›
›

Giáo trình Điều hòa không khí và thông gió

pdf 314 trang ngocly 1440
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Điều hòa không khí và thông gió", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_dieu_hoa_khong_khi_va_thong_gio.pdf

Nội dung text: Giáo trình Điều hòa không khí và thông gió

  1. Giáo trình Điều hịa khơng khí Và thơng giĩ
  2. CHƯƠNG I : NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHƠNG KHÍ ẨM 1.1 KHƠNG KHÍ ẨM 1.1.1 Khái niệm về khơng khí ẩm Khơng khí xung quanh chúng ta là hỗn hợp của nhiều chất khí, chủ yếu là N2 và O2 ngồi ra cịn một lượng nhỏ các khí trơ, CO2, hơi nước . . . - Khơng khí khơ: Khơng khí khơng chứa hơi nước gọi là khơng khí khơ. Trong thực tế khơng cĩ khơng khí khơ hồn tồn, mà khơng khí luơn luơn cĩ chứa một lượng hơi nước nhất định. Đối với khơng khí khơ khi tính tốn thường người ta coi là khí lý tưởng. Thành phần của các chất khí trong khơng khí khơ được phân theo tỷ lệ phần trăm sau đây: Bảng 1.1. Tỷ lệ các chất khí trong khơng khí khơ Tỷ lệ phần trăm, % Thành phần Theo khối lượng Theo thể tích - Ni tơ: N2 75,5 78,084 - Ơxi : O2 23,1 20,948 - Argon - A 1,3 0,934 - Carbon-Dioxide: CO2 0,046 0,03 - Chất khí khác: Nêơn, Hêli, Kripton, 0,05 0,004 Xênon, Ơzơn, Radon vv . . . - Khơng khí ẩm: Khơng khí cĩ chứa hơi nước gọi là khơng khí ẩm. Trong tự nhiên chỉ cĩ khơng khí ẩm và trạng thái của nĩ được chia ra các dạng sau: a) Khơng khí ẩm chưa bão hịa: Là trạng thái mà hơi nước cịn cĩ thể bay hơi thêm vào được trong khơng khí, nghĩa là khơng khí vẫn cịn tiếp tục cĩ thể nhận thêm hơi nước. b) Khơng khí ẩm bão hịa: Là trạng thái mà hơi nước trong khơng khí đã đạt tối đa và khơng thể bay hơi thêm vào đĩ được. Nếu tiếp tục cho bay hơi nước vào khơng khí thì cĩ bao bao nhiêu hơi bay vào khơng khí sẽ cĩ bấy nhiêu hơi ẩm ngưng tụ lại. c) Khơng khí ẩm quá bão hịa: Là khơng khí ẩm bão hịa và cịn chứa thêm một lượng hơi nước nhất định. Tuy nhiên trạng thái quá bão hồ là trạng thái khơng ổn định và cĩ xu hướng biến đổi đến trạng thái bão hồ do lượng hơi nước dư bị tách dần ra khỏi khơng khí . Ví dụ như trạng thái sương mù là khơng khí quá bão hịa. Tính chất vật lý và mức độ ảnh hưởng của khơng khí đến cảm giác của con người phụ thuộc nhiều vào lượng hơi nước tồn tại trong khơng khí. Như vậy, mơi trường khơng khí cĩ thể coi là hổn hợp của khơng khí khơ và hơi nước. Chúng ta cĩ các phương trình cơ bản của khơng khí ẩm như sau: - Phương trình cân bằng khối lượng của hổn hợp: G = Gk + Gh (1-1) G, Gk, Gh - Lần lượt là khối lượng khơng khí ẩm, khơng khí khơ và hơi nước trong khơng khí, kg. 1
  3. - Phương trình định luật Dantơn của hổn hợp: B = Pk + Ph (1-2) 2 B, Pk, Ph - Ap suất khơng khí, phân áp suất khơng khí khơ và hơi nước trong khơng khí, N/m . - Phương trình tính tốn cho phần khơng khí khơ: Pk.V = Gk.Rk.T (1-3) V - Thể tích hổn hợp, m3; 3 Gk - Khối lượng khơng khí khơ trong V (m ) của hổn hợp, kg; Rk - Hằng số chất khí của khơng khí khơ, Rk = 287 J/kg.K T - Nhiệt độ hổn hợp, T = t + 273,15 , oK - Phương trình tính tốn cho phần hơi ẩm trong khơng khí: Ph.V = Gh.Rh.T (1-4) 3 Gh - Khối lượng hơi ẩm trong V (m ) của hổn hợp, kg; Rh - Hằng số chất khí của hơi nước, Rh = 462 J/kg.K 1.1.2 Các thơng số vật lý của khơng khí ẩm 1.1.2.1 Áp suất khơng khí. Ap suất khơng khí thường được gọi là khí áp, ký hiệu là B. Nĩi chung giá trị B thay đổi theo khơng gian và thời gian. Đặc biệt khí áp phụ thuộc rất nhiều vào độ cao, ở mức mặt nước biển, áp suất khí quyển khoảng 1 at, nhưng ở độ cao trên 8000m của đỉnh Everest thì áp suất chỉ cịn 0,32 at và nhiệt độ sơi của nước chỉ cịn 71oC (xem hình 1-1). Tuy nhiên trong kỹ thuật điều hịa khơng khí giá trị chênh lệch khơng lớn cĩ thể bỏ qua và người ta coi B khơng đổi. Trong tính tốn người ta lấy ở trạng thái tiêu chuẩn Bo = 760 mmHg. Đồ thị I-d của khơng khí ẩm thường được xây dựng ở áp suất B = 745mmHg và Bo = 760mmHg. 2
  4. Hình 1.1. Sự thay đổi khí áp theo chiều cao so với mặt nước biển 1.1.2.2 Nhiệt độ. - Nhiệt độ là đại lượng biểu thị mức độ nĩng lạnh. Đây là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến cảm giác của con người. Trong kỹ thuật điều hịa khơng khí người ta thường sử dụng 2 thang nhiệt độ là độ C và độ F. Đối với một trạng thái nhất định nào đĩ của khơng khí ngồi nhiệt độ thực của nĩ trong kỹ thuật cịn cĩ 2 giá trị nhiệt độ đặc biệt cần lưu ý trong các tính tốn cũng như cĩ ảnh hưởng nhiều đến các hệ thống và thiết bị là nhiệt độ điểm sương và nhiệt độ nhiệt kế ướt. - Nhiệt độ điểm sương: Khi làm lạnh khơng khí nhưng giữ nguyên dung ẩm d (hoặc phân áp suất ph) tới nhiệt độ ts nào đĩ hơi nước trong khơng khí bắt đầu ngưng tụ thành nước bão hịa. Nhiệt độ ts đĩ gọi là nhiệt độ điểm sương (hình 1-2). Như vậy nhiệt độ điểm sương của một trạng thái khơng khí bất kỳ nào đĩ là nhiệt độ ứng với trạng thái bão hịa và cĩ dung ẩm bằng dung ẩm của trạng thái đã cho. Hay nĩi cách khác nhiệt độ điểm sương là nhiệt độ bão hịa của hơi nước ứng với phân áp suất ph đã cho. Từ đây ta thấy giữa ts và d cĩ mối quan hệ phụ thuộc. Những trạng thái khơng khí cĩ cùng dung ẩm thì nhiệt độ đọng sương của chúng như nhau. Nhiệt độ đọng sương cĩ ý nghĩa rất quan trọng khi xem xét khả năng đọng sương trên các bề mặt cũng như xác định trạng thái khơng khí sau xử lý. Khi khơng khí tiếp xúc với một bề mặt, nếu nhiệt độ bề mặt đĩ nhỏ hơn hay bằng nhiệt độ đọng sương ts thì hơi ẩm trong khơng khí sẽ ngưng kết lại trên bề mặt đĩ, trường hợp ngược lại thì khơng xảy ra đọng sương. - Nhiệt độ nhiệt kế ướt: Khi cho hơi nước bay hơi đoạn nhiệt vào khơng khí chưa bão hịa (I=const). Nhiệt độ của khơng khí sẽ giảm dần trong khi độ ẩm tương đối tăng lên. Tới trạng thái bão hồ ϕ = 100% quá trình bay hơi chấm dứt. Nhiệt độ ứng với trạng thái bão hồ cuối cùng này gọi là nhiệt độ nhiệt độ nhiệt kế ướt và ký hiệu là tư. Người ta gọi nhiệt độ nhiệt kế ướt là vì nĩ được xác định bằng nhiệt kế cĩ bầu thấm ướt nước (hình 1-2). Như vậy nhiệt độ nhiệt kế ướt của một trạng thái là nhiệt độ ứng với trạng thái bão hịa và cĩ entanpi I bằng entanpi của trạng thái khơng khí đã cho. Giữa entanpi I và nhiệt độ nhiệt kế ướt tư cĩ mối quan hệ phụ thuộc. Trên thực tế ta cĩ thể đo được nhiệt độ nhiệt kế ướt của trạng thái khơng khí hiện thời là nhiệt độ trên bề mặt thống của nước. 3
  5. I kJ/kg A I = 0% t 10 c = ns on ϕ s co t d= C tỉ ts B d, kg/kg d = d AB Hình 1.2. Nhiệt độ đọng sương và nhiệt độ nhiệt kế ướt của khơng khí 1.1.2.3 Độ ẩm 1. Độ ẩm tuyệt đối. Là khối lượng hơi ẩm trong 1m3 khơng khí ẩm. Giả sử trong V (m3) khơng khí ẩm cĩ chứa Gh (kg) hơi nước thì độ ẩm tuyệt đối ký hiệu là ρh được tính như sau: G ρ = h , kg / m 3 (1-5) h V Vì hơi nước trong khơng khí cĩ thể coi là khí lý tưởng nên: 1 p h 3 ρ h = = , kg / m (1-6) v h R h .T trong đĩ: 2 ph - Phân áp suất của hơi nước trong khơng khí chưa bão hồ, N/m o Rh - Hằng số của hơi nước Rh = 462 J/kg. K T - Nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí ẩm, tức cũng là nhiệt độ của hơi nước, oK 2. Độ ẩm tương đối. Độ ẩm tương đối của khơng khí ẩm, ký hiệu là ϕ (%) là tỉ số giữa độ ẩm tuyệt đối ρh của khơng khí với độ ẩm bão hịa ρmax ở cùng nhiệt độ với trạng thái đã cho. ρ ϕ = h , % (1-7) ρ max hay: p ϕ = h , % (1-8) p max Độ ẩm tương đối biểu thị mức độ chứa hơi nước trong khơng khí ẩm so với khơng khí ẩm bão hịa ở cùng nhiệt độ. Khi ϕ = 0 đĩ là trạng thái khơng khí khơ. 0 < ϕ < 100 đĩ là trạng thái khơng khí ẩm chưa bão hồ. ϕ = 100 đĩ là trạng thái khơng khí ẩm bão hịa. - Độ ẩm ϕ là đại lượng rất quan trọng của khơng khí ẩm cĩ ảnh hưởng nhiều đến cảm giác của con người và khả năng sử dụng khơng khí để sấy các vật phẩm. - Độ ẩm tương đối ϕ cĩ thể xác định bằng cơng thức, hoặc đo bằng ẩm kế. Ẩm kế là thiết bị đo gồm 2 nhiệt kế: một nhiệt kế khơ và một nhiệt kế ướt. Nhiệt kế ướt cĩ bầu bọc vải thấm nước ở đĩ hơi nước thấm ở vải bọc xung quanh bầu nhiệt kế khi bốc hơi vào khơng khí 4
  6. sẽ lấy nhiệt của bầu nhiệt kế nên nhiệt độ bầu giảm xuống bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt tư ứng với trạng thái khơng khí bên ngồi. Khi độ ẩm tương đối bé, cường độ bốc hơi càng mạnh, độ chênh nhiệt độ giữa 2 nhiệt kế càng cao. Do đĩ độ chênh nhiệt độ giữa 2 nhiệt kế phụ thuộc vào độ ẩm tương đối và nĩ được sử dụng để làm cơ sở xác định độ ẩm tương đối ϕ. Khi ϕ =100%, quá trình bốc hơi ngừng và nhiệt độ của 2 nhiệt kế bằng nhau. 1.1.2.4. Khối lượng riêng và thể tích riêng. Khối lượng riêng của khơng khí là khối lượng của một đơn vị thể tích khơng khí. Ký hiệu là ρ, đơn vị kg/m3. G ρ = , kg/m3 (1-9) V Đại lượng nghịch đảo của khối lượng riêng là thể tích riêng. Ký hiệu là v 1 v = , m3/kg (1-10) ρ Khối lượng riêng và thể tích riêng là hai thơng số phụ thuộc. Trong đĩ: V ⎡ p k p h ⎤ G = G h + G k = .⎢ + ⎥ (1-11) T ⎣R k R h ⎦ Do đĩ: 1 ⎡ p k p h ⎤ ρ = .⎢ + ⎥ (1-12) T ⎣R k R h ⎦ Mặt khác: 8314 8314 3 R K = = = 287J / kg.K = 2,153mmHg.m / kg.K µ K 29 8314 8314 3 R h = = = 462J / kg.K = 3,465mmHg.m / kg.K µ h 18 Thay vào ta cĩ: 1 ⎡ p k p h ⎤ 1 1 ρ = .⎢ + ⎥ = []0,465p k + 0,289.p h = .[]0,465.B − 0,176, p h , (1-13) T ⎣R k R h ⎦ T T trong đĩ B là áp suất khơng khí ẩm: B = pk + ph - Nếu là khơng khí khơ hồn tồn: 0,465 ρ = .B (1-14) k T - Nếu khơng khí cĩ hơi ẩm: p ϕ.p ρ = ρ − 0,176. h = ρ − 0,176. max (1-15) k T k T Lưu ý trong các cơng thức trên áp suất tính bằng mmHg o 3 Ở điều kiện: t = 0 C và p = 760mmHg: ρ = ρo = 1,293 kg/m . Như vậy cĩ thể tính khối lượng riêng của khơng khí khơ ở một nhiệt độ bất kỳ dựa vào cơng thức: ρ 1,293 ρ = o = (1-16) k t t 1+ 1+ 273 273 Khối lượng riêng thay đổi theo nhiệt độ và khí áp. Tuy nhiên trong phạm vi điều hồ khơng khí nhiệt độ khơng khí thay đổi trong một phạm vi khá hẹp nên cũng như áp suất sự 5
  7. thay đổi của khối lượng riêng của khơng khí trong thực tế kỹ thuật khơng lớn nên người ta o 3 lấy khơng đổi ở điều kiện tiêu chuẩn: to = 20 C và B = Bo = 760mmHg: ρ = 1,2 kg/m 1.1.2.5. Dung ẩm (độ chứa hơi). Dung ẩm hay cịn gọi là độ chứa hơi, được ký hiệu là d là lượng hơi ẩm chứa trong 1 kg khơng khí khơ. G d = h , kg/kg khơng khí khơ (1-17) G k - Gh: Khối lượng hơi nước chứa trong khơng khí, kg - Gk: Khối lượng khơng khí khơ, kg Ta cĩ quan hệ: G ρ p R d = h = h = h . k G k ρk p k R h (1-18) Sau khi thay R = 8314/µ ta cĩ p p d = 0,622. h = 0,622. h (1-19) p k p − p h 1.1.2.6 Entanpi Entanpi của khơng khí ẩm bằng entanpi của khơng khí khơ và của hơi nước chứa trong nĩ. Entanpi của khơng khí ẩm được tính cho 1 kg khơng khí khơ. Ta cĩ cơng thức: I = Cpk.t + d (ro + Cph.t) kJ/kg kkk (1-20) Trong đĩ: o Cpk - Nhiệt dung riêng đẳng áp của khơng khí khơ Cpk = 1,005 kJ/kg. K o Cph - Nhiệt dung riêng đẳng áp của hơi nước ở 0oC: Cph = 1,84 kJ/kg. K o ro - Nhiệt ẩn hĩa hơi của nước ở 0 C: ro = 2500 kJ/kg Như vậy: I = 1,005.t + d (2500 + 1,84.t) kJ/kg kkk (1-21) 1.2 CÁC ĐỒ THỊ TRẠNG THÁI CỦA KHƠNG KHÍ ẨM 1.2.1 Đồ thị I-d. Đồ thị I-d biểu thị mối quan hệ của các đại lượng t, ϕ, I, d và pbh của khơng khí ẩm. Đồ thị được giáo sư L.K.Ramzin (Nga) xây dựng năm 1918 và sau đĩ được giáo sư Mollier (Đức) lập năm 1923. Nhờ đồ thị này ta cĩ thể xác định được tất cả các thơng số cịn lại của khơng khí ẩm khi biết 2 thơng số bất kỳ. Đồ thị I-d thường được các nước Đơng Âu và Liên xơ (cũ) sử dụng. Đồ thị I-d được xây dựng ở áp suất khí quyển 745mmHg và 760mmHg. Đồ thị gồm 2 trục I và d nghiêng với nhau một gĩc 135o. Mục đích xây dựng các trục nghiêng một gĩc 135o là nhằm làm giãn khoảng cách giữa các đường cong tham số đặc biệt là các đường ϕ = const nhằm tra cứu các thơng số thuận lợi hơn. Trên đồ thị này các đường I = const nghiêng với trục hồnh một gĩc 135o, đường d = const là những đường thẳng đứng. Đối với đồ thị I-d được xây dựng theo cách trên cho thấy các 6
  8. đường cong tham số hầu như chỉ nằm trên gĩc 1/4 thứ nhất của toạ độ Đề Các . Vì vậy, để hình vẽ được gọn người ta xoay trục d lại vuơng gĩc với trục I mà vẫn giữ nguyên các đường cong như đã biểu diễn, tuy nhiên khi tra cứu entanpi I của khơng khí ta vẫn tra theo đường nghiêng với trục hồnh một gĩc 135o. Với cách xây dựng như vậy, các đường tham số của đồ thị sẽ như sau: a) Các đường I = const nghiêng với trục hồnh một gĩc 135o. b) Các đường d = const là đường thẳng đứng c) Các đường t = const là đường thẳng chếch lên phía trên, gần như song song với nhau. Thật vậy, ta cĩ biểu thức: ⎛ ∂I ⎞ ⎜ ⎟ = 2500 +1,84t (1-22) ⎝ ∂d ⎠t=const Đường t = 100oC tương ứng với nhiệt độ bão hồ của hơi nước ứng với áp suất khí quyển được tơ đậm d) Đường ph = f(d) Ta cĩ quan hệ: p d = 0,622. h (1-23) p − p h Quan hệ này được xây dựng theo đường thẳng xiên và giá trị ph được tra cứu trên trục song song với trục I và năm bên phải đồ thị I-d. e) Các đường ϕ=const Trong vùng t ts(p) đường ϕ = const là những đường thẳng đứng Khi áp suất khí quyển thay đổi thì đồ thị I-d cũng thay đổi theo. Áp suất khí quyển thay đổi trong khoảng 20mmHg thì sự thay đổi đĩ là khơng đáng kể. Trên hình 1-2 là đồ thị I-d của khơng khí ẩm, xây dựng ở áp suất khí quyển Bo= 760mmHg. Trên đồ thị này ở xung quanh cịn cĩ vẽ thêm các đường ε=const giúp cho tra cứu khi tính tốn các sơ đồ điều hồ khơng khí. 7
  9. Hình 1.3. Đồ thị I-d của khơng khí ẩm 1.2.2 Đồ thị d-t. Đồ thị d-t được các nước Anh, Mỹ, Nhật, Úc vv sử dụng rất nhiều. Đồ thị d-t cĩ 2 trục d và t vuơng gĩc với nhau, cịn các đường đẳng entanpi I=const tạo thành gốc 135o so với trục t. Các đường ϕ = const là những đường cong tương tự như trên đồ thị I-d. Cĩ thể coi đồ thị d-t là hình ảnh của đồ thị I-d qua một gương phản chiếu. Đồ thị d-t chính là đồ thị t-d khi xoay 90o, được Carrrier xây dựng năm 1919 nên thường được gọi là đồ thị Carrier (hình 1-4). Trục tung là độ chứa hơi d (g/kg), bên cạnh là hệ số nhiệt hiện SHF (Sensible) Trục hồnh là nhiệt độ nhiệt kế khơ t (oC) Trên đồ thị cĩ các đường tham số sau đây: - Đường I=const tạo với trục hồnh một gĩc 135o. Các giá trị entanpi của khơng khí cho tbên cạnh đường ϕ=100%, đơn vị kJ/kg khơng khí khơ - Đường ϕ=const là những đường cong lõm, càng đi lên phía trên (d tăng) ϕ càng lớn. Trên đường ϕ=100% là vùng sương mù. - Đường thể tích riêng v = const là những đường thẳng nghiêng song song với nhau, đơn vị m3/kg khơng khí khơ. - Ngồi ra trên đồ thị cịn cĩ đường Ihc là đường hiệu chỉnh entanpi (sự sai lệch giữa entanpi khơng khí bão hồ và chưa bão hồ) 8
  10. Hình 1.4. Đồ thị t-d của khơng khí ẩm 1.3 MỘT SỐ QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRÊN ĐỒ THỊ I-D 1.3.1 Quá trình thay đổi trạng thái của khơng khí. Quá trình thay đổi trạng thái của khơng khí ẩm từ trạng thái A (tA, ϕA) đến B (tB, ϕB) được biểu thị bằng đoạn thẳng AB, mủi tên chỉ chiều quá trình gọi là tia quá trình. 9
  11. IA I A IB α 45° B C ϕ=100% D d Hình 1.5. Ý nghĩa hình học của ε Đặt (IA - IB)/(dA-dB) = ∆I/∆d =εAB gọi là hệ số gĩc tia của quá trình AB Ta hãy xét ý nghĩa hình học của hệ số εAB Ký hiệu gĩc giữa tia AB với đường nằm ngang là α. Ta cĩ ∆I = IB - IA = m.AD ∆d= dB - dA = n.BC Trong đĩ m, n là tỉ lệ xích của các trục toạ độ. m - kCal/kg kkk / 1mm n - kg/kg kkk / 1mm Từ đây ta cĩ ∆I m.AD ε = = , Kcal/kg (1-24) AB ∆d n.BC m m hay ε = (tgα + tg45o ). = (tgα +1). , kCal/kg (1-25) AB n n Như vậy trên trục toạ độ I-d cĩ thể xác định tia AB thơng qua giá trị εAB. Để tiện cho việc sử dụng trên đồ thị ở ngồi biên người ta vẽ thêm các đường ε = const lấy gốc O của toạ độ làm khởi điểm. Nhưng để khơng làm rối đồ thị người ta chỉ vẽ 01 đoạn ngắn nằm ở bên ngồi đồ thị ở phía trên, bên phải và ở phía dưới. Trên các đoạn thẳng người ta ghi giá trị của các gĩc tia ε. Các đường ε cĩ ý nghĩa rất quan trọng trong các tính tốn các sơ đồ điều hồ khơng khí sau này vì cĩ nhiều quá trình người ta biết trước trạng thái ban đầu và hệ số gĩc tia ε quá trình đĩ. Như vậy trạng thái cuối của quá trình sẽ nằm ở vị trí trên đường song song với đoạn cĩ ε đã cho và đi qua trạng thái ban đầu. Các đường ε = const cĩ các tính chất sau: - Hệ số gĩc tia ε phản ánh hướng của quá trình AB, mỗi quá trình ε cĩ một giá trị nhất định. - Các đường ε cĩ trị số như nhau thì song song với nhau. - Tất cả các đường ε đều đi qua gĩc tọa độ (I=0 và d=0). 1.3.2. Quá trình hịa trộn hai dịng khơng khí. Trong kỹ thuật điều hịa khơng khí người ta thường gặp các quá trình hịa trộn 2 dịng khơng khí ở các trạng thái khác nhau. Vấn đề đặt ra là phải xác định trạng thái hồ trộn. Giả sử hịa trộn một lượng khơng khí ở trạng thái A(IA, dA) cĩ khối lượng phần khơ là LA với một lượng khơng khí ở trạng thái B(IB, dB) cĩ khối lượng phần khơ là LB và thu được một 10
  12. lượng khơng khí ở trạng thái C(IC, dC) cĩ khối lượng phần khơ là LC. Ta xác định các thơng số của trạng thái hồ trộn C. I IA A I I C 00% B C ϕ=1 B d d d d B C A Hình 1.6. Quá trình hồ trộn trên đồ thị I-d Ta cĩ các phương trình: - Cân bằng khối lượng LC = LA + LB (1-26) - Cân bằng ẩm dC.LC = dA.LA + dB.LB (1-27) - Cân bằng nhiệt IC.LC = IA.LA + IB.LB (1-28) Thế (1-25) vào (1-26) và (1-27) và chuyển vế ta cĩ: (IA - IC).LA = (IC - IB).LB (dA - dC).LA = (dC - dB).LB hay: I − I I − I A C = C B (1-29) d A − d C d C − d B Từ biểu thức này ta rút ra: I − I d − d L A C = A C = B (1-30) IC − IB dC − dB LA - Phương trình (1-28) là các phương trình biểu thị đường thẳng AC và BC, các đường thẳng này cĩ cùng hệ số gĩc tia bằng nhau (tức cùng độ nghiêng) và chung điểm C nên ba điểm A, B, C thẳng hàng. Điểm C nằm trên đoạn AB. - Theo phương trình (1-29) suy ra điểm C nằm trên AB và chia đoạn AB theo tỷ lệ LB/LA cụ thể : AC I − I d − d L = A C = A C = B (1-31) CB IC − I B d C − d B L A Thơng số trạng thái của điểm C được xác định như sau: L A L B I C = I A . + I B . (1-32) L C L C d A d B d C = d A . + d B . (1-33) d C d C ♦ ♦ ♦ 11
  13. CHƯƠNG II ẢNH HƯỞNG CỦA MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ VÀ CHỌN THƠNG SỐ TÍNH TỐN CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ Mơi trường khơng khí xung quanh chúng ta cĩ tác động rất lớn trực tiếp đến con người và các hoạt động khác của chúng ta. Khi cuộc sống con người đã được nâng cao thì nhu cầu về việc tạo ra mơi trường nhân tạo phục vụ cuộc sống và mọi hoạt động của con người trở nên vơ cùng cấp thiết. Mơi trường khơng khí tác động lên con người và các quá trình sản xuất thơng qua nhiều nhân tố, trong đĩ các nhân tố sau đây ảnh hưởng nhiều nhất đến con người: - Nhiệt độ khơng khí t, oC; - Độ ẩm tương đối ϕ, %; - Tốc độ lưu chuyển của khơng khí ω, m/s; - Nồng độ bụi trong khơng khí Nbụi, %; - Nồng độ của các chất độc hại Nz; % - Nồng độ ơxi và khí CO2 trong khơng khí; NO2, NCO2, %; - Độ ồn Lp, dB. Dưới đây chúng ta sẽ nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố đĩ. 2.1 ẢNH HƯỞNG CỦA MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ ĐẾN CON NGƯỜI 2.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ. Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nĩng lạnh đối với con người. Cơ thể con người cĩ nhiệt độ xấp xỉ 37oC. Trong quá trình vận động cơ thể con người luơn luơn thải ra mơi trường nhiệt lượng qtỏa. Lượng nhiệt do cơ thể toả ra phụ thuộc vào cường độ vận động: vận động càng nhiều thì nhiệt lượng toả ra càng lớn. Vì vậy để duy trì thân nhiệt cơ thể thường xuyên trao đổi nhiệt với mơi trường xung quanh. Để thải nhiệt ra mơi trường cơ thể cĩ 02 hình thức trao đổi: - Truyền nhiệt ra mơi trường do chênh lệch nhiệt độ ∆t. Nhiệt lượng trao đổi theo dạng này gọi là nhiệt hiện qh. - Thải nhiệt ra mơi trường do thốt mồ hơi hay cịn gọi là toả ẩm. Nhiệt lượng trao đổi dưới hình thức này gọi là nhiệt ẩn qâ. Mối quan hệ giữa 2 hình thức thải nhiệt và nhiệt toả của cơ thể được thể hiện bởi phương trình sau đây: qtỏa = qh + qâ (2-1) Đây là một phương trình cân bằng động, giá trị của mỗi một đại lượng trong phương trình cĩ thể thay đổi tuỳ thuộc vào cường độ vận động, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ chuyển động của khơng khí mơi trường xung quanh vv Trong phương trình đĩ qâ là đại lượng mang tính chất điều chỉnh, giá trị của nĩ lớn nhỏ phụ thuộc vào mối quan hệ của qtoả và qh để đảm bảo phương trình (2-1) luơn luơn cân bằng. 12
  14. - Nếu cường độ vận động của con người khơng đổi thì qtoả = const, nhưng qh giảm, chẳng hạn khi nhiệt độ mơi trường tăng, ∆t = tct-tmt giảm; khi tốc độ giĩ giảm hoặc khi nhiệt trở tăng. Phương trình (2-1) mất cân bằng, khi đĩ cơ thể sẽ thải ẩm, qâ xuất hiện và tăng dần nếu qh giảm. - Nếu nhiệt độ mơi trường khơng đổi, tốc độ giĩ ổn định và nhiệt trở cũng khơng đổi thì qh = const, khi cường độ vận động tăng qtoả tăng, phương trình (2-1) mất cân bằng, khi đĩ cơ thể cũng sẽ thải ẩm, qtoả càng tăng cao thì qâ cũng tăng lên tương ứng. Nếu vì một lý do gì đĩ mất cân bằng thì sẽ gây rối loạn và sinh đau ốm Quan hệ giữa nhiệt hiện và nhiệt ẩn theo nhiệt độ mơi trường được thể hiện trên hình 2-1. Hình 2.1. Quan hệ giữa nhiệt hiện qh và nhiệt ẩn qâ theo nhiệt độ phịng - Nhiệt hiện : Truyền nhiệt từ cơ thể con người vào mơi trường xung quanh dưới 3 phương thức: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Nhiệt hiện qh phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ giữa cơ thể và mơi trường xung quanh ∆t = tct-tmt, tốc độ chuyển động của dịng khơng khí và nhiệt trở (áo quần, chăn vv . . . ) Đặc điểm của nhiệt hiện là phụ thuộc rất nhiều vào ∆t = tct-tmt : khi nhiệt độ mơi trường tmt nhỏ hơn thân nhiệt, cơ thể truyền nhiệt cho mơi trường, khi nhiệt độ mơi trường lớn hơn thân nhiệt thì cơ thể nhận nhiệt từ mơi trường. Khi nhiệt độ mơi trường khá bé, ∆t = tct- tmt lớn, qh lớn, cơ thể mất nhiều nhiệt nên cĩ cảm giác lạnh và ngược lại khi nhiệt độ mơi trường lớn khả năng thải nhiệt ra mơi trường giảm nên cĩ cảm giác nĩng. Khi nhiệt độ mơi trường khơng đổi, tốc độ khơng khí ổn định thì qh khơng đổi. Nếu cường độ vận động của con người thay đổi thì lượng nhiệt hiện qh khơng thể cân bằng với nhiệt toả qtoả Để thải hết nhiệt lượng do cơ thể sinh ra, cần cĩ hình thức trao đổi thứ 2, đĩ là toả ẩm. - Nhiệt ẩn: Nhiệt truyền ra mơi trường dưới hình thức toả ẩm gọi là nhiệt ẩn. Tỏa ẩm cĩ thể xảy ra trong mọi phạm vi nhiệt độ và khi nhiệt độ mơi trường càng cao, cường độ vận động càng lớn thì toả ẩm càng nhiều. Nhiệt năng của cơ thể được thải ra ngồi cùng với hơi nước dưới dạng nhiệt ẩn, nên lượng nhiệt này được gọi là nhiệt ẩn. Ngay cả khi nhiệt độ mơi trường lớn hơn thân nhiệt (37oC), cơ thể con người vẫn thải được nhiệt ra mơi trường thơng qua hình thức tỏa ẩm, đĩ là thốt mồ hơi. Người ta đã tính được rằng cứ thốt 1 g mồ hơi thì cơ thể thải được một lượng nhiệt xấp xỉ 2500J. Nhiệt độ càng cao, độ ẩm mơi trường càng bé thì mức độ thốt mồ hơi càng nhiều. Nhiệt ẩn cĩ giá trị càng cao khi hình thức thải nhiệt bằng truyền nhiệt khơng thuận lợi. Rỏ ràng rằng, con người cĩ thể sống trong một phạm vi thay đổi nhiệt độ khá lớn, tuy nhiên nhiệt độ thích hợp nhất đối với con người chỉ nằm trong khoảng hẹp. Nhiệt độ và độ ẩm thích hợp đối với con người cĩ thể lấy theo TCVN 5687-1992 cho ở bảng 2-1 dưới đây. 13
  15. Bả ng 2-1: Thơng số vi khí hậu tiện nghi ứng với trạng thái lao động Trạng thái lao động Mùa Hè Mùa Đơng toC ϕ, % ω, m/s toC ϕ, % ω, m/s Nghỉ ngơi 22 - 24 60 - 75 0,1-0,3 24 - 27 60 - 75 0,3-0,5 Lao động nhẹ 22 - 24 60 - 75 0,3-0,5 24 - 27 60 - 75 0,5-0,7 Lao động vừa 20 - 22 60 - 75 0,3-0,5 23 - 26 60 - 75 0,7-1,0 Lao động nặng 18 - 20 60 - 75 0,3-0,5 22 - 25 60 - 75 0,7-1,5 Trên hình 2.2 biểu thị đồ thị vùng tiện nghi của hội lạnh, sưởi ấm, thơng giĩ và điều hồ khơng khí của Mỹ giới thiệu. Đồ thị này biểu diễn trên trục toạ độ với trục tung là nhiệt độ đọng sương ts và trục hồnh là nhiệt độ vận hành tv, nhiệt độ bên trong đồ thị là nhiệt độ hiệu quả tương đương. Nhiệt độ vận hành tv được tính theo biểu thức sau: α dl .t k + α bx .t bx t v = (2-2) α dl + α bx o tk, tbx - Nhiệt độ khơng khí và nhiệt độ bức xạ trung bình, C; 2 αđl, αbx - Hệ số toả nhiệt đối lưu và bức xạ, W/m .K Nhiệt độ hiệu quả tương đương được tính theo cơng thức: t c = 0,5.(t k + t ỉ) − 1,94. ωK (2-3) o tư - Nhiệt độ nhiệt kế ướt, C; ωK - Tốc độ chuyển độ của khơng khí, m/s. Hình 2.2. Đồ thị vùng tiện nghi theo tiêu chuẩn ASHRAE (Mỹ) Nhiệt độ hiệu quả tương đương xác định ảnh hưởng tổng hợp của các yếu tố : nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ chuyển động của khơng khí đến con người. 14
  16. Theo đồ thị tiện nghi, nhiệt độ hiệu quả thích hợp nằm trong khoảng 20÷26oC, độ ẩm tương đối khoảng 30÷70%, nhiệt độ đọng sương 2÷15oC. Rỏ ràng theo đồ thị này vùng tiện nghi của Mỹ cĩ những điểm sai khác so với TCVN. Trên hình 2.3 là đồ thị vùng tiện nghi được biểu diễn theo trục tung là nhiệt độ nhiệt kế ướt tư và trục hành là nhiệt độ nhiệt kế khơ tk, nhiệt độ ở giữa là nhiệt độ hiệu quả tc. Theo đồ thị này vùng tiện nghi nằm trong khoảng nhiệt độ nhiệt kế ướt từ 10÷20oC, nhiệt độ nhiệt kế khơ từ 18÷28oC và nhiệt độ hiệu quả từ 17÷24oC. Hình 2.3. Đồ thị vùng tiện nghi theonhiệt độ tk và tư 2.1.2 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối cĩ ảnh hưởng lớn đến khả năng thốt mồ hơi vào trong mơi trường khơng khí xung quanh. Quá trình này chỉ cĩ thể xảy ra khi ϕ < 100%. Độ ẩm càng thấp thì khả năng thốt mồ hơi càng lớn, cơ thể sẽ cảm thấy dễ chịu. Độ ẩm quá cao, hay quá thấp đều khơng tốt đối với con người. - Khi độ ẩm cao: Khi độ ẩm tăng lên khả năng thốt mồ hơi kém, cơ thể cảm thấy rất nặng nề, mệt mỏi và dễ gây cảm cúm. Người ta nhận thấy ở một nhiệt độ và tốc độ giĩ khơng đổi khi độ ẩm lớn khả năng bốc mồ hơi chậm hoặc khơng thể bay hơi được, điều đĩ làm cho bề mặt da cĩ lớp mồ hơi nhớp nháp. 15
  17. Hình 2.4. Giới hạn miền mồ hơi trên da Trên hình 2.4 biểu thị miền xuất hiện mồ hơi trên bề mặt da. Theo đồ thị này ta thấy, ứng với một giá trị độ ẩm nhất định, khi nâng nhiệt độ lên một giá trị nào đĩ thì trên bề mặt da xuất hiện lớp mồ hơi và ngược lại khi độ ẩm cao trên bề mặt da xuất hiện mồ hơi ngay cả khi nhiệt độ khơng khí khá thấp. Ví dụ ở độ ẩm trên 75% thì xuất hiện mồ hơi ngay cả khi nhiệt độ dưới 20oC. - Độ ẩm thấp: Khi độ ẩm thấp mồi hơi sẽ bay hơi nhanh làm da khơ, gây nứt nẻ chân tay, mơi vv. Như vậy độ ẩm quá thấp cũng khơng tốt cho cơ thể. Độ ẩm thích hợp đối với cơ thể con người nằm trong khoảng tương đối rộng ϕ= 60÷ 75% và cĩ thể chọn theo TCVN 5687-1992 nêu ở bảng 2-1. 2.1.3 Ảnh hưởng của tốc độ khơng khí Tốc độ khơng khí xung quanh cĩ ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và trao đổi chất (thốt mồ hơi) giữa cơ thể con người với mơi trường xung quanh. Khi tốc độ lớn cường độ trao đổi nhiệt ẩm tăng lên. Vì vậy khi đứng trước giĩ ta cảm thấy mát và thường da khơ hơn nơi yên tĩnh trong cùng điều kiện về độ ẩm và nhiệt độ. Khi nhiệt độ khơng khí thấp, tốc độ quá lớn thì cơ thể mất nhiều nhiệt gây cảm giác lạnh. Tốc độ giĩ thích hợp tùy thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ giĩ, cường độ lao động, độ ẩm, trạng thái sức khỏe của mỗi người vv Trong kỹ thuật điều hịa khơng khí người ta chỉ quan tâm tốc độ giĩ trong vùng làm việc, tức là vùng dưới 2m kể từ sàn nhà. Đây là vùng mà một người bất kỳ khi đứng trong phịng đều lọt hẳn vào trong khu vực đĩ (hình 2.5). Hình 2.5. Giới hạn vùng làm việc Tốc độ khơng khí lưu động được lựa chọn theo nhiệt độ khơng khí trong phịng nêu ở bảng 2-2. Khi nhiệt độ phịng thấp cần chọn tốc độ giĩ nhỏ , nếu tốc độ quá lớn cơ thể mất nhiều nhiệt, sẽ ảnh hưởng sức khoẻ . Để cĩ được tốc độ hợp lý cần chọn loại miệng thổi phù hợp và bố trí hợp lý . 16
  18. Bảng 2.2. Tốc độ tính tốn của khơng khí trong phịng o Nhiệt độ khơng khí, C Tốc độ ωk, m/s 16 ÷ 20 30 1,3 ÷ 1,5 Theo TCVN 5687:1992 tốc độ khơng khí bên trong nhà được quy định theo bảng 2-3. Bảng 2.3. Tốc độ khơng khí trong nhà qui định theo TCVN 5687 : 1992 Loại vi khí hậu Mùa Hè Mùa Đơng Vi khí hậu tự nhiên ≥ 0,5 m/s ≤ 0,1 m/s Vi khí hậu nhân tạo 0,3 m/s 0,05 Như vậy, ở chế độ điều hồ khơng khí, tốc độ giĩ thích hợp khá nhỏ. Vì vậy người thiết kế phải hết sức chú ý đảm bảo tốc độ hợp lý. 2.1.4 Ảnh hưởng của bụi Độ trong sạch của khơng khí là một trong những tiêu chuẩn quan trọng cần được khống chế trong các khơng gian điều hồ và thơng giĩ. Tiêu chuẩn này càng quan trọng đối với các đối tượng như bệnh viện, phịng chế biến thực phẩm, các phân xưởng sản xuất đồ điện tử, thiết bị quang học vv Bụi là những phần tử vật chất cĩ kích thước nhỏ bé khuếch tán trong mơi trường khơng khí. Khi trong khơng khí cĩ các chất độc hại chiếm một tỷ lệ lớn thì nĩ sẽ cĩ ảnh hưởng đến sức khỏe con người: ảnh hưởng đến hệ hơ hấp, thị giác và chất lượng cuộc sống. Đặc biệt đối với đường hơ hấp, hạt bụi càng nhỏ ảnh hưởng của chúng càng lớn, với cỡ hạt 0,5 ÷10µm chúng cĩ thể thâm nhập sâu vào đường hơ hấp nên cịn gọi là bụi hơ hấp. Mức độ tác hại của mỗi một chất tùy thuộc vào bản chất của bụi, nồng độ của nĩ trong khơng khí, thời gian tiếp xúc của con người, tình trạng sức khỏe, kích cỡ hạt bụi vv. . . - Kích thước càng nhỏ thì càng cĩ hại vì nĩ tồn tại trong khơng khí lâu và khả năng thâm nhập vào cơ thể sâu hơn và rất khĩ khử bụi. Hạt bụi lớn thì khả năng khử dễ dàng hơn nên ít ảnh hưởng đến con người. - Về bản chất : Bụi cĩ 2 nguồn gốc hữu cơ và vơ cơ. Nĩi chung bụi vơ cơ cĩ hại hơn bụi hữu cĩ vì thường cĩ kích thước nhỏ hơn và cĩ số lượng lớn hơn, thường gặp hơn trong thực tế. Nhất là tình hình các đơ thị Việt Nam hiên nam đang trong quá trình cải tạo và xây dựng tồn diện. - Nồng độ bụi cho phép trong khơng khí phụ thuộc vào bản chất của bụi và thường được đánh giá theo hàm lượng ơxit silic (SiO2) và được lấy thao bảng 2.4 dưới đây: Bảng 2.4. Nồng độ cho phép của bụi trong khơng khí Hàm lượng SO2, Nồng độ bụi cho phép của Nồng độ bụi cho phép của % khơng khí trong khu làm việc khơng khí tuần hồn 3 3 Z > 10 Zb < 2 mg/m Zb < 0,6 mg/m 2 ÷ 10 2 ÷ 4 < 1,2 17
  19. < 2 4 ÷ 6 < 1,8 Bụi amiăng < 2 Theo TCVN 5687:1992 nồng độ bụi cho phép của các chất được cho cụ thể theo bảng 2.5 dưới đây. Bảng 2.5. Nồng độ cho phép của các loại bụi theo TCVN 5687:1992 STT Loại bụi Nồng độ cho phép mg/l 1 Bụi khống và bụi hưu cơ 1,0 2 Bụi chứa trên 70% SiO2 2,0 3 Bụi chứa từ 10% đến 70% SiO2 2,0 4 Bụi amiăng và bụi hỗn hợp chứa trên 10% amiăng 0,0001 5 Hydro phốtpho 0,001 6 Anhydrid phốtpho 0,00003 7 Phốtpho vàng 0,001 8 Muối axit florua quy về HF 0,0005 9 Hydro florua 30 10 Bụi sợi thuỷ tinh và sợi khống 4,0 11 Bụi xilicát (bột tan, olivin ) chứa dưới 10% SiO2 5,0 12 Bụi borit,apatit,fosforic,ximăng chứa dưới 10% SiO2 5,0 13 Bụi đá mài nhân tạo 6,0 14 Bụi ximăng, đất sét, đá khống và hỗn hợp chúng khơng chứa SiO2 2,0 15 Bụi than, bụi than - đất, chứa trên 10% SiO2 10,0 16 Bụi than chứa dưới 0% SiO2 3,0 17 Bụi thuốc lá và bụi chè 2,0 18 Bụi nguồn gốc thực động vật (bơng, đay, gỗ, ) chứa trên 10% SiO2 19 Bụi nguồn gốc thực động vật chứa dưới 0% SiO2 4,0 20 Bụi bột ép và chất dẻo amin 6,0 21 Các loại bụi khác 10,0 22 Clorua mêtilen 0,05 23 Clomêtyltriccloxinlan 0,001 24 Clorơpen 0,002 25 Têtra clorua cacbon CCl4 0,02 26 Extralin 0,003 27 Epiclohydrin 0,002 28 Etilaxetat 0,2 29 Ête êtilic 0,3 30 Hêcxacloxiclơhexan (hỗn hợp các đồng phân) 0,1 31 Hêcxacloxiclơhexan (đồng phân γ) 0,05 32 Hêcxaclobenzơn 0,9 33 Heptaclo 0,01 34 Dinitroxotocrizơn 2,0 35 Octametil 0,02 36 Pơliclopinen 0,2 37 Pentaclonitrơbenzơn 0,5 38 Dinitroxotocrizơn 3,0 39 Tiofốt 0,05 40 Clorindan 0,01 41 Clotan 0,2 42 Etil phốtpho thuỷ ngân 0,005 18
  20. 43 Etil clorid thuỷ ngân 0,005 STT Loại bụi mg/m3 43 Dơn kim loại, á kim và hợp kim của chúng 2,0 44 Nhơm, ơxist nhơm, hợp chất nhơm 0,001 45 Berilli và hợp chất 0,1 46 Vanadi và hợp chất: Khĩi oxit vanadi 0,5 47 Bụi oxit vanadi 1,0 48 Fêrơvanadi 6,0 49 Vơnfram, carbid vơnfram 4,0 50 Ơxit sắt 0,1 51 Ơxit cátmi 0,5 52 Cơban (ơxit cơban) 0,3 53 Macgan 4,0 54 Molipđen 0,3 55 Asen và anhydrid As 0,5 56 Kền và ơxit kền 0,01 57 Chì, hợp chất vơ cơ của chì 2,0 58 Xelen 0,1 59 Anhydrid xelua 0,1 60 Clorua thuỷ ngân HgCl2 10,0 61 Oxit tantali 0,01 62 Telua 10,0 63 Oxit tatan 0,05 64 Tori 0,1 65 Triclophenoliat đồng 0,015 66 Uran (hỗn hợp hồ tan) 0,075 67 Uran (hỗn hợp khơng hồ tan) 0,1 68 Anhydrid crơm, crơmet, bicroomat quy ra Cr2O3 5,0 69 Oxit kẽm 5,0 70 Ziniconi 0,5 71 Dơn bari quy ra NaOH 2.1.5 Ảnh hưởng của các chất độc hại Trong quá trình sản xuất và sinh hoạt trong khơng khí cĩ thể cĩ lẫn các chất độc hại như NH3, Clo vv. . . Đĩ là những chất rất cĩ hại đến sức khỏe con người. Cho tới nay khơng cĩ tiêu chuẩn chung để đánh giá mức độ ảnh hưởng tổng hợp của các chất độc hại trong khơng khí. Theo TCVN 5687 : 1992 nồng độ các chất độc hại của khơng khơng khí trong phịng cho ở bảng 2.5 dưới đây. Bảng 2.6. Nồng độ cho phép của một số chất theo TCVN 5687:1992 TT Tên chất Nồng độ TT Tên chất Nồng độ cho phép cho phép mg/Lít mg/m3 1 Acrolein 0,0007 55 Anhydric sunfuarơ 0,01 2 Amilaxetat 0,1 56 Hydro sunfua 0,01 3 Amoniắc 0,02 57 Metafos 0,0001 4 Anilin 0,003 58 Mety axetat 0,01 5 Axêtandehit 0,005 59 Metyl hexylxeton 0,2 19
  21. 6 Axêtơn 0,2 60 Êt metylic của axit aoxylic 0,02 7 Dung mơi xăng 0,3 61 Metyl propilxeton 0,2 8 Xăng nhiên liệu 0,1 62 Metylsytoc 0,0001 9 Bezen 0,02 63 Metyletylamin 0,2 10 Butyl axêtat 0,2 64 Monơbutilamin 0,01 11 Vinyl axêtat 0,01 65 Monơmêtylamin 0,005 12 Hexaghen 0,001 66 Monơclostyrơn 0,05 13 Hexamêtilen diizoxiznat 0,00005 67 Rượu butilic 0,2 14 Điơxin 0,01 68 Rượu mêtylic 0,05 15 Diclobenzơn 0,02 69 Rượu propylic 0,2 16 Diclostirơn 0,05 70 Rượu etylic 1,0 17 Diclofiniltricloxilan 0,001 71 Xtyrơn 0,05 18 Dicloêtan 0,01 72 Têtralin 0,1 19 1,1- Dicloêtilen 0,05 73 Têtrauytrometan 0,0003 20 Diêtilamin 0,03 74 Têtracloheptan 0,001 21 Izơprơpilnitrat 0,005 75 Têtraclopentan 0,001 22 Iốt 0,001 76 Têtraclopropan 0,001 23 Camfora (long não) 0,003 77 Tereametyl chì 0,000005 24 Caprolactam 0,01 78 Toluudin 0,003 25 Dầu hoả 0,3 79 Toluulendizoxianat 0,0005 26 Xidilin 0,093 80 Toluen 0,05 27 Xilen (Dimetil benzen) 0,05 81 Trinytrotoluen 0,001 28 Ligzơin 0,3 82 Triclobenzen 0,1 29 Hêxamêtilen diamin 0,001 83 Tricloetylen 0,05 30 Hycrazin hiđrathdrazin 0,0001 84 Spirit trắng 0,3 31 Dêclin 0,1 85 Nhĩm Hydro cacbua qui ra C 0,3 32 Divinyl, giả butilen 0,1 86 Axit axetic 0,005 33 Dimêtilamin 0,001 87 Fênylmêtyldicloxilan 0,001 34 Dimêtilformemid 0,01 88 Fênơn 0,005 35 Danil 0,01 89 Focmandehic 0,001 36 Dinitrobenzơn 0,001 90 Fosghen 0,0005 37 Dinitrotolu 0,001 91 Suynfua cacbon 0,01 38 Hydroasen 0,0003 92 Sylvan 0,001 39 M-31 0,0001 93 Dầu thơng 0,3 (etylmelapatandiồntphat) 94 Dầu salven 0,1 40 Băng phiến 0,02 95 Rượu amylic 0,01 41 Rượu khơng no thuộc 96 Fuafurol 0,01 chuổi béo 0,002 97 Clo 0,001 42 Nitryl của axit acylic 0,0005 98 Clobenzơn 0,05 43 Các hợp chất của 0,001 99 Difenyl clo hố 0,001 nitrobenzen 100 Oxit difenyl clo hố 0,0005 44 Nitrobutan 0,03 101 Băng phiến clo hố 0,001 45 Nitrometan 0,03 102 Clorua vinyl 0,03 46 Nitropropa 0,03 103 Hydro clorua, axit clohidric 0,01 47 Nitroêtan 0,03 104 Pirydin 0,005 48 Nitrobenzơn 0,003 105 Propil axêtat 0,2 49 Ozơn 0,0001 106 Thuỷ ngân 0,00001 50 Ơxit ni tơ tính sang N2O5 0,005 107 Hydro xianua và các muối 0,0003 51 Oxit cácbon 0,02 108 Xianmhidric quy về HCN 0,01 52 Oxit etylen 0,001 109 Xiclohecxanon 0,01 53 Picalin 0,005 110 Xiclohecxaronocxin 54 Axit sunfuaric, anhydric 20
  22. sunfua 0,001 2.1.6 Ảnh hưởng của khí CO2 và tính tốn lượng giĩ tươi cung cấp Khí CO2 khơng phải là một khí độc, nhưng khi nồng độ của chúng lớn thì sẽ làm giảm nồng độ O2 trong khơng khí, gây nên cảm giác mệt mỏi. Khi nồng độ quá lớn cĩ thể dẫn đến ngạt thở, kích thích thần kinh, tăng nhịp tim và các rối loạn khác. Trong các cơng trình dân dụng, chất độc hại trong khơng khí chủ yếu là khí CO2 do con người thải ra trong quá trình sinh hoạt. Bảng 2-7 dưới đây trình bày mức độ ảnh hưởng của CO2 theo nồng độ của nĩ trong khơng khí. Theo bảng này khi nồng độ CO2 trong khơng khí chiếm 0,5% theo thể tích là cĩ thể gây nguy hiểm cho con người. Nồng độ cho phép của CO2 trong khơng khí thường lấy là 0,15% theo thể tích. Bảng 2.7. Ảnh hưởng của nồng độ CO2 trong khơng khí Nồng độ CO2 Mức độ ảnh hưởng % thể tích 0,07 - Chấp nhận được ngay cả khi cĩ nhiều người trong phịng 0,10 - Nồng độ cho phép trong trường hợp thơng thường 0,15 - Nồng độ cho phép khi dùng tính tốn thơng giĩ 0,20-0,50 - Tương đối nguy hiểm > 0,50 - Nguy hiểm 4 ÷ 5 - Hệ thần kinh bị kích thích gây ra thở sâu và nhịp thở gia tăng. Nếu hít thở trong mơi trường này kéo dài thì cĩ thể gây ra nguy hiểm. 8 - Nếu thở trong mơi trường này kéo dài 10 phút thì mặt đỏ bừng và đau đầu 18 hoặc lớn hơn - Hết sức nguy hiểm cĩ thể dẫn tới tử vong. Căn cứ vào nồng độ cho phép cĩ thể tính được lượng khơng khí cần cung cấp cho 1 người trong 1 giờ như sau: V V = CO2 (2-4) KK β − a trong đĩ: 3 - VCO2 là lượng CO2 do 01 người thải ra trong 1 giờ, m /h.người - β Nồng độ CO2 cho phép, % thể tích. Thường chọn β = 0,15 - a Nồng độ thể tích của CO2 cĩ trong khơng khí bên ngồi mơi trường, % thể tích. Thường người ta chọn a=0,03%. 3 - VK : Lượng khơng khí tươi cần cung cấp cho 1 người trong 1 giờ, m /h.người Lượng CO2 do 01 người thải ra phụ thuộc vào cường độ lao động, nên Vk cũng phụ thuộc vào cường độ lao động. Các đại lượng này cĩ thể lấy theo bảng 2-8 dưới đây Bảng 2.8. Lượng CO2 do một người phát thải và lượng khí tươi cần cấp trong một giờ (m3/h.người) 3 Cường độ vận động VCO2, VK, m /h.người m3/h.người β=0,1 β=0,15 - Nghỉ ngơi 0,013 18,6 10,8 21
  23. - Rất nhẹ 0,022 31,4 18,3 - Nhẹ 0,030 43,0 25,0 - Trung bình 0,046 65,7 38,3 - Nặng 0,074 106,0 61,7 Trong trường hợp trong khơng gian điều hồ cĩ hút thuốc lá, lượng khơng khí tươi cần cung cấp địi hỏi nhiều hơn, để loại trừ ảnh hưởng của khĩi thuốc và cĩ thể lấy theo bảng 2-9. Bảng 2.9. Lượng khí tươi cần cung cấp khi cĩ hút thuốc Mức độ hút thuốc, Lượng khơng khí tươi điếu/h.người cần cung cấp, m3/h.người 0,8 ÷ 1,0 13 ÷ 17 1,2 ÷ 1,6 20 ÷ 26 2,5 ÷ 3 42 ÷ 51 3 ÷ 5,1 51 ÷ 85 2.1.7 Ảnh hưởng của độ ồn Độ ồn ảnh hưởng đến con người thơng qua các nhân tố sau: - Anh hưởng đến sức khoẻ: Người ta phát hiện ra rằng khi con người làm việc lâu dài trong khu vực cĩ độ ồn cao thì lâu ngày cơ thể sẽ suy sụp, cĩ thể gây một số bệnh như: Stress, bồn chồn và gây các rối loạn gián tiếp khác. Độ ồn tác động nhiều đến hệ thần kinh và sức khoẻ của con người. - Anh hưởng đến mức độ tập trung vào cơng việc hoặc đơn giản hơn là gây sự khĩ chịu cho con người. Ví dụ các âm thanh của quạt trong phịng thư viện nếu quá lớn sẽ làm mất tập trung của người đọc và rất khĩ chịu. Độ ồn trong các phịng ngủ phải nhỏ khơng gây ảnh hưởng đến giấc ngủ của con người, nhất là những người lớn tuổi. - Anh hưởng đến chất lượng cơng việc. Chẳng hạn trong các phịng Studio của các đài phát thanh và truyền hình, địi hỏi độ ồn rất thấp, dưới 30 dB. Nếu độ ồn cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh. Vì vậy độ ồn là một tiêu chuẩn quan trọng khơng thể bỏ qua khi thiết kế một hệ thống điều hịa khơng khí. Đặc biệt các hệ thống điều hồ cho các đài phát thanh, truyền hình, các phịng studio, thu âm thu lời thì yêu cầu về độ ồn là quan trọng nhất. Độ ồn cho phép trong các cơng trình cĩ thể tham khảo theo bảng 2.10 dưới đây Bảng 2.10. Độ ồn cho phép trong phịng Giờ trong Độ ồn cực đại cho phép, Khu vực ngày dB Cho phép Nên chọn - Bệnh viện, Khu điều dưỡng 6 - 22 35 30 22 - 6 30 30 - Giảng đường, lớp học 40 35 - Phịng máy vi tính 40 35 - Phịng làm việc 50 45 - Phân xưởng sản xuất 85 80 - Nhà hát, phịng hịa nhạc 30 30 - Phịng hội thảo, hội họp 55 50 - Rạp chiếu bĩng 40 35 - Phịng ở 6 - 22 40 30 22
  24. 22 - 6 30 30 - Khách sạn 6 - 22 45 35 22 - 6 40 30 - Phịng ăn lớn, quán ăn lớn 50 45 2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA MƠI TRƯỜNG ĐẾN SẢN XUẤT Con người là một yếu tố vơ cùng quan trọng trong sản xuất. Các thơng số khí hậu cĩ ảnh hưởng nhiều tới con người tức cũng cĩ ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng sản phẩm một cách gián tiếp. Ngồi ra các yếu tố khí hậu cũng ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm. Trong phần này chúng ta chỉ nghiên cứu ở khía cạnh này. Nhiều sản phẩm địi hỏi tiến hành sản xuất trong những điều kiện khí hậu rất nghiêm ngặt. Dưới đây chúng ta đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đĩ. 2.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ cĩ ảnh hưởng đến nhiều loại sản phẩm. Một số quá trình sản xuất địi hỏi nhiệt độ phải nằm trong một giới hạn nhất định. Ví dụ: - Kẹo Sơcơla: 7 - 8 oC - Kẹo cao su: 20oC - Bảo quả rau quả: 10oC - Đo lường chính xác: 20 - 24 oC - Dệt : 20 - 32oC - Chế biến thịt, thực phẩm: Nhiệt độ cao làm sản phẩm chĩng bị thiu. Bảng 2.11 dưới đây là tiêu chuẩn về nhiệt độ và độ ẩm của một số quá trình sản xuất thường gặp Bảng 2.11. Điều kiện cơng nghệ của một số quá trình Quá trình Cơng nghệ sản xuất Nhiệt độ, oC Độ ẩm, % - Đĩng và gĩi sách 21 ÷ 24 45 Xưởng in - Phịng in ấn 24 ÷ 27 45 ÷ 50 - Nơi lưu trữ giấy 20 ÷ 33 50 ÷ 60 - Phịng làm bản kẽm 21 ÷ 33 40 ÷ 50 - Nơi lên men 3 ÷ 4 50 ÷ 70 Sản xuất bia - Xử lý malt 10 ÷ 15 80 ÷ 85 - Ủ chín 18 ÷ 22 50 ÷ 60 - Các nơi khác 16 ÷ 24 45 ÷ 65 - Nhào bột 24 ÷ 27 45 ÷ 55 Xưởng bánh - Đĩng gĩi 18 ÷ 24 50 ÷ 65 - Lên men 27 70 ÷ 80 - Chế biến bơ 16 60 Chế biến thực phẩm - Mayonaise 24 40 ÷ 50 - Macaloni 21 ÷ 27 38 Cơng nghệ chính xác - Lắp ráp chính xác 20 ÷ 24 40 ÷ 50 - Gia cơng khác 24 45 ÷ 55 - Chuẩn bị 27 ÷ 29 60 Xưởng len - Kéo sợi 27 ÷ 29 50 ÷ 60 - Dệt 27 ÷ 29 60 ÷ 70 23
  25. - Chải sợi 22 ÷ 25 55 ÷ 65 Xưởng sợi bơng - Xe sợi 22 ÷ 25 60 ÷ 70 - Dệt và điều tiết cho sợi 22 ÷ 25 70 ÷ 90 2.2.2 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối Độ ẩm cũng cĩ ảnh nhiều đến một số sản phẩm nếu khơng thoả mãn những điều kiện yêu cầu: * Khi độ ẩm cao cĩ thể gây nấm mốc cho một số sản phẩm nơng nghiệp và cơng nghiệp nhẹ, chẳng hạn như trong cơng nghệp thuốc lá, sợi dệt, dày da vv . . . Ví dụ + Sản xuất bánh kẹo: Khi độ ẩm cao thì kẹo chảy nước. Độ ẩm thích hợp cho sản xuất bánh kẹo là ϕ = 50-65% + Ngành vi điện tử, bán dẫn: Khi độ ẩm cao làm mất tính cách điện của các mạch điện * Khi độ ẩm thấp sản phẩm sẽ khơ, giịn khơng tốt cĩ thể gây gãy vỡ các sản phẩm hoặc bay hơi làm giảm chất lượng sản phẩm hoặc hao hụt trọng lượng. Ví dụ cơng nghiệp thuốc lá và dệt, khi độ ẩm nhỏ, hơi nước bay hơi nhiều các sợi thuốc lá, sợi vải quá khơ rất dễ gãy. Trong kỹ thuật chế biến thực phẩm, rau quả, độ khơ lớn làm bay hơi nước giảm số lượng và chất lượng thực phẩm. 2.2.3 Ảnh hưởng của vận tốc khơng khí. Tốc độ khơng khí cũng cĩ ảnh hưởng đến sản xuất nhưng ở một khía cạnh khác * Khi tốc độ lớn: Trong nhà máy dệt, sản xuất giấy vv. . sản phẩm nhẹ sẽ bay khắp phịng hoặc làm rối sợi. Trong một số trường hợp thì sản phẩm bay hơi nước nhanh làm giảm chất lượng và trọng lượng. Ngồi ra tốc độ cao cũng ảnh hưởng đến người làm việc trong phịng đặc biệt các khu vực nhiệt độ thấp. Vì vậy trong một số xí nghiệp sản xuất người ta cũng qui định tốc độ khơng khí khơng được vượt quá mức cho phép. * Khi chọn tốc độ nhỏ: tuần hồn giĩ trong phịng quá thấp thì khả năng trao đổi khơng khí bị hạn chế nên cĩ những ảnh hưởng nhất định. Lượng hơi ẩm hoặc nhiệt cĩ thểvtích tụ tại một số vùng nhất định trong phịng, ít nhiều ảnh hưởng đến con người và chất lượng sản phẩm trong phịng. 2.2.4 Ảnh hưởng của độ trong sạch của khơng khí. Độ trong sạch của khơng khí được thể hiện qua nồng độ bụi cĩ trong khơng khí, nồng độ đã được dẫn ra trong các tài liệu chuyên mơn cho từng loại bụi. Cĩ nhiều ngành sản xuất yêu cầu phải thực hiện trong gian cực kỳ trong sạch. Ví dụ như ngành sản xuất hàng điện tử bán dẫn, phim ảnh, sản xuất thiết bị quang học. Một số ngành khác cũng địi hỏi mơi trường trong sạch như ngành sản xuất và chế biến thực phẩm và các ngành sản xuất khác. 24
  26. 2.3 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ 2.3.1 Khái niệm về điều hồ khơng khí Khơng gian điều hồ luơn luơn chịu tác động của nhiểu loạn bên trong và bên ngồi làm cho các thơng số của nĩ luơn luơn cĩ xu hướng xê dịch so với thơng số yêu cầu đặt ra. Vì vậy nhiệm vụ của hệ thống điều hồ khơng khí là phải tạo ra và duy trì chế độ vi khí hậu đĩ. Điều hịa khơng khí cịn gọi là điều tiết khơng khí là quá trình tạo ra và giữ ổn định các thơng số vi khí hậu của khơng khí trong phịng theo một chương trình định sẵn khơng phụ thuộc vào điều kiện bên ngồi. Khác với thơng giĩ, trong hệ thống điều hịa , khơng khí trước khi thổi vào phịng đã được xử lý về mặt nhiệt ẩm. Vì thế điều tiết khơng khí đạt hiệu quả cao hơn thơng giĩ. 2.3.2 Phân loại các hệ thống điều hồ khơng khí Cho đến nay cĩ rất nhiều cách phân loại các hệ thống điều hồ khơng khí dựa trên những cơ sở rất khác nhau. Dưới đây trình bày 2 cách phổ biến nhất : 1) Theo mức độ quan trọng của các hệ thống điều hồ : Người ta chia ra làm 3 cấp như sau: • Hệ thống điều hịa khơng khí cấp I Là hệ thống điều hồ cĩ khả năng duy trì các thơng số vi khí hậu trong nhà với mọi phạm vi thơng số ngồi trời, ngay tại cả ở những thời điểm khắc nghiệt nhất trong năm về mùa Hè lẫn mùa Đơng. • Hệ thống điều hịa khơng khí cấp II Là hệ thống điều hồ cĩ khả năng duy trì các thơng số vi khí hậu trong nhà với sai số khơng qúa 200 giờ trong 1 năm, tức tương đương khoảng 8 ngày trong 1 năm. Điều đĩ cĩ nghĩa trong 1 năm ở những ngày khắc nghiệt nhất về mùa Hè và mùa Đơng hệ thống cĩ thể cĩ sai số nhất định, nhưng số lượng những ngày đĩ cũng chỉ xấp xỉ 4 ngày trong một mùa. • Hệ thống điều hịa khơng khí cấp III Hệ thống điều hồ cĩ khả năng duy trì các thơng số tính tốn trong nhà với sai số khơng qúa 400 giờ trong 1 năm, tương đương 17 ngày. Khái niệm về mức độ quan trọng mang tính tương đối và khơng rõ ràng. Chọn mức độ quan trọng là theo yêu cầu của khách hàng và thực tế cụ thể của cơng trình. Tuy nhiên hầu hết các hệ thống điều hồ trên thực tế được chọn là hệ thống điều hồ cấp III. Việc chọn cấp của các hệ thống điều hồ khơng khí cĩ ảnh hưởng đến việc chọn các thơng số tính tốn bên ngồi trời trong phần dưới đây. 2) Theo phương pháp xử lý nhiệt ẩm : • Hệ thống điều hồ kiểu khơ Khơng khí được xử lý nhiệt ẩm nhờ các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt. Đặc điểm của việc xử lý khơng khí qua các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt là khơng cĩ khả năng làm tăng dung ẩm của khơng khí . Quá trình xử lý khơng khí qua các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt tuỳ thuộc vào nhiệt độ bề mặt mà dung ẩm khơng đổi hoặc giảm. Khi nhiệt độ bề mặt thiết bị nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương ts của khơng khí đi qua thì hơi ẩm trong nĩ sẽ ngưng tụ lại trên bề mặt của thiết bị, kết quả dung ẩm giảm. Trên thực tế, quá trình xử lý luơn luơn làm giảm dung ẩm của khơng khí. • Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt 25
  27. Khơng khí được xử lý qua các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hổn hợp. Trong thiết bị này khơng khí sẽ hổn hợp với nước phun đã qua xử lý để trao đổi nhiệt ẩm. Kết quả quá trình trao đổi nhiệt ẩm cĩ thể làm tăng, giảm hoặc duy trì khơng đổi dung ẩm của khơng khí. 3) Theo đặc điểm khâu xử lý nhiệt ẩm : • Hệ thống điều hồ cục bộ Là hệ thống nhỏ chỉ điều hịa khơng khí trong một khơng gian hẹp, thường là một phịng. Kiểu điều hồ cục bộ trên thực tế chủ yếu sử dụng các máy điều hồ dạng cửa sổ , máy điều hồ kiểu rời (2 mãnh) và máy điều hồ ghép. • Hệ thống điều hồ phân tán Hệ thống điều hịa khơng khí mà khâu xử lý nhiệt ẩm phân tán nhiều nơi. Cĩ thể ví dụ hệ thống điều hồ khơng khí kiểu khuyếch tán trên thực tế như hệ thống điều hồ kiểu VRV (Variable Refrigerant Volume ) , kiểu làm lạnh bằng nước (Water chiller) hoặc kết hợp nhiều kiểu máy khác nhau trong 1 cơng trình. • Hệ thống điều hồ trung tâm Hệ thống điều hồ trung tâm là hệ thống mà khâu xử lý khơng khí thực hiện tại một trung tâm sau đĩ được dẫn theo hệ thống kênh dẫn giĩ đến các hộ tiêu thụ. Hệ thống điều hồ trung tâm trên thực tế là máy điều hồ dạng tủ, ở đĩ khơng khí được xử lý nhiệt ẩm tại tủ máy điều hồ rồi được dẫn theo hệ thống kênh dẫn đến các phịng. 4) Theo đặc điểm mơi chất giải nhiệt • Giải nhiệt bằng giĩ (air cooled) Tất cả các máy điều hồ cơng suất nhỏ đều giải nhiệt bằng khơng khí, các máy điều hồ cơng suất trung bình cĩ thể giải nhiệt bằng giĩ hoặc nước, hầu hết các máy cơng suất lớn đều giải nhiệt bằng nước. • Giải nhiệt bằng nước (water cooled) Để nâng cao hiệu quả giải nhiệt các máy cơng suất lớn sử dụng nước để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ. Đối với các hệ thống này địi hỏi trang bị đi kèm là hệ thống bơm, tháp giải nhiệt và đường ống dẫn nước. 5) Theo khả năng xử lý nhiệt • Máy điều hồ 1 chiều lạnh (cooled only air conditioner) Máy chỉ cĩ khả năng làm lạnh về mùa Hè về mua đơng khơng cĩ khả năng sưởi ấm. • Máy điều hồ 2 chiều nĩng lạnh (Heat pump air conditioner) Máy cĩ hệ thống van đảo chiều cho phép hốn đổi chức năng của các dàn nĩng và lạnh về các mùa khác nhau. Mùa Hè bên trong nhà là dàn lạnh, bên ngồi là dàn nĩng về mùa đơng sẽ hốn đổi ngược lại. 6) Theo đặc điểm của máy nén lạnh Người ta chia ra các loại máy điều hồ cĩ máy nén piston (reciprocating compressor), trục vít (screw compressor), kiểu xoắn, ly tâm (Scroll compressor). 7) Theo đặc điểm, kết cấu và chức năng của các máy điều hồ Theo đặc điểm này cĩ rất nhiều cách phân loại khác nhau. 26
  28. 2.3.3 Chọn thơng số tính tốn bên ngồi trời Thơng số ngồi trời được sử dụng để tính tốn tải nhiệt được căn cứ vào tầm quan trọng của cơng trình, tức là tùy thuộc vào cấp của hệ thống điều hịa khơng khí và lấy theo TCVN 5687 - 1992 như bảng 2-11 dưới đây: Bảng 2.12. Nhiệt độ và độ ẩm tính tốn ngồi trời Hệ thống Mùa Hè Mùa Đơng o o Nhiệt độ tN , C Độ ẩm ϕN, % Nhiệt độ tN , C Độ ẩm ϕN, % tmax tmin Hệ thống cấp I t + t TB t + t TB Hệ thống cấp max max min min t 13−15 t 13−15 II max ϕ max min ϕ min t TB t TB Hệ thống cấp max min III Trong đĩ : tmax , tmin Nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất tuyệt đối trong năm đo lúc 13÷15 giờ, tham khảo phụ lục PL-1 tb tb t max , t min Nhiệt độ của tháng nĩng nhất trong năm, tham khảo phụ lục PL-2, và PL-3. 13−15 13−15 ϕ max , ϕ min - Độ ẩm đo lúc 13-15 giờ của tháng nĩng nhất và lạnh nhất trong năm. Hình 2.6. Thơng số tính tốn bên ngồi trời ♦ ♦ ♦ 27
  29. CHƯƠNG III: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT VÀ CÂN BẰNG ẨM 3.1 PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM Xét một hệ nhiệt động bất kỳ, hệ luơn luơn chịu tác động của mơi trường bên ngồi và các đối tượng bên trong về nhiều mặt. Kết quả các thơng số vi khí hậu của hệ bị thay đổi. Ta gọi các tác động đĩ là các nhiễu loạn. Đối với khơng gian điều hồ, các nhiễu loạn đĩ bao gồm: nhiễu loạn về nhiệt, về ẩm, về phát tán các chất độc hại vv. 3.1.1. Phương trình cân bằng nhiệt Hệ điều hồ chịu tác động của các nhiễu loạn nhiệt dưới hai dạng phổ biến sau: - Nhiệt tỏa ra từ các nguồn nhiệt bên trong hệ gọi là các nguồn nhiệt toả: ΣQtỏa - Nhiệt truyền qua kết cấu bao che gọi là nguồn nhiệt thẩm thấu: ΣQtt Tổng hai thành phần trên gọi là nhiệt thừa QT = ΣQtỏa + ΣQtt (3-1) Để duy trì chế độ nhiệt trong khơng gian điều hồ, trong kỹ thuật điều hồ khơng khí nguời ta phải cấp cho hệ một lượng khơng khí cĩ lưu lượng Gq (kg/s) ở trạng thái V(tV, ϕV) nào đĩ và lấy ra cũng lượng như vậy nhưng ở trạng thái T(tT,ϕT). Như vậy lượng khơng khí này đã lấy đi từ phịng một lượng nhiệt bằng QT. Ta cĩ phương trình cân bằng nhiệt như sau: QT = Gq.(IT - IV) (3-2) Gq - Gọi là lưu lượng thải nhiệt thừa, kg/s. 3.1.2. Phương trình cân bằng ẩm Tương tự như trên, ngồi các nhiễu loạn về nhiệt hệ cũng bị tác động của các nhiễu loạn về ẩm như sau: - Ẩm tỏa ra từ các nguồn bên trong hệ: ΣWtỏa - Ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che: ΣWtt Tổng hai thành phần trên gọi là ẩm thừa WT = ΣWtỏa + ΣWtt (3-3) Để hệ cân bằng ẩm và cĩ trạng thái khơng khí trong phịng khơng đổi T(tT, ϕT) nguời ta phải cung cấp cho hệ một lượng khơng khí cĩ lưu lượng Gw (kg/s) ở trạng thái V(tV, ϕV). Như vậy lượng khơng khí này đã lấy đi từ hệ một lượng ẩm bằng WT. Ta cĩ phương trình cân bằng ẩm như sau: WT = Gw.(dT - dV) (3-4) GW - Gọi là lưu lượng thải ẩm thừa, kg/s. 3.1.3. Phương trình cân bằng nồng độ chất độc hại (nếu cĩ) Để khử các chất độc hại phát sinh ra trong hệ người ta thổi vào phịng lưu lượng giĩ Gz (kg/s) sao cho: Mđ = Gz.(zT - zV), kg/s (3-5) Mđ: Lưu lượng chất độc hại tỏa ra và thẩm thấu qua kết cấu bao che, kg/s; ZT và Zv: Nồng độ theo khối lượng của chất độc hại của khơng khí cho phép trong phịng và thổi vào. 29
  30. Nhiệt thừa, ẩm thừa và lượng chất độc toả ra là cơ sở để xác định năng suất của các thiết bị xử lý khơng khí. Trong phần dưới đây chúng ta xác định hai thơng số quan trọng nhất là tổng nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT. Lượng chất độc hại phát sinh thực tế rất khĩ tính nên trong phần này khơng giới thiệu. Riêng lượng CO2 phát sinh do con người đã được xác định ở chương 2, phụ thuộc cường độ vận động của con người. 3.2 XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHIỆT THỪA QT 3.2.1 Nhiệt do máy mĩc thiết bị điện tỏa ra Q1 3.2.1.1 Nhiệt toả ra từ thiết bị dẫn động bằng động cơ điện Máy mĩc sử dụng điện gồm 2 cụm chi tiết là động cơ điện và cơ cấu dẫn động. Tổn thất của các máy bao gồm tổn thất ở động cơ và tổn thất ở cơ cấu dẫn động. Theo vị trí tương đối của 2 cụm chi tiết này ta cĩ 3 trường hợp cĩ thể xãy ra: - Trường hợp 1: Động cơ và chi tiết dẫn động nằm hồn tồn trong khơng gian điều hồ - Trường hợp 2: Động cơ nằm bên ngồi, chi tiết dẫn động nằm bên trong - Trường hợp 3: Động cơ nằm bên trong, chi tiết dẫn động nằm bên ngồi. Nhiệt do máy mĩc toả ra chỉ dưới dạng nhiệt hiện. Gọi N và η là cơng suất và hiệu suất của động cơ điện. Cơng suất của động cơ điện N thường là cơng suất tính ở đầu ra của động cơ, là cơng suất trên trục. Cơng suất này truyền cho cơ cấu cơ khí. Cơng suất đầu vào động cơ bao gồm cả tổn thất nhiệt trên động cơ. Vì vậy: - Trường hợp 1: Tồn bộ năng lượng cung cấp cho động cơ đều được biến thành nhiệt năng và trao đổi cho khơng khí trong phịng. Nhưng do cơng suất N được tính là cơng suất đầu ra nên năng lượng mà động cơ tiêu thụ là: N q = , kW (3-6) 1 η η - Hiệu suất của động cơ - Trường hợp 2: Vì động cơ nằm bên ngồi, cụm chi tiết chuyển động nằm bên trong nên nhiệt thừa phát ra từ sự hoạt động của động cơ chính là cơng suất N. q1 = N, kW (3-7) - Trường hợp 3: Trong trường này phần nhiệt năng do động cơ toả ra bằng năng lượng đầu vào trừ cho phần toả ra từ cơ cấu cơ chuyển động: N.(1− η) q = , kW (3-8) 1 η Để tiện lợi cho việc tra cứu tính tốn, tổn thất nhiệt cho các động cơ cĩ thể tra cứu cụ thể cho từng trường hợp trong bảng 3.1 dưới đây. Bảng 3.1. Tổn thất nhiệt của các động cơ điện Cơng Hiệu suất Tổn thất nhiệt q1, kW suất mơ η Mơ tơ và cơ cấu Mơ tơ ngồi Mơ tơ trong, cơ tơ đầu ( % ) truyền động đặt cơ cấu truyền cấu truyền động ra, kW trong phịng động trong phịng ngồi (1) (2) (3) (4) (5) 0,04 41 0,10 0,04 0,06 0,06 49 0,12 0,06 0,06 0,09 55 0,16 0,09 0,07 30
  31. 0,12 60 0,20 0,12 0,08 0,18 64 0,30 0,18 0,11 (1) (2) (3) (4) (5) 0,25 67 0,37 0,25 0,12 0,37 70 0,53 0,37 0,16 0,55 72 0,76 0,55 0,21 0,75 73 1,03 0,75 0,28 1,1 79 1,39 1,1 0,29 1,5 80 1,88 1,5 0,38 2,2 82 3,66 2,2 0,66 4,0 83 4,82 4,0 0,82 5,5 84 6,55 5,5 1,05 7,5 85 8,82 7,5 1,32 11 86 12,8 11 1,8 15 87 17,2 15 2,2 18,5 88 21,0 18,5 2,5 22 88 25,0 22 3,0 30 89 33,7 30 3,7 37 89 41,6 37 4,6 45 90 50,0 45 5,0 55 90 61,1 55 6,1 75 90 83,3 75 8,3 90 90 100 90 10,0 110 91 121 110 11 132 91 145 132 13 150 91 165 150 15 185 91 203 185 18 220 92 239 220 19 250 92 272 250 22 Cần lưu ý là năng lượng do động cơ tiêu thụ đang đề cập là ở chế độ định mức. Tuy nhiên trên thực tế động cơ cĩ thể hoạt động non tải hoặc quá tải. Vì thế để chính xác hơn cần tiến hành đo cường độ dịng điện thực tế để xác định cơng suất thực. 3.2.1.2. Nhiệt toả ra từ thiết bị điện Ngồi các thiết bị được dẫn động bằng các động cơ điện, trong phịng cĩ thể trang bị các dụng cụ sử dụng điện khác như: Ti vi, máy tính, máy in, máy sấy tĩc vv Đại đa số các thiết bị điện chỉ phát nhiệt hiện. Đối với các thiết bị điện phát ra nhiệt hiện thì nhiệt lượng toả ra bằng chính cơng suất ghi trên thiết bị. Khi tính tốn tổn thất nhiệt do máy mĩc và thiết bị điện phát ra cần lưu ý khơng phải tất cả các máy mĩc và thiết bị điện cũng đều hoạt động đồng thời. Để cho cơng suất máy lạnh khơng quá lớn, cần phải tính đến mức độ hoạt động đồng thời của các động cơ. Trong trường hợp tổng quát: Q1 = Σq1.Ktt.kđt (3-9) Ktt - hệ số tính tốn bằng tỷ số giữa cơng suất làm việc thực với cơng suất định mức. Kđt - Hệ số đồng thời, tính đến mức độ hoạt động đồng thời. Hệ số đồng thời của mỗi động cơ cĩ thể coi bằng hệ số thời gian làm việc, tức là bằng tỷ số thời gian làm việc của động cơ thứ i, chia cho tổng thời gian làm việc của tồn bộ hệ thống. Hệ số Kđt cĩ thể tham khảo ở bảng 3.3. 31
  32. 3.2.2 Nhiệt tỏa ra từ các nguồn sáng nhân tạo Q2 Nguồn sáng nhân tạo ở đây đề cập là nguồn sáng từ các đèn điện. Cĩ thể chia đèn điện ra làm 2 loại: Đèn dây tĩc và đèn huỳnh quang. Nhiệt do các nguồn sáng nhân tạo toả ra chỉ ở dạng nhiệt hiện. - Đối với loại đèn dây tĩc: Các loại đèn này cĩ khả năng biến đổi chỉ 10% năng lượng đầu vào thành quang năng, 80% được phát ra bằng bức xạ nhiệt, 10% trao đổi với mơi trường bên ngồi qua đối lưu và dẫn nhiệt. Như vậy tồn bộ năng lượng đầu vào dù biến đổi và phát ra dưới dạng quang năng hay nhiệt năng nhưng cuối cùng đều biến thành nhiệt và được khơng khí trong phịng hấp thụ hết. Q21 = NS, kW (3-10) NS - Tổng cơng suất các đèn dây tĩc, kW - Đối với đèn huỳnh quang: Khoảng 25% năng lượng đầu vào biến thành quang năng, 25% được phát ra dưới dạng bức xạ nhiệt, 50% dưới dạng đối lưu và dẫn nhiệt. Tuy nhiên đối với đèn huỳnh quang phải trang bị thêm bộ chỉnh lưu, cơng suất bộ chấn lưu cỡ 25% cơng suất đèn. Vì vậy tổn thất nhiệt trong trường hợp này: Q22 = 1,25.Nhq, kW (3-11) Nhq: Tổng cơng suất đèn huỳnh quang, kW Q2 = Q21 + Q22, kW (3-12) Một vấn đề thường gặp trên thực tế là khi thiết kế khơng biết bố trí đèn cụ thể trong phịng sẽ như thế nào hoặc người thiết kế khơng cĩ điều kiện khảo sát chi tiết tồn bộ cơng trình, hoặc khơng cĩ kinh nghiệm về cách bố trí đèn của các đối tượng. Trong trường hợp này cĩ thể chọn theo điều kiện đủ chiếu sáng cho ở bảng 3.2. Bảng 3.2: Thơng số kinh nghiệm cho phịng Khu vực Lưu lượng khơng khí Phân bố người Cơng suất chiếu L/s.m2 m2/người sáng, W/m2 - Nhà ở 5,9 10 12 - Motel 7,5 10 12 - Hotel + Phịng ngủ 5,9 20 12 + Hành lang 10,6 3 24 - Triển lãm nghệ thuật - Bảo tàng 10 5 12 - Ngân hàng - Thư viện 11 3 12 - Nhà hát + Phịng Audio 12,1 0,8 10 + Quán bar 12,9 0,8 10 + Khu vực trợ giúp 6,4 4 18 - Nhà hàng 17,3 1,5 12 - Rạp chiếu bĩng 12,1 0,8 10 - Siêu thị 8,3 4 36 - Cửa hàng nhỏ + Hiệu uốn tĩc 12,0 4 24 + Bán dày, mũ 9,8 3 24 - Phịng thể thao nhẹ 13,4 1 12 - Phịng hội nghị 12,2 3 24 32
  33. Như vậy tổn thất do nguồn sáng nhân tạo, trong trường hợp này được tính theo cơng thức Q2 = qs.F, W (3-13) trong đĩ F - diện tích sàn nhà, m2; 2 2 qs - Cơng suất chiếu sáng yêu cầu cho 1m diện tích sàn, W/m . 3.2.3 Nhiệt do người tỏa ra Q3 Nhiệt do người tỏa ra gồm 2 thành phần: - Nhiệt hiện: Do truyền nhiệt từ người ra mơi trường thơng qua đối lưu, bức xạ và dẫn nhiệt: qh - Nhiệt ẩn: Do tỏa ẩm (mồ hơi và hơi nước mang theo): qâ - Nhiệt tồn phần: Nhiệt tồn phần bằng tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn: q = qh + qw (3-14) Đối với một người lớn trưởng thành và khoẻ mạnh, nhiệt hiện, nhiệt ẩn và nhiệt tồn phần phụ thuộc vào cường độ vận động và nhiệt độ mơi trường khơng khí xung quanh. Tổn thất do người tỏa được xác định theo cơng thức: - Nhiệt hiện : -3 Q3h = n.qh. 10 , kW. - Nhiệt ẩn: -3 Q3w = n.qw.10 , kW. - Nhiệt tồn phần: -3 Q3 = n.q.10 , kW. (3-15) n - Tổng số người trong phịng, người; qh, qw, q - Nhiệt ẩn, nhiệt hiện và nhiệt tồn phần do một người tỏa ra trong một đơn vị thời gian và được xác định theo bảng 3.4. Khi tính nhiệt thừa do người toả ra người thiết kế thường gặp khĩ khăn khi xác định số lượng người trong một phịng. Thực tế, số lượng người luơn luơn thay đổi và hầu như khơng theo một quy luật nhất định nào cả. Trong trường hợp đĩ cĩ thể lấy theo số liệu phân bố người nêu trong bảng 3.2. Bảng 3.4 dưới đây là nhiệt tồn phần và nhiệt ẩn do người toả ra. Theo bảng này nhiệt ẩn và nhiệt hiện do người toả ra phụ thuộc cường độ vận động của con người và nhiệt độ trong phịng. Khi nhiệt độ phịng tăng thì nhiệt ẩn tăng, nhiệt hiện giảm. Nhiệt tồn phần chỉ phụ thuộc vào cường độ vận động mà khơng phụ thuộc vào nhiệt độ của phịng. Cột 4 trong bảng là lượng nhiệt thừa phát ra từ cơ thể một người đàn ơng trung niên cĩ khối lượng cơ thể chừng 68kg. Tuy nhiên trên thực tế trong khơng gian điều hồ thường cĩ mặt nhiều người với giới tính và tuổi tác khác nhau. Cột 4 là giá trị nhiệt thừa trung bình trên cơ sở lưu ý tới tỉ lệ đàn ơng và đàn bà thường cĩ ở những khơng gian khảo sát nêu trong bảng. Nếu muốn tính cụ thể theo thực tế thì tính nhiệt do người đà bà toả ra chiếm 85%, trẻ em chiếm 75% lượng nhiệt thừa của người đàn ơng. Vì vậy tổng số người cĩ thể coi là số người quy đổi. Chẳng hạn trong phịng cĩ 5 người đàn ơng, 20 người đàn bà và 12 trẻ em thì tổng số người quy đổi là: N = 5 + 20 x 0,85 + 12 x 0,75 = 5 + 17 + 9 = 31 người Trong trường hợp khơng gian khảo sát là nhà hàng thì nên cộng thêm lượng nhiệt thừa do thức ăn toả ra cho mỗi người là 20W, trong đĩ 10W là nhiệt hiện và 10W là nhiệt ẩn * Hệ số tác dụng khơng đồng thời Khi tính tốn tổn thất nhiệt cho cơng trình lớn luơn luơn xảy ra hiện tượng khơng phải lúc nào trong tất cả các phịng cũng cĩ mặt đầy đủ số lượng người theo thiết kế và tất cả các đèn đều được bật sáng. Để tránh việc chọn máy cĩ cơng suất quá dư, cần nhân các tổn thất Q2 và Q3 với hệ số gọi là hệ số tác dụng khơng đồng thời Kđt. Về giá trị hệ số tác dụng khơng đồng thời đánh giá tỷ lệ người cĩ mặt thường xuyên trong phịng trên tổng số người cĩ thể cĩ 33
  34. hoặc tỷ lệ cơng suất thực tế của các đèn đang sử dụng trên tổng cơng suất đèn được trang bị. Trên bảng trình bày giá trị của hệ số tác động khơng đồng thời cho một số trường hợp. Bảng 3.3: Hệ số tác dụng khơng đồng thời Khu vực Hệ số Kđt Người Đèn - Cơng sở 0,75 ÷ 0,9 0,7 ÷ 0,85 - Nhà cao tầng, khách sạn 0,4 ÷ 0,6 0,3 ÷ 0,5 - Cửa hàng bách hố 0,8 ÷ 0,9 0,9 ÷ 1,0 34
  35. Bảng 3.4: Nhiệt ẩn và nhiệt hiện do người toả ra,W/người Mức độ hoạt động Loại khơng gian Nhiệt thừa Nhiệt thừa Nhiệt độ phịng, oC từ đàn ơng trung bình 28 27 26 24 22 20 trung niên qh qW qh qW qh qW qh qW qh qW qh qW Ngồi yên tĩnh Nhà hát 115 100 50 50 55 45 60 40 67 33 72 28 79 21 Ngồi, hoạt động nhẹ Trường học 130 120 50 70 55 65 60 60 70 50 78 42 84 36 Hoạt động văn phịng K.sạn, V.Phịng 140 130 50 80 56 74 60 70 70 60 78 52 86 44 Đi, đứng chậm rãi Cửa hàng 160 130 50 80 56 74 60 70 70 60 78 52 86 44 Ngồi, đi chậm Sân bay, hiệu thuốc 160 150 53 97 58 92 64 86 76 74 84 66 90 60 Đi, đứng chậm rãi Ngân hàng 160 150 53 97 58 92 64 86 76 74 84 66 90 60 Các hoạt động nhẹ Nhà hàng 150 160 55 105 60 100 68 92 80 80 90 70 98 62 Các lao động nhẹ Xưởng sản xuất 230 220 55 165 62 158 70 150 85 135 100 120 115 105 Khiêu vũ Vũ trường 260 250 62 188 70 180 78 172 94 156 110 140 125 125 Đi bộ 1,5 m/s Xưởng 300 300 80 220 88 212 96 204 110 190 130 170 145 155 Lao động nặng Xưởng sản xuất 440 430 132 298 138 292 144 286 154 276 170 260 188 242 35
  36. 3.2.4 Nhiệt do sản phẩm mang vào Q4 Tổn thất nhiệt dạng này chỉ cĩ trong các xí nghiệp, nhà máy, ở đĩ, trong khơng gian điều hồ thường xuyên và liên tục cĩ đưa vào và đưa ra các sản phẩm cĩ nhiệt độ cao hơn nhiệt độ trong phịng. Nhiệt tồn phần do sản phẩm mang vào phịng được xác định theo cơng thức Q4 = G4.Cp (t1 - t2) + W4.r, kW (3-16) trong đĩ: - Nhiệt hiện: Q4h = G4.Cp (t1 - t2), kW - Nhiệt ẩn : Q4w = W4.ro, kW G4 - Lưu lượng sản phẩm vào ra, kg/s; Cp - Nhiệt dung riêng khối lượng của sản phẩm, kJ/kg.K; W4 - Lượng ẩm tỏa ra (nếu cĩ) trong một đơn vị thời gian, kg/s; ro - Nhiệt ẩn hĩa hơi của nước ro = 2500 kJ/kg. 3.2.5 Nhiệt tỏa ra từ bề mặt thiết bị nhiệt Q5 Nếu trong khơng gian điều hịa cĩ thiết bị trao đổi nhiệt, chẳng hạn như lị sưởi, thiết bị sấy, ống dẫn hơi . . vv thì cĩ thêm tổn thất do tỏa nhiệt từ bề mặt nĩng vào phịng. Tuy nhiên trên thực tế ít xãy ra vì khi điều hịa thì các thiết bị này thường phải ngừng hoạt động. Nhiệt tỏa ra từ bề mặt trao đổi nhiệt thường được tính theo cơng thức truyền nhiệt và đĩ chỉ là nhiệt hiện. Tùy thuộc vào giá trị đo đạc được mà người ta tính theo cơng thức truyền nhiệt hay toả nhiệt. - Khi biết nhiệt độ bề mặt thiết bị nhiệt tw: Q5 = αW.FW.(tW-tT) (3-17) Trong đĩ αW là hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt nĩng vào khơng khí trong phịng và được tính theo cơng thức sau: 4 4 ⎛ Tw ⎞ ⎛ T ⎞ ⎜ ⎟ − ⎜ T ⎟ 0,25 ⎝100 ⎠ 100 2 α = 2,5.∆t + 58.ε. ⎝ ⎠ , W/m .K (3-18) W ∆t 2 Khi tính gần đúng cĩ thể coi αW = 10 W/m .K Trong đĩ: ∆t = tW - tT; tW, tT - là nhiệt độ vách và nhiệt độ khơng khí trong phịng. - Khi biết nhiệt độ chất lỏng chuyển động bên trong ống dẫn tF: Q5 = k.F.(tF-tT) (3-19) trong đĩ hệ số truyền nhiệt k = 2,5 W/m2.oC 3.2.6 Nhiệt do bức xạ mặt trời vào phịng Q6 3.2.6.1 Nhiệt bức xạ mặt trời Cĩ thể coi mặt trời là một quả cầu lửa khổng lồ với đường kính trung bình 1,39.106km và cách xa quả đất 150.106 km. Nhiệt độ bề mặt của mặt trời khoảng 6000OK trong khi ở tâm đạt đến 8÷40.106 oK Tuỳ thuộc vào thời điểm trong năm mà khoảng cách từ mặt trời đến trái đất thay đổi, mức thay đổi xê dịch trong khoảng +1,7% so với khoảng cách trung bình nĩi trên. Do ảnh hưởng của bầu khí quyển lượng bức xạ mặt trời giảm đi khá nhiều. Cĩ nhiều yếu tố ảnh hưởng tới bức xạ mặt trời như mức độ nhiễm bụi, mây mù, thời điểm trong ngày 36
  37. và trong năm, địa điểm nơi lắp đặt cơng trình, độ cao của cơng trình so với mặt nước biển, nhiệt độ đọng sương của khơng khí xung quanh và hướng của bề mặt nhận bức xạ. Nhiệt bức xạ được chia ra làm 3 thành phần - Thành phần trực xạ - nhận nhiệt trực tiếp từ mặt trời - Thành phần tán xạ - Nhiệt bức xạ chiếu lên các đối tượng xung quanh làm nĩng chúng và các vật đĩ bức xạ gián tiếp lên kết cấu - Thành phần phản chiếu từ mặt đất. 3.2.6.2 Xác định nhiệt bức xạ mặt trời. Nhiệt bức xạ xâm nhập vào phịng phụ thuộc kết cấu bao che và được chia ra làm 2 dạng: - Nhiệt bức xạ qua cửa kính Q61 - Nhiệt bức xạ qua kết cấu bao che tường và mái: Q62 Q6 = Q61 + Q62 (3-20) a. Nhiệt bức xạ qua kính Nhiệt truyền qua kính được phân biệt trong 2 trường hợp: - Trường hợp 1: sử dụng kính cơ bản hoặc kính thường nhưng bên trong phịng khơng cĩ rèm che. - Trường hợp 2: sử dụng kính thường bên trong cĩ rèm che * Trường hợp 1: Kính cơ bản là loại kính trong suốt, dày 3mm, cĩ hệ số hấp thụ αm=6%, hệ số phản o xạ ρm = 8% (ứng với gĩc tới của tia bức xạ là 30 ) Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính được tính theo cơng thức: Q61 = Fk.R.εc.εds.εmmεkh.εK.εm, W (3-21) trong đĩ: 2 + Fk - Diện tích bề mặt kính, m . Nếu khung gổ Fk = 0,85 F’ (F’ Diện tích phần kính và khung), khung sắt Fk = F’ + R- Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính cơ bản vào phịng. Giá trị R cho ở bảng 3-7 + εc - Hệ số tính đến độ cao H (m) nơi đặt cửa kính so với mực nước biển: H ε = 1+ 0,023. (3-22) C 1000 o + εds - Hệ số xét tới ảnh hưởng của độ chênh lệch nhiệt độ đọng sương so với 20 C t − 20 ε = 1− 0,13. s (3-23) ds 10 + εmm - Hệ số xét tới ảnh hưởng của mây mù. Trời khơng mây lấy εmm = 1, trời cĩ mây εmm=0,85 + εkh - Hệ số xét tới ảnh hưởng của khung kính. Người ta nhận thấy khi tia bức xạ mặt trời đi đến cửa kính, một phần kính được che nắng nhờ khung của cửa sổ, khung càng to bản thì diện tích được che càng nhiều. Kết cấu khung khác nhau thì mức độ che khuất một phần kính dưới các tia bức xạ khác nhau. Với khung gỗ εkh = 1, khung kim loại εkh = 1,17 + εK - Hệ số kính, phụ thuộc màu sắc và loại kính khác kính cơ bản và lấy theo bảng 3-5. + εm - Hệ số mặt trời. Hệ số này xét tới ảnh hưởng của màn che tới bức xạ mặt trời. Khi khơng cĩ màn che εm = 1. Khi cĩ màn εm được chọn theo bảng 3-6 Bảng 3-5: Đặc tính bức xạ của các loại kính Loại kính Hệ số Hệ số Hệ số Hệ số hấp thụ phản xạ xuyên kính εK 37
  38. αk ρk qua τk Kính cơ bản 0,06 0,08 0,86 1,00 Kính trong dày 6mm, phẳng 0,15 0,08 0,77 0,94 Kính spectrafloat, màu đồng nâu, dày 6mm 0,34 0,10 0,56 0,80 Kính chống nắng, màu xám, 6mm 0,51 0,05 0,44 0,73 Kính chống nắng, màu đồng nâu, 12mm 0,74 0,05 0,21 0,58 Kính Calorex, màu xanh, 6mm 0,75 0,05 0,20 0,57 Kính Stopray, màu vàng, 6mm 0,36 0,39 0,25 0,44 Kính trong tráng màng phản xạ RS20, 6mm 0,44 0,44 0,12 0,34 Kính trong tráng màng phản xạ A18, 4mm 0,30 0,53 0,17 0,33 Bảng 3-6: Đặc tính bức xạ của màn che Loại màn che, rèm che Hệ số hấp Hệ số phản Hệ số Hệ số mặt thụ αm xạ ρm xuyên qua trời εm τm - Cửa chớp màu nhạt 0,37 0,51 0,12 0,56 màu trung bình 0,58 0,39 0,03 0,65 màu đậm 0,72 0,27 0,01 0,75 - Màn che loại metalon 0,29 0,48 0,23 0,58 - Màn che Brella kiểu Hà Lan 0,09 0,77 0,14 0,33 Bảng 3-7: Dịng nhiệt bức xạ mặt trời xâm nhập vào phịng R, W/m2 Vĩ độ 10O Bắc Giờ mặt trời Tháng Hướng 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Bắc 60 139 158 142 139 136 129 136 139 142 158 139 Đơng Bắc 173 413 483 442 334 205 88 44 44 41 35 25 Đơng 170 423 489 438 309 129 44 44 44 41 35 25 Đơng Nam 57 155 173 146 79 44 44 44 44 41 35 25 6 Nam 6 25 35 41 44 44 44 44 44 41 35 25 Tây Nam 6 25 25 41 44 44 44 44 79 136 173 155 Tây 6 25 25 41 44 44 44 129 309 438 489 423 Tây Bắc 6 25 25 41 44 57 88 205 334 442 483 413 Mặt nằm ngang 13 139 337 524 647 735 766 735 647 524 337 139 Bắc 16 107 123 110 104 98 95 98 104 110 123 107 Đơng Bắc 132 401 467 419 344 177 69 44 44 41 35 22 Đơng 158 426 498 448 309 136 44 44 44 41 35 22 Đơng Nam 82 180 208 177 101 44 44 44 44 41 35 22 5 và 7 Nam 3 22 35 41 44 44 44 44 44 41 35 22 Tây Nam 3 22 35 41 44 44 44 44 101 177 208 180 Tây 3 22 35 41 44 44 44 136 309 448 498 426 Tây Bắc 3 22 35 41 44 44 69 177 344 419 467 401 Mặt nằm ngang 9 132 337 524 662 744 779 744 662 524 337 132 Bắc 3 47 50 47 47 44 44 44 47 47 50 47 Đơng Bắc 54 356 410 350 252 107 44 44 44 41 35 22 Đơng 79 435 514 470 328 145 44 44 44 41 35 22 Đơng Nam 57 249 296 268 189 85 44 44 44 41 35 22 4 và 8 Nam 3 22 35 41 44 44 44 44 44 41 35 22 Tây Nam 3 22 35 41 44 44 44 85 189 268 296 249 Tây 3 22 35 41 44 44 44 145 252 470 514 435 Tây Bắc 3 22 35 41 44 44 44 107 237 350 410 356 Mặt nằm ngang 6 120 331 527 672 763 789 763 672 527 331 120 38
  39. Bắc 3 19 35 41 44 44 44 44 44 41 35 19 Đơng Bắc 3 281 325 252 142 54 44 44 44 41 35 19 Đơng 3 410 517 476 334 148 44 44 44 41 35 19 Đơng Nam 3 306 401 385 296 177 66 44 44 41 35 19 3 và 9 Nam 3 19 41 60 76 85 88 85 76 60 41 19 Tây Nam 3 19 35 41 44 44 66 177 196 385 401 306 Tây 3 19 35 41 44 44 44 148 334 476 517 410 Tây Bắc 3 19 35 41 44 44 44 54 142 252 325 281 Mặt nằm ngang 3 98 306 505 653 741 779 741 653 505 306 98 Bắc 0 16 32 41 44 44 44 44 44 41 32 16 Đơng Bắc 0 183 208 139 88 44 44 44 44 41 32 16 2 và 10 Đơng 0 372 489 457 315 126 44 44 44 41 32 16 Đơng Nam 0 325 464 470 388 255 145 57 44 41 32 16 Nam 0 57 126 173 205 224 230 224 205 173 126 57 Tây Nam 0 16 32 41 44 57 145 255 388 470 464 325 Tây 0 16 32 41 44 44 44 126 315 457 489 372 Tây Bắc 0 16 32 41 44 44 44 44 88 139 208 183 Mặt nằm ngang 0 69 268 438 609 694 735 694 609 438 268 69 Bắc 0 13 28 38 41 44 44 44 41 38 28 13 Đơng Bắc 0 85 117 54 41 44 44 44 41 38 28 13 1 và 11 Đơng 0 312 451 416 293 123 44 44 41 38 28 13 Đơng Nam 0 312 483 508 460 344 221 98 54 38 28 13 Nam 0 110 205 287 303 328 334 328 303 287 205 110 Tây Nam 0 13 28 38 54 98 221 344 460 508 483 312 Tây 0 13 28 38 41 44 44 123 293 416 451 312 Tây Bắc 0 13 28 38 41 44 44 44 41 54 117 85 Mặt nằm ngang 0 54 196 413 552 637 662 637 552 413 196 54 Bắc 0 13 28 38 41 44 44 44 41 38 28 13 Đơng Bắc 0 47 88 54 41 44 44 44 41 38 28 13 12 Đơng 0 271 432 410 287 132 44 44 41 38 28 13 Đơng Nam 0 312 486 514 470 382 249 114 73 38 28 13 Nam 0 158 233 296 344 366 378 366 344 296 233 158 Tây Nam 0 13 28 38 73 144 249 382 470 514 486 312 Tây 0 13 28 38 41 44 44 132 287 410 432 271 Tây Bắc 0 13 28 38 41 44 44 44 41 54 88 47 Mặt nằm ngang 0 44 208 378 527 609 637 609 527 378 208 44 Vĩ độ 20O Bắc Giờ mặt trời Tháng Hướng 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Bắc 88 129 104 79 60 54 47 54 60 79 104 129 Đơng Bắc 255 454 385 262 120 47 44 44 44 38 28 9 Đơng 255 467 505 451 303 129 44 44 44 44 38 28 Đơng Nam 88 196 230 208 139 66 44 44 44 44 38 28 6 Nam 9 28 38 44 44 44 44 44 44 44 38 28 Tây Nam 9 28 38 44 44 44 44 66 139 208 230 196 Tây 9 28 38 44 44 44 44 129 302 451 505 467 6 Tây Bắc 9 28 38 44 44 44 47 120 262 385 454 486 Mặt nằm ngang 35 189 382 555 681 732 789 732 681 555 382 189 Bắc 63 88 73 54 47 44 44 44 47 54 73 88 Đơng Bắc 224 416 435 350 230 98 44 44 44 41 38 25 Đơng 237 467 514 457 312 145 44 44 44 41 38 25 39
  40. Đơng Nam 98 221 268 249 180 91 44 44 44 41 38 25 5 và 7 Nam 9 25 38 44 44 44 44 44 44 41 38 25 Tây Nam 9 25 38 44 44 44 44 91 180 249 268 221 Tây 9 25 38 41 44 44 44 145 312 457 514 467 Tây Bắc 9 25 38 41 44 44 44 98 230 350 435 416 Mặt nằm ngang 25 173 372 552 681 757 792 757 681 552 372 173 Bắc 19 32 35 41 44 44 44 44 44 41 35 32 Đơng Bắc 142 350 372 281 158 57 44 44 44 41 35 22 Đơng 167 448 520 470 334 161 44 44 44 41 35 22 Đơng Nam 91 281 356 341 309 173 63 44 44 41 35 22 4 và 8 Nam 6 22 35 44 63 76 82 76 63 44 35 22 Tây Nam 6 22 35 41 44 44 63 173 309 341 356 281 Tây 6 22 35 41 44 44 44 161 334 470 520 148 Tây Bắc 6 22 35 41 445 44 44 57 158 281 372 350 Mặt nằm ngang 16 151 337 527 662 741 779 741 662 527 337 151 Bắc 0 19 35 41 44 44 44 44 44 41 35 19 Đơng Bắc 0 262 274 186 69 44 44 44 44 41 35 19 Đơng 0 410 514 470 328 142 44 44 44 41 35 19 Đơng Nam 0 312 429 442 378 265 129 47 44 44 35 19 3 và 9 Nam 0 25 69 120 164 199 205 199 164 120 69 25 Tây Nam 0 19 35 41 44 47 129 265 378 442 429 312 Tây 0 19 35 41 44 44 44 142 328 470 514 410 Tây Bắc 0 19 35 41 44 44 44 44 69 186 247 262 Mặt nằm ngang 0 95 293 483 624 710 735 710 624 483 293 95 Bắc 0 13 28 38 41 44 44 44 41 38 28 13 Đơng Bắc 0 139 164 91 41 44 44 44 41 38 28 13 2 và 10 Đơng 0 464 445 315 155 44 44 41 38 28 13 Đơng Nam 0 287 460 505 470 375 233 85 41 38 28 13 Nam 0 66 158 240 293 335 350 334 293 240 158 66 Tây Nam 0 13 28 38 41 85 233 375 470 505 460 287 Tây 0 13 28 38 41 44 44 155 315 445 464 312 Tây Bắc 0 13 28 38 41 44 44 44 41 91 164 139 Mặt nằm ngang 0 57 214 401 539 618 656 618 539 401 214 57 Bắc 0 9 25 35 41 41 41 41 41 35 25 9 Đơng Bắc 0 76 82 44 41 41 41 41 41 35 25 9 1 và 11 Đơng 0 224 404 401 287 136 41 41 41 35 25 9 Đơng Nam 0 230 450 517 498 426 287 145 50 35 25 9 Nam 0 88 218 315 388 429 445 429 388 315 218 88 Tây Nam 0 9 25 35 50 145 287 426 498 517 454 230 Tây 0 9 25 35 38 41 41 136 287 401 404 224 1 và 11 Tây Bắc 0 9 25 35 38 41 41 41 41 41 82 76 Mặt nằm ngang 0 16 151 319 460 542 568 542 460 319 151 16 Bắc 0 6 22 35 38 41 41 41 38 35 22 6 Đơng Bắc 0 44 57 38 38 41 41 41 38 35 22 6 12 Đơng 0 177 372 382 268 107 41 41 38 35 22 6 Đơng Nam 0 186 438 527 501 423 306 189 63 35 22 6 Nam 0 79 233 350 416 460 470 460 416 350 233 79 Tây Nam 0 6 22 35 63 198 306 423 501 527 438 186 Tây 0 6 22 35 38 41 41 107 268 382 372 177 Tây Bắc 0 6 22 35 38 41 41 41 38 38 57 44 Mặt nằm ngang 0 13 114 290 246 508 536 508 426 290 114 13 Vĩ độ 30O Bắc Giờ mặt trời Tháng Hướng 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 40
  41. Bắc 104 91 57 44 44 44 44 44 44 44 57 91 Đơng Bắc 331 410 306 173 60 44 44 44 44 38 32 16 Đơng 341 492 508 451 309 139 44 44 44 44 38 32 Đơng Nam 132 237 284 284 230 139 54 44 44 44 38 32 6 Nam 16 32 38 44 47 60 66 60 47 44 38 32 Tây Nam 16 32 28 44 44 44 54 139 230 284 284 237 Tây 16 32 38 44 44 44 44 139 309 451 508 492 Tây Bắc 16 32 38 44 44 44 44 60 173 306 410 438 Mặt nằm ngang 60 192 413 568 684 757 789 757 684 568 413 192 Bắc 69 63 44 44 44 44 44 44 44 44 44 63 Đơng Bắc 293 413 388 281 145 50 44 44 44 41 38 28 Đơng 315 489 517 457 312 139 44 44 44 41 38 28 Đơng Nam 132 259 315 315 262 167 69 44 44 41 38 28 5 và 7 Nam 13 28 38 44 63 85 95 85 63 44 38 28 Tây Nam 13 28 38 41 44 44 44 167 262 315 315 258 Tây 13 28 38 41 44 44 44 139 312 457 517 489 Tây Bắc 13 28 38 41 44 44 44 50 145 281 388 413 Mặt nằm ngang 47 208 388 555 675 744 776 744 675 555 388 208 Bắc 19 25 35 41 41 44 44 44 41 41 35 25 Đơng Bắc 173 341 315 208 85 44 44 44 41 41 35 25 Đơng 208 464 520 467 322 145 44 44 41 413 35 25 Đơng Nam 117 309 401 407 353 259 123 47 41 41 35 25 4 và 8 Nam 6 25 41 85 148 183 198 183 148 85 41 25 Tây Nam 6 25 35 41 41 47 123 259 353 407 401 309 Tây 6 25 35 41 41 44 44 145 322 467 520 464 Tây Bắc 6 25 35 41 41 44 44 44 85 208 315 341 Mặt nằm ngang 19 148 337 508 631 710 741 710 631 508 337 148 Bắc 0 16 32 38 41 44 44 44 41 38 32 16 Đơng Bắc 0 233 284 126 47 44 44 44 41 38 32 16 3 và 9 Đơng 0 391 498 454 325 151 44 44 41 38 32 16 Đơng Nam 0 309 413 479 445 356 211 79 41 38 32 16 Nam 0 28 57 189 259 309 331 309 259 189 57 28 3 và 9 Tây Nam 0 16 32 38 41 79 211 356 445 479 413 309 Tây 0 16 32 38 41 44 44 151 325 454 498 391 Tây Bắc 0 16 32 38 41 44 44 44 47 126 284 233 Mặt nằm ngang 0 79 255 426 565 637 669 637 565 426 255 79 Bắc 0 9 25 35 38 41 44 41 38 35 25 9 Đơng Bắc 0 140 123 57 38 41 44 41 38 35 25 9 Đơng 0 249 426 416 296 136 44 41 38 35 25 9 Đơng Nam 0 230 448 514 501 429 290 148 47 35 25 9 2 và 10 Nam 0 57 180 290 382 438 457 438 382 290 180 57 Tây Nam 0 9 25 35 47 148 290 429 501 514 448 230 Tây 0 9 25 35 38 41 44 136 296 416 426 294 Tây Bắc 0 9 25 35 38 41 44 41 38 57 123 104 Mặt nằm ngang 0 19 155 315 451 539 565 538 451 315 155 19 Bắc 0 3 19 28 35 38 38 38 35 28 19 3 Đơng Bắc 0 25 50 28 35 38 38 38 35 28 19 3 Đơng 0 85 344 366 262 110 38 38 35 28 19 3 Đơng Nam 0 88 401 508 511 451 328 202 73 28 19 3 1 và 11 Nam 0 32 214 344 432 486 501 486 432 344 214 32 Tây Nam 0 3 19 28 73 202 328 451 511 508 401 88 Tây 0 3 19 28 35 38 38 110 262 366 344 85 Tây Bắc 0 3 19 28 35 38 38 38 35 28 50 25 Mặt nằm ngang 0 6 85 224 344 429 457 429 344 224 85 6 41
  42. Bắc 0 0 13 28 35 38 38 38 35 28 13 0 Đơng Bắc 0 0 32 28 35 38 38 38 35 28 13 0 Đơng 0 0 290 331 252 101 38 38 35 28 13 0 Đơng Nam 0 0 360 495 511 451 341 227 88 28 13 0 12 Nam 0 0 202 356 448 501 514 501 448 356 202 0 Tây Nam 0 0 13 28 88 227 341 451 511 495 360 0 Tây 0 0 13 28 35 38 38 101 252 331 290 0 Tây Bắc 0 0 13 28 35 38 38 38 35 28 32 0 Mặt nằm ngang 0 0 60 189 306 385 413 385 306 189 60 0 Cơng thức (3-21) trên đây chỉ tính cho các trường hợp sau: - Kính là kính cơ bản (εK = 1) cĩ hoặc khơng cĩ rèm che - Khơng phải kính cơ bản (εk ≠ 1) và khơng cĩ rèm che (εm = 1). Trường hợp kính khơng phải kính cơ bản (εK ≠ 1) và cĩ rèm che (εm ≠ 1) người ta tính theo cơng thức dưới đây. * Trường hợp 2: khơng phải kính cơ bản và cĩ rèm che: Q61 = Fk.R”.εc.εds.εmmεkh.εK, W (3-24) trong đĩ 2 Fk - Diện tích cửa kính, m ; R"= []0,4.α K + τ K .(α m + τ m + ρ K .ρ m + 0,4.α K .ρ m ) .R n (3-25) 2 Rn - Nhiệt bức xạ đến ngồi bề mặt kính; W/m . R R = n 0,88 Trị số R lấy theo bảng 3-7, các giá trị αK, τK, ρK lấy theo bảng 3-5, αm, τm, ρm lấy theo bảng 3-6. Các hệ số khác vẫn tính giống như các hệ số ở cơng thức (3-21) * Bức xạ mặt trời qua kính thực tế Nhiệt bức xạ mặt trời khi bức xạ qua kính chỉ cĩ một phần tác động tức thời tới khơng khí trong phịng, phần cịn lại tác động lên kết cấu bao che và bị hấp thụ một phần, chỉ sau một khoảng thời gian nhất định mới tác động tới khơng khí trong phịng. Vì vậy thành phần nhiệt thừa do các tia bức xạ xâm nhập qua cửa kính gây tác động tức thời đến phụ tải hệ thống điều hồ khơng khí R’xn = Rmax.k.nt (3-26) trong đĩ R’xn - Lượng bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa kính gây tác động tức thời đến phụ tải của hệ thống điều hồ khơng khí, W/m2; 2 Rmax - Lượng bức xạ mặt trời lớn nhất xâm nhập qua cửa kính, W/m (Tham khảo bảng 3- 8a); nt - Hệ số tác dụng tức thời (Tham khảo bảng 3-8b, và 3-8c); k - Tích số các hệ số xét tới ảnh hưởng của các yếu tố như sương mù, độ cao, nhiệt động động sương, loại khung cửa và màn che. Hệ số tác động tức thời cho trong các bảng 3-8b và 3-8c. Cần lưu ý rằng để xác định hệ số tác dụng tức thời phải căn cứ vào khối lượng tính cho 1m2 diện tích. Thật vậy khi khối lượng riêng của vật càng lớn, khả năng hấp thụ các tia bức xạ càng lớn, do đĩ mức độ chậm trễ giữa điểm cực đại của nhiệt bức xạ và phụ tải lạnh càng lớn. 42
  43. 2 Bảng 3-8a: Lượng nh iệt lớn nhất xâm nhập qua cửa kính loại cơ bản Rmax, W/m Vĩ độ Tháng Hướn g (Bắc) Bắc ĐĐơng ơng Đơng Nam Tây Tây Tây Mặt Bắc Nam Nam Bắc Ngang 6 492 464 132 44 132 464 492 713 7 và 5 141 483 479 164 44 164 479 483 735 8 và 4 79 445 514 294 44 294 514 445 773 0 9 và 3 32 372 527 372 44 372 527 372 789 10 và 2 32 249 514 445 107 445 514 249 773 11 và 1 32 164 479 483 211 483 479 164 735 12 32 132 464 492 259 492 464 132 713 6 126 483 489 173 44 173 489 483 766 7 và 5 95 467 498 208 44 208 498 467 779 8 và 4 41 410 514 296 44 296 514 410 789 10 9 và 3 32 325 517 401 88 401 517 325 779 10 và 2 32 208 489 470 230 470 489 208 725 11 và 1 28 117 451 508 334 508 451 117 662 12 28 88 432 514 378 514 432 88 637 6 82 486 505 230 44 230 505 486 789 7 và 5 60 435 514 268 44 268 514 435 792 20 8 và 4 35 372 520 356 82 356 520 372 779 9 và 3 32 274 514 442 205 442 514 274 735 10 và 2 28 164 464 505 350 505 464 164 656 11 và 1 25 82 404 517 445 517 404 82 568 12 25 57 382 527 470 527 382 57 536 6 63 438 508 284 66 284 508 438 789 7 và 5 50 413 517 315 95 315 517 413 776 8 và 4 35 341 520 407 199 407 520 341 741 30 9 và 3 28 284 498 479 331 479 498 284 669 10 và 2 25 123 426 514 457 514 426 123 565 11 và 1 22 50 366 511 501 511 366 50 457 12 19 38 331 511 514 511 331 38 413 43
  44. Bảng 3-8b: Hệ số tác dụng tức thời nt của lượng bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa kính cĩ màn che bên trong (Hoạt động 24giờ/24, nhiệt độ khơng khí khơng đổi) Hướng Khối Sáng Chiều, Tối Sáng lượng 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 kg/m2 > 700 0,06 0,06 0,23 0,38 0,51 0,60 0,66 0,67 0,64 0,59 0,42 0,24 0,22 0,19 0,17 0,15 0,13 0,12 0,10 0,09 0,08 0,07 0,07 Nam 500 0,04 0,04 0,22 0,38 0,52 0,63 0,70 0,71 0,69 0,59 0,45 0,26 0,22 0,18 0,16 0,13 0,12 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,06 0,05 150 0,10 0,21 0,43 0,63 0,77 0,86 0,88 0,82 0,56 0,50 0,24 0,16 0,11 0,08 0,05 0,04 0,02 0,02 0,01 0,01 0 0 0 0 > 700 0,04 0,28 0,47 0,59 0,64 0,62 0,53 0,41 0,27 0,24 0,21 0,19 0,16 0,14 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,06 0,05 0,05 Đơng 500 0,03 0,28 0,47 0,61 0,67 0,65 0,57 0,44 0,29 0,24 0,21 0,18 0,15 0,12 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,05 0,04 0,04 0,03 Nam 150 0 0,30 0,57 0,75 0,84 0,81 0,69 0,50 0,30 0,20 0,17 0,13 0,09 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0 0 0 0 0 > 700 0,39 0,56 0,62 0,59 0,49 0,33 0,23 0,21 0,20 0,18 0,17 0,15 0,12 0,10 0,09 0,08 0,08 0,07 0,06 0,05 0,05 0,05 0,04 0,04 Đơng 500 0,40 0,58 0,65 0,63 0,52 0,35 0,24 0,22 0,20 0,18 0,16 0,14 0,12 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,05 0,04 0,04 0,03 0,03 0,02 150 0,46 0,70 0,80 0,79 0,64 0,42 0,25 0,19 0,16 0,14 0,11 0,09 0,07 0,04 0,02 0,02 0,01 0,01 0 0 0 0 0 0 > 700 0,47 0,58 0,54 0,42 0,27 0,21 0,20 0,19 0,18 0,17 0,16 0,14 0,12 0,09 0,08 0,07 0,06 0,06 0,05 0,05 0,04 0,04 0,04 0,03 Đơng 500 0,48 0,60 0,57 0,46 0,30 0,24 0,20 0,19 0,17 0,16 0,15 0,13 0,11 0,08 0,07 0,06 0,05 0,05 0,04 0,04 0,03 0,03 0,02 0,02 Bắc 150 0,55 0,76 0,73 0,58 0,36 0,24 0,19 0,17 0,15 0,13 0,12 0,11 0,07 0,04 0,02 0,02 0,01 0,01 0 0 0 0 0 0 > 700 0,08 0,09 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,16 0,33 0,49 0,61 0,60 0,19 0,17 0,15 0,13 0,12 0,10 0,09 0,08 0,08 0,07 0,06 Tây 500 0,07 0,08 0,09 0,09 0,10 0,10 0,10 0,10 0,15 0,34 0,52 0,65 0,64 0,23 0,18 0,15 0,12 0,11 0,09 0,08 0,07 0,06 0,06 0,05 Bắc 150 0,03 0,05 0,07 0,08 0,09 0,09 0,10 0,10 0,17 0,39 0,63 0,80 0,79 0,28 0,18 0,12 0,09 0,06 0,04 0,03 0,02 0,02 0,01 0 > 700 0,08 0,09 0,09 0,10 0,10 0,10 0,10 0,18 0,36 0,52 0,63 0,65 0,55 0,22 0,19 0,17 0,15 0,14 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 Tây 500 0,07 0,08 0,08 0,09 0,09 0,09 0,09 0,18 0,36 0,54 0,66 0,68 0,60 0,25 0,20 0,17 0,15 0,13 0,11 0,10 0,08 0,07 0,06 0,05 150 0,03 0,04 0,06 0,07 0,08 0,08 0,08 0,19 0,42 0,65 0,81 0,85 0,74 0,30 0,19 0,13 0,09 0,06 0,05 0,03 0,02 0,02 0,01 0 Tây > 700 0,08 0,08 0,9 0,10 0,11 0,24 0,39 0,53 0,63 0,66 0,61 0,47 0,23 0,19 0,18 0,16 0,14 0,13 0,11 0,10 0,09 0,08 0,08 0,07 Nam 500 0,07 0,08 0,08 0,08 0,10 0,24 0,40 0,55 0,66 0,70 0,64 0,50 0,26 0,20 0,17 0,15 0,13 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 150 0,03 0,04 0,06 0,07 0,09 0,23 0,47 0,67 0,81 0,86 0,79 0,60 0,26 0,17 0,12 0,08 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,01 0 0 > 700 0,08 0,36 0,67 0,71 0,74 0,76 0,79 0,81 0,83 0,84 0,86 0,87 0,88 0,29 0,26 0,23 0,20 0,19 0,17 0,15 0,14 0,12 0,11 0,10 Bắc 500 0,06 0,31 0,67 0,72 0,76 0,79 0,81 0,83 0,85 0,87 0,88 0,90 0,91 0,30 0,26 0,22 0,19 0,16 0,15 0,13 0,12 0,10 0,09 0,08 150 0 0,25 0,74 0,83 0,88 0,91 0,94 0,96 0,96 0,98 0,98 0,99 0,99 0,26 0,17 0,12 0,08 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,01 0.01 45
  45. Bảng 3-8c: Hệ số tác dụng tức thời nt của lượng bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa kính khơng cĩ màn che hoặc trong râm (Hoạt động 24giờ/24, nhiệt độ khơng khí khơng đổi) Hướng Khối Sáng Chiều, Tối Sáng lượng 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 kg/m2 > 700 0,17 0,27 0,33 0,33 0,31 0,29 0,27 0,25 0,23 0,22 0,20 0,19 0,17 0,15 0,14 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 0,07 0,06 0,06 Nam 500 0,19 0,31 0,38 0,39 0,36 0,34 0,27 0,24 0,22 0,21 0,19 0,17 0,16 0,14 0,12 0,10 0,07 0,08 0,07 0,06 0,05 0,05 0,05 0,04 150 0,31 0,56 0,65 0,61 0,46 0,33 0,26 0,21 0,18 0,16 0,14 0,12 0,09 0,06 0,04 0,03 0,02 0,01 0,01 0,01 0 0 0 0 > 700 0,16 0,26 0,34 0,39 0,40 0,38 0,34 0,30 0,28 0,26 0,23 0,22 0,20 0,18 0,16 0,14 0,13 0,12 0,10 0,09 0,08 0,08 0,07 0,06 Đơng 500 0,16 0,29 0,40 0,46 0,46 0,42 0,36 0,31 0,28 0,25 0,23 0,20 0,18 0,15 0,14 0,12 0,11 0,09 0,08 0,08 0,06 0,06 0,05 0,04 Nam 150 0,27 0,50 0,67 0,73 0,68 0,53 0,38 0,27 0,22 0,18 0,15 0,12 0,09 0,06 0,04 0,03 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0 0 0,01 > 700 0,08 0,14 0,22 0,71 0,38 0,43 0,44 0,43 0,39 0,35 0,32 0,29 0,26 0,23 0,21 0,19 0,16 0,15 0,13 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 Đơng 500 0,05 0,12 0,23 0,35 0,44 0,49 0,51 0,47 0,41 0,36 0,31 0,27 0,24 0,21 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,09 0,08 0,08 0,06 0,06 150 0 0,18 0,40 0,59 0,72 0,77 0,72 0,60 0,44 0,32 0,23 0,18 0,14 0,09 0,07 0,05 0,03 0,02 0,01 0,01 0,01 0 0 0 > 700 0,10 0,10 0,13 0,20 0,28 0,35 0,42 0,48 0,51 0,51 0,48 0,42 0,37 0,33 0,29 0,26 0,23 0,21 0,19 0,17 0,15 0,14 0,13 0,12 Đơng 500 0,07 0,06 0,12 0,20 0,30 0,39 0,48 0,54 0,58 0,57 0,53 0,45 0,37 0,31 0,24 0,23 0,20 0,18 0,16 0,14 0,12 0,11 0,10 0,08 Bắc 150 0 0 0,12 0,29 0,48 0,64 0,75 0,82 0,81 0,75 0,61 0,42 0,28 0,19 0,13 0,09 0,06 0,04 0,03 0,02 0,01 0,01 0 0 > 700 0,11 0,10 0,10 0,10 0,10 0,14 0,21 0,29 0,36 0,43 0,47 0,46 0,40 0,34 0,30 0,27 0,24 0,22 0,20 0,18 0,16 0,14 0,13 0,12 Tây 500 0,09 0,09 0,08 0,09 0,09 0,14 0,22 0,31 0,42 0,50 0,53 0,51 0,44 0,35 0,29 0,26 0,22 0,19 0,17 0,15 0,13 0,12 0,11 0,09 Bắc 150 0,02 0,03 0,05 0,06 0,08 0,12 0,34 0,53 0,68 0,78 0,78 0,68 0,46 0,29 0,20 0,14 0,09 0,07 0,05 0,03 0,02 0,02 0,01 0,01 > 700 0,12 0,10 0,11 0,10 0,10 0,10 0,10 0,13 0,19 0,27 0,36 0,42 0,44 0,38 0,33 0,29 0,26 0,23 0,21 0,18 0,16 0,15 0,13 0,02 Tây 500 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,10 0,12 0,19 0,30 0,40 0,48 0,51 0,42 0,35 0,30 0,25 0,22 0,19 0,16 0,14 0,13 0,11 0,09 150 0,02 0,04 0,05 0,06 0,07 0,07 0,08 0,14 0,29 0,49 0,67 0,76 0,75 0,53 0,33 0,22 0,15 0,11 0,08 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 Tây > 700 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,12 0,17 0,25 0,34 0,39 0,34 0,29 0,26 0,23 0,20 0,18 0,16 0,14 0,13 0,12 0,10 Nam 500 0,08 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,11 0,19 0,29 0,40 0,46 0,40 0,32 0,26 0,22 0,19 0,16 0,14 0,13 0,11 0,10 0,08 150 0,02 0,04 0,05 0,07 0,08 0,09 0,10 0,10 0,13 0,27 0,48 0,65 0,73 0,49 0,31 0,21 0,16 0,10 0,07 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 > 700 0,16 0,23 0,33 0,41 0,47 0,52 0,57 0,61 0,66 0,69 0,72 0,74 0,59 0,52 0,46 0,42 0,37 0,34 0,31 0,27 0,25 0,23 0,21 0,17 Bắc 500 0,11 0,33 0,44 0,54 0,57 0,62 0,66 0,70 0,74 0,76 0,79 0,80 0,60 0,51 0,44 0,37 0,32 0,29 0,27 0,23 0,21 0,18 0,16 0,13 150 0 0,48 0,66 0,76 0,82 0,87 0,91 0,43 0,95 0,97 0,98 0,98 0,52 0,34 0,24 0,16 0,11 0,07 0,05 0,04 0,02 0,02 0,01 0,01 46
  46. Ví dụ 1: Xác định lượng nhiệt bức xạ lớn nhất vào qua cửa sổ bằng kính cơ bản, rộng 5m2. Cho biết địa phương nới lắp đặt cơng trình ở vĩ độ 20o Bắc, kính quay về hướng Đơng, khung cửa bằng sắt, nhiệt độ đọng sương trung bình là 25oC, trời khơng sương mù, độ cao so với mặt nước biển là 100m. o 2 -Ứng với 20 Bắc, hướng Đơng, theo bảng 3-8, tra được Rmax = 520 W/m vào 8 giờ tháng 4 và tháng 8 - Hệ số εc = 1 + 0,023x100/1000 = 1,0023 - Hệ số εds = 1 - 0,13 (25-20)/10 = 1,065 - Trời khơng mây nên εmm = 1 - Khung cửa kính là khung sắt nên εkh = 1,17 - Kính là kính cơ bản và khơng cĩ rèm che nên εk = εm =1 Theo cơng thức (3-21) ta cĩ: Q = 5 x 520 x 1,0023 x 1,065 x 1,17 = 3247 W Ví dụ 2: Xác định lượng nhiệt bức xạ xâm nhập khơng gian điều hồ qua 10m2 kính chống nắng màu xám dày 6mm, đặt hướng Tây Nam, ở TP. Hồ Chí Minh, bên trong cĩ màn che kiểu Hà Lan. Vị trí lắp đặt cĩ độ cao so với mặt nước biển khơng đáng kể, nhiệt độ động sương trung bình 24oC, trời khơng mây, khung cửa bằng gổ. - Lượng nhiệt bức xạ qua kính được xác định theo cơng thức: Q = F.Rxn.εc.εds.εmmεkh - Các hệ số εc = εmm = εkh = 1 - Hệ số εds = 1+ 0,13.(24 - 20)/10 = 1,052 - Lượng nhiệt xâm nhập: [0,4α + τ .(α + τ + ρ .ρ + 0,4.α .α )] R = K K m m K m K m .R XN 0,88 [ 0,4 x 0,51 + 0,44.(0,09 + 0,14 + 0,05x0,77 + 0,4x0,51x0.09] R = .R = 0,375.R XN 0,88 o 2 - Giá trị R tra theo bảng 3-7 với 10 vĩ Bắc, hướng Tây Nam: Rmax = 508 W/m vào lúc 15 giờ tháng 1 và 11. Q = 10 x 0,375 x 508 x 1,052 = 2004 W b. Nhiệt lượng bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q62. Khác với cửa kính cơ chế bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che được thực hiện như sau - Dưới tác dụng của các tia bức xạ mặt trời, bề mặt bên ngồi cùng của kết cấu bao che sẽ dần dần nĩng lên do hấp thụ nhiệt. Lượng nhiệt này sẽ toả ra mơi trường một phần, phần cịn lại sẽ dẫn nhiệt vào bên trong và truyền cho khơng khí trong phịng bằng đối lưu và bức xạ. Quá trình truyền này sẽ cĩ độ chậm trễ nhất định. Mức độ chậm trễ phụ thuộc bản chất kết cấu tường, mức độ dày mỏng. Thơng thường người ta bỏ qua lượng nhiệt bức xạ qua tường. Lượng nhiệt truyền qua mái do bức xạ và độ chênh nhiệt độ trong phịng và ngồi trời được xác định theo cơng thức: Q62 = F.k.ϕm.∆t, W (3-27) F - Diện tích mái (hoặc tường), m2; k - Hệ số truyền nhiệt qua mái (hoặc tường), W/m2.K; ∆t = tTD - tT độ chênh nhiệt độ tương đương. εS .R xn t TD = t T + , K (3-28) α N εs - Hệ số hấp thụ của mái và tường; 2 αN = 20 W/m .K - Hệ số toả nhiệt đối lưu của khơng khí bên ngồi; 47
  47. R R = - Nhiệt bức xạ đập vào mái hoặc tường, W/m2; XN 0,88 R - Nhiệt bức xạ qua kính vào phịng (tra theo bảng 3-7), W/m2; ϕm - Hệ số màu của mái hay tường. + Màu thẩm : ϕm = 1; + Màu trung bình : ϕm = 0,87; + Màu sáng : ϕm = 0,78. εs - Hệ số hấp thụ của tường và mái phụ thuộc màu sắc, tính chất vật liệu, trạng thái bề mặt tra theo bảng dưới đây Bảng 3.9: Độ đen bề mặt kết cấu bao che STT Vật liệu và mầu sắc Hệ số ε A Mặt mái 1 Fibrơ xi măng, mới, màu trắng 0,42 2 Fibrơ xi măng, sau 6 tháng sử dụng 0,61 3 Fibrơ xi măng, sau 12 năm sử dụng 0,71 4 Fibrơ xi măng màu trắng, quét nước xi măng 0,59 5 Fibrơ xi măng màu trắng sau 6 năm sử dụng 0,83 6 Tấm ép gợn sĩng bằng bơng khống 0,61 7 Giấy dầu lợp nhà để thơ 0,91 8 Giấy dầu lợp nhà để thơ, rắc hạt khống phủ mặt 0,84 9 Giấy dầu lợp nhà để thơ, rắc cát màu xám 0,88 10 Giấy dầu lợp nhà để thơ, rắc cát màu xẩm 0,90 11 Tơn màu sáng 0,8 12 Tơn màu đen 0,86 13 Ngĩi màu đỏ hay nâu 0,65 14 Ngĩi màu đỏ tươi 0,6 15 Ngĩi xi măng màu xám 0,65 16 Thép đánh bĩng hay màu trắng 0,45 17 Thép đánh bĩng hay mạ màu xanh 0,76 18 Tơn tráng kẽm mới 0,64 19 Tơn tráng kẽm bị bụi bẩn 0,90 20 Nhơm khơng đánh bĩng 0,52 21 Nhơm đánh bĩng 0,26 B Mặt quét sơn 22 Sơn màu đỏ sáng 0,52 23 Sơn màu xanh da trời 0,64 24 Sơn màu tím 0,83 25 Sơn màu vàng 0,44 26 Sơn màu đỏ 0,63 C Mặt tường 27 Đá granit mài nhẵn, màu đỏ, xám nhạt 0,55 28 Đá granit mài nhẵn đánh bĩng, màu xám 0,60 29 Đá cẩm tạch mài nhẵn màu trắng 0,30 30 Gạch tráng men màu trắng 0,26 31 Gạch tráng men màu nâu sáng 0,55 32 Gạch nung mầu đỏ mới 0,70 0,74 33 Gạch nung, cĩ bụi bẩn 0,77 34 Gạch gốm ốp mặt mầu sáng 0,45 48
  48. 35 Bê tơng nhẵn phẳng 0,54 - 0,65 36 Trát vữa màu vàng, trắng 0,42 37 Trát vữa màu xi măng nhạt 0,47 3.2.7 Nhiệt do lọt khơng khí vào phịng Q7 Khi cĩ độ chênh áp suất trong nhà và bên ngồi thì sẽ cĩ hiện tượng rị rỉ khơng khí. Việc này luơn luơn kèm theo tổn thất nhiệt. Nĩi chung việc tính tổn thất nhiệt do rị rỉ thường rất phức tạp do khĩ xác định chính xác lưu lượng khơng khí rị rỉ. Mặt khác các phịng cĩ điều hịa thường địi hỏi phải kín. Phần khơng khí rị rỉ cĩ thể coi là một phần khí tươi cung cấp cho hệ thống. Q7 = L7.(IN - IT) = L7 .Cp(tN-tT) + L7.ro(dN-dT) (3-29) L7 - Lưu lượng khơng khí rị rỉ, kg/s IN, IT - Entanpi của khơng khí bên ngồi và bên trong phịng, kJ/kg; o tT, tN - Nhiệt độ của khơng khí tính tốn trong nhà và ngồi trời, C; dT, dN - Dung ẩm của khơng khí tính tốn trong nhà và ngồi trời, g/kg.kk. Tuy nhiên, lưu lượng khơng khí rị rỉ Lrr thường khơng theo quy luật và rất khĩ xác định. Nĩ phụ thuộc vào độ chênh lệch áp suất, vận tốc giĩ, kết cấu khe hở cụ thể, số lần đĩng mở cửa vv. Vì vậy trong các trường hợp này cĩ thể xác định theo kinh nghiệm Q7h = 0,335.(tN - tT).V.ξ, W (3-30) Q7w = 0,84.(dN - dT).V.ξ, W (3-31) V - Thể tích phịng, m3 ξ - Hệ số kinh nghiệm cho theo bảng 3.10 dưới đây Bảng 3.10: Hệ số kinh nghiệm ξ Thể tích 3000 V, m3 ξ 0,7 0,6 0,55 0,5 0,42 0,4 0,35 Tổng lượng nhiệt do rị rỉ khơng khí: Q7 = Q7h + Q7w (3-32) Trong trường hợp ở các cửa ra vào số lượt người qua lại tương đối nhiều, cần bổ sung thêm lượng khơng khí. Gc = Lc.n.ρ (3-33) Gc - Lượng khơng khí lọt qua cửa, kg/giờ 3 Lc - Lượng khơng khí lọt qua cửa khi 01 người đi qua, m /người n - Số lượt người qua lại cửa trong 1 giờ. ρ - Khối lượng riêng của khơng khí, kg/m3 Như vậy trong trường hợp này cần bổ sung thêm Q’7h = 0,335.(tN - tT).Lc.n, W (3-34) Q’7w = 0,84.(dN - dT). Lc.n, W (3-35) Bảng 3-11 dưới đây dẫn ra lượng khơ khí lọt qua cửa khi 01 người đi qua. 49
  49. 3 Bảng 3-11: Lượng khơng khí lọt qua của Lc, m /người 3 n, Người/giờ Lưu lượng Lc, m /người Cửa thường Cửa xoay < 100 3 0,8 100 ÷ 700 3 0,7 700 ÷ 1400 3 0,5 1400 ÷ 2100 2,75 0,3 3.2.8 Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q8 Người ta chia ra làm 2 tổn thất - Tổn thất do truyền nhiệt qua trần mái, tường và sàn (tầng trên) : Q81 - Tổn thất do truyền nhiệt qua nền : Q82 Tổng tổn thất truyền nhiệt Q8 = Q81 + Q82 (3-36) 3.2.8.1 Nhiệt truyền qua tường, trần và sàn tầng trên Q81 1.Nhiệt lượng truyền qua kết cấu bao che được tính theo cơng thức sau đây: Q81 = k.F.ϕ.∆t (3-37) k -Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W/m2.oC F - Diện tích bê mặt kết cấu bao che ∆t - Độ chênh nhiệt độ giữa bên ngồi và bên trong phịng, oC Mùa hè ∆t = tN - tT , mùa đơng ∆t = tT - tN. ϕ- Hệ số xét đến vị trí của vách: • Đối với tường bao - Đối với tường bao trực tiếp xúc với mơi trường khơng khí bên ngồi thì ϕ = 1. • Đối với tường ngăn - Nếu ngăn cách với khơng khí bên ngồi qua một phịng đệm khơng điều hồ ϕ = 0,7; - Nếu ngăn cách với khơng khí bên ngồi qua hai phịng đệm khơng điều hồ ϕ = 0,4; - Nếu tường ngăn với phịng điều hồ ϕ = 0. • Đối với trần cĩ mái - Mái bằng tơn, ngĩi, fibrơ xi măng với kết cấu khơng kín ϕ = 0,9 - Mái bằng tơn, ngĩi, fibrơ xi măng với kết cấu kín ϕ = 0,8 - Mái nhà lợp bằng giấy dầu ϕ = 0,75 • Đối với sàn trên tầng hầm - Tầng hầm cĩ cửa sổ ϕ = 0,6 - Tầng hầm khơng cĩ cửa sổ ϕ = 0,4 2. Xác định hệ số truyền nhiệt qua tường và trần. 50
  50. 1 1 k = = , W/m2.K, R 1 δ 1 o + ∑ i + α T λ i α N (3-38) 2 αT - Hệ số toả nhiệt bề mặt bên trong của kết cấu bao che, W/m .K; 2 αN - Hệ số toả nhiệt bề mặt bên ngồi của kết cấu bao che, W/m .K; δi, - Chiều dày của lớp thứ i, m; λi - Hệ số dẫn nhiệt lớp thứ i, W/m.K. a) Hệ số trao đổi nhiệt bên ngồi và bên trong phịng Hệ số tỏa nhiệt bên trong αT và bên ngồi αN phịng điều hồ được xác định theo bảng 3.12 dưới đây: Bảng 3.12: Hệ số trao đổi nhiệt bên ngồi và bên trong Dạng và vị trí bề mặt kết cấu bao che αT αN W/m2.K W/m2.K - Bề mặt tường, trần, sàn nhẵn 11,6 - Bề mặt tường, trần, sàn cĩ gờ, tỷ số chiều cao 8,7 của gờ và khoảng cách 2 mép gờ 0,3 7,6 - Tường ngồi, sàn, mái tiếp xúc trực tiếp 23,3 khơng khí bên ngồi. - Bề mặt hướng ra hầm mái, hoặc hướng ra các 11,6 phịng lạnh, sàn trên tầng hầm b) Nhiệt trở của lớp khơng khí Nếu trong kết cấu bao che cĩ lớp đệm khơng khí thì tổng nhiệt trở dẫn nhiệt phải cộng thêm nhiệt trở của lớp khơng khí này. Thường lớp đệm này được làm trên trần để chống nĩng. Bảng 3.13: Trị số nhiệt trở của khơng khí Rkk Bề dày Nhiệt trở lớp khơng khí 2 lớp khơng khí Rkk, m .K/W mm Lớp khơng khí nằm ngang, dịng Lớp khơng khí nằm ngang, dịng nhiệt đi từ dưới lên nhiệt đi từ trên xuống Mùa Hè Mùa Đơng Mùa Hè Mùa Đơng 10 0,129 0,146 0,129 0,155 20 0,138 0,155 0,155 0,189 30 0,138 0,163 0,163 0,206 50 0,138 0,172 0,172 0,224 100 0,146 0,181 0,181 0,232 150 0,155 0,181 0,189 0,249 200 ÷ 300 0,155 0,189 0,189 0,249 Ghi chú: Trị số Rkk cho ở bảng trên đây ứng với độ chênh nhiệt độ trên 2 bề mặt của lớp khơng khí ∆t = 10oC. Nếu ∆t ≠ 10oC ta cần nhân trị số cho ở bảng 3-14 dưới đây Bảng 3.14: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt trở khơng khí Độ chênh nhiệt độ ∆t, oC 10 8 6 4 2 51
  51. Hệ số hiệu chỉnh 1 1,05 1,1 1,15 1,2 c) Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng Hệ số dẫn nhiệt λ của vật liệu thay đổi phụ thuộc vào độ rỗng, độ ẩm và nhiệt độ của vật liệu. - Độ rỗng càng lớn thì λ càng bé, vì các lổ khí trong vật liệu cĩ hệ số dẫn nhiệt thấp - Độ ẩm tăng thì hệ số dẫn nhiệt tăng do nước chiếm chổ các lổ khí trong vật liệu, do hệ số dẫn nhiệt của nước cao hơn nhiều so với hệ số dẫn nhiệt của khơng khí. - Nhiệt độ tăng, hệ số dẫn của vật liệu tăng. Sự thay đổi của hệ số dẫn nhiệt λ khi nhiệt độ thay đổi theo quy luật bậc nhất: λ = λo + b.t kCal/m.h.K (3-39) trong đĩ: o λo - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở 0 C, kCal/m.h.K; t - Nhiệt độ vật liệu, oC; b - Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào tính chất vật liệu, cĩ giá trị nằm trong khoảng 0,0001 ÷ 0,001. Tuy nhiên, do sự phụ thuộc vào nhiệt độ của vật liệu khơng đáng kể nên trong các tính tốn thường coi hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu là khơng đổi và lấy theo bảng dưới đây. Bảng 3.15: Hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu STT Vật liệu Khối lượng Hệ số dẫn riêng, kg/m3 nhiệt λ W/m.oC I- VẬT LIỆU AMIĂNG 1 Tấm và bản ximăng amiăng 1900 0,349 2 Tấm cách nhiệt ximăng amiăng 500 0,128 3 Tấm cách nhiệt ximăng amiăng 300 0,093 II- BÊ TƠNG 4 Bê tơng cốt thép 2400 1,547 5 Bê tơng đá dăm 2200 1,279 6 Bê tơng gạch vỡ 1800 0,872 7 Bê tơng xỉ 1500 0,698 8 Bê tơng bột hấp hơi nĩng 1000 0,395 9 Bê tơng bọt hấp hơi nĩng 400 0,151 10 Tấm thạch cao ốp mặt tường 1000 0,233 11 Tấm và miếng thạch cao nguyên chất 1000 0,407 III- VẬT LIỆU ĐẤT 12 Gạch mộc 1600 0,698 IV- MẢNG GẠCH XÂY ĐẶC 13 Gạch thơng thường với vữa nặng 1800 0,814 14 Gạch rỗng (γ=1300), xây vữa nhẹ (γ=1400) 1350 0,581 15 Gạch nhiều lỗ xây vữa nặng 1300 0,523 V- VẬT LIỆU TRÁT VÀ VỮA 16 Vữa xi măng và vữa trát xi măng 1800 0,930 17 Vữa tam hợp và vữa trát tam hợp 1700 0,872 18 Vữa vơi trát mặt ngồi 1600 0,872 19 Vữa vơi trát mặt trong 1600 0,698 20 Tấm ốp mặt ngồi bằng thạch cao 1000 0,233 21 Tấm sợi gỗ cứng ốp mặt 700 0,233 VI- VẬT LIỆU CUỘN 52
  52. 22 Giấy cactơng thường 700 0,174 23 Giấy tẩm dầu thơng nhựa đường bitum hay hắc ín 600 0,174 24 Thảm bơng dùng tronh nhà 150 0,058 25 Thảm bơng khống chất 200 0,069 VII- VẬT LIỆU THUỶ TINH 26 Kính cửa sổ 2500 0,756 27 Sợi thuỷ tinh 200 0,058 28 Thuỷ tinh hơi và thuỷ tinh bọt 500 0,163 29 Thuỷ tinh hơi và thuỷ tinh bọt 300 0,116 VIII- VẬT LIỆU GỖ 30 Gổ thơng, tùng ngang thớ 550 0,174 31 Mùn cưa 250 0,093 32 Gỗ dán 600 0,174 33 Tấm bằng sợi gỗ ép 600 0,163 34 Tấm bằng sợi gỗ ép 250 0,076 35 Tấm bằng sợi gỗ ép 150 0,058 36 Tấm gỗ mềm (lie) 250 0,069 IX- VẬT LIỆU KHÁC 37 Tấm silicat bề mặt in hoa và tấm ximăng silicat in hoa 600 0,233 38 Tấm silicat bề mặt in hoa và tấm ximăng silicat in hoa 400 0,163 39 Tấm silicat bề mặt in hoa và tấm ximăng silicat in hoa 250 0,116 3.2.8.2 Nhiệt truyền qua nền đất Q82 Để tính nhiệt truyền qua nền người ta chia nền thành 4 dãi, mỗi dãi cĩ bề rộng 2m như hình vẽ 3-1. Theo cách phân chia này 2 o - Dải I : k1 = 0,5 W/m . C , F1 = 4.(a+b) 2 o - Dải II : k2 = 0,2 W/m . C , F2 = 4.(a+b) - 48 2 o - Dải III: k3 = 0,1 W/m . C , F3 = 4.(a+b) - 80 2 o - Dải IV: k4 = 0,07 W/m . C , F4 = (a-12)(b-12) Khi tính diện tích các dải, dải I ở các gĩc được tính 2 lần vì ở các gĩc nhiệt cĩ thể truyền ra bên ngồi theo 2 hướng khác nhau. - Khi diện tích phịng nhỏ hơn 48m2 thì cĩ thể coi tồn bộ là dải I. - Khi chia phân dải nếu khơng đủ cho 4 dải thì ưu tiên từ 1 đến 4. Ví dụ chỉ chia được 3 dải thì coi dải ngồi cùng là dải I, tiếp theo là dải II và III. Tổn thất nhiệt qua nền do truyền nhiệt: Q82 = (k1.F1 + k2.F2 + k3.F3 + k4.F4).(tN - tT) (3-40) 53