ khu vực đó, bộ điều khiển sẽ so sánh
với giá trị cài đặt trước (Setpoint) của hệ thống để xuất lệnh điều khiển. Thí vụ
khi nồng độ khí CO/CO2 trên 9PPM (tương ứng với 5V) thì hệ thống sẽ kích
chạy quạt ở tốc độ thấp. Còn khi nồng độ khí CO/CO2 trên 25PPM (trên 8V)
thì hệ thống sẽ kích chạy quạt ở tốc độ cao.
2.2.5. Cảm biến đo nồng độ khí CO 
Model : HML-N ( có hiển thị ) 
Dãy đo : 0..100 ppm và 0..300 ppm. 
Ngõ ra tín hiệu : 4-20mA / 0-10V 
Nguồn cấp tín hiệu : 24VDC 
Sai số của thiết bị : +/- 10 ppm 
Nhiệt độ làm việc của cảm biến : -30..40 C 
Khả năng bảo vệ chống bụi và nước : IP54 
Tuổi thọ trung bình của thiết bị 5-7 năm. 17