Bài giảng phần nhiệt - chương 5

Chia sẻ: Pham Dang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

88
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nung nóng phòng trong màu hè, nâng cao nhiệt độ không khí và nhiệt độ các bề mặt trong phòng, làm giảm điều kiện tiện nghi...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng phần nhiệt - chương 5

Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh Ch−¬ng Iv ThiÕt kÕ che n¾ng cho nhμ vμ cho phßng T¸c ®éng cña BXMT lªn c«ng tr×nh kiÕn tróc: • Nung nãng phßng trong mïa hÌ, n©ng cao nhiÖt ®é kh«ng khÝ vµ nhiÖt ®é c¸c bÒ mÆt trong phßng, lµm gi¶m ®iÒu kiÖn tiÖn nghi VKH, t¨ng thªm l−îng nhiÖt thõa trong phßng mµ thiÕt bÞ ph¶i g¸nh chÞu khi ®iÒu hoµ kh«ng khÝ nh©n t¹o. • G©y chãi chang, c¨ng th¼ng, lo¸ m¾t, ¶nh h−ëng ®Õn tiÖn nghi thÞ gi¸c vµ chÊt l−îng c«ng viÖc trong phßng. • Lµm gi¶m chÊt l−îng thËm chÝ ph¸ háng ®å ®¹c, thiÕt bÞ trong phßng (vÝ dô lµm c¸c nguyªn vËt liÖu, v¶i vãc, tranh nghÖ thuËt, ho¸ chÊt, thuèc ch÷a bÖnh, ®å gç…). V× vËy, ®èi víi nh÷ng n−íc vïng nhiÖt ®íi nh− ta, vÊn ®Ò che n¾ng nghÜa lµ che BXMT trùc tiÕp, cã ý nghÜa rÊt lín ®Ó n©ng cao ®iÒu kiÖn tiÖn nghi VKH. §ã lµ mét trong nh÷ng gi¶i ph¸p quan träng cña kiÕn tróc khÝ hËu. C¸c néi dung chÝnh cña ch−¬ng tr×nh nµy ®−îc tr×nh bµy theo tr×nh tù sau ®©y: • Tõ ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n x¸c ®Þnh bãng cña mét c©y cäc ®Ó më réng x¸c ®Þnh vïng che n¾ng cña c¸c c«ng tr×nh, hµng c©y trªn mÆt b»ng, bãng n¾ng trªn mÆt chÝnh c«ng tr×nh vµ vïng n¾n chiÕu vµo phßng, thêi igan che n¾ng vµ chiÕu n¾ng. • Theo yªu cÇu che n¾ng, giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p biÓu ®å ®¬n gi¶n ®Ó x¸c ®Þnh hiÖu qu¶ che n¾ng cña c¸c kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ c¸c kÕt cÊu che n¾ng. I. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh bãng n¾ng theo mÆt trêi 1. Bãng cña mét vËt trªn mÆt ph¼ng ngang: Bµi to¸n thùc hiÖn trªn B§MT - mÆt ph¼ng n»m ngang khi cã mät c©y cäc chiÒu cao H ®Æt th¼ng ®øng t¹i t©m biÓu ®å. Bãng cña cäc H trªn mÆt ph¼ng ngang khi ®ã sÏ phô thuéc vÞ trÝ cña MÆt trêi, nghÜa lµ gãc ph−¬ng vÞ A0 vµ gãc cao h0 cña nã (H×nh.1). Bãng cña cäc ®−îc x¸c ®Þnh bëi h−íng bãng vµ chiÒu dµi cña nã. • H−íng bãng x¸c ®Þnh theo gãc ph−¬ng vÞ A0 cña MÆt trêi. Trªn biÓu ®å mÆt trêi h−íng bãng lµ nöa ®−êng th¼ng vÏ tõ thêi ®iÓm kh¶o s¸t trªn quü ®¹o mÆt trêi tíi tÊm t©m O cña biÓu ®å. • ChiÒu dµi bãng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc l−îng gi¸c ®¬n gi¶n sau ®©y: L0 = Hcotgh0 Trang 1/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh Trong ®ã: + H - ChiÒu cao cña cäc; + h0 - chiÒu cao cña MÆt trêi ë thêi ®iÓm kh¶o s¸t. H×nh 1. Bãng cña cäc H trªn mÆt ph¼ng ngang Còng cã thÓ x¸c ®Þnh chiÒu dµi bãng kh«ng theo tÝnh to¸n c«ng thøc mµ chØ b»ng ph−¬ng ph¸p dùng h×nh (H×nh.2). VÝ dô 4.1. X¸c ®Þnh bãng cña cäc H trªn B§MT ngµy xu©n ph©n, lóc 10 giê, biÕt gãc cao cña MÆt trêi khi ®ã lµ h0 = 540. H×nh 2. X¸c ®Þnh bãng trªn biÓu ®å mÆt trêi Bµi gi¶i: Trªn B§MT ngµy xu©n ph©n, x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña MÆt trêi lóc 10h. Nèi ®iÓm nµy víi t©m 0 biÓu ®å vµ kÐo dµi ta ®−îc h−íng bãng. Chó ý chiÒu bãng ®æ lµ tõ t©m O (®iÓm ®Æt cäc) vÒ phÝa ®èi cña vÞ trÝ MÆt Trêi. ChiÒu dµi bãng L0 x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: L0 = Hcotg540 = 0,73H. Ph−¬ng ph¸p dùng h×nh tiÕn hµnh nh− sau: tõ t©m O dùng cäc H vu«ng gãc víi ®−êng h−íng bãng (®é dµi H chän tû lÖ tuú ý). Dùng tia ®i qua ®Ønh cäc H lËp víi h−íng bãng cña mét gãc h0 = 540, ta còng ®−îc chiÒu dµi L0 cña bãng cäc. Trang 2/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh NhËn xÐt: Khi mÆt ph¼ng P kh«ng n»m ngang mµ nghiªng mét gãc α víi mÆt ph¼ng ngang (d−¬ng (+) hoÆc ©m (-) th× chØ cã chiÒu dµi bãng thay ®æi (ng¾n h¬n khi α ©m), cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng phÐp dùng h×nh nh− trªn H×nh .2 (L' lµ chiÒu dµi bãng khi mÆt nghiªng lµ - α). 2. Bãng cña mét vËt trªn mÆt ®øng: Trªn H×nh.3 giíi thiÖu h×nh phèi c¶nh bãng C0D cña cäc C0C trªn mÆt ®øng (mÆt ph¼ng Q) khi MÆt trêi ë vÞ trÝ A0 vµ h0. H×nh 3. BiÓu diÔn vÏ bãnh cña cäc C0C trªn mÆt ®øng Q trong h×nh kh«ng gian NhËn xÐt: • C1C2 lµ h×nh chiÕu cña CC0 trªn mÆt ph¼ng ngang (mp P). • Tia mÆt trêi qua C vµ h×nh chiÕu cña nã trªn mÆt ph¼ng P qua C1 t¹o thµnh mÆt ph¼ng ®øng (R) lÖch mét gãc A0 víi h−íng Nam, mÆt ph¼ng nµy c¾t mÆt ph¼ng ®øng (Q) bëi giao tuyÕn D1D. §iÓm D chÝnh lµ bãng cña ®Çu cäc C, n»m trªn ®−êng ®øng qua D1. • Trªn mÆt ph¼ng (R) dùng CD2D (trªn mÆt ph¼ng R): gãc D2CD = h0 (gãc cao cña MÆt trêi). D2D = CD2 tgh, chÝnh lµ ®é s©u cña ®iÓm D trªn ®−êng D1D so víi ®−êng ngang CD2. C¸ch dùng trªn b¶n vÏ: tiÕn hµnh theo tr×nh tù sau ®©y (H×nh.4): • X¸c ®Þnh C1 lµ h×nh chiÕu cña C trªn mÆt b»ng. • Dùng h×nh chiÕu b»ng cña tia mÆt trêi qua C1 theo gãc A0. X¸c ®Þnh D1. Bãng cña ®Çu cäc C n»m trªn ®−êng th¼ng ®øng vÏ qua D1. Trang 3/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh • Dùng ®−êng ngang C0D2 = C1D1 • Tõ C0 dùng gãc h0 so víi ®−êng ngang C0D2 tõ ®ã t×m ®−îc ®é s©u cña ®iÓm D so víi C0D2 vµ x¸c ®Þnh nã trªn ®−êng ®øng qua D1. H×nh. 4. X¸c ®Þnh bãnh cña cäc C0C trªn mÆt ®øng (thùc hiÖn trªn b¶n vÏ) 3. ¸p dông trong thùc tÕ : VÏ bãng kÕt cÊu che n¾ng trªn mÆt b»ng vµ mÆt t−êng. VÝ dô 1: H×nh vÏ bªn m« t¶ ®¬n gi¶n mÆt A D 8 10 8 chiÕu b»ng cña 2 ng«i nhµ m¸i dèc, c¸c sè 3 E H 12 12 3 ë c¸c gãc h×nh ch÷ nhËt lµ chiÒu c¸o cña 14 14 3 12 phÇn m¸i. VÏ bãng ®æ cña c«ng tr×nh nµy G 12 F 3 8 10 8 trªn mÆt ®Êt vµo lóc 8 h ngµy H¹ ChÝ b»ng B C biÓu ®å bãng cét t¹i Hµ Néi, biÕt r»ng mÆt 6 4 4 t−êng AB h−íng vÒ phÝa Nam VÝ dô 2: KÕt cÊu che n¾ng ngang vµ ®øng kÕt hîp cña cöa sæ h−íng Nam cã kÝch th−íc cho trªn h×nh 4.7. Yªu cÇu vÏ bãng cña nã lªn t−êng vµ lªn kÝnh cöa khi mÆt trêi ë vÞ trÝ A0 = - 450; h0 = 250. Bµi gi¶i: Tr×nh bµy trªn H×nh 5. Trang 4/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh H×nh. 5. VÏ bãng cña kÕt cÊu che n¾ng trªn mÆt ®øng khi A0 = -450; h0 = 250. II. ThiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng 1. Ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ che n¾ng cña kÕt cÊu a. KÕt cÊu n»m ngang (« v¨ng): H·y t−ëng t−îng mét mÆt ph¼ng nghiªng α ®i qua mÐp d−íi cöa sæ vµ mÐp ngoµi kÕt cÊu che n¾ng (H×nh. 6). MÆt ph¼ng nµy sÏ c¸t bÇu trêi trë thµnh mét ®−êng trßn vµ chia nã thµnh hai vïng: • Vïng tõ ®−êng trßn giíi h¹n ®Õn mÆt ®øng chøa cöa sæ (gäi lµ vïng α ®Õn 900) lµ vïng kÕt cÊu che n¾ng ph¸t huy hiÖu qu¶, hay gäi lµ vïng che n¾ng. NÕu mÆt trêi n»m trong vïng nµy cña bÇu trêi th× n¾ng kh«ng chiÕu vµo phßng. • Vïng thø hai tõ mÆt ph¼ng ch©nt rêi ®Õn mÆt ph¼ng nghiªn α ( vïng 0 ®Õn α) lµ vïng chiÕu n¾ng, nÕu MÆt trêi n»m trong vïng nµy sÏ cã n¾ng chiÕu vµo pßng. §−êng ranh giíi ph©n chia hai vïng nãi trªn chÝnh lµ ®−êng trßn giao tuyÕn cña mÆt ph¼ng α víi bÇu trêi, gäi lµ ®−êng giíi h¹n che n¾ng. Trªn biÓu ®å cña chóng ta (h×nh chiÕu trªn mÆt ph¼ng ch©n trêi) ®−êng giíi h¹n lµ mét phÇn cña ®−êng elip (theo phÐp chiÕu th¼ng gãc) hoÆc cña ®−êng trßn (phÐp chiÕu næi). NÕu chiÒu réng kÕt cÊu che n¾ng cµng lín, gãc α cµng nhá th× vïng che n¾ng cµng më réng. KÕt luËn: §Ó ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ che n¾ng cña c¸c kÕt cÊu che n¾ng ngang, ta cã thÓ dïng mét hä ®−êng giíi h¹n α, ®−îc chia ®é tõ 00 (ch©n trêi) ®Õn 900 (thiªn ®Ønh), th−êng c¸ch nhau 100 mét. Trªn h×nh 4.13c lµ biÓu ®å c¸c ®−êng giíi h¹n che n¾ng vÏ theo phÐp chiÕu næi (nh÷ng ®−êng trßn chia ®é tõ 00 ®Õn 900). Trang 5/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh H×nh. 6. §¸nh gi¸ hiÖu qu¶ che n¾ng cña kÕt cÊu ngang. b. KÕt cÊu che n¾ng ®øng: §Ó x¸c ®Þnh vïng che n¾ng vµ chiÕu n¾ng cña kÕt cÊu ®øng trªn m« h×nh bÇu trêi, chóng ta x¸c ®Þnh gÇn ®óng hai mÆt ph¼ng ®øng ®i qua trôc ®øng t¹i t©m cöa vµ mÐp ngoµi kÕt cÊu che n¾ng (H×nh. 7), x¸c ®Þnh bëi c¸c gãc β1 vµ βp*). Vïng che n¾ng giíi h¹n bëi c¸c mÆt ph¼ng β vµ mÆt ph¼ng chøa cöa sæ. Vïng chiÕu n¾ng lµ phÇn bÇu trêi n»m gi÷a hai mÆt ph¼ng β. H×nh. 7. §¸nh gi¸ hiÖu qu¶ che n¾ng cña kÕt cÊu ®øng. Trang 6/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh Trªn biÓu ®å bÇu trêi, c¸c mÆt ph¼ng ®øng β ®−îc biÓu diÔn bëi c¸c ®−êng b¸n kÝnh β vµ chóng ta dïng chóng lµm c¸c ®−êng giíi h¹n x¸c ®Þnh vïng he n¾ng vµ vïng chiÕu n¾ng cña c¸c kÕt cÊu ®øng. Phèi hîp c¶ hai c¸ch võa tr×nh bµy trªn, chóng ta cã mét biÓu ®å hoµn chØnh ®Ó x¸c ®Þnh hiÖu qu¶ che n¾ng cña tÊt c¶ c¸c lo¹i kÕt cÊu che n¾ng, gäi lµ biÓu ®å c¸c ®−êng giíi h¹n che n¾ng. BiÓu ®å nµy trªn H×nh. 8: H×nh. 8. BiÓu ®å c¸c ®−êng giíi h¹n che n¾ng. Trang 7/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh H×nh. 9. §¸nh gi¸ hiÖu qu¶ che n¾ng cña mét sè kÕt cÊu th−êng gÆp 2. ThiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng: Néi dung thiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng bao gåm hai b−íc" B−íc 1: Chän h×nh d¹ng kÕt cÊu. §©y lµ b−íc quan träng nhÊt trong thiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng v× h×nh d¹ng quyÕt ®Þnh hiÖu qu¶ che n¾ng vµ ¶nh h−ëng lín ®Õn kiÕn tróc mÆt chÝnh c«ng tr×nh. NÕu chän sai h×nh d¹ng, th× dï kÝch th−íc rÊt lín, nhiÒu khi còng kh«ng cã t¸c dông che n¾ng. B−íc 2. X¸c ®Þnh kÝch th−íc hîp lý cña kÕt cÊu. H×nh thøc kiÕn tróc vµ cÊu t¹o kÕt cÊu kh«ng cho phÐp kÝch th−íc lín tuú ý, dï lµ x¸c ®Þnh theo yªu cÇu kü thuËt che n¾ng. V× vËy ë ®©y Trang 8/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh ph¶i chÊp nhËn sù dung hoµ gi÷a phÇn che n¾ng tÝch cùc vµ che n¾ng bæ sung ®Ó ®¹t ®−îc sù hîp lý muèn cã. Nh−ng tr−íc hÕt, muèn thiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng ph¶i ®Ò ta yªu cÇu che n¾ng, nghÜa lµ ph¶i biÕt cÇn che n¾ng vµo nh÷ng giê nµo trong ngµy, ngµy nµo trong n¨m, hay che n¾ng hoµn toµn, quanh n¨m kh«ng cho n¾ng chiÕu vµo phßng. a. Yªu cÇu che n¾ng: Trªn c¬ së nghiªn cøu vÒ chÕ ®é nhiÖt trong phßng, vµ ph¶n øng t©m sinh lý cña con ng−êi, GS. Ph¹m Ngäc §¨ng ®· ®Ò nghÞ thêi ®iÓm cÇn che n¾ng cho c¸c phßng ë miÒn B¾c ViÖt Nam khi ®ång thêi x¶y ra hai ®iÒu kiÖn sau ®©y: • Khi nhiÖt ®é hiÖu qu¶ t−¬ng ®−¬ng kh«ng khÝ vµ bøc x¹ mÆt trêi chiÕu trªn mÆt nhµ lín h¬n 27 ®é; • Khi bøc x¹ mÆt trêi chiÕu lªn mÆt nhµ ≥ 230 kCal/m2.h. Tõ hai ®iÒu kiÖn nµy t¸c gi¶ ®· ®−a ra biÓu ®å "ph¹m vi cÇn che n¾ng" cho nhµ ë vïng Hµ Néi. (H×nh.10). H×nh. 10. Ph¹m vi cÇn che n¾ng cho nhµ ë vïng Hµ Néi I- Khi kbd = 0,5 ; II - khi kbd = 0,7 ; III - khi kbd = 0,9 Khi nghiªn cøu che n¾ng cho tr−êng häc, PGS. Hoµng Huy Th¾ng [6] ®Ò nghÞ ba ®iÒu kiÖn: • Che n¾ng khi nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong phßng v−ît qu¸ nhiÖt ®é kh«ng khÝ cho phÐp. VÝ dô ë Hµ Néi t¸c gi¶ kiÕn nghÞ nhiÖt ®é cho phÐp lµ 280C. • Che n¾ng khi BXMT trùc tiÕp chiÕu vµo phßng v−ît qu¸ 230kCal/m2.h. Trang 9/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh • Che t¸n x¹ chãi chang trong ph¹m vi 10-200 quanh thiªn ®Ønh cña bÇu trêi phÝa B¾c dï kh«ng cã MÆt trêi. H×nh. 11. BiÓu ®å tiªu chuÈn che n¾ng cho tr−êng häc t¹i Hµ Néi b. Chän h×nh d¹ng kÕt cÊu che n¾ng: Chän h×nh d¹ng kÕt cÊu che n¾ng chñ yÕu phô thuéc: • Yªu cÇu che n¾ng cña c«ng tr×nh ®−îc thÓ hiÖn trªn biÓu ®å MÆt Trêi t¹i ®Þa ®iÓm x©y dùng c«ng tr×nh. • H−íng cña cöa lÊy ¸nh s¸ng. H×nh d¹ng kÕt cÊu che n¾ng ®−îc coi lµ hîp lý nÕu d¹ng cña vïng cÇn che n¾ng trªn B§MT (hoÆc vïng chuyÓn ®éng cña MÆt Trêi trªn bÇu trêi) gÇn gièng nhÊt víi vïng hiÖu qu¶ che n¾ng cña kÕt cÊu lùa chän. Trang 10/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh H×nh. 12. C¸c d¹ng kÕt cÊu che n¾ng cã hiÖu qu¶ nh− nhau H×nh. 13. Vïng che n¾ng phô thuéc gãc β1, βp Chó ý 1: Cã c¶ mét lo¹t kÕt cÊu che n¾ng d¹ng gÇn nh− nhau hoÆc kh¸c nhau cã hiÖu qu¶ che n¾ng gièng nhau (H×nh.12). Ng−êi thiÕt kÕ, khi n¾m v÷ng x¸c ®Þnh hiÖu qu¶ che n¾ng cña chóng sÏ cã mét ph¹m vi lùa chän rÊt lín khi t×m gi¶i ph¸p cho h×nh thøc mÆt chÝnh cña c«ng tr×nh. Chó ý 2: Khi chän kÕt cÊu che n¾ng ®øng, vïng che n¾ng cã thÓ ®èi xøng hoÆc kh«ng ®èi xøng phô thuéc gãc nghiªng cña kÕt cÊu (H×nh. 13). C¸c gãc β1, βp cÇn x¸c ®Þnh ®óng (t−¬ng øng bªn tr¸i vµ bªn ph¶i cöa sæ). c. X¸c ®Þnh kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng: Sau khi ®· x¸c ®Þnh cã h×nh d¹ng kÕt cÊu thÝch hîp th× viÖc x¸c ®Þnh kÝch th−íc ®Ó ng−êi thiÕt kÕ cã c¬ së xem xÐt ¸p dông cho c«ng tr×nh cña m×nh chØ cßn lµ bµi to¸n l−îng gi¸c ®¬n gi¶n. • Tr−êng hîp kÕt cÊu n»m ngang: H×nh. 14. X¸c ®Þnh kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng ngang • Tr−êng hîp kÕt cÊu ®øng: Trang 11/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh H×nh. 15. X¸c ®Þnh kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng ®øng • C¸c gãc α, β x¸c ®Þnh nhê biÓu ®å c¸c ®−êng giíi h¹n che n¾ng vµ biÓu ®å MÆt trêi t¹i ®Þa ®iÓm x©y dùng c«ng tr×nh. • Tr−êng hîp kh«ng muèn dïng tÝnh to¸n, chóng ta cã thÓ x¸c ®Þnh trùc tiÕp kÝch th−íc kÕt cÊu theo tû lÖ b¶n vÏ. VÝ dô: ThiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng cho cöa sæ cao 2,0m h−íng Nam cña mét tr−êng häc ë Hµ Néi. Bµi gi¶i: a. X¸c ®Þnh thêi gian cÇn che n¾ng Theo yªu cÇu b¶o ®¶m tiÖn nghi thÞ gi¸c, kh«ng ®−îc cã n¾ng chiÕu lÖ bµn häc sinh trong giê lªn líp tõ 7 ®Õn 17 giê. XÐt thùc tÕ mïa ®«ng ë Hµ Néi x¸c suÊt cã n¾ng Ýt, nªn chän yªu cÇu che n¾ng nh− sau: Ngµy h¹ chÝ: tõ 7 ®Õn 17 giê. Ngµy xu©n, thu ph©n: tõ 7 ®Õn 17 giê. Ngµy ®«ng chÝ: tõ 10 ®Õn 14 giê. Vïng t« ®Ëm trªn B§MT (H×nh.16) lµ vïng cÇn che n¾ng cho líp häc. b. Chän h×nh d¹ng kÕt cÊu. Theo h×nh d¹ng vïng cÇn che n¾ng cña cöa sæ h−íng Nam th× kÕt cÊu hîp lý ph¶i cã d¹ng chÝnh n»m ngang ch¹y dµi suèt trªn cöa sæ. c. X¸c ®Þnh ®−êng giíi h¹n che n¾ng vµ gãc α Phèi hîp biÓu ®å c¸c ®−êng giíi h¹n che n¾ng (h×nh.8) víi B§MT Hµ Néi (vÏ cïng mét tû lÖ, ®Æt ®óng h−íng Nam) ta t×m ®−îc ®−êng giíi h¹nc ho vïng che n¾ng yªu cÇu vµ x¸c ®Þnh ®−îc α = 450 (®−êng chÊm chÊm trªn h×nh 16). d. Lùa chän ph−¬ng ¸n, x¸c ®Þnh kÝch th−íc. BiÕt α = 450, chóng ta ®−a ra ba ph−¬ng ¸n kÕt cÊu cô thÓ ®Ó ng−êi thiÕt kÕ lùa chän: • Ph−¬ng ¸n a: mét kÕt cÊu ngang, kÝch th−íc Bn = 2,0 - 0,25 = 1,75m. Cã lÏ ph−¬ng ¸n nµy kh«ng hîp lý vÒ kÕt cÊu. Trang 12/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh • Ph−¬ng ¸n b: ®é cua cña kÕt cÊu ngang chØ 0,25m nh−ng mÆt chÝnh cã nhiÒuphÇn vÞ ngang. Còng ph−¬ng ¸n nµy, nÕubá tÊm ngang thÊp nhÊt, th× n¾ng chØ vµo phßng trong ph¹m vi mét lèi ®i s¸t t−êng cöa sæ, cã thÓ chÊp nhËn ®−îc. • Ph−¬ng ¸n c: Cïng hiÖu qu¶ che n¾ng nh−ng mÆt chÝnh sÏ cã mét h×nh thøc kh¸c. NhËn xÐt: §Ó che n¾ng hoµn toµn ë h−íng Nam cÇn kÕt cÊu ngang cã ®é ®ua ra kh¸ lín. NÕu tæ chøc mét hµnh lang phÝa Nam, th× nã còng lµm nhiÖm vô che n¾ng nh− mét kÕt cÊu ngang. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ tr−êng häc ë n−íc ta ®ßi hái mÆt chÝnh nhµ cã hµnh lang h−íng Nam lµ hîp lý c¶ vÒ che n¾ng vµ th«ng giã phßng. H×nh. 16. ThiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng cho cöa sæ h−íng nam cña líp häc t¹i Hµ Néi VÝ dô 4.10. Yªu cÇu thiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng cho cöa sæ 2,0 x ,30m (cao x réng) h−íng T©y B¾c cña mét nhµ v¨n phßng ë Hµ Néi (nhµ cã hµnh lang h−íng §«ng Nam). Bµi gi¶i: a. X¸c ®Þnh thêi gian cÇn che n¾ng Nhµ lµm viÖc v¨n phßng, yªu cÇu kh«ng cã n¾ng vµo chç lµm viÖc trong giê hµnh chÝnh tõ 8 giê ®Õn 17 giê hµng ngµy. Vïng che n¾ng yªu cÇu ®−îc t« ®Ëm cho h−íng TB trªn H×nh 17. b. Chän h×nh d¹ng kÕt cÊu KÕt cÊu hîp lý lµ kÕt cÊu ®øng nghiªng b¶o ®¶m mét gãc che n¾ng β1 = 620. Khi ®ã, trõ ngµy h¹ chÝ chØ che n¾ng ®Õn 17giê, cßn c¸c ngµy kh¸c trong n¨m gÇn nh− ®−îc che n¾ng hoµn toµn. Cã thÓ sö dông thªm mét kÕt cÊu ngang ®Ó kÕt cÊu ®øng kh«ng ph¶i kÐo dµi vµ kÕt hîp che m−a. Trang 13/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh c. Lùa chän ph−¬ng ¸n, x¸c ®Þnh kÝch th−íc Trªn h×nh 4.29 chóng t«i giíi thiÖu 2 ph−¬ng ¸n: • Ph−¬ng ¸n a: ChØ dïng mét kÕt cÊu ®øng nghiªng cho c¶ cöa sæ réng 3m. Khi ®ã ®é ®ua cña kÕt cÊu khái mÆt t−êng chän 15m vµ ®é dµi cña kÕt cÊu lµ 2,66m. PhÝa bªn ph¶i cöa sæ kh«ng cÇn che n¾ng, nh−ng nÕu ng−êi thiÕt kÕ muèn t¹o ®èi xøng th× ®Æt thªm mét tÊm thø hai. Ph−¬ng ¸n nµy ch−a hîp lý v× kÝch th−íc kÕt cÊu qu¸ lín. • Ph−¬ng ¸n b: chia cöa sæ thµnh ba phÇn 3x1,0m. KÕt cÊu che n¾ng ®øng lóc nµy gåm 3 tÊm ®ua khái t−êng 0.7m vµ réng 0.91m, hiÖu qu¶ che n¾ng vÉn gi÷ ®óng gãc βt = 620. Chó thÝch: Khi thiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng nh− trªn, t¸c gi¶ cã thÓ thay ®æi vÞ trÝ ®Æt cöa sæ më réng thªm sµn nhµ (®−êng nÐt m¶nh trªn H×nh 17). Khi ®ã chóng ta l¹i cã mét gi¶i ph¸p mÆt chÝnh c«ng tr×nh míi. H×nh. 17. ThiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng cho cöa sæ h−íng TB cña nhµ VP t¹i Hµ Néi III. X¸c ®Þnh thêi gian che n¾ng vμ chiÕu n¾ng C¸c vÝ dô trªn (H×nh 16, 17) cho thÊy bµi to¸n chiÕu n¾ng lµ bµi to¸n ng−îc cña che n¾ng, nghÜa lµ ngoµi nh÷ng giê c«ng tr×nh ®−îc che n¾ng, lµ nh÷ng giê ban ngµy cã n¾ng chiÕu vµo. Néi dung cña bµi to¸n chóng ta xem trong môc nµy lµ víi mét ngµy bÊt kú nµo ®ã trong n¨m, x¸c ®Þnh sè giê cã n¾ng chiÕu vµo phßng hoÆc chiÕu vµo mét vÞ trÝ n»m trong s©n v−ên ngoµi nhµ. §ång thêi khi ®ã ta còng x¸c ®Þnh ®−îc sè giê mµ vÞ trÝ kh¶o s¸t ®−îc che n¾ng. Bµi to¸n nµy gióp ng−êi thiÕt kÕ biÕt ®−îc møc ®é vi ph¹m ®iÒu kiÖn tiÖn nhi vi khÝ hËu (nhiÖt vµ ¸nh s¸ng) cña phßng, cho hä thªm mét th«ng sè ®Ó chän h−íng nhµ, chän c¸c vÞ trÝ Trang 14/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh thÝch hîp ngoµi nhµ khi bè trÝ s©n ch¬i, s©n ph¬i, n¬i ®Æt t−îng ®µi thÝch hîp nhÊt, hoÆc chç ngåi s−ëi n¾ng mïa ®«ng cho c¸c cô giµ. §Ó gi¶i bµi to¸n nµy, chóng ta vÉn ¸p dông ph−¬ng ph¸p biÓu ®å ®· giíi thiÖu tõ ch−¬ng ®Çu (biÓu ®å MÆt trêi) cho ®Õn c¸c vïng hiÖu qu¶ che n¾ng tr×nh bµy trong phÇn tr−íc cña ch−¬ng nµy. Chóng ta h·y lµm hai vÝ dô sau ®©y: VÝ dô 4.11. Mét nµh lµm viÖc v¨n phßng x©y dùng ë thµnh phè HuÕ (vÜ ®é 160B) cã cöa sæ nh×n vÒ h−íng §«ng Nam víi hai lo¹i kÕt cÊu che n¾ng nh− h×nh trªn 4.30. H·y x¸c ®Þnh sè giê phßng ®−îc che n¾ng vµ bÞ chiÕu n¾ng trong c¸c ngµy h¹ chÝ, xu©n thu ph©n, vµ ®«ng chÝ. Bµi gi¶i. Theo h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng ¸p dông biÓu ®å 4.15 chóng ta dÔ dµng x¸c ®Þnh ®−îc ph¹m vi hiÖu qu¶ che n¾ng cña c¸c kÕt cÊu (c¸c h×nh vÏ bªn ph¶i mçi kÕt cÊu trªn (H×nh.18). H×nh. 18. Hai lo¹i kÕt cÊu che n¾ng vµ vïng hiÖu qu¶ che n¾ng cña chóng NhËn xÐt: Tr−êng hîp kÕt cÊu che n¾ng phèi hîp (cã hai thanh ®øng bªn c¹nh) vïng hiÖu qu¶ che n¾ng ®−îc më réng thªm ë hai phÝa ngoµi, tõ vßng ®é cao 00 ®Õn 300 so víi lo¹i « v¨ng b×nh th−êng. §−a c¸c biÓu ®å hiÖu qu¶ che n¾ng vµo biÓu ®å mÆt trêi ë HuÕ theo ®óng h−íng cöa sæ §«ng Nam khi vÏ cïng mét tû lÖ (H×nh. 19) Khi ®Ó ý ®Õn t−¬ng quan gi÷a vïng quü ®¹o mÆt trêi vµ c¸c vïng hiÖu qu¶ che n¾ng cña hai d¹ng kÕt cÊu, chóng ta dÔ dµng x¸c ®Þnh ®−îc sè giê phßng ®−îc che n¾ng vµ bÞ chiÕu n¾ng nh− trong b¶ng d−íi ®©y: B¶ng .1 VÝ dô x¸c ®Þnh thêi gian che vµ chiÕu n¾ng cho phßng Ngµy ¤ v¨ng KÕt cÊu phèi hîp ChiÕu n¾ng Che n¾ng ChiÕu n¾ng Che n¾ng s Trang 15/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh Giê Tæng Giê Tæng Giê Tæng Giê Tæng trong sè trong sè trong sè trong sè ngµy giê ngµy giê ngµy giê ngµy giê 540 ®Õn 750 540 ®Õn 710 ®Õn 10 30 30 420 H¹ chÝ 2 4 1 50 30 10 30 7 ®Õn 11 7 11 Xu©n, 600 ®Õn 920 ®Õn 600 ®Õn 920 ®Õn 20 50 20 350 thu 3 3 3 20 10 20 10 9 13 9 13 ph©n 1100 40 00 40 §«ng 6 ®Õn 11 ®Õn 6 ®Õn 420 340 420 340 ®Õn 00 40 00 chÝ 11 14 11 1440 H×nh. 19. X¸c ®Þnh thêi gian che n¾ng vµ chiÕu n¾ng cho phßng NhËn xÐt: 1. Hai d¹ng kÕt cÊu che n¾ng trong vÝ dô trªn tuy kh¸c nhau nhiÒu vÒ h×nh d¹ng, nh−ng cho hiÖu qu¶ che n¾ng gÇn nh− nhau ®èi víi cöa sæ vÒ h−íng §«ng Nam ë HuÕ. KÕt cÊu che n¾ng phèi hîp chØ cã hiÖu qu¶ h¬n trong ngµy h¹ chÝ (vµ mét sè ngµy l©n cËn ngµy nµy) kho¶ng 20 phót vµo lóc s¸ng sím (tõ 7h20 ®Õn 7h40). 2. Trong nh÷ng ngµy mïa xu©n vµ mïa thu n¾ng chiÕu vµo phßng tõ lóc MÆt trêi mäc ®Õn 9 - 10 giê, cßn nh÷ng ngµy mïa ®«ng ®Õn 10 - 11 giê. Nh− vËy tïy theo ®Æc ®iÓm sö dông cña phßng mµ ta cã c¸c gi¶i ph¸p phï trî ®Ó kh¾c phôc vïng bÞ chiÕu n¾ng cho thÝch hîp. VÝ dô 4.12. X¸c ®Þnh vïng hiÖu qu¶ che vµ chiÕu n¾ng cña ®iÓm P ë ngoµi nhµ trong mÆt b»ng quy ho¹ch mét khu x©y dùng ë thµnh phè Hå ChÝ Minh, giíi thiÖu trªn H×nh 20. Tõ ®ã x¸c ®Þnh thêi gian n¾ng chiÕu tíi ®iÓm nµy trong bèn ngµy ®Æc tr−ng cña n¨m. Trang 16/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh Bµi gi¶i. Theo tû lÖ ®· cho trªn b¶n vÏ (H×nh 20), thùc hiÖn c¸c mÆt c¾t theo c¸c tia tõ A ®Õn K ®Ó x¸c ®Þnh c¸c gãc hiÖu qu¶ che n¾ng cña c¸c c«ng tr×nh, c©y xanh hoÆc ®åi ®Êt chung quanh ®èi víi ®iÓm P. Trªn h×nh 4.32, a chØ thùc hiÖn lµm vÝ dô mÆt c¾t qua A vµ x¸c ®Þnh ®−îc gãc α1=150. §ång thêi trªn mÆt b»ng còng x¸c ®Þnh c¸c gãc bao c«ng tr×nh nh×n tõ ®iÓm P (c¸c gãc β). Trªn b¶n vÏ còng x¸c ®Þnh lµm vÝ dô gãc bao tõ tia A ®Õn h−íng chÝnh ®éng lµ β1 = 550. Sau khi x¸c ®Þnh ®−îc tÊt c¶ c¸c gãc α vµ β nh− vËy, ®−a vµo B§MT cña thµnh phè Hå ChÝ Minh theo ®óng h−íng cña mÆt khu ®Êt, chóng ta ®−îc ph¹m vi hiÖu qu¶ che n¾ng cña c«ng tr×nh ®èi víi ®iÓm P (phÇn g¹ch chÐo trªn biÓu ®å H×nh 20,b). Chó ý: Kh¸c víi hiÖu qu¶ che n¾ng cña kÕt cÊu, hiÖu qu¶ che n¾ng cña c«ng tr×nh n»m trong ph¹m vi tõ gãc 00 (ch©n trêi) ®Õn gãc α. H×nh. 20. X¸c ®Þnh thêi gian chiÕu n¾ng tíi ®iÓm P Trang 17/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh So s¸nh c¸c quü ®¹o MÆt trêi víi vïng hiÖu qu¶ che n¾ng ta dÔ dµng x¸c ®Þnh ®−îc thêi gian n¾ng chiÕu tíi ®iÓm P (xem b¶ng .2). B¶ng .2. Thêi gian n¾ng chiÕu tíi ®iÓm P Ngµy Giê trong ngµy Tæng sè giê, h Tõ 7h40 ®Õn 18h20 10h40 H¹ chÝ Tõ 7h50 ®Õn 17h50 10h00 Xu©n, thu ph©n Tõ 8h40 ®Õn 18h20 8h35 §«ng chÝ VÝ dô 4.13. Quy ho¹ch tæng thÓ mét tiÓu khu nhµ ë t¹i Hµ Néi cho trªn H×nh 21. H·y x¸c ®Þnh thêi gian n¾ng chiÕu vµo ®iÓm P ë chÝnh gi÷a s©n trong tiÓu khu khi cho biÕt hai mÆt c¾t ngang theo h−íng T§ vµ NB qua ®iÓm nµy, víi c¸c th«ng sè nh− sau: α1= 500; α2= 200; α3= α4 = 350; β1 = 600; β2 = 800 ; β3 = β4 = 1000 (c¸c gãc β n»m ®èi xøng víi c¸c trôc TD vµ NB). H×nh. 21. Tæng mÆt b»ng mét tiÓu khu vµ mÆt c¾t ngang Bµi gi¶i: Theo c¸c trÞ sè c¸c gãc α vµ β trªn mÆt b»ng vµ mÆt c¾t, ¸p dông biÓu ®å c¸c ®−êng giíi h¹n che n¾ng chóng ta dÔ dµng x¸c ®Þnh ®−îc vïng hiÖu qu¶ che n¾ng cña c¸c c«ng tr×nh vµ d¶i c©y xanh, vµ thÓ hiÖn trªn H×nh 22.b. Trang 18/19
Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh H×nh. 22. X¸c ®Þnh thêi gian chiÕu n¾ng Chó ý r»ng c¸ch vÏ vïng hiÖu qu¶ nµy chØ lµ gÇn ®óng. Muèn chÝnh x¸c h¬n ph¶i tiÕn hµnh nhiÒu mÆt c¾t, nh− vÝ dô 4.12. §Ó gi¶i bµi to¸n cÇn ®−a biÓu ®å hiÖu qu¶ che n¾ng cña ®iÓm P vµo B§MT Hµ Néi theo ®óng h−íng cña tæng mÆt b»ng (H×nh .22.b). Thêi gian n¾ng chiÕu vµo ®iÓm P lµ nh÷ng giê MÆt trêi n»m ngoµi ph¹m vi hiÖu qu¶ che n¾ng ®· x¸c ®Þnh, giíi thiÖu trong b¶ng 3. B¶ng .3. X¸c ®Þnh thêi gian n¾ng chiÕu vµo ®iÓm P ngoµi nhµ. Ngµy Giê trong ngµy Tæng sè giê, h 6h50 ®Õn 14h50 8h00 H¹ chÝ 7h25 ®Õn 14h35 7h10 Xu©n, thu ph©n 8h15 ®Õn 16h35 8h20 §«ng chÝ Khi lÇn l−ît thay ®æi vÞ trÝ ®iÓm P trong ph¹m vi s©n trong, ta cã thÓ t×m ®−îc nh÷ng vïng n¾ng chiÕu thiªn vÒ buæi s¸ng, thiªn vÒ buæi chiÒu hoÆc tr−a, nhê ®ã cã thÓ x¸c ®Þnh vÞ trÝ thÝch hîp cho s©n ch¬i trÎ em, s©n d−íi n¾ng cho cô giµ… ----- HÕt Ch−¬ng IV ---- Trang 19/19