Issuu on Google+

Tr-êng ®¹i häc ph-¬ng ®«ng Khoa KiÕn tróc- C«ng tr×nh

ThS.KTS Bïi ThÞ Trµ Giang

Bµi gi¶ng m«n häc

vËt lý kiÕn tróc

Hµ Néi- th¸ng 3 n¨m 2008

1


Giíi thiÖu m«n häc M«n häc vËt lý kiÕn tróc gåm 3 häc phÇn, thêi l-îng 4§VHT (60 tiÕt), ®-îc ph©n bè nh- sau:  M«i tr-êng vi khÝ hËu trong c«ng tr×nh kiÕn tróc: 20 tiÕt (Kü thuËt nhiÖt)  M«i tr-êng ©m thanh trong CTKT: 20 tiÕt (Kü thuËt ©m thanh)  M«i tr-êng ¸nh s¸ng trong CTKT: 20 tiÕt (Kü thuËt chiÕu s¸ng).

2


Häc phÇn 1:

M«i tr-êng vi khÝ hËu trong c«ng tr×nh kiÕn tróc. Gåm c¸c néi dung: Ch-¬ng I: Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n. I. Ba ph-¬ng thøc truyÒn nhiÖt . 1.1 TruyÒn nhiÖt b»ng dÉn nhiÖt 1.2 TruyÒn nhiÖt b»ng ®èi l-u 1.3 TruyÒn nhiÖt b»ng bøc x¹ nhiÖt II. C¸c yÕu tè khÝ hËu 2.1 NhiÖt ®é kh«ng khÝ. 2.2 Bøc x¹ nhiÖt cña mÆt trêi. 2.3 Tèc ®é giã. 2.4 L-îng m-a. 2.5 §é Èm cña kh«ng khÝ. 2.6 NhiÖt ®é kh« vµ nhiÖt ®é -ít cña kh«ng khÝ. 2.7 §iÓm s-¬ng cña kh«ng khÝ. 2.8 NhiÖt dung cña kh«ng khÝ. 2.9 NhiÖt ®é bøc x¹ cña kh«ng khÝ trong phßng. III. BiÓu ®å cña kh«ng khÝ Èm vµ øng dông trong tÝnh to¸n vi khÝ hËu. C©u hái Bµi tËp

trg trg trg trg trg trg trg trg trg trg trg trg trg trg trg trg trg

Ch-¬ng II: C©n b»ng nhiÖt gi÷a c¬ thÓ ng-êi ë víi m«i tr-êng vi khÝ hËu trong nhµ. I. Ph-¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt trg II. Gi¸ trÞ cña c¸c ®¹i l-îng trong ph-¬ng tr×nh 2-1 trg III. ChØ sè stress nhiÖt cña c¬ thÓ. trg IV. NhiÖt ®é hiÖu dông. trg C©u hái trg Bµi tËp trg Ch-¬ng III: C©n b»ng nhiÖt cña ng«i nhµ. I. Kh¸i qu¸t cña vÊn ®Ò.

trg

II. TruyÒn nhiÖt tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ qua kÕt cÊu bao che kh«ng kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi : trg 2.1 TruyÒn nhiÖt æn ®Þnh mét chiÒu qua kÕt cÊu ph¼ng. trg 2.2 X¸c ®Þnh c-êng ®é dßng nhiÖt æn ®Þnh, mét chiÒu qua KC ph¼ng. trg 2.3 X¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ nhiÖt trë trong c«ng thøc 3-6. trg 2.4X¸c ®Þnh nhiÖt ®é mÆt trong cña kÕt cÊu bao che: trg

3


2.5 X¸c ®Þnh nhiÖt ®é t¹i mét bÒ mÆt bÊt kú trong néi bé KCBC trg 2.6 X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt truyÒn qua kÕt cÊu bao che tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ khi kh«ng kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi trg III. TruyÒn nhiÖt qua kÕt cÊu bao che tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ cã kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi.. 3.1 Sù ®¬n gi¶n ho¸ bµi to¸n: trg 3.2 NhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ: trg 3.3 X¸c ®Þnh c-êng ®é dßng nhiÖt do nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ truyÒn vµo kh«ng khÝ trong nhµ qua phÇn ®Æc cña kÕt cÊu bao che. trg 3.4 X¸c ®Þnh c-êng ®é dßng nhiÖt truyÒn qua cöa vµo nhµ trg 3.5 X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt truyÒn qua kÕt cÊu bao che tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ khi cã kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi. trg IV. X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt trong nhµ cÇn ph¶i khö ®i ®Ó cã mét m«i tr-êng vi khÝ hËu tiÖn nghi. trg 4.1 X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt truyÒn qua kÕt cÊu bao che tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ kh«ng kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi trg 4.1 X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt truyÒn qua kÕt cÊu bao che tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ cã kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi trg 4.3 X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt do ng-êi ë vµ c¸c TB to¶ nhiÖt trong nhµ g©y ra trg 4.4 L-îng nhiÖt xuÊt hiÖn trong nhµ cÇn ph¶i khö ®i : trg C©u hái trg Bµi tËp trg Ch-¬ng IV: §iÒu hoµ kh«ng khÝ I. Nh÷ng vÊn ®Ò chung: II. B¬m nhiÖt: 2.1 Tæng quan: 2.2 S¬ ®å vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña mét b¬m nhiÖt. III. M¸y ®iÒu hoµ kh«ng khÝ: 3.1 Tæng quan: 3.2 Bèn ph-¬ng thøc thu nhiÖt vµ to¶ nhiÖt cña b¬m nhiÖt 3.3 Hai kiÓu bè trÝ m¸y ®iÒu hoµ kh«ng khÝ 3.4 Bµi to¸n ®¬n gi¶n nhÊt vÒ ®iÒu hoµ kh«ng khÝ: C©u hái Bµi tËp

trg trg trg trg trg trg trg trg trg trg trg

Ch-¬ng V: th«ng tho¸ng cho ng«i nhµ. I. Nh÷ng vÊn ®Ò chung: trg II. Th«ng giã tù nhiªn: 2.1 Th«ng giã tù nhiªn khi chØ cã t¸c ®éng cña giã. 2.2 Th«ng giã tù nhiªn khi chØ cã t¸c ®éng cña nhiÖt thõa. 2.3 Th«ng giã tù nhiªn khi võa cã t¸c ®éng cña giã, võa cã t¸c ®éng cña nhiÖt thõa. C©u hái trg Bµi tËp trg

4


Ch-¬ng I Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n. I.

Ba ph-¬ng thøc truyÒn nhiÖt:

1.1 TruyÒn nhiÖt b»ng dÉn nhiÖt: 1.1.1 HiÖn t-îng dÉn nhiÖt: Thùc chÊt cña hiÖn t-îng dÉn nhiÖt lµ hiÖn t-îng truyÒn dao ®éng cña c¸c h¹t vËt chÊt trong vËt liÖu tõ chç cã nhiÖt ®é cao h¬n ®Õn chç cã nhiÖt ®é thÊp h¬n. 1.1.2 HÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu: HÖ sè dÉn nhiÖt: ký hiÖu lµ  vµ ®¬n vÞ lµ kcal/m.h.oC hoÆc lµ W/m. oC. Trong ®ã : 1 kcal/m.h.oC = 1,163 W/m. oC Mét sè vÝ dô vÒ hÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu:  = 1,45 kcal/m.h.0C

BTCT

G¹ch méc:  = 0,66 kcal/m.h.0C  = 330 kcal/m.h.0C

§ång :

N-íc cã t=200C

 = 0,5 kcal/m.h.0C

Kh«ng khÝ (200C)

 = 0,025 kcal/m.h.0C

Gç ngang thí

 = 0,1 kcal/m.h.0C

Trong thùc tÕ, hÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu cßn phô thuéc vµo mét sè yÕu tè nh-: tØ träng cña vËt liÖu (liªn quan ®Õn ®é rçng), ®é Èm cña vËt liÖu vµ nhiÖt ®é b¶n th©n cña vËt liÖu: 1.1.3 C-êng ®é dßng nhiÖt dÉn qua kÕt cÊu (q, kcal/m2.h ) LÊy vÝ dô lµ mét bøc t-êng: NÕu cã sù kh¸c nhau vÒ nhiÖt ®é gi÷a mÆt ngoµi nhµ ngoµi vµ mÆt trong cña mét bøc t-êng th× sÏ cã mét dßng nhiÖt ®-îc dÉn qua bøc t-êng ®ã.

trong nhµ

ng t

§Ó ®¸nh gi¸ ®é lín nhá cña dßng nhiÖt, ng-êi ta dïng mét ®¹i l­îng gäi lµ “ c­êng ®é dßng nhiÖt “ dÉn qua bøc t­êng ®ã.

q

§Þnh nghÜa: C-êng ®é dßng nhiÖt dÉn qua kÕt cÊu (t-êng, m¸i,…) lµ l-îng nhiÖt tÝnh b»ng kil« calo ®-îc dÉn qua mét mÐt vu«ng bÒ mÆt kÕt cÊu ®ã trong mét giê, víi ®iÒu kiÖn bÒ mÆt kÕt cÊu vu«ng gãc víi chiÒu dßng nhiÖt. C-êng ®é dßng nhiÖt: ký hiÖu lµ q, ®¬n vÞ kcal/m2h vµ ®-îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc:

 ng   t

q=

Rb

(1-1)

Trong ®ã : q - C-êng ®é dßng nhiÖt, kcal/m2.h; ng - NhiÖt ®é mÆt ngoµi kÕt cÊu, 0C; t- NhiÖt ®é trong kÕt cÊu, 0C; Rb- NhiÖt trë b¶n th©n cña kÕt cÊu, m2.h.0C/kcal.

5


1.1.4 L-îng nhiÖt truyÒn qua kÕt cÊu: Ký hiÖu: Q, ®¬n vÞ: kcal.h §¹i l-îng nµy tØ lÖ thuËn víi c-êng ®é dßng nhiÖt truyÒn qua KC vµ diÖn tÝch phÇn KC cã dßng nhiÖt truyÒn qua: Q = q.S 1.2 TruyÒn nhiÖt b»ng ®èi l-u: 1.2.1 HiÖn t-îng truyÒn nhiÖt b»ng ®èi l-u : Lµ hiÖn t-îng nh÷ng dßng chÊt khÝ hoÆc láng liªn tôc ®-a nhiÖt tõ chç nµy ®Õn chç kia cña m«i tr-êng. Ng-êi ta ph©n biÖt hai hiÖn t-îng ®èi l-u: ®èi l-u tù nhiªn vµ ®èi l-u c-ìng bøc. -

HiÖn t-îng ®èi l-u tù nhiªn: xÈy ra khi dßng chÊt láng (n-íc hoÆc khÝ) ®-îc g©y ra bëi sù chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a ®iÓm nµy vµ ®iÓm kia cña m«i tr-êng .

-

HiÖn t-îng ®èi l-u c-ìng bøc xÈy ra khi dßng chÊt láng ®-îc g©y ra do t¸c ®éng khuÊy trén c¬ häc cña nh÷ng vËt thÓ nµo ®ã kh«ng thuéc m«i tr-êng (nh- c¸nh qu¹t ch¼ng h¹n).

1.2.2 HÖ sè truyÒn nhiÖt b»ng ®èi l-u: Kh¶ n¨ng trao ®æi nhiÖt m¹nh hay yÕu cña bÒ mÆt víi dßng chÊt láng tiÕp xóc trùc tiÕp víi nã phô thuéc vµo ®é nh½n cña bÒ mÆt ®ã: bÒ mÆt cµng nh½n th× kh¶ n¨ng trao ®æi nhiÖt cña nã víi dßng chÊt láng sÏ cµng m¹nh, ng-îc l¹i, bÒ mÆt cµng sï s× th× kh¶ n¨ng trao ®æi nhiÖt cña nã víi dßng chÊt láng sÏ cµng yÕu. §Ó ®Æc tr-ng cho kh¶ n¨ng trao ®æi nhiÖt m¹nh hay yÕu gi÷a bÒ mÆt víi dßng chÊt láng ng-êi ta dïng mét ®¹i l-îng gäi lµ “ hÖ sè trao ®æi nhiÖt b»ng ®èi l­u “. HÖ sè trao ®æi nhiÖt b»ng ®èi l-u ký hiÖu lµ ® , vµ ®¬n vÞ lµ kcal/m2.h.oC. §Þnh nghÜa: lµ l-îng nhiÖt tÝnh b»ng kil«calo ®-îc trao ®æi gi÷a 1m 2 bÒ mÆt víi dßng chÊt láng tiÕp xóc víi nã trong thêi gian 1 giê khi chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a bÒ mÆt vµ dßng chÊt láng lµ 10C. TrÞ sè th«ng th-êng cña ® ®-îc cho trong b¶ng 1-2 vµ 1-3. B¶ng 1-2: TrÞ sè cña ® cho mÆt trong kÕt cÊu bao che (®èi l-u tù nhiªn do chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a bÒ mÆt kÕt cÊu vµ kh«ng khÝ trong nhµ) t, 0C

1

®,kcal/m2.h.0C 1,45

2

3

4

5

6

8

10

20

1,83

2,09

2,31

2,48

2,64

2,90

3,12

3,9

t – chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a mÆt trong kÕt cÊu vµ kh«ng khÝ trong nhµ. B¶ng 1-3: TrÞ sè cña ® cho mÆt ngoµi kÕt cÊu bao che (®èi l-u c-ìng bøc, do giã thæi vµo bÒ mÆt kÕt cÊu ) v, m/s

0,5

1

1,5

2

3

4

5

6

8

10

®,kcal/m2.h.0C 3,10 5,42 7,50 9,45 13,05 16,40 19,65 22,70 28,60 34,20 L-u ý: ph©n biÖt gi÷a hÖ sè dÉn nhiÖt: ký hiÖu lµ  vµ ®¬n vÞ lµ kcal/m.h.oC vµ hÖ sè trao ®æi nhiÖt b»ng ®èi l-u: ký hiÖu lµ ® , vµ ®¬n vÞ lµ kcal/m2.h.oC. 1.2.3 L-îng nhiÖt trao ®æi b»ng ®èi l-u:

6


Trong thùc tÕ th-êng dïng c«ng thøc gÇn ®óng sau ®Ó tÝnh to¸n: Q® = ® (t - ).S [ Trong nhµ : Q®.t = ®.t (tt - t).S ;

Ngoµi nhµ Q®.ng = ®.ng (tng - ng).S ]

Trong ®ã: Q® - L-îng nhiÖt trao ®æi b»ng ®èi l-u gi÷a bÒ mÆt vµ k.k , kcal/m2h. t - nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ, 0C.  - nhiÖt ®é cña bÒ mÆt kÕt cÊu, 0C. S - diÖn tÝch bÒ mÆt kÕt cÊu, m2. 1.3 TruyÒn nhiÖt b»ng bøc x¹: 1.3.1 HiÖn t-îng truyÒn nhiÖt b»ng bøc x¹: HiÖn t-îng truyÒn nhiÖt trùc tiÕp tõ mÆt trêi ®Õn tr¸i ®Êt nãi chung còng nh- ®Õn con ng­êi ®øng trªn tr¸i ®Êt nãi riªng ®­îc gäi lµ “ truyÒn nhiÖt b»ng bøc x¹ “. 1.3.2 HÖ sè bøc x¹ nhiÖt cña bÒ mÆt: Trong thùc tÕ cã nh÷ng bÒ mÆt bøc x¹ ra mét l-îng nhiÖt lín h¬n c¸c bÒ mÆt kh¸c. §Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng bøc x¹ nhiÖt m¹nh hay yÕu cña mét bÒ mÆt, ng-êi ta dïng mét ®¹i l­îng gäi lµ “ hÖ sè bøc x¹ nhiÖt” cña bÒ mÆt ®ã. 4

 0K  . HÖ sè bøc x¹ nhiÖt ký hiÖu lµ C vµ ®¬n vÞ ®o lµ kcal/m .h.   100  2

§Þnh nghÜa : HÖ sè bøc x¹ nhiÖt cña bÒ mÆt lµ l-îng nhiÖt tÝnh b»ng kil«calo do 1m2 bÒ mÆt bøc x¹ ®i trong 1 giê, khi nhiÖt ®é cña nã b»ng 1000K. Ph©n biÖt gi÷a c¸c ®¹i l-îng: t, T vµ . Ph©n biÖt gi÷a c¸c ®¬n vÞ: 0C vµ 0K: 00C = 2730K

hay -2730C = 00K

VËt thÓ cã kh¶ n¨ng bøc x¹ nhiÖt m¹nh nhÊt lµ “vËt ®en tuyÖt ®èi”. Víi “vËt ®en tuyÖt 4

 0K  . ®èi” C0 = 4,96 kcal/m .h.   100  2

Nh÷ng vËt liÖu cã mµu sÉm hoÆc bÒ mÆt xï x× th× cã kh¶ n¨ng bøc x¹ nhiÖt m¹nh h¬n c¸c bÒ mÆt mµu s¸ng vµ nh½n. C¸c vËt liÖu x©y dùng th«ng th-êng cã hÖ sè bøc x¹ nhiÖt C bÐ h¬n C0, sau ®©y lµ mét sè thÝ dô: G¹ch ®á th«ng th-êng

C = 4,62 kcal/m2.h.(oK/100)4

Bª t«ng mÆt nh½n

C = 3,10 kcal/m2.h.(oK/100)4

GiÊy lîp mµu ®en

C = 4,52 kcal/m2.h.(oK/100)4

MÆt n-íc yªn tÜnh

C = 4,75 kcal/m2.h.(oK/100)4

TrÞ sè cña C cho tÊt c¶ c¸c vËt liÖu XD th«ng th-êng ®-îc cho trong Phô lôc 3. 1.3.3 HÖ sè hót bøc x¹ nhiÖt cña bÒ mÆt: Khi 1 bÒ mÆt nhËn ®-îc l-îng nhiÖt tõ c¸c bÒ mÆt kh¸c bøc x¹ tíi th× nã kh«ng gi÷ l¹i toµn bé l-îng nhiÖt ®ã mµ chØ gi÷ l¹i mét phÇn, cßn phÇn kh¸c th× nã ph¶n x¹ ra kh«ng

7


gian xung quanh. TØ sè gi÷a l-îng nhiÖt mµ bÒ mÆt gi÷ l¹i víi toµn bé l-îng nhiÖt tõ c¸c bÒ mÆt kh¸c bøc x¹ tíi gäi lµ “hÖ sè hót bøc x¹ nhiÖt” cña bÒ mÆt ®ã, ký hiÖu lµ A. Mét ®Þnh luËt vËt lý cho biÕt r»ng vËt thÓ nµo bøc x¹ nhiÖt cµng m¹nh th× hót nhiÖt tõ c¸c bÒ mÆt kh¸c bøc x¹ tíi còng cµng m¹nh. Nhµ vËt lý ng-êi §øc Kirhoff ®· x¸c lËp ®-îc mèi quan hÖ gi÷a hÖ sè bøc x¹ nhiÖt C vµ hÖ sè hót bøc x¹ nhiÖt A cña cïng mét bÒ mÆt nh- sau:

MÆt kh¸c

A=

C C0

C chÝnh lµ “®é ®en” cña vËt thÓ. Nh­ vËy hÖ sè hót bøc x¹ nhiÖt cña bÊt kú C0

vËt thÓ nµo còng b»ng ®é ®en cña chÝnh nã. Víi vËt ®en tuyÖt ®èi, ®é ®en cña nã b»ng 1. TrÞ sè cña A cho trong Phô lôc 3. ThÝ dô:

GiÊy dÇu ®en

A = 0,91

BT mÆt nh½n

A = 0,63

G¹ch ®á

A = 0,93

BT xØ nh¸m

A = 0,90

KÝnh cöa

A = 0,94

TuyÕt

A = 0,99

II. C¸c yÕu tè khÝ hËu: 2.1 NhiÖt ®é kh«ng khÝ: Ký hiÖu lµ tt vµ th-êng ®-îc ®o b»ng ®é b¸ch ph©n ( 0C ) cßn gäi lµ ®é Celsius. §Ó ®o nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong nhµ ng-êi ta cã thÓ dïng nh÷ng dông cô vµ thiÕt bÞ sau: -

NhiÖt kÕ chÊt láng.

-

NhiÖt kÕ ®iÖn trë.

-

NhiÖt ngÉu.

-

NhiÖt kÕ lß xo.

2.2 Bøc x¹ nhiÖt cña mÆt trêi: 2.2.1 Kh¸i niÖm: MÆt trêi, víi nhiÖt ®é bÒ mÆt kho¶ng 60000K, ph¸t ra bøc x¹ ®iÖn tõ cã b-íc sãng n»m trong kho¶ng tõ v« cïng nhá ®Õn v« cïng lín. Trong ®ã bøc x¹ tö ngo¹i n»m trong kho¶ng tõ 290nm ®Õn 380nm, bøc x¹ ¸nh s¸ng thÊy: tõ 380nm ®Õn 780nm, bøc x¹ hång ngo¹i sãng ng¾n tõ 780nm ®Õn 2300nm, bøc x¹ hång ngo¹i sãng dµi tõ 2300nm ®Õn 10000nm… Vµ bøc x¹ hång ngo¹i cßn gäi lµ bøc x¹ nhiÖt v× c¸c bøc x¹ trong kho¶ng b-íc sãng nµy mang n¨ng l-îng nhiÖt m¹nh nhÊt (mÆc dï nh÷ng b-íc sãng kh¸c còng mang n¨ng l-îng nhiÖt nh-ng hiÖu qu¶ nhá h¬n). §Ó ®o n¨ng l-îng bøc x¹, ng-êi ta dïng kh¸i niÖm C-êng ®é bøc x¹ mÆt trêi. Cã thÓ ®Þnh nghÜa nh- sau: C-êng ®é bøc x¹ mÆt trêi lµ l-îng nhiÖt mµ mét mÐt vu«ng diÖn tÝch mÆt ®Êt th¼ng gãc víi tia mÆt trêi nhËn ®-îc trong mét giê. Ký hiÖu: q, ®¬n vÞ ®o: kcal/m2h. (ngoµi ra cßn cã ®¬n vÞ kh¸c nh- cal/m2.phót, W/m2 hay kW/m2). 2.2.2 C¸c thµnh phÇn cña l-îng nhiÖt bøc x¹:

8


Bøc x¹ nhiÖt tõ mÆt trêi xuèng tr¸i ®Êt cã thÓ chia lµm c¸c thµnh phÇn sau: 27% chiÕu th¼ng tíi mÆt ®Êt (thµnh phÇn 1), 23% khuÕch t¸n ë bÇu khÝ quyÓn s¸t mÆt ®Êt (thµnh phÇn 2), 25% bÞ hÊp thô bëi bÇu khÝ quyÓn (thµnh phÇn 3), 20% bÞ c¸c ®¸m m©y bôi ph¶n x¹ trë l¹i bÇu trêi (thµnh phÇn 4) vµ 5% bÞ ph¶n x¹ bëi mÆt ®Êt (thµnh phÇn 5). Nh÷ng bøc x¹ bÞ hÊp thu bëi bÇu khÝ quyÓn ®· lµm bÇu khÝ quyÓn nãng lªn vµ trë thµnh vËt bøc x¹ nhiÖt ph¸t xuèng mÆt ®Êt. Thµnh phÇn nµy cïng víi thµnh phÇn 2 (bÞ khuÕch t¸n bëi bÇu khÝ quyÓn) gäi lµ bøc x¹ khuÕch t¸n hay t¸n x¹.Vµ bøc x¹ chiÕu th¼ng tíi mÆt ®Êt (thµnh phÇn 1) gäi lµ trùc x¹. Tãm l¹i: Trùc x¹ lµ bøc x¹ mÆt trêi xuyªn qua khÝ quyÓn chiÕu th¼ng tíi mÆt ®Êt. T¸n x¹: Bøc x¹ tõ bÇu trêi . Nh- vËy tæng l-îng bøc x¹ mÆt trêi chiÕu xuèng mÆt ®Êt, gäi lµ tæng x¹, bao gåm hai thµnh phÇn: trùc x¹ vµ t¸n x¹. Gi¸ trÞ cña c-êng ®é bøc x¹ nhiÖt tíi mÆt ®Êt th-êng phô thuéc vµo ®é tinh khiÕt cña bÇu khÝ quyÓn. VÝ dô bÇu trêi ®Çy m©y hay ®Çy khãi bôi th× trùc x¹ gi¶m, tuy nhiªn t¸n x¹ l¹i t¨ng. Do vËy sè liÖu tÝnh to¸n ë ta th-êng lÊy cÊp m©y trung b×nh. C¸c sè liÖu vÒ bøc x¹ mÆt trêi xuèng mÆt ®Êt ®· ®-îc c¸c nhµ khÝ t-îng ®o ®¹c vµ cã thÓ tham kh¶o ë Phô lôc 5. 2.2.3 Gi¸ trÞ bøc x¹ nhiÖt cña mÆt trêi cho mét sè ®Þa ph-¬ng : VÝ dô: c-êng ®é BXN cña mÆt trêi trªn mÆt ph¼ng ngang t¹i Hµ Néi vµo ngµy 21/7. 6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

qtr,

36

191 374 546 682 769 799 769 682 546 374 191 36

qta,

39

75

kcal/m2.h

92

101 107 109 110 109 107 101 92

75

39

kcal/m2.h

2.3 Giã: Nãi chung, giã lµ sù chuyÓn ®éng cña luång kh«ng khÝ, ®-îc g©y ra bëi sù chªnh lÖch vÒ ¸p suÊt gi÷a ®iÓm nµy vµ ®iÓm kia cña khÝ quyÓn. §èi víi ph¹m vi nhá nh- mét c¨n phßng, giã ®-îc g©y ra bëi: -

giã xuyªn phßng;

-

do chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a c¸c vÞ trÝ trong phßng.

Víi nh÷ng c¨n phßng b×nh th-êng, trÞ sè cña v th-êng lµ tõ 0 ®Õn 3,5m/s. Giã ®-îc ®Æc tr-ng bëi ba ®¹i l-îng: tèc ®é giã, h-íng giã vµ tÇn suÊt giã. a. Tèc ®é giã: §-îc ký hiÖu lµ v vµ ®-îc ®o b»ng ®¬n vÞ m/s (hay km/h). §Ó ®o tèc ®é giã, ng-êi ta dïng c¸c lo¹i dông cô vµ thiÕt bÞ sau ®©y: -

Dông cô ®o giã chong chãng kiÓu c¸nh qu¹t;

-

Dông cô ®o giã chong chãng kiÓu g¸o.

-

NhiÖt kÕ ca-ta.

-

Dông cô ®o giã kiÓu quang häc.

Vµ ngoµi ra cßn cã mét sè lo¹i dông cô kh¸c.

9


Tèc ®é giã ®-îc chia thµnh c¸c cÊp nh- sau (theo Beaufort):

0 1 2 3 4 5 6 7

Tèc ®é giã m/s km/h 0,05 0-2 0,6 - 1,7 2-6 1,8 - 3,3 6 - 12 4,4 - 5,2 12 - 19 5,3 - 7,4 19 - 27 7,5 - 9,8 27- 35 9,9 - 12,4 35 - 45 12,5- 15,2 45 - 55

LÆng giã Giã rÊt nhÑ Giã nhÑ Giã nhá Giã võa Giã kh¸ m¹nh Giã m¹nh Giã kh¸ to

8 9 10 11 12

15,3 - 18 18,3- 21,5 21,6- 25,1 25,2 - 29 > 29

Giã to Giã rÊt to Giã b·o Giã b·o B·o rÊt to

CÊp giã

55 - 66 66 - 78 78- 91 91- 104 > 104

Lo¹i giã

BiÓu hiÖn

L¸ c©y xµo x¹c Cµnh c©y nhá lay ®éng Cµnh c©y con lung lay C©y nhá ®ung ®-a C©y lín lung lay C©y lín rung chuyÓn, khã ®i ng-îc chiÒu Kh«ng ®i ng-îc giã ®-îc Nhµ cöa bay ngãi, ®æ nhµ ®æ nhµ cöa Søc ph¸ ho¹i rÊt m¹nh Ph¸ ho¹i d÷ déi

b. H-íng chuyÓn ®éng cña giã: Trong khÝ t-îng ng-êi ta chia ra lµm 16 h-íng trªn c¬ së 4 h-íng chÝnh lµ §«ng, T©y, Nam, B¾c. c. TÇn suÊt giã: sè lÇn giã xuÊt hiÖn theo mçi h-íng, tÝnh theo phÇn tr¨m. §Ó biÓu diÔn 3 ®Æc tr-ng ®ã, ng-êi ta sö dông hoa giã. BiÓu ®å hoa giã cã thÓ vÏ cho tõng n¨m, theo mïa hoÆc tõng th¸ng ë mçi khu vùc. C¸ch vÏ hoa giã: Ch÷ sè trong vßng trßn lµ tÇn suÊt lÆng giã (%). §é dµi cña tia chØ tÇn suÊt h-íng giã (%) so víi tæng sè lÇn quan tr¾c cã giã (1mm xÊp xØ 2%). §u«i cña tia chØ tèc ®é giã trung b×nh (1 ®u«i = 1m/s).

2.4 L-îng m-a: L-îng m-a ®-îc ®¸nh gi¸ b»ng ®¬n vÞ mm chiÒu dµy líp n-íc t¹o nªn trªn mÆt ph¼ng do m-a g©y ra. TrÞ sè nµy ®-îc tÝnh b»ng tæng l-îng m-a trong mét n¨m, mét th¸ng, mét ngµy hay mét trËn m-a…

10


ë n-íc ta cã m-a rÊt nhiÒu, l-îng m-a hµng n¨m dao ®éng kho¶ng 1600mm- 2500mm. C¸ biÖt cã n¬i ®¹t 4500mm. M-a cã quy luËt theo mïa, cã 1 mïa tËp trung rÊt nhiÒu vÒ sè trËn m-a vµ sè l-îng m-a, cßn mét mïa Ýt m-a h¬n . ë miÒn B¾c, mïa m-a kÐo dµi tõ kho¶ng th¸ng 5 vµ kÕt thóc vµo kho¶ng th¸ng 10, l-îng m-a chiÕm tíi 80- 85% l-îng m-a toµn n¨m. ë miÒn Trung vµ miÒn Nam, mïa m-a kÐo dµi l©u h¬n, kho¶ng tõ th¸ng 5 ®Õn th¸ng 11, 12; l-îng m-a mïa nµy chiÕm kho¶ng 90% l-îng m-a c¶ n¨m. 2.5 §é Èm cña kh«ng khÝ: Kh«ng khÝ nãi chung kh«ng ph¶i kh« mµ lóc nµo còng cã chøa mét l-îng h¬i n-íc nhÊt ®Þnh. Nãi chung, kh«ng khÝ trong bÇu khÝ quyÓn cã nh÷ng thµnh phÇn sau: KhÝ quyÓn = nit¬ (N2) + oxy (O2) + c¸c khÝ hiÕm + h¬i n-íc (H2O) Kh«ng khÝ kÓ c¶ h¬i n­íc ®­îc gäi lµ “kh«ng khÝ Èm”. PhÇn kh«ng khÝ kh«ng kÓ ®Õn h¬i n­íc ®­îc gäi lµ “kh«ng khÝ kh«”. Trong ®iÒu kiÖn b×nh th-êng, Nit¬ chiÕm 75,6% theo träng l-îng kh«ng khÝ kh«, oxy chiÕm 23,1%, c¸c khÝ hiÕm (acgon, c¸cbonic, neong, hªli, kripton, xªnong, ozon, radon) chiÕm 1,3%. §Ó ®¸nh gi¸ ®é Èm cña kh«ng khÝ ng-êi ta dïng hai ®¹i l-îng sau: 2.5.1 §é Èm tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ: §é Èm tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ cho biÕt l-îng h¬i n-íc cã mÆt trong khèi kh«ng khÝ ®ang xÐt, nã ®-îc thÓ hiÖn b»ng 1 trong 3 ®¹i l-îng sau: a. L-îng h¬i n-íc trong kh«ng khÝ: ký hiÖu lµ f, ®¬n vÞ ®o lµ g/m3 (sè gam h¬i n-íc trong 1m3 kh«ng khÝ). b. Dung Èm cña kh«ng khÝ: Ký hiÖu lµ d, ®¬n vÞ ®o lµ g/kgkkkh«, ®ã lµ sè gam h¬i n-íc cã mÆt trong 1 khèi kh«ng khÝ mµ phÇn kh« cã träng l-îng lµ mét kil«gam. c. Søc tr-¬ng h¬i n-íc trong kh«ng khÝ: Ký hiÖu e, ®¬n vÞ ®o lµ mmHg (milimÐt thuû ng©n) hoÆc kPa (kil« Pascal). 1 mmHg = 0,133 kPa = 1,36 g/cm2. PKhÝ quyÓn = PNit¬ + Poxy + Pc¸c khÝ hiÕm + Ph¬i n-íc Søc tr-¬ng h¬i n-íc trong kh«ng khÝ lµ ¸p suÊt riªng cña phÇn h¬i n-íc (Ph¬i n-íc) trong hçn hîp kh«ng khÝ Èm. Râ rµng lµ nÕu f cµng lín th× d sÏ cµng lín vµ e còng sÏ cµng lín. 2.5.2 §é Èm t-¬ng ®èi cña kh«ng khÝ: Kh¸i niÖm “®é Èm tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ” chØ cho biÕt l­îng h¬i n­íc cã mÆt trong mét l-îng kh«ng khÝ x¸c ®Þnh nµo ®Êy, kh«ng thÓ cho biÕt kh«ng khÝ bÞ Èm ®Õn møc ®é nµo. §Ó biÕt kh«ng khÝ bÞ Èm ®Õn møc ®é nµo, ng­êi ta dïng kh¸i niÖm “®é Èm t­¬ng ®èi”, ký hiÖu lµ , tÝnh b»ng phÇn tr¨m (%) vµ ®-îc x¸c ®Þnh nh- sau :

11


=

f d e x 100% = x 100%  x 100% F D E

( 1-7)

Trong ®ã : f (g/m3), e ( mmHg) vµ d ( g/kgkkk) lÇn l-ît lµ l-îng h¬i n-íc thùc tÕ cã trong kh«ng khÝ, søc tr-¬ng h¬i n-íc thùc tÕ trong kh«ng khÝ vµ dung Èm thùc tÕ cã trong kh«ng khÝ ®ang xÐt. F, E, D víi ®¬n vÞ nh- ®¬n vÞ cña f, e, d lÇn l-ît lµ l-îng h¬i n-íc tèi ®a, søc tr-¬ng h¬i n-íc tèi ®a vµ dung Èm tèi ®a mµ khèi kh«ng khÝ ®ang xÐt cã thÓ cã ®-îc. NhiÖt ®é cña kh«ng khÝ cµng t¨ng th× F cµng t¨ng, E cµng t¨ng vµ D còng cµng t¨ng. NhiÖt ®é cña kh«ng khÝ cµng gi¶m th× F cµng gi¶m, E cµng gi¶m vµ D còng cµng gi¶m. 2.6 NhiÖt ®é kh« vµ nhiÖt ®é -ít cña kh«ng khÝ: §Ó cã thªm c«ng cô kh¶o s¸t mét khèi kh«ng khÝ Èm, ng-êi ta ®-a ra hai ®¹i l-îng: nhiÖt ®é kh« vµ nhiÖt ®é -ít cña khèi kh«ng khÝ ®ã. 2.6.1 NhiÖt ®é kh« cña kh«ng khÝ: lµ nhiÖt ®é ®äc ®-îc trªn nhiÖt kÕ chÊt láng mµ mÆt ngoµi bÇu ®ùng chÊt láng cña nã ë tr¹ng th¸i kh« r¸o b×nh th-êng, ký hiÖu lµ tKvµ ®-îc ®o b»ng 0C ( h×nh 1.17a). 2.6.2 NhiÖt ®é -ít cña kh«ng khÝ: Lµ nhiÖt ®é ®äc ®-îc trªn nhiÖt kÕ chÊt láng mµ mÆt ngoµi bÇu ®ùng chÊt láng cña nã ®-îc lµm -ít th-êng xuyªn b»ng mét líp v¶i máng nhóng trong mét b×nh n-íc nguyªn chÊt, ký hiÖu lµ t- vµ ®-îc ®o b»ng 0 C (h×nh 1.17b).

tk t=t -t k

-

t-

v¶i máng

mÆt ngoµi kh«

n-íc nguyªn chÊt

H×nh 1-17 NÕu biÕt ®-îc tK vµ t- th× sÏ suy ra ®-îc t = tK - t-, tõ ®ã suy ra ®-îc ®é Èm t-¬ng ®èi  cña kh«ng khÝ . 2.7 §iÓm s-¬ng cña kh«ng khÝ: ký hiÖu ts, ®¬n vÞ 0C. Khi nhiÖt ®é cña khèi kh«ng khÝ gi¶m tõ trªn xuèng th× “®iÓm s­¬ng “ cña kh«ng khÝ lµ nhiÖt ®é mµ ë ®Êy mét phÇn h¬i n-íc trong khèi kh«ng khÝ ®ã b¾t ®Çu ng-ng tô l¹i thµnh n-íc. Khi nhiÖt ®é cña khèi kh«ng khÝ t¨ng tõ d­íi lªn th× “®iÓm s­¬ng “ cña kh«ng khÝ lµ nhiÖt ®é mµ ë ®Êy n-íc ng-ng tô trªn c¸c bÒ mÆt bao quanh khèi kh«ng khÝ b¾t ®Çu bèc l¹i thµnh h¬i. Ngay t¹i “®iÓm s­¬ng “, kh«ng khÝ b·o hoµ h¬i n­íc ( = 100%). 2.8 NhiÖt dung cña kh«ng khÝ: ThuËt ng÷ “nhiÖt dung cña kh«ng khÝ” ®Ó chØ l­îng nhiÖt tÝnh b»ng kil«calo chøa trong mét khèi kh«ng khÝ mµ phÇn kh« cña nã cã khèi l-îng 1 kil«gam, víi quy -íc lµ: ë nhiÖt ®é t = 00C th× l-îng nhiÖt nµy b»ng 0 (trong thùc tÕ, ë nhiÖt ®é t = 00C th× l-îng nhiÖt cã trong bÊt kú vËt chÊt nµo còng kh«ng b»ng 0). NhiÖt dung cña kh«ng khÝ ®-îc ký hiÖu lµ I vµ ®-îc tÝnh b»ng ®¬n vÞ lµ kil«calo trªn kil«gam kh«ng khÝ kh« (kcal/kgkkkh«). 12


Gi÷a nhiÖt dung I, dung Èm d vµ nhiÖt ®é t cña cïng mét khèi kh«ng khÝ cã liªn hÖ: I = 0,24t + 0,597d + 0,00044td

(1-8)

Trong ®ã : I

- NhiÖt dung cña kh«ng khÝ, kcal/kgkkkh«;

t - nhiÖt ®é cña khèi kh«ng khÝ, 0C; d - dung Èm cña kh«ng khÝ , g/kgkkkh«; 0,24 - nhiÖt dung riªng (cßn gäi lµ tØ nhiÖt) cña kh«ng khÝ, kcal/kg.0C; 0,597 - nhiÖt hãa h¬i cña n-íc ë 00C, kcal/g; 0,00044- nhiÖt dung riªng cña h¬i n-íc, kcal/g.0C; 2.9 NhiÖt ®é bøc x¹ trong phßng: Ký hiÖu tb, ®¬n vÞ ®o: ®é b¸ch ph©n (0C) cßn gäi lµ ®é Celsius. Trong thùc tÕ, tb cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng mét lo¹i nhiÖt kÕ ®Æc biÖt gäi lµ “nhiÖt kÕ cÇu ®en”. Víi mét c¨n phßng th«ng th-êng (d¹ng h×nh hép, mÆt trong cña t-êng, trÇn, m¸i…b»ng vËt liÖu th«ng th-êng nh- bª t«ng, g¹ch, v÷a tr¸t…), tb cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc gÇn ®óng sau ®©y: n

 F tb =

i 1 n

i

i

F i 1

(1-3)

i

Trong ®ã : i - nhiÖt ®é bÒ mÆt thø i, 0C; Fi - diÖn tÝch cña bÒ mÆt thø i, m2. D¹ng cña c¨n phßng cµng gÇn víi h×nh lËp ph-¬ng th× ®é chÝnh x¸c cña c«ng thøc (1-3) cµng cao. III. BiÓu ®å cña kh«ng khÝ Èm vµ øng dông trong tÝnh to¸n vi khÝ hËu: 3.1 BiÓu ®å t-d : BiÓu ®å t-d th«ng th-êng gåm cã c¸c hÖ thèng ®-êng sau ®©y:  HÖ thèng ®-êng th¼ng ®øng, song song c¸ch ®Òu nhau chØ nhiÖt ®é t cña kh«ng khÝ;  HÖ thèng ®-êng th¼ng n»m ngang, còng song song c¸ch ®Òu nhau, chØ dung Èm d cña kh«ng khÝ;  HÖ thèng ®-êng cong lªn chØ ®é Èm t-¬ng ®èi  cña khèi kh«ng khÝ;  HÖ thèng ®-êng th¼ng nghiªng kho¶ng 730 so víi ®êng th¼ng ®øng, song song, c¸ch ®Òu, chØ nhiÖt dung I cña kh«ng khÝ.  HÖ thèng ®-êng th¼ng nghiªng kho¶ng 130 so víi ®-êng th¼ng ®øng, song song, c¸ch ®Òu, chØ khèi l-îng riªng cña kh«ng khÝ.  §-êng th¼ng x¸c ®Þnh gi¸ trÞ søc tr-¬ng h¬i n-íc e.

13


3.2 øng dông cña biÓu ®å t-d : C¸ch sö dông biÓu ®å: tõ mét cÆp gi¸ trÞ th«ng sè cña khÝ hËu, ta x¸c ®Þnh 6 th«ng sè cßn l¹i.

14


-

C©u hái 1. Cã 3 ph-¬ng thøc truyÒn nhiÖt, ®ã lµ nh÷ng ph-¬ng thøc g×? Nªu mét thÝ dô cho mçi ph-¬ng thøc truyÒn nhiÖt ®ã. 2. Cã 4 yÕu tè vi khÝ hËu ¶nh h-ëng ®Õn c¶m gi¸c nhiÖt cña ng-êi ë trong phßng, ®ã lµ nh÷ng yÕu tè g×? 3. NhiÖt ®é b¸ch ph©n vµ nhiÖt ®é tuyÖt ®èi cã quan hÖ víi nhau nh- thÕ nµo? nhiÖt ®é b¸ch ph©n ký hiÖu lµ g×? nhiÖt ®é tuyÖt ®èi ký hiÖu lµ g×? 27 ®é b¸ch ph©n b»ng bao nhiªu ®é tuyÖt ®èi? 4. §é Èm tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ cã thÓ ®-îc thÓ hiÖn b»ng mét trong ba ®¹i l-îng sau: f g/m3; d g/kgkkkh« vµ e mmHg. a. Tªn gäi cña mçi ®¹i l-îng? b. Quan hÖ gi÷a c¸c ®¹i l-îng Êy víi nhau nh- thÕ nµo? ( f t¨ng th× d t¨ng hay gi¶m? e t¨ng hay gi¶m? ) 5. V× sao ®Ó biÕt møc ®é Èm cña kh«ng khÝ ng-êi ta th-êng kh«ng dïng kh¸i niÖm “®é Èm tuyÖt ®èi” mµ ph¶i chuyÓn sang dïng kh¸i niÖm “®é Èm t­¬ng ®èi” cña kh«ng khÝ? 6. §é Èm t-¬ng ®èi cña kh«ng khÝ ®-îc ký hiÖu lµ g×? TÝnh b»ng ®¬n vÞ g×? Nã ®-îc thÓ hiÖn qua f nh- thÕ nµo? qua d nh- thÕ nµo? C¸c ®¹i l-îng F, E, D quan hÖ víi nhiÖt ®é kh«ng khÝ nh- thÕ nµo? ( nhiÖt ®é kh«ng khÝ t¨ng th× F t¨ng hay gi¶m? D t¨ng hay gi¶m? E t¨ng hay gi¶m?) 7. C¸c thµnh phÇn cña l-îng nhiÖt bøc x¹ tõ mÆt trêi xuèng tr¸i ®Êt? C-êng ®é bøc x¹ nhiÖt tõ mÆt trêi xuèng mÆt ®Êt th-êng phô thuéc nh÷ng yÕu tè g×? 8. Giã ®-îc ®Æc tr-ng bëi nh÷ng ®¹i l-îng nµo? C¸ch vÏ hoa giã. 9. NhiÖt ®é kh« vµ nhiÖt ®é -ít cña kh«ng khÝ : a. C¸ch ®o? b. Khi nµo th× tk = t-? Khi nµo th× tk > t-? Khi nµo th× tk < t-? c. T¹i sao dùa vµo hiÖu t= tk - t- cã thÓ suy ra ®é Èm t-¬ng ®èi cña kh«ng khÝ? 10. §Þnh nghÜa “®iÓm s­¬ng” cña kh«ng khÝ? 11. NhiÖt dung cña kh«ng khÝ ®-îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc sau: I = 0,24t + 0,597d + 0,00044td Gi¶i thÝch c¸c ®¹i l-îng trong c«ng thøc ®ã. 12. Trªn biÓu ®å t-d cña kh«ng khÝ Èm: Trôc tung chØ ®¹i l-îng g×? Trôc hoµnh chØ ®¹i l-îng g×? HÖ ®-êng th¼ng song song víi trôc tung chØ ®¹i l-îng g×? HÖ ®-êng th¼ng song song víi trôc hoµnh chØ ®¹i l-îng g×? HÖ ®-êng th¼ng song song nghiªng 300 so víi trôc hoµnh chØ ®¹i l-îng g×? HÖ ®-êng cong chØ ®¹i l-îng g×?

Bµi tËp Bµi 1: dïng biÓu ®å t-d x¸c ®Þnh ®é Èm t-¬ng ®èi , søc tr-¬ng h¬i n-íc e vµ nhiÖt dung I cña mét khèi kh«ng khÝ cã t = 300C vµ d= 12g/kgkkk. Bµi 2: X¸c ®Þnh ®iÓm A trªn biÓu ®å t-d ®Æc tr-ng cho khèi kh«ng khÝ cã nhiÖt ®é kh« tK= 330C vµ nhiÖt ®é -ít t- = 220C. §äc c¸c th«ng sè , d vµ I. Bµi 3: Trªn biÓu ®å t-d x¸c ®Þnh ®iÓm s-¬ng cña khèi kh«ng khÝ B cã nhiÖt ®é kh« t K= 320C vµ ®é Èm t-¬ng ®èi  = 75%.

15


Ch-¬ng II: C©n b»ng nhiÖt gi÷a c¬ thÓ ng-êi ë víi m«i tr-êng vi khÝ hËu trong phßng. I.

Ph-¬ng tr×nh C©n b»ng nhiÖt:

Sù c©n b»ng nhiÖt gi÷a c¬ thÓ con ng-êi víi m«i tr-êng xung quanh ®-îc thÓ hiÖn b»ng ph-¬ng tr×nh sau: Q = M -Qb - Q® - Qmh - Qlv - Qth

; kcal/h

(2-1)

Trong ®ã : Q - l-îng nhiÖt cßn thõa l¹i trong c¬ thÓ trong qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt; M - l-îng nhiÖt do c¸c ho¹t ®éng sinh lý trong c¬ thÓ ng-êi sinh ra; Qb - l-îng nhiÖt do c¬ thÓ ng-êi to¶ ra m«i tr-êng xung quanh b»ng bøc x¹; Q® - l-îng nhiÖt do c¬ thÓ ng-êi to¶ ra m«i tr-êng xung quanh b»ng ®èi l-u; Qmh - l-îng nhiÖt do c¬ thÓ ng-êi to¶ ra m«i tr-êng xung quanh b»ng bèc h¬i må h«i; Qlv - l-îng nhiÖt do c¬ thÓ mÊt ®i khi lµm viÖc; Qth - l-îng nhiÖt do c¬ thÓ mÊt ®i ®Ó lµm cho nhiÖt ®é kh«ng khÝ thë vµo b»ng nhiÖt ®é bªn trong c¬ thÓ.

II.

gi¸ trÞ cña c¸c ®¹i l-îng trong ph-¬ng tr×nh (2-1):

2.1 Gi¸ trÞ cña M: L-îng nhiÖt M sinh ra tuú thuéc vµo tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña ng-êi, víi nh÷ng ho¹t ®éng m¹nh hay nÆng nhäc, tim co bãp nhanh h¬n, phæi ho¹t ®éng nhanh h¬n sÏ dÉn ®Õn l-îng nhiÖt sinh ra lín h¬n. 2.2 Gi¸ trÞ cña Qb: Qb ®-îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc thùc nghiÖm cña nhµ khoa häc Givoni ng-êi Israel nh- sau: Qb = 2,16 ( 35 - tb )

; kcal/h

( 2-2 )

Trong ®ã : 350C - nhiÖt ®é cña mÆt ngoµi quÇn ¸o; tb - nhiÖt ®é trung b×nh cña c¸c bÒ mÆt bªn trong nhµ cã tham gia vµo qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt b»ng bøc x¹ víi con ng-êi, 0C; 2,16 - hÖ sè trao ®æi nhiÖt b»ng bøc x¹ gi÷a c¬ thÓ con ng-êi víi m«i tr-êng xung quanh, kcal/h.0C. 2.3 Gi¸ trÞ cña Q®: Q® còng ®-îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc thùc nghiÖm cña Givoni: Q® = 8,87 . v 0,5 ( 35 - tt ) ; kcal/h

( 2-3 )

16


Trong ®ã : 350C - nhiÖt ®é cña mÆt ngoµi quÇn ¸o; tt - nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong nhµ, 0C; v - vËn tèc giã trong nhµ , m/s; 8,87 kcal.s0,5/h.0C.m0,5 - hÖ sè trao ®æi nhiÖt b»ng ®èi l-u gi÷a c¬ thÓ con ng-êi víi m«i tr-êng xung quanh. NÕu tt < 350C th× Q® > 0, c¬ thÓ th¶i nhiÖt ra m«i tr-êng xung quanh b»ng ®èi l-u. NÕu tt > 350C th× Q® < 0, c¬ thÓ nhËn nhiÖt tõ m«i tr-êng xung quanh b»ng ®èi l-u. 2.4 Gi¸ trÞ cña Qmh: Qmh còng ®-îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc thùc nghiÖm cña Givoni: Qmh = k . v0,8 ( 42- et) ; kcal/h

( 2-4 )

Trong ®ã : v - vËn tèc giã trong nhµ , m/s; et - søc tr-¬ng h¬i n-íc cña kh«ng khÝ trong nhµ, mmHg; k - hÖ sè trao ®æi nhiÖt gi÷a c¬ thÓ vµ m«i tr-êng b»ng bèc h¬i må h«i, ®¬n vÞ kcal.s0,8/h.mmHg.m0,8 42 - søc tr-¬ng h¬i n-íc b·o hoµ cña kh«ng khÝ ë nhiÖt ®é 350C ( tøc lµ nhiÖt ®é mÆt ngoµi quÇn ¸o cña c¬ thÓ ), ®¬n vÞ mmHg. 2.5 Gi¸ trÞ cña Qlv: Qlv còng ®-îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc thùc nghiÖm cña Givoni: Qlv = 0,2 (M - Mng) ; kcal/h

(2-5)

Trong ®ã : M - l-îng nhiÖt sinh ra trong c¬ thÓ ë tr¹ng th¸i lµm viÖc, kcal/h; Mng - l-îng nhiÖt sinh ra trong c¬ thÓ ë tr¹ng th¸i nghØ ng¬i vµ ë t- thÕ t-¬ng øng, ®¬n vÞ kcal/h; 2.6 Gi¸ trÞ cña Qth: Trong tÝnh to¸n thùc tÕ cã thÓ lÊy Qth  5 kcal/h. III. ChØ sè stress nhiÖt cña c¬ thÓ: Muèn cho c¬ thÓ con ng-êi c¶m thÊy tho¶i m¸i dÔ chÞu , nghÜa lµ trong phßng ®¹t ®-îc ®iÒu kiÖn “ tiÖn nghi nhiÖt” th× l­îng nhiÖt cßn l¹i trong c¬ thÓ trong qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt gi÷a c¬ thÓ vµ m«i tr-êng bªn ngoµi ph¶i b»ng 0, nghÜa lµ : M - 2,16 (35- tb) - 8,87. v0,5 ( 35- tt ) - k.v0,8 (42- et ) - 0,2 (M- Mng ) - 5 = 0 Tõ biÓu thøc trªn rót ra: k =

M  2,16(35  tb )  8,87v 0,5 (35  tt )  0,2( M  M ng )  5 v 0,8 (42  et )

(2- 6)

Trong c«ng thøc ( 2-6) ta thÊy : -

L-îng nhiÖt do c¬ thÓ sinh ra M cµng t¨ng (nghÜa lµ c«ng viÖc mµ con ng-êi thùc hiÖn cµng nÆng nhäc) th× k cµng t¨ng vµ ng-îc l¹i.

17


-

NhiÖt ®é bøc x¹ tb t¨ng th× k t¨ng, vµ ng-îc l¹i.

-

NhiÖt ®é kh«ng khÝ trong nhµ t¨ng th× k t¨ng, vµ ng-îc l¹i.

-

Tèc ®é giã trong nhµ v t¨ng th× k gi¶m.

k ®­îc gäi lµ “chØ sè stress” nhiÖt cña c¬ thÓ . Nh- vËy tõ nhãm 4 yÕu tè: nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong phßng, nhiÖt ®é bøc x¹, vËn tèc giã vµ ®é Èm cña kh«ng khÝ- ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®-îc tr¹ng th¸i c¶m gi¸c nhiÖt cña ng-êi ë trong c¨n phßng Êy. IV. NhiÖt ®é hiÖu dông: Kh¸i niÖm “nhiÖt ®é hiÖu dông” do Héi nh÷ng Kü s­ th«ng giã- cÊp nhiÖt cña Hoa Kú (ASHVE: American Sociation of Heating Ventilation Engineers) ®Ò xuÊt, nã ®-îc ký hiÖu lµ thd vµ ®­îc tÝnh b»ng ®¬n vÞ “ ®é b¸ch ph©n “ ( 0C). §ã lµ nhiÖt ®é g©y ra c¶m gi¸c nhiÖt cho con ng-êi gièng nh- c¶m gi¸c nhiÖt g©y ra bëi 1 nhãm gåm 4 yÕu tè vi khÝ hËu: nhiÖt ®é tt , nhiÖt ®é bøc x¹ tb, tèc ®é giã v, ®é Èm kh«ng khÝ . Nã ®-îc thÓ hiÖn trªn biÓu ®å gäi lµ “ biÓu ®å nhiÖt ®é hiÖu dông” ( h×nh 2-2).

ThÝ dô 2-3: trong mét gian phßng, nhiÖt ®é kh«ng khÝ tK = 200C, nhiÖt ®é -ít t- = 150C, vËn tèc giã v = 0,5m/s ( nhiÖt ®é trung b×nh cña c¸c bÒ mÆt trong phßng ®-îc xem

18


nh- ®ång nhÊt víi nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong phßng tb = tK = 200C). H·y x¸c ®Þnh nhiÖt ®é hiÖu dông thd vµ cho biÕt t×nh tr¹ng cña m«i tr-êng vi khÝ hËu trong phßng ? Gi¶i: Trªn cét tK x¸c ®Þnh ®iÓm A t-¬ng øng víi tK = 200C, trªn cét t- x¸c ®Þnh ®iÓm B t-¬ng øng víi t- = 150C. Nèi AB b»ng mét ®-êng th¼ng, ®-êng th¼ng nµy c¾t ®-êng cong v = 0,5m/s t¹i C. §iÓm C cho biÕt thd  17,50C < 200C. Nh- vËy ®iÓm C n»m ngoµi vïng tiÖn nghi nhiÖt mïa ®«ng.

C©u hái 1. C©n b»ng nhiÖt gi÷a c¬ thÓ con ng-êi víi m«i tr-êng xung quanhh ®-îc thÓ hiÖn b»ng biÓu thøc sau: Q = M - Qb - Q® - Qmh - Qlv - Qth Gi¶i thÝch c¸c ®¹i l-îng trong biÓu thøc trªn. 2. ChØ sè stress nhiÖt cña c¬ thÓ con ng-êi ®-îc thÓ hiÖn b»ng biÓu thøc sau: k =

M  2,16(35  tb )  8,87v 0,5 (35  tt )  0,2( M  M ng )  5 v 0,8 (42  et )

a. Gi¶i thÝch c¸c ®¹i l-îng trong biÓu thøc trªn. b. Theo biÓu thøc trªn th×: - Khi nhiÖt ®é trung b×nh cña c¸c bÒ mÆt trong nhµ (tb) t¨ng th× chØ sè stress nhiÖt t¨ng hay gi¶m? - Khi tèc ®é giã trong nhµ (v) t¨ng th× chØ sè stress nhiÖt t¨ng hay gi¶m? - Khi ®é Èm tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ trong nhµ (thÓ hiÖn qua søc tr-¬ng h¬i n-íc et) t¨ng th× chØ sè stress nhiÖt t¨ng hay gi¶m?

Bµi tËp

Bµi 1: Trong mét gian phßng, nhiÖt ®é kh«ng khÝ tK = 220C, nhiÖt ®é -ít t- = 150C, vËn tèc giã v = 1,0m/s (nhiÖt ®é trung b×nh cña c¸c bÒ mÆt trong phßng ®-îc xem nh- ®ång nhÊt víi nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong phßng tb = tK = 200C). H·y x¸c ®Þnh nhiÖt ®é hiÖu dông thd vµ cho biÕt t×nh tr¹ng cña m«i tr-êng vi khÝ hËu trong phßng ? §¸p sè: thd = 17,80C Phßng qu¸ l¹nh Bµi 2: Trong mét gian phßng, nhiÖt ®é kh«ng khÝ tK = 280C, ®é Èm kh«ng khÝ = 65%, vËn tèc giã v = 0,5m/s (nhiÖt ®é trung b×nh cña c¸c bÒ mÆt trong phßng ®-îc xem nh®ång nhÊt víi nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong phßng tb = tK = 200C). H·y x¸c ®Þnh nhiÖt ®é hiÖu dông thd vµ cho biÕt t×nh tr¹ng cña m«i tr-êng vi khÝ hËu trong phßng ? §¸p sè: thd = 25,00C NhiÖt ®é trong phßng n»m trong vïng tiÖn nghi nhiÖt mïa hÌ.

19


Ch-¬ng III C©n b»ng nhiÖt cña ng«i nhµ  1. Kh¸i qu¸t cña vÊn ®Ò: Ph-¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt gi÷a ng«i nhµ víi m«i tr-êng xung quanh cã thÓ viÕt nhsau: Q = Qt - Qk

(3-1)

Trong ®ã : -

Q : L-îng nhiÖt cßn l¹i trong nhµ;

-

Qt : L-îng nhiÖt xuÊt hiÖn bªn trong nhµ;

-

Qk : L-îng nhiÖt bÞ khö ®i.

NÕu Q = 0 m«i tr-êng vi khÝ hËu trong nhµ ®¸p øng ®-îc yªu cÇu cña ng-êi ë. NÕu Q > 0 m«i tr-êng vi khÝ hËu trong nhµ thiªn vÒ phÝa nãng. NÕu Q < 0 m«i tr-êng vi khÝ hËu trong nhµ thiªn vÒ phÝa l¹nh. L-îng nhiÖt xuÊt hiÖn bªn trong nhµ gåm hai thµnh phÇn: Thµnh phÇn 1: l-îng nhiÖt truyÒn qua c¸c kÕt cÊu bao che. Thµnh phÇn 2: l-îng nhiÖt ®-îc s¶n sinh ra ngay bªn trong nhµ. L-îng nhiÖt bÞ khö ®i còng gåm hai thµnh phÇn: Thµnh phÇn 1: l-îng nhiÖt do qu¸ tr×nh th«ng giã tù nhiªn ®-a tõ trong nhµ ra ngoµi nhµ. Thµnh phÇn 2: l-îng nhiÖt do m¸y ®iÒu hoµ kh«ng khÝ khö ®i (vÒ mïa hÌ l-îng nhiÖt nµy lµ d-¬ng, vÒ mïa ®«ng l-îng nhiÖt nµy lµ ©m). 2. truyÒn nhiÖt tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ qua kÕt cÊu bao che kh«ng kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi : Tr-êng hîp nµy x¶y ra khi ng«i nhµ ®-îc che n¾ng hoµn toµn (bëi dµn d©y leo, c©y xanh, bãng m¸t cña nh÷ng c«ng tr×nh cao ®øng c¹nh v.v…). Lóc nµy l-îng nhiÖt truyÒn qua kÕt cÊu bao che tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ chØ lµ do sù chªnh lÖch nhiÖt ®é kh«ng khÝ gi÷a trong nhµ vµ ngoµi nhµ g©y ra mµ th«i . §Ó x¸c ®Þnh ®-îc l-îng nhiÖt nµy, ta lÇn l-ît xÐt c¸c vÊn ®Ò sau ®©y: 2.1 TruyÒn nhiÖt æn ®Þnh mét chiÒu qua kÕt cÊu ph¼ng: HiÖn t-îng truyÒn nhiÖt qua kÕt cÊu bao che tõ trong nhµ ra ngoµi nhµ hay tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ nãi chung lµ kh«ng æn ®Þnh vµ nhiÒu chiÒu. Tuy nhiªn ®Ó ®¬n gi¶n bµi to¸n truyÒn nhiÖt qua kÕt cÊu bao che, ng-êi ta c«ng nhËn : - nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ bªn trong nhµ vµ bªn ngoµi nhµ kh«ng biÕn thiªn theo c¸c giê trong ngµy (®Ó cho truyÒn nhiÖt lµ æn ®Þnh) vµ dßng nhiÖt chØ 1 chiÒu tõ trong nhµ ra ngoµi nhµ hay ng-îc l¹i. - ®ång thêi chØ xÐt tr-êng hîp phæ biÕn lµ kÕt cÊu bao che ph¼ng. Nh- vËy, ë ®©y ta chØ xÐt tr-êng hîp truyÒn nhiÖt æn ®Þnh, mét chiÒu qua kÕt cÊu ph¼ng.

20


2.2 X¸c ®Þnh c-êng ®é dßng nhiÖt æn ®Þnh, mét chiÒu qua kÕt cÊu ph¼ng : XÐt mét bøc t-êng b»ng g¹ch (h×nh 3.2). §©y lµ mét kÕt cÊu ph¼ng. Bøc t-êng ng¨n c¸ch hai m«i tr-êng: m«i tr-êng trong nhµ vµ m«i tr-êng ngoµi nhµ.

t ng > t t

Kh«ng khÝ ngoµi nhµ cã nhiÖt ®é tng gi¶ thiÕt kh«ng biÕn thiªn theo c¸c giê trong ngµy.

trong nhµ

ngoµi nhµ

q

t ng

Kh«ng khÝ trong nhµ cã nhiÖt ®é tt gi¶ thiÕt kh«ng biÕn thiªn theo c¸c giê trong ngµy.

ng q1

tt

t q2

q3

Gi¶ thiÕt tng > tt . H×nh 3- 2 Trong tr-êng hîp ®ã cã mét dßng nhiÖt ®i tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ (tõ chç cã nhiÖt ®é cao ®Õn chç cã nhiÖt ®é thÊp). C-êng ®é cña dßng nhiÖt nµy ®-îc ký hiÖu lµ q vµ ®-îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc sau: q=

t ng  t t R0

Kcal/m2.h ;

( 3-2)

Trong ®ã : tng

- nhiÖt ®é kh«ng khÝ ngoµi nhµ, 0C;

tt

- nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong nhµ, 0C;

R0 - nhiÖt trë tæng cña kÕt cÊu bao che (trong tr-êng hîp nµy lµ cña bøc t-êng). R0 cã ®¬n vÞ lµ m2.h.0C/kcal. V× tng, tt ®· ®-îc gi¶ thiÕt kh«ng biÕn thiªn theo thêi gian trong ngµy nªn q còng kh«ng biÕn thiªn theo giê trong ngµy. H·y ký hiÖu nhiÖt ®é mÆt ngoµi cña bøc t-êng lµ ng vµ nhiÖt ®é mÆt trong cña bøc t-êng lµ t, trong tr-êng hîp nµy ng > t. Dßng nhiÖt ®i tõ kh«ng khÝ ngoµi nhµ ®Õn kh«ng khÝ trong nhµ (q) ph¶i v-ît qua ba giai ®o¹n, ®ã lµ: Giai ®o¹n 1: tõ kh«ng khÝ ngoµi nhµ ®Õn mÆt ngoµi bøc t-êng. Ký hiÖu dßng nhiÖt trong giai ®o¹n nµy lµ q1. §-¬ng nhiªn q1 sÏ b»ng :

t ng   ng q1 =

Rng

(3-3)

Trong ®ã : Rng - nhiÖt trë mÆt ngoµi cña bøc t-êng (®ã lµ nhiÖt trë do líp kh«ng khÝ rÊt máng dÝnh s¸t vµo mÆt ngoµi bøc t-êng g©y ra). Giai ®o¹n 2 : tõ mÆt ngoµi bøc t-êng ®Õn mÆt trong bøc t-êng. Dßng nhiÖt trong giai ®o¹n nµy cã ký hiÖu lµ q2. T-¬ng tù víi giai ®o¹n 1 ta cã:

21


 ng   t q2 =

(3-4)

Rb

Trong ®ã : Rb- NhiÖt trë b¶n th©n cña bøc t-êng (®ã lµ nhiÖt trë do vËt liÖu t¹o nªn bøc t-êng, trong tr-êng hîp nµy lµ g¹ch) g©y ra, m2.h.0C/kcal. Giai ®o¹n 3: tõ mÆt trong bøc t-êng ®Õn kh«ng khÝ trong nhµ. Dßng nhiÖt trong giai ®o¹n nµy cã ký hiÖu lµ q3. T-¬ng tù víi giai ®o¹n 1 vµ giai ®o¹n 2 ta cã:

 t  tt q3 =

(3-5)

Rt

Trong ®ã : Rt - nhiÖt trë mÆt trong cña bøc t-êng (®ã lµ do líp kh«ng khÝ rÊt máng dÝnh s¸t vµo mÆt trong cña bøc t-êng g©y ra). V× chÕ ®é truyÒn nhiÖt lµ æn ®Þnh nªn ta ph¶i cã : q = q1 = q2 = q3, nghÜa lµ:

t ng  t t R0

t ng   ng Rng

 ng   t Rb

 t  tt Rt

Tõ biÓu thøc trªn ta cã: R0 = Rng + Rb + Rt

(3-6)

BiÓu thøc (3-6) nãi lªn r»ng: nhiÖt trë tæng cña bøc t-êng chÝnh lµ tæng cña ba nhiÖt trë trong ba giai ®o¹n truyÒn nhiÖt 1, 2, 3 nãi ®Õn trªn kia. 2.3 X¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ nhiÖt trë (c¸c ®¹i l-îng trong c«ng thøc 3-6): 2.3.1 X¸c ®Þnh Rng, Rt: Nãi chung, trong nh÷ng bµi to¸n truyÒn nhiÖt qua kÕt cÊu bao che, c¸c gi¸ trÞ nhiÖt trë lÊy nh- sau: Rng = 0,05 m2.h.0C/kcal; Rt

= 0,133 m2.h.0C/kcal;

2.4.2 X¸c ®Þnh Rb: Rb lµ nhiÖt trë b¶n th©n cña kÕt cÊu, nã ®-îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc sau: Rb =

 

(3-9)

Trong ®ã : - chiÒu dµy cña kÕt cÊu, tÝnh b»ng mÐt;  - hÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu lµm nªn kÕt cÊu, tÝnh b»ng kcal/m.h.0C; Rb - tÝnh b»ng m2.h.0C/kcal

22


NÕu kÕt cÊu gåm nhiÒu líp vËt liÖu bè trÝ song song nhau (h×nh 3.3) th× Rb ®-îc x¸c n

®Þnh nh- sau:

Rb = R1 + R2 + R3 +….+ Rn =

R i 1

(3-10)

i

Trong ®ã : R1 =

1 - nhiÖt trë cña líp vËt liÖu 1 1

R2 =

2 2

1

2

n

- nhiÖt trë cña líp vËt liÖu 2

.v.v ... Rn =

n n

- nhiÖt trë cña líp vËt liÖu n. H×nh 3-3

Trong tr-êng hîp kÕt cÊu gåm 3 líp, líp vËt liÖu 1, líp kh«ng khÝ kÝn vµ líp vËt liÖu 2 (h×nh 3.4.c), Rb ®-îc x¸c ®Þnh nh- sau: Rb = R1 + Rkk + R2

(3-11)

Trong ®ã : R1, R2 - nh- trong c«ng thøc (3-10) Rkk - nhiÖt trë cña líp kh«ng khÝ kÝn, nã ®-îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm vµ ®-îc cho trong b¶ng 3-2 d-íi ®©y. B¶ng 3-2: TrÞ sè Rkk cña líp kh«ng khÝ kÝn.

BÒ dµy cña líp kh«ng khÝ, mm

NhiÖt trë cña líp kh«ng khÝ kÝn Rkk, m2.h.0C/kcal Líp kh«ng khÝ n»m ngang khi Líp kh«ng khÝ n»m ngang khi dßng nhiÖt ®i tõ trªn xuèng d-íi dßng nhiÖt ®i tõ d-íi lªn trªn hoÆc líp kh«ng khÝ ®øng Mïa hÌ

Mïa ®«ng

Mïa hÌ

Mïa ®«ng

10

0,15

0,17

0,15

0,18

20

0,16

0,18

0,18

0,22

30

0,16

0,19

0,19

0,24

50

0,16

0,20

0,20

0,26

100

0,17

0,21

0,21

0,27

150

0,18

0,21

0,22

0,28

200  300

0,18

0,22

0,22

0,28

2.4 X¸c ®Þnh nhiÖt ®é mÆt trong cña kÕt cÊu bao che: Theo c«ng thøc (1-1), muèn x¸c ®Þnh nhiÖt ®é bøc x¹ trong phßng th× ph¶i biÕt nhiÖt ®é mÆt trong cña kÕt cÊu bao che. NhiÖt ®é mÆt trong cña kÕt cÊu bao che nµo ®Êy ®-îc x¸c ®Þnh nh- sau: Tõ c¸c biÓu thøc (3-1) vµ (3-4) rót ra:

23


t ng  t t R0

 t  tt Rt

  t  tt 

Rt (t ng  t t ) R0

  t  tt 

Rt (t ng  t t ) (3-12) R0

2. 5. X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt truyÒn qua kÕt cÊu bao che tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ khi kh«ng kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi: Muèn cã l-îng nhiÖt truyÒn qua kÕt cÊu bao che chØ cÇn nh©n q x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc (3-2) víi diÖn tÝch cña kÕt cÊu ®ã: Qi  q i  S i  (t ng  t t )

Si R0 i

Trong ®ã: Qi - l-îng nhiÖt truyÒn tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ qua toµn diÖn tÝch cña kÕt cÊu bao che thø i , ®¬n vÞ kcal/h; qi - c-êng ®é dßng nhiÖt truyÒn tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ qua c¶ kÕt cÊu thø i , ®¬n vÞ kcal/m2.h; Si - diÖn tÝch cña kÕt cÊu bao che thø i , m2; R0i - nhiÖt trë tæng cña kÕt cÊu bao che thø i, m2.h 0C/kcal; tng, tt - nhiÖt ®é kh«ng khÝ ngoµi nhµ vµ trong nhµ, ®Òu ®-îc coi lµ æn ®Þnh theo thêi gian 24 giê trong ngµy ®ªm. V× qi cã thÓ d-¬ng hoÆc ©m nªn Qi cã thÓ d-¬ng hoÆc ©m Muèn cã l-îng nhiÖt truyÒn tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ qua toµn bé kÕt cÊu bao che ta chØ cÇn lÊy tæng cña tÊt c¶ c¸c l-îng nhiÖt Qi. n

Q0 =

Q i 1

(3-36)

i

Trong nh÷ng ng«i nhµ cã d¹ng h×nh hép th«ng th-êng th× n ≥ 6 ( trÇn - hoÆc m¸i, t-êng 1, t-êng 2, t-êng 3, t-êng 4 vµ sµn, phÇn t-êng b»ng g¹ch, phÇn cöa b»ng gç phÇn cöa b»ng kÝnh v.v…) §Ó x¸c ®Þnh trÞ sè tÝnh to¸n cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong nhµ ë b×nh th-êng, ta cã thÓ lÊy [ tt ] = 270C. V× vËy, víi trÞ sè tÝnh to¸n cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong nhµ [ tt ] = 270C, ta cã Q0 sÏ b»ng : n

Q0  (t ng  27)   i 1

Si R0 i

L-u ý, víi sµn nhµ, c-êng ®é dßng nhiÖt truyÒn qua mÆt sµn vµo phßng lµ: q0 = -5kcal/m2.h 3. truyÒn nhiÖt qua kÕt cÊu bao che tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ cã kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi.. 3.1 Sù ®¬n gi¶n ho¸ bµi to¸n: Khi mÆt ngoµi cña kÕt cÊu bao che bÞ n¾ng chiÕu th× nhiÖt ®é cña nã biÕn thiªn rÊt m¹nh trong kho¶ng thêi gian 24 giê (mét ngµy ®ªm). Së dÜ nh- vËy lµ v× c-êng ®é bøc x¹

24


nhiÖt mµ mÆt trêi chiÕu tíi c¸c bÒ mÆt ®ã biÕn thiªn rÊt m¹nh trong kho¶ng thêi gian nãi trªn ( h×nh 3-10). ThÝ dô: c-êng ®é trùc x¹ kcal/m2.h 1

800 700 600 4

500

8

400 3

7

5

6

2

2

300 200 100 0 6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

giê

H×nh 3-10 C-êng ®é trùc x¹ cña mÆt trêi trªn c¸c mÆt ph¼ng theo c¸c h-íng kh¸c nhau cho thµnh phè Hµ Néi (vÜ ®é 21005) vµo mét ngµy trung b×nh cña th¸ng B¶y 1- MÆt ngang; 2- MÆt ®øng h-íng B¾c;

3- MÆt ®øng h-íng ®«ng-b¾c;

4-MÆt ®øng h-íng ®«ng; 5- MÆt ®øng h-íng ®«ng-nam; 6- MÆt ®øng h-íng t©y-nam; 7- MÆt ®øng h-íng t©y b¾c; 8- MÆt ®øng h-íng t©y. (Trong ngµy nµy c-êng ®é trùc x¹ cña mÆt trêi trªn mÆt ®øng h-íng Nam b»ng 0) Trong thùc tÕ, sù biÕn thiªn cña nhiÖt ®é mÆt ngoµi kÕt cÊu bao che trong ph¹m vi 24 giê kh«ng tu©n theo quy luËt sin (hoÆc cosin), ng-êi ta nãi: ®ã kh«ng ph¶i lµ dao ®éng ®iÒu hoµ. §Ó ®¬n gi¶n bµi to¸n, ng-êi ta xem ®ã lµ dao ®éng ®iÒu hoµ víi chu kú T = 24 giê vµ sai sè do viÖc lµm nµy g©y ra lµ cã thÓ chÊp nhËn ®-îc. 3.2 NhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ: XÐt mét bøc t-êng mµ mÆt ngoµi cña nã bÞ n¾ng chiÕu (h×nh 3.11). C-êng ®é dßng nhiÖt mµ mÆt ngoµi bøc t-êng ®ã nhËn ®-îc sÏ lµ :

q

t ng   ng Rng

 qbx . ;

kcal/m2.h

ng ngoµi nhµ

trong nhµ

(3-14) H×nh 3-11 Sè h¹ng thø nhÊt trong vÕ ph¶i cña c«ng thøc (3-14) chÝnh lµ c-êng ®é dßng nhiÖt mµ mÆt ngoµi cña bøc t-êng nhËn ®-îc tõ kh«ng khÝ ngoµi nhµ. 25


Sè h¹ng thø hai trong vÕ ph¶i cña c«ng thøc (3-14) chÝnh lµ c-êng ®é dßng nhiÖt mµ mÆt ngoµi cña bøc t-êng nhËn ®-îc tõ bøc x¹ mÆt trêi, trong ®ã: qbx - c-êng ®é dßng nhiÖt bøc x¹ do mÆt trêi chiÕu ®Õn mÆt ngoµi cña bøc t-êng, ®¬n vÞ kcal/m2.h, trÞ sè cña nã cho trong Phô lôc 4.  - hÖ sè hÊp thu bøc x¹ nhiÖt mÆt trêi cña mÆt ngoµi bøc t-êng, trÞ sè cña nã ®-îc cho trong Phô lôc 2. BiÓu thøc (3-14) cã thÓ viÕt thµnh: q=

t ng   ng  q bx . .Rng Rng

NÕu ®Æt

ttg = qbx . . Rng + tng

ta sÏ cã

q=

t tgˆ   ng Rng

(3-15) (3-16)

§¹i l-îng ttg x¸c ®Þnh trong c«ng thøc (3-15) ®-îc gäi lµ nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ, nã lµ tæng cña hai nhiÖt ®é: nhiÖt ®é do bøc x¹ mÆt trêi g©y ra trªn mÆt ngoµi kÕt cÊu (gäi lµ nhiÖt ®é t-¬ng ®-¬ng, ký hiÖu lµ tt®) , vµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ ngoµi nhµ. Nh- vËy nhiÖt ®é t-¬ng ®-¬ng sÏ b»ng : tt® = qbx .  . Rng

( 3-17)

vµ ttg = tt® + tng BiÓu thøc (3-15) cho thÊy: c¶ hai thµnh phÇn cña nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ ®Òu lµ nh÷ng ®¹i l-îng dao ®éng víi chu kú 24 giê, nh÷ng dao ®éng nµy vÒ thùc chÊt lµ kh«ng ®iÒu hoµ nh-ng ®Ó ®¬n gi¶n ho¸ bµi to¸n chóng ®· ®-îc xem lµ ®iÒu hoµ. MÆt kh¸c, hai dao ®éng nµy lÖch pha, nghÜa lµ thêi ®iÓm cùc ®¹i cña tt® (còng chÝnh lµ cña qbx) vµ thêi ®iÓm cùc ®¹i cña tng kh«ng trïng nhau: thêi ®iÓm cùc ®¹i cña tng lu«n lu«n b»ng15 giê, cßn thêi ®iÓm cùc ®¹i cña qbx ®èi víi m¸i b»ng lµ 12 giê, ®èi víi t-êng h-íng ®«ng lµ 8 giê 20 phót, ®èi víi t-êng h-íng t©y lµ 15 giê 40 phót v.v… ( h×nh 3-10). §Ó céng hai ®¹i l-îng dao ®éng ®iÒu hoµ lÖch pha nh- vËy ng-êi ta thùc hiÖn c¸c b-íc sau:  X¸c ®Þnh trÞ sè trung b×nh cña nhiÖt ®é tæng ( ttg.tb): ttg.tb = tt®.tb + tng.tb

(3-18)

Trong ®ã : tt®.tb = qbx.tb . . Rng ; qbx.tb - c-êng ®é bøc x¹ nhiÖt trung b×nh cña mÆt trêi chiÕu lªn mÆt ngoµi kÕt cÊu, kcal/m2.h, nã b»ng: n

q qbx.tb =

i 1

bx,i

24

(3-19)

trong ®ã : i = 1, 2, 3, …24 -sè thø tù giê trongngµy. qbx.i - c-êng ®é bøc x¹ nhiÖt cña mÆt trêi chiÕu lªn mÆt ngoµi ®ang xÐt t¹i giê thø i, lÊy theo phô lôc 4 (cã kÓ ®Õn ghi chó 3). 26


tng.tb- nhiÖt ®é trung b×nh cña kh«ng khÝ ngoµi nhµ, cã thÓ lÊy theo phô lôc 3.  X¸c ®Þnh biªn ®é dao ®éng cña nhiÖt ®é tæng : Attg = ( Aqbx.. Rng + Atng )  Attg = ( Att® + Atng ) 

; 0C

hay lµ:

; 0C

(3-20)

Trong ®ã : Aqbx - biªn ®é dao ®éng ngµy ®ªm cña c-êng ®é bøc x¹ nhiÖt do mÆt trêi chiÕu lªn mÆt ngoµi cña kÕt cÊu bao che, kcal/m2.h, nã ®-îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc sau: Aqbx = qbx.max - qbx.tb

(3-21)

Trong ®ã : qbx.max - lÊy theo phô lôc 4 ( cã kÓ ®Õn ghi chó 3) qbx.tb - tÝnh theo c«ng thøc (3-19) Atng - biªn ®é dao ®éng ngµy ®ªm cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ ngoµi nhµ, 0C, nã ®-îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc: Atng = tng.max - tng.tb

(3-22)

Trong ®ã : tng.max - nhiÖt ®é cùc ®¹i cña kh«ng khÝ ngoµi nhµ (lóc 15 giê) trong ngµy tÝnh to¸n, lÊy theo phô lôc 5. tng.tb - nh- trong c«ng thøc (3-18).  - hÖ sè kÓ ®Õn sù lÖch pha gi÷a hai dao ®éng cña tt® vµ tng, trÞ sè cña nã ®-îc lÊy theo biÓu ®å trªn h×nh 3-12. §Ó x¸c ®Þnh ®-îc  cÇn x¸c ®Þnh 2 gi¸ trÞ: Z= Ztt® - Ztng vµ tØ sè

A1 A2

, víi

A1 = Atng nÕu Atng>Att®, hoÆc A1 = Att® nÕu Att®>Atng  X¸c ®Þnh thêi ®iÓm cùc ®¹i cña nhiÖt ®é tæng : §¹i l-îng nµy ®-îc ký hiÖu lµ Zttg vµ ®-îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc sau: Zttg = Z1 ± 

(3-23)

Trong ®ã : Z1 = Ztng nÕu Atng>Att®, hoÆc Z1 = Ztt® nÕu Att®>Atng  - lÊy theo biÓu ®å trªn h×nh 3-13, c¸ch x¸c ®Þnh gièng nh- x¸c ®Þnh . LÊy dÊu + hoÆc - tuú tõng tr-êng hîp cô thÓ, miÔn sao cho thêi ®iÓm cùc ®¹i cña nhiÖt ®é tæng n»m gi÷a hai thêi ®iÓm cùc ®¹i cña nhiÖt ®é t-¬ng ®-¬ng vµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ ngoµi nhµ.

27


H×nh 3-12. BiÓu ®å x¸c ®Þnh 

H×nh 3-13 . BiÓu ®å x¸c ®Þnh  3.3 X¸c ®Þnh c-êng ®é dßng nhiÖt do nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ truyÒn vµo kh«ng khÝ trong nhµ qua phÇn ®Æc cña kÕt cÊu bao che. 3.3.1 Qu¸n tÝnh nhiÖt cña kÕt cÊu: 3.3.2 ChØ sè qu¸n tÝnh nhiÖt cña kÕt cÊu bao che : §©y lµ mét ®¹i l-îng kh«ng thø nguyªn cho biÕt qu¸n tÝnh nhiÖt cña mét kÕt cÊu bao che lµ lín hay nhá, nã ®-îc ký hiÖu lµ D vµ ®-îc tÝnh nh- sau: - víi kÕt cÊu mét líp :

D=R.s

(3-24)

trong ®ã : R- nhiÖt trë b¶n th©n cña kÕt cÊu, m2.h.0C/kcal s- hÖ sè hµm nhiÖt cña vËt liÖu lµm nªn kÕt cÊu, kcal/ m2.h.0C TrÞ sè cña c¸c ®¹i l-îng c,  ,  ®Òu ®-îc cho trong phô lôc 1. 3.3.3 HÖ sè t¾t dÇn cña dao ®éng nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ qua kÕt cÊu bao che: NhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ ®-îc ®Æc tr-ng bëi ba yÕu tè: -

TrÞ sè trung b×nh ttg.tb ;

-

Biªn ®é dao ®éng Attg ;

28


-

Thêi ®iÓm cùc ®¹i Zttg.

 Sù biÕn thiªn cña nhiÖt ®é trung b×nh tõ nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ ®Õn nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong nhµ gièng nh- trªn h×nh 3-14a. t,°C

a/

t tg.tb

ng.tb

x

t.tb

tt

t

t tg.tb

ttg

trong

ngoµi

b/

ng

t,°C

x, m

x, m

H×nh 3-14  Sù biÕn thiªn cña biªn ®é dao ®éng nhiÖt ®é tõ biªn ®é dao ®éng cña nhiÖt ®é tæng Attg ®Õn biªn ®é dao ®éng cña nhiÖt ®é mÆt trong kÕt cÊu At ®-îc thÓ hiÖn trªn h×nh 3-14b. H×nh 3-15b cho thÊy: Attg > Ang > Ax > At . §iÒu ®ã cã nghÜa lµ biªn ®é cña dao ®éng nhiÖt ®é qua kÕt cÊu cµng vµo trong nhµ cµng bÐ dÇn ®i. HiÖn t-îng ®ã ®-îc gäi lµ sù t¾t dÇn cña dao ®éng nhiÖt ®é qua kÕt cÊu bao che. Tuú theo bÒ dµy cña kÕt cÊu vµ tuú theo hÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu lµm nªn kÕt cÊu mµ sù t¾t dÇn dao ®éng nhiÖt ®é ®ã m¹nh yÕu kh¸c nhau. §é m¹nh yÕu cña sù t¾t dÇn dao ®éng nhiÖt ®é ®-îc ®Æc tr-ng b»ng mét ®¹i l-îng gäi lµ “ hÖ sè t¾t dÇn cña dao ®éng nhiÖt ®é qua kÕt cÊu”, nã ®­îc ký hiÖu lµ  vµ ®-îc ®Þnh nghÜa b»ng biÓu thøc sau: =

At tg

(3-27)

A t

Theo biÓu thøc (3-27) th× : hÖ sè t¾t dÇn cña dao ®éng nhiÖt ®é qua kÕt cÊu chÝnh lµ sè lÇn mµ biªn ®é dao ®éng cña nhiÖt ®é mÆt trong kÕt cÊu (At) bÐ h¬n biªn ®é dao ®éng cña nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ (Attg ). Ta cã: A t 

At tgˆ

 ®-îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc gÇn ®óng sau ®©y:  Víi kÕt cÊu nhiÒu líp:   (0,83 

3 R

D

)e

D 2

(3-28)

trong ®ã : R- tæng c¸c nhiÖt trë cña tÊt c¶ c¸c líp trong kÕt cÊu;

29


D- tæng c¸c chØ sè qu¸n tÝnh nhiÖt cña tÊt c¶ c¸c líp trong kÕt cÊu (chóng ®· ®-îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc 3-23).  Víi kÕt cÊu mét líp: 3R   (0,83  )  e D

D 2

3R  (0,83  )e R.s

D 2

3  (0,83  )  e s

D 2

(3-29)

3.3.4 §é trÔ cña dao ®éng nhiÖt ®é tõ nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ ®Õn nhiÖt ®é mÆt trong kÕt cÊu bao che: Dao ®éng cña nhiÖt ®é t¹i c¸c líp trong néi bé kÕt cÊu lÖch pha so víi dao ®éng cña nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ, ®é lÖch pha Êy cµng vµo phÝa trong nhµ cµng lín, vµ nh- vËy ®é lÖch pha cña dao ®éng nhiÖt ®é mÆt trong kÕt cÊu so víi dao ®éng nhiÖt ®é tæng mÆt ngoµi kÕt cÊu sÏ lµ lín nhÊt. §é lÖch pha nµy ®-îc x¸c ®Þnh gÇn ®óng nh- sau: -

Víi kÕt cÊu nhiÒu líp:   2,7D 0,4 ; giê

-

( 3-30)

Víi kÕt cÊu mét líp :   2,7D 0,4 ; giê

( 3-31)

Nh- vËy: Zt = Zttg +  . 3.3.5 X¸c ®Þnh c-êng ®é dßng nhiÖt truyÒn tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ qua phÇn ®Æc cña kÕt cÊu bao che: -

NhiÖt ®é mÆt trong kÕt cÊu t¹i giê thø i nµo ®ã trong ngµy: t,i = t,tb + At . cos15( - Zt )

(3-32).

Trong ®ã:  - giê cña thêi ®iÓm thø i ®ang xÐt; 15 - ®é gãc t-¬ng øng víi 1 giê ( 150).  t .tb  t t  A t 

-

Rt (t tg  t t ) ; R0

At tgˆ

.

C-êng ®é dßng nhiÖt truyÒn tõ mÆt trong kÕt cÊu bao che ®Õn kh«ng khÝ trong nhµ t¹i giê thø i nµo ®ã trong ngµy:

 t ,i  tt qi =

Rt

(3-33)

Víi khÝ hËu nhiÖt ®íi nh- ë n-íc ta , kÕt cÊu bao che ph¶i ®-îc che n¾ng tèt. NÕu ®-îc che n¾ng tèt, kÕt cÊu cã thÓ rÊt máng. Nh-ng nÕu v× lý do nµo ®ã kÕt cÊu bao che kh«ng ®-îc che n¾ng tèt th× nã ph¶i cã qu¸n tÝnh nhiÖt ®ñ lín ®Ó h¹n chÕ ®Õn møc tèi ®a ¶nh h-ëng cña nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ (cã kÓ ®Õn bøc x¹ mÆt trêi) ®Õn nhiÖt ®é mÆt trong kÕt cÊu bao che còng nh- ®Õn l-îng nhiÖt truyÒn tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ. 3.4 X¸c ®Þnh c-êng ®é dßng nhiÖt truyÒn qua cöa vµo nhµ: ®Ó gi¶i bµi to¸n nµy ta gi¶ thiÕt r»ng tÊt c¶ c¸c cöa ®Òu ë t- thÕ ®ãng. Ta ph©n biÖt cöa gç víi cöa kÝnh. 3.4.1 Víi cöa gç: Ta còng tiÕn hµnh nh÷ng phÐp tÝnh gièng nh- ®èi víi phÇn ®Æc cña kÕt cÊu bao che. 30


3.4.2 Víi cöa kÝnh: L-îng nhiÖt truyÒn qua cöa kÝnh vµo nhµ gåm hai thµnh phÇn: l-îng nhiÖt g©y ra bëi sù chªnh lÖch nhiÖt ®é kh«ng khÝ gi÷a trong nhµ vµ ngoµi nhµ vµ l-îng nhiÖt g©y ra bëi bøc x¹ mÆt trêi chiÕu lªn mÆt ngoµi cña cöa kÝnh råi xuyªn qua cöa kÝnh vµo nhµ. 3.5 X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt truyÒn qua KCBC tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ cã kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña BXMT L-îng nhiÖt do nhiÖt ®é tæng truyÒn vµo nhµ chÝnh lµ dßng nhiÖt truyÒn tõ ti tíi tt (theo thêi ®iÓm thø i) sau khi ®i qua kÕt cÊu víi chiÒu dµy vµ hÖ sè dÉn nhiÖt nµo ®ã. Ta cÇn x¸c ®Þnh ti sau khi x¸c ®Þnh ®-îc c¸c gi¸ trÞ cña nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ lµ ttg.tb, Attg vµ Zttg. B-íc 1: X¸c ®Þnh At : + D= R.s +   ( 0,83 + + At =

3 )e s

D 2

mµ  =

At tg A t

At tg

B-íc 2: X¸c ®Þnh nhiÖt ®é mÆt trong trung b×nh t,tb : t,tb = tt +

Rt R0

(t tgˆ  t t )

B-íc 3: X¸c ®Þnh nhiÖt ®é mÆt trong kÕt cÊu t¹i giê thø i trong ngµy: + X¸c ®Þnh hÖ sè t¾t dÇn cña nhiÖt ®é tæng:   2,7D - 0,4 + X¸c ®Þnh thêi ®iÓm cùc ®¹i cña nhiÖt ®é mÆt trong cña kÕt cÊu: Zt = Zttg +  + X¸c ®Þnh nhiÖt ®é mÆt trong kÕt cÊu t¹i giê thø i t,i = t,tb + At . cos15( - Zt ) B-íc 4: X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt truyÒn qua KCBC tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ t¹i thêi ®iÓm giê thø i: + C-êng ®é dßng nhiÖt truyÒn tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ t¹i giê thø i:

 t ,i  tt qi =

Rt

+ L-îng nhiÖt truyÒn qua KCBC tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ t¹i giê thø i: Qi = qi x s , kcal/h. 4. X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt trong nhµ cÇn ph¶i khö ®i ®Ó cã mét m«i tr-êng vi khÝ hËu tiÖn nghi (gäi lµ l-îng nhiÖt thõa): Nh- ®· nãi ë 1, l-îng nhiÖt nµy gåm hai thµnh phÇn:

31


Thµnh phÇn 1: l-îng nhiÖt truyÒn qua c¸c kÕt cÊu bao che (m¸i, t-êng, cöa ®i, cöa sæ, sµn) tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ do sù chªnh lÖch nhiÖt ®é kh«ng khÝ gi÷a trong vµ ngoµi nhµ (l-îng nhiÖt cã thÓ d-¬ng hoÆc ©m) vµ l-îng nhiÖt do bøc x¹ mÆt trêi chiÕu lªn mÆt ngoµi kÕt cÊu bao che råi tõ ®ã truyÒn qua kÕt cÊu bao che vµo nhµ (l-îng nhiÖt nµy lu«n lu«n d-¬ng). Thµnh phÇn 2: L-îng nhiÖt nµy do ng-êi ë trong nhµ to¶ ra vµ do qu¸ tr×nh lµm viÖc cña c¸c dông cô, thiÕt bÞ sinh nhiÖt trong nhµ (bÕp, lß, bµn lµ, qu¹t, ®Ìn, m¸y vi tÝnh, m¸y giÆt v.v…) to¶ ra. Ta h·y lÇn l-ît x¸c ®Þnh nh÷ng l-îng nhiÖt Êy: 4.1 X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt truyÒn qua kÕt cÊu bao che tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ khi kh«ng kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi. 4.2 X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt truyÒn qua kÕt cÊu bao che tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ khi cã kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi. 4.3 X¸c ®Þnh l-îng nhiÖt do ng-êi ë vµ c¸c thiÕt bÞ to¶ nhiÖt trong nhµ g©y ra: 4.3.1 L-îng nhiÖt do ng-êi ë g©y ra: L-îng nhiÖt nµy ®· ®-îc c¸c nhµ khoa häc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm vµ cho trong b¶ng 3-7: B¶ng 3-4: l-îng nhiÖt , h¬i n-íc vµ khÝ co2 do ng-êi th¶i ra T T

Tr¹ng th¸i lao ®éng

l-îng th¶i khÝ CO2, l/h

NhiÖt ®é m«i tr-êng xung quanh, 0C 10

15

20

25

30

35

q0

qh

g

q0

qh

g

q0

qh

g

q0

qh

g

q0

qh

g

q0

qh

g

1

Lao ®éng nÆng

45

250

170

135

250

140

185

250

110

240

270

80

295

250

45

355

250

10

415

2

Lao ®éng võa

35

185

140

70

180

115

110

175

90

140

170

60

185

170

35

230

170

5

280

3

Lao ®éng nhÑ

25

155

130

40

135

105

55

130

85

75

125

55

115

125

35

150

125

5

200

4

Lao ®éng trÝ ãc

23

140

120

30

125

100

40

120

80

75

120

50

120

120

35

140

120

10

180

5

Tr¹ng th¸i tÜnh, 23 nghØ ng¬i ( trong nhµ h¸t, r¹p chiÕu bãng…)

140

120

30

125

100

40

100

75

40

80

50

80

80

35

75

80

10

115

6

70 60 15 60 50 18 TrÎ em d-íi 12 12 tuæi Ghi chó: q0 - l-îng nhiÖt toµn phÇn, kcal/ng-êi; qh - l-îng nhiÖt hiÖn, kcal/ng-êi; g - l-îng h¬i n-íc, g/h.ng-êi.

50

35

22

40

25

40

40

20

35

40

-

66

Chó thÝch: khi nhiÖt ®é t > 350C c¬ thÓ ng­êi kh«ng to¶ “nhiÖt hiÖn” n÷a (tÊt c¶ l-îng nhiÖt to¶ ra dïng hÕt cho sù bèc h¬i må h«i trªn bÒ mÆt da). 4.3.2L-îng nhiÖt do c¸c thiÕt bÞ to¶ nhiÖt trong nhµ g©y ra : 4.3.2.1 Trong nhµ d©n dông: L-îng nhiÖt cã thÓ lÊy theo c¸c b¶ng 3-8, 3-9. B¶ng 3-8. L-îng nhiÖt do c¸c thiÕt bÞ ®iÖn trong nhµ g©y ra, Q kcal/h.

32


Sè TT Tªn thiÕt bÞ Q , kcal/h. Ghi chó 1 BÕp ®iÖn 2.580 2 Lß n-íng 430 3 Tñ l¹nh 86 4 M¸y giÆt 5kg 5158 5 Bµn lµ 430 6 M¸y sÊy tãc 430 7 M¸y vi tÝnh c¸ nh©n 172 4.3.2.2 Trong nhµ c«ng nghiÖp: Ng-êi ta chia ra lµm c¸c d¹ng to¶ nhiÖt sau:  To¶ nhiÖt tõ ®éng c¬ ®iÖn:  Táa nhiÖt tõ ®éng c¬ cña m¸y ph¸t ®iÖn: L-îng nhiÖt to¶ ra trong tr-êng hîp nµy ®-îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc:  To¶ nhiÖt tõ c¸c thiÕt bÞ m¸y mãc c«ng nghÖ ch¹y b»ng ®iÖn:  To¶ nhiÖt tõ c¸c thiÕt bÞ chiÕu s¸ng:  To¶ nhiÖt tõ qu¸ tr×nh ®èt nhiªn liÖu: 4.4 L-îng nhiÖt xuÊt hiÖn trong nhµ cÇn ph¶i khö ®i : H·y ký hiÖu l-îng nhiÖt lµ Q4.4. Vµ h·y ký hiÖu: -

L-îng nhiÖt truyÒn tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ qua tÊt c¶ c¸c kÕt cÊu bao che khi kh«ng kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi ®· ®-îc x¸c ®Þnh ë môc 4-1 lµ Q4.1.

-

L-îng nhiÖt truyÒn tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ qua tÊt c¶ c¸c kÕt cÊu bao che khi cã kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi ®· ®-îc x¸c ®Þnh ë môc 4-2 lµ Q4.2.

-

L-îng nhiÖt do ng-êi ë trong nhµ g©y ra ®· ®-îc x¸c ®Þnh ë môc 4.3.1 lµ Q4.3.1;

-

L-îng nhiÖt do c¸c thiÕt bÞ to¶ nhiÖt trong nhµ d©n dông g©y ra ®· ®-îc x¸c ®Þnh ë môc 4.3.2.1 lµ Q4.3..2.1;

-

L-îng nhiÖt do c¸c thiÕt bÞ to¶ nhiÖt trong nhµ c«ng nghiÖp g©y ra ®· ®-îc x¸c ®Þnh ë môc 4.3.2.2 lµ Q4.3..2.2;

Q4.4 sÏ lµ tæng c¸c l-îng nhiÖt trªn ®©y víi nh÷ng sè h¹ng ®-îc lùa chän mét c¸ch thÝch hîp, ch¼ng h¹n nh-: Víi ng«i nhµ ®-îc che n¾ng hoµn toµn th×: Q4.4 = Q4.1 + Q4.3.1 + Q4.3..2.1

(3-42)

Víi ng«i nhµ hoµn toµn kh«ng ®-îc che n¾ng: Q4.4 = Q4.2 + Q4.3.1 + Q4.3..2.1

(3-42)

33


C©u hái 1. VÏ s¬ ®å thÓ hiÖn c©n b»ng nhiÖt cña ng«i nhµ víi m«i tr-êng xung quanh. 2. TruyÒn nhiÖt æn ®Þnh mét chiÒu qua kÕt cÊu ph¼ng: a. Gi¶i thÝch c¸c ®¹i l­îng trong c«ng thøc” q=

t ng  t t R0

b. Gi¶i thÝch c¸c ®¹i l-îng trong hai c«ng thøc sau: n  Rb = vµ Rb =  Ri  i 1 3.ViÖc tæ chøc th«ng tho¸ng cho tÇng hÇm m¸i cã t¸c dông g× ®Õn vi khÝ hËu bªn trong c«ng tr×nh kiÕn tróc? 4. L-îng nhiÖt tæng céng truyÒn tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q = QKCBC + Qng + Qtb; Gi¶i thÝch c¸c ®¹i l-îng trong c«ng thøc trªn. 5. Trong truyÒn nhiÖt tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ cã kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña bøc x¹ mÆt trêi cã c«ng thøc ttg = qbx . . Rng + tng hay ttg = tt® + tng Gi¶i thÝch c¸c ®¹i l-îng trong c«ng thøc trªn. 6. §Ó x¸c ®Þnh thêi ®iÓm cùc ®¹i cña nhiÖt ®é tæng cã c«ng thøc: Zttg = Z1 ±  a. H·y gi¶i thÝch c¸c ®¹i l-îng trong c«ng thøc trªn. b. H·y gi¶i thÝch c¸ch chän gi¸ trÞ Z1 vµ dÊu + hay -. 7. H·y gi¶i thÝch c¸c hiÖn t-îng: a. T¹i sao mïa hÌ nhóng tay vµo n-íc giÕng võa míi móc lªn ta thÊy m¸t, cßn vÒ mïa ®«ng th× ta thÊy Êm? b.T¹i sao vÒ mïa hÌ b-íc vµo hang hay ®éng ë trong nói ta thÊy m¸t, vÒ mïa ®«ng b-íc vµo ta thÊy Êm

34


Bµi tËp Bµi 1: H·y x¸c ®Þnh nhiÖt trë b¶n th©n cña mét kÕt cÊu gåm 3 líp vËt liÖu, líp 1 dµy 2cm cã hÖ sè dÉn nhiÖt 1 = 0,13 kcal/m.h.0C; líp 2 dµy 20cm cã hÖ sè dÉn nhiÖt 2 = 0,66 kcal/m.h.0C vµ líp 3 dµy 10cm cã hÖ sè dÉn nhiÖt 2 = 1,03 kcal/m.h.0C. §¸p sè: Rb = 0,54m2.h.0C/kcal. Bµi 2: Cã mét bøc t-êng b»ng g¹ch dµy 670mm. BiÕt g = 0,7 kcal/m.h.0C; s = 8,3kcal/m2.h.0C. a. X¸c ®Þnh chØ sè qu¸n tÝnh nhiÖt cña bøc t-êng ®ã. b. X¸c ®Þnh ®é trÔ cña dao ®éng cña nhiÖt ®é tæng khi ®i qua bøc t-êng nµy. §¸p sè: a. D = 7,88. b.   20,9giê. Bµi 3: Mét bøc t-êng b»ng g¹ch dµy 22cm, hai mÆt tr¸t v÷a dµy 1,5cm ng¨n c¸ch hai m«i tr-êng trong nhµ vµ ngoµi nhµ víi tng = 350C, tt = 230C. C-êng ®é dßng nhiÖt q ®i qua bøc t-êng ®ã b»ng bao nhiªu? (gi¶ thiÕt truyÒn nhiÖt lµ æn ®Þnh mét chiÒu). BiÕt Rng = 0,05m2.h.0C/kcal; Rt = 1,33m2.h.0C/kcal; g = 0,5 kcal/m.h.0C; v = 0,8 kcal/m.h.0C. §¸p sè: q= 18,2kcal/m2.h Bµi 4: Mét kÕt cÊu ng¨n c¸ch cã cÊu t¹o gåm 3 líp: líp 1 b»ng g¹ch dµy 11cm, líp 2 lµ líp kh«ng khÝ kÝn dµy 2cm, líp 3 còng lµ t-êng g¹ch dµy 11cm. Hai mÆt kÕt cÊu tr¸t v÷a dµy 1,5cm ng¨n c¸ch hai m«i tr-êng trong nhµ vµ ngoµi nhµ víi tng = 350C, tt = 230C. C-êng ®é dßng nhiÖt q ®i qua bøc t-êng ®ã b»ng bao nhiªu? (gi¶ thiÕt truyÒn nhiÖt lµ æn ®Þnh mét chiÒu). BiÕt Rng = 0,05m2.h.0C/kcal; Rt = 1,33m2.h.0C/kcal; Rkk=0,16 m2.h.0C/kcal; g = 0,5 kcal/m.h.0C; v = 0,8 kcal/m.h.0C; §¸p sè: q= 14,6kcal/m2.h Bµi 5: X¸c ®Þnh thêi ®iÓm cùc ®¹i vµ biªn ®é dao ®éng cña nhiÖt ®é mÆt trong cña KCBC trong tr-êng hîp sau: kÕt cÊu gåm 3 líp: 1 líp BTCT dµy 100, hai mÆt tr¸t v÷a XM dµy 15. Biết: v = 0,8 kcal/m.h.0C; sv =7,52kcal/m2.h.0C; BTCT = 1,75 kcal/m.h.0C; sBTCT =14,83kcal/m2.h.0C; ttg.tb = 39,50C; Attg = 13,30C; Zttg = 12,6giê. NhiÖt ®é kh«ng khÝ trong phßng lµ 270C. §¸p sè: At = 5,540C. Zt  15,3giê Bµi 6: Cho mét c¨n phßng cã diÖn tÝch 6,0m x 5,4m; cao 3,6m n»m ë tÇng 1 cña mét toµ nhµ 5 tÇng cã hµng lang gi÷a (xem h×nh vÏ d-íi). H·y tÝnh l-îng nhiÖt xuÊt hiÖn bªn trong phßng trong tr-êng hîp sau ®©y (gi¶ thiÕt truyÒn nhiÖt æn ®Þnh). BiÕt nhiÖt ®é ngoµi nhµ tng = 35,40C; nhiÖt ®é trong nhµ b»ng nhiÖt ®é hµnh lang vµ b»ng nhiÖt ®é c¸c phßng bªn c¹nh tt = 25,00C. Tæn thÊt nhiÖt qua sµn lµ 5kcal/m2.h. T-êng bao ®-îc x©y b»ng g¹ch dµy 220, hai mÆt tr¸t v÷a XM dµy 15. Cöa S1 vµ S2 lµ cöa kÝnh dµy 5mm. KÝch th-íc cöa S1 lµ 1,5mx1,4m; cöa S2 lµ1,2mx1,4m. Cöa ®i §1 b»ng gç, kÝch th-íc 1m x 2,2m. gç = 0,3kcal/m.h.0C; g¹ch = 0,5kcal/m.h.0C; v÷a = 0,8kcal/m.h.0C; kÝnh = 0,7kcal/m.h.0C; 35


§¸p sè: Q= 325,15kcal/h

0

§1

1500

1000

0

tt = 25 C 1500

1200

S1

S2

5400

0

tt = 25 C

S1

0

tt = 25 C

hµnh lang gi÷a tt = 25 C

6000 0

tng= 35,4 C Bµi 7: H·y x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ ®Æc tr-ng cña nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ h-íng t©y cña mét ng«i nhµ ®Æt t¹i §ång Híi trong ngµy 21/7. BiÕt tng.tb = 29,40C; tng.max = 33,40C; tng.min = 25,80C; Ztng = 15giê; Rng = 0.05m2.h.0C/kcal MÆt ngoµi t-êng cã  = 0,73 qbx cho c¸c giê trong ngµy lÊy theo b¶ng sau: 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 qtr 192 361 484 qta 20 52 75 93 107 116 126 137 144 146

cho bøc t-êng

16 535 136

17 477 108

18 232 48

§¸p sè: ttg.tb = 34,850C Attg = 9,120C Zttg  15,6giê

36


Ch-¬ng 4 §iÒu hoµ kh«ng khÝ 1. Nh÷ng vÊn ®Ò chung: Trong ch-¬ng 3 ta ®· x¸c ®Þnh ®-îc l-îng nhiÖt xuÊt hiÖn trong nhµ cÇn ph¶i khö ®i ®Ó cã ®-îc nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong nhµ lu«n bÐ h¬n hoÆc b»ng mét trÞ sè cho phÐp nµo ®Êy, trong nhµ ë trÞ sè ®ã lµ 270C. §Ó khö l-îng nhiÖt thõa nµy cã thÓ dïng mét trong hai biÖn ph¸p sau: 1. Th«ng giã tù nhiªn hoÆc c¬ khÝ nÕu nhiÖt ®é kh«ng khÝ ngoµi trêi tng  tt cho phÐp (trong tr-êng hîp nhµ ë lµ 270C). 2. §iÒu hoµ kh«ng khÝ nÕu nhiÖt ®é kh«ng khÝ ngoµi trêi tng > tt cho phÐp (trong tr-êng hîp nhµ ë lµ 270C). 2. b¬m nhiÖt: 2.1 Tæng quan: Trong tù nhiªn, nÕu kh«ng cã sù can thiÖp cña c¸c biÖn ph¸p kü thuËt th× nhiÖt sÏ truyÒn tõ chç cã nhiÖt ®é cao h¬n ®Õn chç cã nhiÖt ®é thÊp h¬n. §Ó cã ®-îc qu¸ tr×nh ng-îc l¹i ta ph¶i can thiÖp b»ng biÖn ph¸p kü thuËt, cô thÓ lµ ph¶i dïng mét thiÕt bÞ gäi lµ “b¬m”, ®ã lµ b¬m nhiÖt. 2.2 S¬ ®å vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña mét b¬m nhiÖt: 2.2.1. S¬ ®å cña mét b¬m nhiÖt: H×nh 4-1 thÓ hiÖn s¬ ®å cña mét b¬m nhiÖt:

N

Ng

B

Chó thÝch: N - B×nh nÐn khÝ Ng - Dµn ng-ng tô G - Van gi¶m ¸p B - dµn bay h¬i.  ChiÒu chuyÓn ®éng cña t¸c nh©n l¹nh.

G 2.2.2 Nguyªn lý lµm viÖc cña mét b¬m nhiÖt: Mäi thø vËt chÊt dï cã s½n trong tù nhiªn hay do con ng-êi t¹o ra ®Òu tu©n theo quy luËt sau: Khi chuyÓn tõ thÓ láng sang thÓ khÝ vËt chÊt thu nhiÖt cña m«i tr-êng xung quanh vµ ng-îc l¹i, khi chuyÓn tõ thÓ khÝ sang thÓ láng th× vËt chÊt to¶ nhiÖt ra m«i tr-êng xung quanh. Sù kh¸c nhau gi÷a vËt chÊt nµy vµ vËt chÊt kia lµ ë chç: vËt chÊt nµy th× thu nhiÖt vµ to¶ nhiÖt m¹nh h¬n, cßn vËt chÊt kia th× yÕu h¬n. NÕu dïng thø vËt chÊt thu nhiÖt vµ to¶ nhiÖt m¹nh h¬n ®Ó lµm t¸c nh©n l¹nh th× b¬m nhiÖt sÏ ®¹t ®-îc hiÖu suÊt cao h¬n. Ng-îc l¹i, nÕu dïng thø vËt chÊt thu nhiÖt vµ to¶ nhiÖt yÕu h¬n ®Ó lµm t¸c nh©n l¹nh th× b¬m nhiÖt sÏ ®¹t ®-îc hiÖu suÊt thÊp h¬n. V× vËy, ®Ó cã ®-îc nh÷ng b¬m nhiÖt ®¹t hiÖu suÊt cao nhÊt, ng-êi ta ph¶i t×m trong tù nhiªn, hoÆc nÕu trong tù nhiªn kh«ng cã th× ph¶i dïng ph-¬ng ph¸p ho¸ häc ®Ó chÕ t¹o

37


ra nh÷ng chÊt cã kh¶ n¨ng thu nhiÖt vµ to¶ nhiÖt lín nhÊt. Vµ trong thùc tÕ, ng-êi ta ®· chÕ t¹o ®-îc nh÷ng chÊt nh- vËy. Kho¶ng vµi chôc n¨m trë vÒ tr-íc t¸c nh©n l¹nh th-êng dïng lµ am«niac ( NH 3). Kho¶ng vµi chôc n¨m trë l¹i ®©y t¸c nh©n l¹nh ®-îc dïng lµ c¸c hîp chÊt gåm ba nguyªn tè c¸cbon, fluor vµ clo, viÕt t¾t lµ CFC. Nh÷ng hîp chÊt nµy cã c«ng thøc ho¸ häc kh¸c nhau nh-ng ®Òu cã chung mét tªn gäi lµ frª«ng, cô thÓ lµ: Frª«ng 11 CFCl Frª«ng 12 CF2Cl2 Frª«ng 113 C2F3Cl3 Frª«ng 114 C2F4Cl2 Tuy nhiªn, nh÷ng hîp chÊt nµy mÆc dï cã kh¶ n¨ng thu nhiÖt vµ to¶ nhiÖt cao nh-ng kh¶ n¨ng lµm thñng tÇng «-z«n cña chóng còng rÊt lín. V× vËy ë c¸c n-íc ph¸t triÓn chóng ®· bÞ cÊm sö dông tõ ngµy 01/01/1996, cßn ë c¸c n-íc ®ang ph¸t triÓn chóng sÏ bÞ cÊm sö dông hoµn toµn tõ ngµy 01/01/2010 (theo quyÕt ®Þnh cña Héi nghÞ MontrÐal n¨m 1987). Nguyªn lý ho¹t ®éng cña mét b¬m nhiÖt: Khi b¬m nhiÖt ho¹t ®éng, t¸c nh©n l¹nh chuyÓn dÞch theo chiÒu mòi tªn. - Trong b×nh khÝ nÐn N (h×nh 1-4) chÊt CFC ®ang tån t¹i ë thÓ khÝ ë nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt rÊt thÊp ®-îc nÐn ®Õn mét ¸p suÊt rÊt cao (vµ do ®ã nhiÖt ®é còng t¨ng cao). Trong ®o¹n èng tõ b×nh nÐn N ®Õn dµn ng-ng tô Ng chÊt CFC tån t¹i ë thÓ khÝ, ë nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt rÊt cao. - Trong dµn ng-ng tô Ng, chÊt CFC ng-ng tô l¹i thµnh n-íc, nghÜa lµ chuyÓn tõ thÓ khÝ sang thÓ láng vµ do ®ã to¶ nhiÖt ra m«i tr-êng . Trong ®o¹n èng tõ dµn ng-ng tô Ng ®Õn van gi¶m ¸p G, chÊt CFC tån t¹i ë thÓ láng ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cao. - Qua khái van gi¶m ¸p G chÊt CFC vÉn tån t¹i ë thÓ láng nh-ng ¸p suÊt ®· gi¶m xuèng rÊt nhiÒu vµ do ®ã nhiÖt ®é còng gi¶m xuèng. Trong ®o¹n èng tõ van gi¶m ¸p G ®Õn dµn bay h¬i B chÊt CFC tån t¹i ë nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt rÊt thÊp. - Trong dµn bay h¬i B chÊt CFC bèc h¬i, nghÜa lµ chuyÓn tõ thÓ láng sang thÓ khÝ vµ do ®ã thu nhiÖt cña m«i tr-êng. Trong ®o¹n èng tõ dµn bay h¬i B ®Õn b×nh nÐn khÝ N chÊt CFC tån t¹i ë thÓ khÝ vµ ë ¸p suÊt rÊt thÊp. ...Vµ cø thÕ tiÕp tôc. 3. m¸y ®iÒu hoµ kh«ng khÝ: 3.1 Tæng quan: ThuËt ng÷ “®iÒu hoµ kh«ng khÝ” ®­îc dïng ®Ó chØ qu¸ tr×nh xö lý kh«ng khÝ (lµm sao cho kh«ng khÝ cã ®-îc nh÷ng th«ng sè phï hîp víi nh÷ng yªu cÇu ®Þnh tr-íc) tr-íc khi ®-a nã vµo gian phßng sö dông. Ng-êi ta ph©n biÖt ba møc ®é ®iÒu hoµ kh«ng khÝ: Møc ®é 1: ®iÒu hoµ kh«ng khÝ toµn phÇn: ®iÒu chØnh c¶ 3 yÕu tè: ®é tinh khiÕt, ®é Èm vµ nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ. Møc ®é 2: ChØ ®iÒu chØnh ®é Èm vµ nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ. Møc ®é 3: ChØ ®iÒu chØnh nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ (cßn ®é Èm  cña kh«ng khÝ th× biÕn thiªn mét c¸ch tù nhiªn theo nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ ®ã). 3.2 Bèn ph-¬ng thøc thu nhiÖt vµ to¶ nhiÖt cña b¬m nhiÖt:

38


3.2.1 Ph-¬ng thøc thu nhiÖt vµ to¶ nhiÖt kiÓu Kh«ng khÝ- Kh«ng khÝ: Trong ph-¬ng thøc nµy dµn bay h¬i B thu nhiÖt trùc tiÕp tõ kh«ng khÝ trong nhµ vµ dµn ng-ng tô Ng to¶ nhiÖt trùc tiÕp ra kh«ng khÝ ngoµi nhµ ( h×nh 4-2). ph-¬ng thøc nµy hay gÆp ë m¸y §HKK 2 côm hoÆc 1 côm kiÓu cöa sæ

ngoµi nhµ

trong nhµ N

Ng

B

G

qu¹t

qu¹t

H×nh 4-2

§Ó t¨ng hiÖu suÊt thu nhiÖt cña dµn bay h¬i B còng nh- hiÖu suÊt to¶ nhiÖt cña dµn ng-ng tô Ng ng-êi ta dïng qu¹t ®Ó lµm cho luång kh«ng khÝ chuyÓn ®éng nhanh h¬n khi tiÕp xóc víi mÆt ngoµi cña dµn bay h¬i còng nh- mÆt ngoµi cña dµn ng-ng tô. 3.2.2 Ph-¬ng thøc thu nhiÖt vµ to¶ nhiÖt kiÓu Kh«ng khÝ- N-íc: Trong ph-¬ng thøc nµy dµn bay h¬i B thu nhiÖt trùc tiÕp tõ kh«ng khÝ trong nhµ vµ dµn ng-ng tô Ng to¶ nhiÖt ra dßng n-íc ch¶y qua mÆt ngoµi cña nã ( h×nh 4-3). trong nhµ

n-íc nãng ( th¶i trùc tiÕp ra s«ng, suèi, ao hå hoÆc ®i qua th¸p lµm nguéi ®Ó sö dông l¹i)

N

Ng

B

G

n-íc nguéi

qu¹t

( tõ s«ng, suèi, ao hå n-íc ngÇm v.v... kh«ng cÇn xö lý kü)

H×nh 4-3 N-íc ch¶y qua mÆt ngoµi cña dµn ng-ng tô Ng cã thÓ lµ n-íc s«ng suèi, ao hå, n-íc biÓn, n-íc ngÇm, n-íc mÆt …, kh«ng cÇn xö lý kü nh- n-íc ¨n uèng. N-íc nguéi sau khi ®i qua mÆt ngoµi cña dµn ng-ng tô th× nãng lªn, nã cã thÓ ®-îc th¶i trùc tiÕp ra s«ng, suèi, ao hå … hoÆc trong tr-êng hîp n-íc khan hiÕm cã thÓ ®-îc ®-a qua th¸p lµm nguéi ®Ó sö dông l¹i. Ph-¬ng thøc nµy th-êng gÆp ë hÇu hÕt c¸c m¸y §HKK 1 côm kiÓu tñ. 3.2.3 Ph-¬ng thøc thu nhiÖt vµ to¶ nhiÖt kiÓu N-íc- Kh«ng khÝ : Trong ph-¬ng thøc nµy dµn bay h¬i B thu nhiÖt tõ dßng n-íc ch¶y qua mÆt ngoµi cña nã vµ dµn ng-ng tô Ng to¶ nhiÖt trùc tiÕp ra kh«ng khÝ ngoµi nhµ ( h×nh 4-4).

39


trong nhµ

ngoµi nhµ

n-íc nãng ( sau khi lµm m¸t gian phßng hoÆc c¸c phßng )

N

Ng

B

G

n-íc nguéi (®-a ®i lµm m¸t gian phßng hoÆc c¸c phßng)

H×nh 4-4

N-íc l¹nh sau khi phôc vô cho viÖc lµm m¸t gian phßng xong th× nãng lªn. N-íc nãng nµy ®-îc ®-a quay trë l¹i b¬m nhiÖt ®Ó nh-êng nhiÖt cho mÆt ngoµi cña dµn bay h¬i, trë thµnh n-íc l¹nh, l¹i ®-îc ®-a ®i lµm m¸t c¸c phßng hoÆc c¸c gian phßng. Vµ cø thÕ tiÕp tôc… 3.2.4 Ph-¬ng thøc thu nhiÖt vµ to¶ nhiÖt kiÓu N-íc - N-íc: Trong ph-¬ng thøc nµy dµn bay h¬i B thu nhiÖt tõ dßng n-íc ch¶y qua mÆt ngoµi cña nã vµ dµn ng-ng tô Ng to¶ nhiÖt ra dßng n-íc ch¶y qua mÆt ngoµi cña nã (h×nh 4-5). n-íc nãng

trong nhµ

ngoµi nhµ

n-íc nãng

N

Ng

B

G

n-íc nguéi

n-íc nguéi

H×nh 4-5 Trong bèn ph-¬ng thøc thu nhiÖt vµ to¶ nhiÖt trªn, ph-¬ng thøc N-íc- N-íc lµm cho b¬m nhiÖt cã hiÖu suÊt cao nhÊt, víi ph-¬ng thøc Kh«ng khÝ- Kh«ng khÝ b¬m nhiÖt cã hiÖu suÊt thÊp nhÊt. 3.3 Hai kiÓu bè trÝ m¸y ®iÒu hoµ kh«ng khÝ: Tuú tõng tr-êng hîp cô thÓ m¸y ®iÒu hoµ kh«ng khÝ cã thÓ bè trÝ theo mét trong hai kiÓu sau: 3.3.1 Bè trÝ kiÓu trung t©m: Trong kiÓu bè trÝ nµy, mét m¸y hoÆc mét sè m¸y ®iÒu hoµ kh«ng khÝ cã c«ng suÊt rÊt lín bè trÝ tËp trung trong mét gian phßng réng dµnh riªng cho chóng, phôc vô cho nhiÒu gian phßng cïng mét lóc. KiÓu bè trÝ nµy ®-îc sö dông khi sè l-îng c¸c gian phßng cÇn ®-îc ®iÒu hoµ kh«ng khÝ cña mét ng«i nhµ hoÆc cña côm c¸c ng«i nhµ ë gÇn nhau kh¸ lín.

40


N¨m kiÓu m¹ch cña hÖ thèng ®iÒu hoµ kh«ng khÝ kiÓu trung t©m: a. M¹ch kÝn:

§hkk trung t©m

q

phßng

H×nh 4-7 Trong kiÓu m¹ch nµy toµn bé kh«ng khÝ ®· sö dông ®Ó lµm m¸t gian phßng ®Òu ®-îc ®-a trë l¹i m¸y ®iÒu hoµ ®Ó xö lý l¹i vµ sö dông l¹i, kh«ng bæ sung kh«ng khÝ t-¬i (h×nh 4-7). KiÓu m¹ch nµy ®-îc dïng trong tr-êng hîp yÕu cÇu vÒ tiÕt kiÖm n¨ng l-îng rÊt cao, yªu cÇu vÒ ®é s¹ch cña kh«ng khÝ kh«ng ®-îc ®Æt ra hoÆc kh«ng lín l¾m. b. M¹ch hë: Trong kiÓu m¹ch nµy toµn bé kh«ng khÝ ®· sö dông ®Ó lµm m¸t gian phßng ®Òu ®-îc th¶i ra ngoµi mét c¸ch tù nhiªn, kh«ng cã phÇn nµo ®-îc sö dông l¹i, toµn bé kh«ng khÝ bæ sung lµ kh«ng khÝ t-¬i (kh«ng khÝ ngoµi trêi). KiÓu m¹ch nµy ®-îc dïng trong tr-êng hîp yªu cÇu vÒ ®é s¹ch cña kh«ng khÝ rÊt cao, yªu cÇu vÒ tiÕt kiÖm n¨ng l-îng kh«ng ®-îc ®Æt ra hoÆc ®Æt ra kh«ng cao l¾m ( h×nh 4-8). Kh«ng khÝ ngoµi nhµ

§hkk trung t©m

q

Phßng

H×nh 4-8 c. M¹ch dïng l¹i mét phÇn kh«ng khÝ ®· sö dông trén víi kh«ng khÝ ngoµi nhµ ®Ó xö lý toµn bé: KiÓu m¹ch nµy võa ®¸p øng ®-îc yªu cÇu vÒ tiÕt kiÖm n¨ng l-îng, l¹i võa ®¸p øng ®-îc yªu cÇu ®é s¹ch kh«ng khÝ cao (h×nh 4-9).

Kh«ng khÝ ngoµi nhµ

§hkk trung t©m

q

Phßng

41


H×nh 4-9 d. M¹ch dïng l¹i mét phÇn kh«ng khÝ ®· sö dông, mét phÇn trong sè ®ã ®-îc trén víi kh«ng khÝ ngoµi trêi ®Ó xö lý, phÇn kh¸c ®-îc trén th¼ng vµo kh«ng khÝ ®· xö lý: Kh«ng khÝ ngoµi nhµ

§hkk trung t©m

q

Phßng

H×nh 4-10 KiÓu m¹ch nµy ®-îc dïng khi yªu cÇu vÒ ®é s¹ch cña kh«ng khÝ tuy cã ®Æt ra nh-ng kh«ng cao l¾m, yªu cÇu vÒ tiÕt kiÖm n¨ng l-îng tuy còng ®Æt ra nh-ng còng kh«ng cao l¾m (h×nh 4-10). e. M¹ch dïng l¹i mét phÇn kh«ng khÝ ®· sö dông vµ toµn bé kh«ng khÝ ®ã ®-îc trén th¼ng vµo kh«ng khÝ ®· xö lý: KiÓu m¹ch nµy ®-îc dïng nh- trong tr-êng hîp d ( h×nh 4-11). Kh«ng khÝ ngoµi nhµ

§hkk trung t©m

q

Phßng

H×nh 4-11 3.3.2 Bè trÝ kiÓu côc bé : Trong kiÓu bè trÝ nµy, mét m¸y hoÆc mét sè m¸y §HKK c«ng suÊt nhá (hiÖn nay trªn thÞ tr-êng n-íc ta cã c¸c cì 6000BTU/h, 9000BTU/h, 12000BTU/h, 18.000BTU/h, 24.000BTU/h) phôc vô cho mét gian phßng. HiÖn nay ë n-íc ta kiÓu bè trÝ nµy kh¸ phæ biÕn: nhµ ë, phßng lµm viÖc ë c¸c c¬ quan v.v… §Ó phï hîp víi yªu cÇu thÈm mü trong trang trÝ néi thÊt, ng-êi ta chÕ t¹o m¸y ®iÒu hoµ kh«ng khÝ theo nh÷ng kiÓu sau ®©y: 3.3.2.1

M¸y §HKK mét côm kiÓu cöa sæ:

3.3.2.2

M¸y §HKK hai côm:

Côm trong nhµ (Indoor Unit) cã: dµn bay h¬i, qu¹t ly t©m, bé phËn ®iÒu khiÓn, ®iÒu chØnh. Côm ngoµi nhµ (Outdoor Unit) cã: dµn ng-ng tô, qu¹t trôc. Riªng van gi¶m ¸p vµ b×nh nÐn th× cã thÓ bè trÝ ë côm trong nhµ hay ë côm ngoµi nhµ tuú theo tõng h·ng s¶n xuÊt. Hai côm trong nhµ vµ ngoµi nhµ ®-îc nèi víi nhau b»ng èng dÉn chÊt t¶i l¹nh. 3.4 . Bµi to¸n ®¬n gi¶n nhÊt vÒ ®iÒu hoµ kh«ng khÝ:

42


Bµi to¸n: trong mét m¸y §HKK trung t©m thuéc kiÓu m¹ch “dïng l¹i mét phÇn kh«ng khÝ ®· sö dông trén víi kh«ng khÝ ngoµi nhµ ®Ó xö lý l¹i toµn bé” (xem s¬ ®å trªn h×nh 4-9), ng-êi ta cho trén hai khèi kh«ng khÝ víi nh÷ng th«ng sè sau ®©y: -

Khèi kh«ng khÝ ngoµi nhµ cã : NhiÖt ®é kh« : tng = 350C; §é Èm t-¬ng ®èi: ng = 85% L-u l-îng Lng = 30000kg/h.

-

Kh«ng khÝ dïng l¹i: NhiÖt ®é kh« : tdl = 280C §é Èm t-¬ng ®èi: dl = 70% L-u l-îng Ldl = 5000kg/h

H·y x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña kh«ng khÝ hçn hîp. Gi¶i: LÇn l-ît thùc hiÖn c¸c b-íc sau: 1. X¸c ®Þnh ®iÓm A ®Æc tr-ng cho kh«ng khÝ ngoµi nhµ trªn biÓu ®å t-d (h.416). 2. X¸c ®Þnh ®iÓm B ®Æc tr-ng cho kh«ng khÝ dïng l¹i. 3. §iÓm H ®Æc tr-ng cho kh«ng khÝ hçn hîp n»m trªn ®o¹n th¼ng AB, cã vÞ trÝ sao cho HA/AB = Ldl/(Lng+Ldl) = 5000/35000 = 1/7 4. Tõ ®iÓm H ®äc ®-îc : tH = 340C; H = 84%; H = 1,132kg/m3; tsH = 30,70C; t-H = 31,30C; eH = 33,4mmHg.

43


C©u hái 1. B¬m nhiÖt: a. VÏ s¬ ®å b¬m nhiÖt. b. Tr×nh bµy nguyªn lý lµm viÖc cña chÊt t¸c nh©n l¹nh trong b¬m nhiÖt. 2. Nh÷ng chÊt t¸c nh©n l¹nh do m¸y ®iÒu hoµ kh«ng khÝ th¶i ra cã quan hÖ ®Õn “hiÖu øng nhµ kÝnh” trªn Tr¸i §Êt nh­ thÕ nµo? 3. B¬m nhiÖt dïng trong m¸y ®iÒu hoµ cã m¸y kiÓu? VÏ s¬ ®å vµ tr×nh bµy nguyªn lý ho¹t ®éng cña tõng kiÓu? (B¬m kh«ng khÝ- kh«ng khÝ, b¬m kh«ng khÝ- n-íc; b¬m n-íc- kh«ng khÝ; b¬m n-íc- n-íc). 4. Cã mÊy kiÓu l¾p ®Æt m¸y ®iÒu hoµ? VÏ s¬ ®å vµ tr×nh bµy nguyªn lý ho¹t ®éng cña mét m¸y ®iÒu hoµ kh«ng khÝ kiÓu trung t©m. 5. Cã mÊy kiÓu m¹ch ®iÒu hoµ kh«ng khÝ trung t©m? §ã lµ nh÷ng kiÓu nµo? VÏ s¬ ®å cña c¸c kiÓu m¹ch ®ã. Bµi tËp Bµi 1: Cã hai khèi kh«ng khÝ, khèi kh«ng khÝ A cã tA = 360C, A = 85%; khèi kh«ng khÝ B cã tB = 230C, B = 60%. Ng-êi ta trén 2 khèi kh«ng khÝ ®ã víi l-u l-îng sau: LA = 10.000 kg/h ; LB = 30.000 kg/h. Dùa trªn biÓu ®å t-d, h·y x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè , tK, t-, ts, d, I, e,  cña khèi kh«ng khÝ sau khi trén. §¸p sè: = 74%; tK = 26,30C; t- = 22,50C; ts = 21,30C; d= 16g/kgkkk; I= 16kcal/kg; = 1,17kg/m3. Bµi 2: Ng-êi ta trén hai khèi kh«ng khÝ, khèi kh«ng khÝ A cã tA = 320C, dA = 16g/kgkkk; khèi kh«ng khÝ B cã tB = 250C, dB = 10g/kgkkk; víi l-u l-îng sau: LA = 15.000 kg/h ; LB = 15.000 kg/h. Dùa trªn biÓu ®å t-d, h·y x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña khèi kh«ng khÝ sau khi trén. §¸p sè:

= 53%; tK = 28,60C; t- = 21,40C; ts = 18,20C; d= 13g/kgkkk;

= 1,163g/m3; I= 14,8kcal/kg; e= 15,5mmHg.

44


Ch-¬ng 5 th«ng tho¸ng cho ng«i nhµ. 1. Nh÷ng vÊn ®Ò chung: Cã hai d¹ng th«ng giã:  Th«ng giã tù nhiªn. Trong d¹ng th«ng giã nµy luång kh«ng khÝ chuyÓn ®éng qua nhµ lµ do sù chªnh lÖch ¸p suÊt kh«ng khÝ gi÷a vÞ trÝ nµy vµ vÞ trÝ kia trong nhµ hoÆc l©n cËn ng«i nhµ g©y ra.  Th«ng giã kü thuËt. Trong d¹ng th«ng giã nµy luång kh«ng khÝ chuyÓn ®éng qua nhµ lµ do c¸c ph-¬ng tiÖn kü thuËt nh- qu¹t, hÖ thèng ®-êng èng th«ng giã v.v… g©y ra. HiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh th«ng giã sÏ cµng cao nÕu l-îng kh«ng khÝ chuyÓn ®éng qua nhµ cµng lín. L-îng kh«ng khÝ chuyÓn ®éng qua nhµ cã thÓ ®-îc thÓ hiÖn b»ng mét trong hai ®¹i l-îng sau: 1. L-u l-îng th«ng giã: Ký hiÖu lµ L, ®¬n vÞ tÝnh lµ m3/h, ®ã lµ l-îng kh«ng khÝ tÝnh b»ng mÐt khèi chuyÓn ®éng qua nhµ trong qu·ng thêi gian mét giê. L-u l-îng th«ng giã còng cã thÓ ®-îc tÝnh b»ng ®¬n vÞ kg/h, ®ã lµ l-îng kh«ng khÝ tÝnh b»ng kg chuyÓn ®éng qua nhµ còng trong qu·ng thêi gian mét giê. 2. Béi sè th«ng giã: ký hiÖu lµ B, ®¬n vÞ tÝnh lµ lÇn/giê, ®ã lµ sè lÇn mµ kh«ng khÝ trong nhµ ®-îc thay thÕ hoµn toµn b»ng kh«ng khÝ t-¬i ngoµi nhµ trong qu·ng thêi gian mét giê. 2. th«ng giã tù nhiªn: Ta sÏ xÐt riªng ba tr-êng hîp: -

Tr-êng hîp 1: Th«ng giã tù nhiªn khi chØ cã t¸c ®éng cña giã.

-

Tr-êng hîp 2: Th«ng giã tù nhiªn khi chØ cã t¸c ®éng cña nhiÖt.

-

Tr-êng hîp 3: Th«ng giã tù nhiªn khi võa cã t¸c ®éng cña giã vµ võa cã t¸c ®éng cña nhiÖt. 1.1 Th«ng giã tù nhiªn khi chØ cã t¸c ®éng cña giã. 1.1.1 ¸p suÊt do giã g©y ra trªn c¸c bÒ mÆt cña ng«i nhµ:

Khi luång giã thæi trªn mÆt ®Êt b»ng ph¼ng vµ hoµn toµn trèng tr¶i th× c¸c vÐc-t¬ vËn tèc cña nã song song víi mÆt ®Êt vµ ¸p suÊt t¹i c¸c ®iÓm trong luång giã ®ã chÝnh lµ b»ng ¸p suÊt khÝ quyÓn b×nh th-êng (ký hiÖu Pkq) t¹i c¸c ®iÓm ®ã. Khi luång giã gÆp vËt c¶n lµ ng«i nhµ th× c¸c vÐc t¬ vËn tèc giã biÕn d¹ng ®i (h.5.2).

45


-

Giã

-

+

a/ Trªn mÆt c¾t A - A

Giã

-

+

b/ Trªn mÆt b»ng

Khi luång giã gÆp ph¶i bÒ mÆt ®ãn giã cña ng«i nhµ, kh«ng khÝ ë vïng l©n cËn víi bÒ mÆt ®ã bÞ dån nÐn l¹i lµm cho ¸p suÊt ë vïng ®ã P’kq t¨ng lªn lín h¬n ¸p suÊt khÝ quyÓn: P’kq > Pkq  P’kq - Pkq >0. Vïng l©n cËn víi bÒ mÆt ®ãn giã cña ng«i nhµ ®­îc gäi lµ “vïng ¸p suÊt d­¬ng” vµ ®-îc thÓ hiÖn b»ng dÊu (+). Cïng lóc Êy, kh«ng khÝ ë vïng l©n cËn víi bÒ mÆt khuÊt giã cña ng«i nhµ d·n ra lµm ¸p suÊt ë vïng ®ã P”kq gi¶m xuèng bÐ h¬n ¸p suÊt khÝ quyÓn: P”kq < Pkq  P”kq - Pkq <0. Vïng l©n cËn víi bÒ mÆt khuÊt giã cña ng«i nhµ ®­îc gäi lµ “vïng ¸p suÊt ©m” vµ ®­îc thÓ hiÖn b»ng dÊu (-). Trong lÜnh vùc kü thuËt th«ng giã vïng nµy cßn gäi lµ “bãng rîp khÝ ®éng”. 1.1.2 .HÖ sè khÝ ®éng t¹i c¸c bÒ mÆt cña ng«i nhµ: Ta ®· biÕt r»ng khi lÆng giã ¸p suÊt t¹i mét ®iÓm bÊt kú nµo ®ã trong kh«ng gian gÇn mÆt ®Êt ®Òu b»ng ¸p suÊt khÝ quyÓn Pkq t¹i ®iÓm ®ã. Ngang mÆt biÓn Pkq = 760mmHg = 10.130 Pa, cµng lªn cao Pkq cµng gi¶m dÇn. VÊn ®Ò ®Æt ra ë ®©y lµ: khi lÆng giã tÊt c¶ c¸c bÒ mÆt cña ng«i nhµ ®Òu chÞu mét ¸p suÊt b»ng ¸p suÊt cña khÝ quyÓn Pkq, vËy th× khi cã giã c¸c bÒ mÆt ë tõng vÞ trÝ kh¸c nhau cña ng«i nhµ ph¶i chÞu mét ¸p suÊt b»ng bao nhiªu? Theo mét quy luËt cña khÝ ®éng häc, khi cã giã thæi th× bÊt kú bÒ mÆt nµo cña ng«i nhµ còng ph¶i chÞu mét ¸p suÊt ®-îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau: kG/m2

P = Pkq + Pg

(5-1)

Trong ®ã: Pg - ¸p suÊt trªn bÒ mÆt ng«i nhµ do riªng giã g©y ra, nã b»ng : Pg = k

V g2 2g

kg/m2

(5-2)

46


Trong ®ã : g - gia tèc träng tr-êng, b»ng 9,81m/s;  - träng l-îng riªng cña kh«ng khÝ, cã thÓ lÊy   1,2kg/m3; Vg - vËn tèc giã bªn ngoµi nhµ gi÷a khu ®Êt trèng (t¹i ®é cao 12m), m/s. k - cã tªn gäi lµ “hÖ sè khÝ ®éng”, gi¸ trÞ cña nã phô thuéc vµo h-íng giã vµ vµo vÞ trÝ cña ®iÓm ®ang xÐt trªn bÒ mÆt cña ng«i nhµ. (gi¸ trÞ cña k cã thÓ tra b¶ng.) Trong nh÷ng bµi to¸n th«ng th-êng, khi ng«i nhµ ®-îc xÐt ®øng c¸ch xa ng«i nhµ kh¸c  10H (H chiÒu cao cña ng«i nhµ ®Çu giã), cã thÓ lÊy: -

trªn mÆt t-êng ®ãn giã k = +0,6;

-

trªn mÆt t-êng khuÊt giã k = -0,4.

Tõ hai c«ng thøc (5-1) vµ (5-2) rót ra: P = Pkq + k

V g2 2g

(5-4)

1.1.3 X¸c ®Þnh l-u l-îng th«ng giã L khi chØ cã t¸c dông cña giã b»ng ph-¬ng ph¸p biÓu ®å: §Ó x¸c ®Þnh l-u l-îng th«ng giã qua lç cöa, ta cã c«ng thøc: L = .F.V.

kg/h

Trong ®ã : - “hÖ sè l­u l­îng” cña lç cöa 1, nã phô thuéc vµo ®é më cña c¸nh cöa; F- diÖn tÝch cña lç cöa 1, m2; v- vËn tèc cña kk chuyÓn ®éng tõ ngoµi nhµ vµo trong nhµ qua cöa , m/s. - träng l-îng ®¬n vÞ cña kk qua cöa, kg/m3. Theo mét quy luËt cña khÝ ®éng lùc häc, nÕu ngoµi hai lç cöa 1 vµ 2 ra ng«i nhµ hoµn toµn kÝn th× khèi l-îng kh«ng khÝ vµo ë cöa 1 L1 sÏ b»ng khèi l-îng kh«ng khÝ ra ë cöa 2 L2: L1 = L2 = L

kg/h .

47


2.2 Th«ng giã tù nhiªn khi chØ cã t¸c ®éng cña c¸c nguån nhiÖt bªn trong nhµ. 2.2.1 HiÖn t-îng: XÐt mét ng«i nhµ cã hai lç cöa 1 vµ 2 nh- trong h×nh vÏ, N lµ nguån nhiÖt.

48


Trong tr-êng hîp kh«ng cã giã, nguån nhiÖt trong nhµ to¶ ra mét l-îng nhiÖt lín lµm kk gÇn nguån nhiÖt bÞ ®èt nãng (thÓ tÝch cña nã t¨ng lªn, träng l-îng ®¬n vÞ gi¶m) vµ bèc lªn cao to¶ ra theo cöa sæ 2 ®Ó ra ngoµi, vµ kh«ng khÝ ngoµi nhµ trµn qua lç cöa 1 phÝa d-íi thÊp vµo trong nhµ ®Ó lÊp chç trèng, h×nh thµnh luång kh«ng khÝ liªn tôc xuyªn qua nhµ.

2 1 N Nguån nhiÖt

Ký hiÖu ¸p suÊt bªn ngoµi cöa 1 lµ png1, ¸p suÊt bªn trong cöa 1 lµ pt1, vµ chªnh lÖch ¸p suÊt gi÷a bªn trong vµ bªn ngoµi cöa 1 lµ p1, ta cã : p1= pt1- png1 < 0 Ký hiÖu ¸p suÊt bªn ngoµi cöa 2 lµ png2, ¸p suÊt bªn trong cöa 2 lµ pt2, vµ chªnh lÖch ¸p suÊt gi÷a bªn trong vµ bªn ngoµi cöa 2 lµ p2, ta cã : p2= pt2- png2 > 0 Chªnh lÖch ¸p suÊt p gäi lµ ¸p suÊt d- trong nhµ. p1 ®-îc gäi lµ ¸p suÊt d- ë cöa1, p2 ®-îc gäi lµ ¸p suÊt d- ë cöa 2. Tõ cöa 1 ®Õn cöa 2, ¸p suÊt d- trong nhµ ®· biÕn thiªn tõ ©m sang d-¬ng. §iÒu ®ã chøng tá cã mét mÆt ph¼ng ngang A-B nµo ®Êy n»m trong kho¶ng gi÷a 2 mp ngang qua t©m cña cöa 1 vµ cöa 2 sao cho ¸p suÊt d- ë ®Êy b»ng 0. Ta cã: pAB= ptAB- pngAB = 0 MÆt ph¼ng AB ®-îc gäi lµ mp trung hoµ, nã chØ tån t¹i khi kh«ng cã giã mµ chØ cã c¸c nguån nhiÖt to¶ ra trong nhµ. NÕu bªn c¹nh c¸c nguån nhiÖt cßn cã thªm giã thæi bªn ngoµi nhµ th× mp trung hoµ biÕn mÊt. 2.2.2 X¸c ®Þnh l-u l-îng th«ng giã khi chØ cã t¸c ®éng cña c¸c nguån nhiÖt bªn trong nhµ b»ng pp biÓu ®å. 2.3 Th«ng giã tù nhiªn khi võa cã t¸c ®éng cña giã võa cã t¸c ®éng cña c¸c nguån nhiÖt bªn trong nhµ. 2.3.1 S¬ ®å th«ng giã:

Giã

Giã N

Tr-êng hîp 1

N

Tr-êng hîp 2

2.3.2 X¸c ®Þnh l-u l-îng th«ng giã b»ng pp biÓu ®å: Trong tr-êng hîp nµy cã thÓ sö dông BiÓu ®å I, nh-ng hÖ ®-êng cong Kj lÊy t-¬ng øng víi hÖ sè khÝ ®éng quy -íc ë cöa giã ra. 49


C©u hái 1. VÏ s¬ ®å vµ tr×nh bµy nguyªn lý ho¹t ®éng cña th«ng giã tù nhiªn d-íi t¸c ®éng cña giã. 2. VÏ s¬ ®å vµ tr×nh bµy nguyªn lý ho¹t ®éng cña th«ng giã tù nhiªn d-íi t¸c ®éng cña nhiÖt thõa. 3. VÏ s¬ ®å vµ tr×nh bµy nguyªn lý ho¹t ®éng cña th«ng giã tù nhiªn d-íi t¸c ®éng ®ång thêi cña giã vµ nhiÖt thõa.

Bµi tËp Bµi to¸n 1: Mét ng«i nhµ cã mÆt b»ng h×nh ch÷ nhËt, mÆt t-êng vÒ phÝa ®ãn giã ®Æt vu«ng gãc víi h-íng giã, t-êng kia vÒ phÝa khuÊt giã. Trªn t-êng 1 cã lç cöa 1 víi diÖn tÝch F1, trªn t-êng 2 cã lç cöa 2 víi diÖn tÝch F2; cho F1 = F2 = 1,8m2. 1 = 2 = 0,65; 1 =2 = 1,17kg/m3 . VËn tèc luång kk vµo cöa 1 vµ ra cöa 2 b»ng nhau vµ b»ng Giã 1,8m/s. H·y x¸c ®Þnh l-u l-îng th«ng giã L.

F1

F2

Cöa 1: k1 = +0,8Cöa 2: k2 = - 0,5 §¸p sè: L = 7.092 kg/h. Bµi to¸n 2: Ng«i nhµ cã h×nh d¹ng nh- h×nh vÏ, trªn mÆt t-êng ®ãn giã cã 2 cöa giã vµo lµ C1 vµ C2, mÆt t-êng khuÊt giã cã 1 cöa giã ra lµ C3. Cöa C1: k = +0,9

Cöa C2: k = +0,7

F1 = F2 = F3 =2,4m2

Cöa C3: k = - 0,4

1 =2 = 3 = 1,2kg/m3 1 = 2 = 3 = 0,65

VËn tèc b»ng 1,9m/s. H·y x¸c ®Þnh l-u l-îng th«ng giã L.

F2 F3 Giã

F1 (F2)

F3

mÆt c¾t

F1

mÆt b»ng nhµ

§¸p sè: L = 11.808 kg/h.

50


Bµi to¸n 3: Mét ng«i nhµ cã mÆt b»ng h×nh ch÷ nhËt, mÆt t-êng vÒ phÝa ®ãn giã ®Æt vu«ng gãc víi h-íng giã, t-êng kia vÒ phÝa khuÊt giã. Trªn t-êng 1 cã lç cöa 1 víi diÖn tÝch F1, trªn t-êng 2 cã lç cöa 2 víi diÖn tÝch F2. Cöa 1 giã vµo, K1 = +0,8. Cöa 2 giã ra, K2 = -0,4. F1 = 3,2m2;

F2 =1,6m2;

1 =2 = 1,2kg/m3;

1 = 2 = 0,65

VËn tèc b»ng 2,0m/s. H·y x¸c ®Þnh l-u l-îng th«ng giã L.

Giã

F2

F1

§¸p sè: L = 8.676kg/h. Bµi to¸n 4: Ng«i nhµ cã kÝch th-íc nh- h×nh vÏ, F1 = F2 = 54m2 ; 1 = 2 = 0,2

1 N

Z0

H1

H·y x¸c ®Þnh l-u l-îng th«ng giã L.

2 Z2

mp trung hoµ

Z1

Z1 = 1,5m; Z2 = 7,0m

H2

tng = 250C; L-îng nhiÖt do c¸c nguån nhiÖt to¶ ra trong nhµ Qt = 36.000kcal/h.

§¸p sè: víi tra = 300C, ta cã L = 30.456 kg/h. (L-îng nhiÖt thùc tÕ bÞ khö ®i lµ Q= 36.547kcal/h)

HÕt häc phÇn 1

51


Vlkt phan i