VẬT LÝ KIẾN TRÚC - Phần 1: Môi Trường Nhiệt Ẩm

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

PHẦN 1 MÔI TRƯỜNG NHIỆT ẨM

Ch−¬ng 1

C¬ së vËt lý cña m«i tr−êng nhiÖt Èm

(Líp 09 VËt liÖu, §HKT)

I. nh÷ng ®¹i l−îng nhiÖt Èm c¬ b¶n.

1. NhiÖt (NhiÖt l−îng ) §Þnh nghÜa vÒ nhiÖt hiÖn ®¹i nh− nªu ra ë ®©y lµ 1 ®Þnh nghÜa ®¬n gi¶n, nh−ng ch©n lý cña ®Þnh nghÜa nµy còng cßn ch−a râ rµng vµ c¸c ý t−ëng t¶n m¹n vÒ nhiÖt hiÖn vÉn cßn rÊt chung chung.

NhiÖt (H) lµ 1 d¹ng n¨ng l−îng §¬n vÞ : joule (J). Joule lµ ®¬n vÞ n¨ng l−îng cña hÖ SI ®−îc dïng ®Ó ®o ®Õm bÊt k× d¹ng n¨ng l−îng nµo. Mét sè ®¬n vÞ sau ®©y vÉn cßn ®−îc dïng :

Calorie : 1 cal = 4,187J Kilowatt giê : 1Kwh = 3,6 MJ §¬n vÞ nhiÖt cña Anh (Buitish Thermal Unit), 1BTU = 1,055KJ 1 W ®æi ra ®−îc 0,86 Kcal/h NhiÖt n¨ng lµ thuéc tÝnh néi ph©n tö cña vËt chÊt. C¸c d¹ng n¨ng l−îng kh¸c lµ c¬ n¨ng, ho¸ n¨ng vµ ®iÖn n¨ng. Nh÷ng d¹ng nµy cã thÓ chuyÓn thµnh nhiÖt n¨ng. VÝ dô :

Ma s¸t ( c¬ n¨ng ) sinh ra nhiÖt n¨ng. Dßng ®iÖn trong tô ®iÖn sinh ra nhiÖt. Sù ch¸y biÕn ho¸ n¨ng trong vËt chÊt thµnh nhiÖt. NhiÖt n¨ng th−êng ®ãng vai trß trung gian trong viÖc t¹o thµnh c¸c d¹ng n¨ng l−îng kh¸c. VÝ dô : §iÖn n¨ng ®−îc s¶n xuÊt nhê ®èt than, nhiÖt n¨ng do mÆt trêi cung cÊp còng lµ gèc cña c¸c d¹ng n¨ng l−îng ho¸ th¹ch trªn tr¸i ®Êt nh− than, dÇu chÝnh lµ nh÷ng rõng nguyªn thuû sinh ra d−íi ¸nh n¾ng mÆt trêi.

2. NhiÖt ®é (Temperature) NhiÖt ®é kh«ng gièng nh− nhiÖt l−îng, mét ngän löa nhá sÏ cã nhiÖt ®é cao h¬n lµ mét chËu n−íc s«i, song n−íc l¹i chøa nhiÒu nhiÖt l−îng h¬n ngän löa.

Cã thÓ coi nhiÖt ®é lµ mét thuéc tÝnh cña mét vËt quyÕt ®Þnh sù táa nhiÖt hoÆc thu nhiÖt cña vËt ®ã ®èi víi m«i tr−êng xung quanh.

NhiÖt ®é kh«ng tuyÖt ®èi (F): (Do G.D Fahrenheit ng−êi ph¸t minh ra nhiÖt kÕ vµ thuû ng©n nªu ra vµo ®Çu thÕ kØ 18).

o

o .(Ct

Ft()/

95

) 32

=

−

o

.(Ft

o Ct).

32

+

=

/ 59 Khi kh«ng khÝ cã nhiÖt ®é b»ng

0°K (Kenvil). -273,15°C (NhiÖt ®é b¸ch ph©n – Celsius). -459,69°F (Fahrenheit ). 32°F : §ãng b¨ng ; 212°F : s«i. C«ng thøc chuyÓn ®æi nhiÖt ®é:

Co40−

Fo40−

1

th× còng cã nhiÖt ®é b»ng

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Nh− vËy 1BTU lµ nhiÖt l−îng cÇn thiÕt ®Ó t¨ng 1 pound n−íc lªn 1 ®é F.

3. NhiÖt dung. NhiÖt dung (Heat Capacity ) hay cßn gäi lµ tû nhiÖt. C¸c vËt liÖu kh¸c nhau cã cïng 1 khèi l−îng cã thÓ gi÷ 1 nhiÖt l−îng kh¸c nhau. §Ó t¨ng n−íc vµ dÇu lªn 1 kho¶ng nhiÖt ®é nµo ®Êy th× n−íc cÇn nhiÖt l−îng h¬n. Nh− vËy n−íc cã nhiÖt dung hay tØ nhiÖt lín h¬n dÇu.

NhiÖt dung riªng (C) cña mét khèi vËt liÖu lµ nhiÖt l−îng cÇn thiÕt ®Ó t¨ng 1kg vËt liÖu lªn 1°C (1°K).

§¬n vÞ J/kg.K (hoÆc J/kg.°C). TØ nhiÖt cña n−íc cao h¬n nhiÒu chÊt kh¸c. Do ®ã n−íc chÝnh lµ m«i tr−êng tèt ®Ó gi÷ nhiÖt. NhiÖt ®é trªn tr¸i ®Êt æn ®Þnh lµ nhê nhiÖt l−îng khæng lå trong c¸c ®¹i d−¬ng vµ chÝnh nh÷ng vïng n−íc bao quanh c¸c ®¶o, thÝ dô nh− xø ®¶o Anh Quèc sÏ ®iÒu hoµ nhiÖt ®é ®Ó tr¸nh c¸c tr¹ng th¸i cùc ®oan. Nh÷ng thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt nh− c¸c èng dÉn nhiÖt, nåi h¬i ®Òu dïng n−íc lµm m«i tr−êng trung gian.

N−íc Bª t«ng hoÆc G¹ch x©y B¨ng DÇu háa Gç Nh«m §¸ hoa KÝnh ThÐp §ång

4190 3300 2100 2100 1700 910 880 700 450 390

VËt liÖu NhiÖt dung riªng, J/kg K

Chó thÝch: C¸c gi¸ trÞ sÏ kh¸c nhau tïy lo¹i vËt liÖu x©y dùng (Nguån: McMullan)

4. NhiÖt hiÓn vµ nhiÖt Èn.

§Ó hiÓu râ ®¹i ®a sè c¸c chÊt biÕn ®æi nh− thÕ nµo, tèt nhÊt ta xem xÐt qu¸ tr×nh chuyÓn tr¹ng th¸i cña n−íc. H×nh1.1 cho thÊy t¸c dông cÊp nhiÖt liªn tôc cho 1 khèi n−íc ®¸.

Phôt khÝ

Khèi l−îng n−íc ®¸ = 1kG

Ho¸ h¬i

N−íc

Ho¸ láng 0oC

N−íc ®¸

NhiÖt Èn 2260 kJ NhiÖt Èn 335 kJ NhiÖt hiÓn 420 kJ

100 oC

NhiÖt cÊp cho khèi n−íc ®¸

2

H×nh 1.1: C¸c pha cña chÊt láng

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

NhiÖt hiÓn (Sensible Heat)

Khi vËt chÊt tån t¹i ë d¹ng n−íc ®¸, n−íc, phôt khÝ th× nhiÖt ®é t¨ng ®Òu trong khi cÊp nhiÖt. NhiÖt l−îng nµy gäi lµ “nhiÖt hiÓn” ( sensible heat) v× sù thay ®æi cña nã ®−îc hiÓn thÞ tr«ng thÊy b»ng sù t¨ng nhiÖt ®é trªn nhiÖt kÕ.

NhiÖt hiÓn lµ nhiÖt n¨ng hÊp thô hoÆc th¶i ra trong qu¸ tr×nh thay ®æi nhiÖt ®é cña vËt chÊt.

NhiÖt hiÓn H = m.c.∆θ Trong ®ã : H = L−îng nhiÖt hiÓn (J). m = Khèi l−îng vËt chÊt (kg). c = TØ nhiÖt cña chÊt ( J/kg.K). ∆θ= θ2 – θ1 = Sù thay ®æi nhiÖt ®é (°C). VÝ dô : Mét lß nhiÖt chøa nh÷ng khèi g¹ch cã kÝck th−íc 800 x 500 x 220 mm. Khèi bª t«ng cã tØ träng 2400kg/m3 vµ tØ nhiÖt 3300J/kg.K. Bá qua sù mÊt nhiÖt, tÝnh nhiÖt l−îng cÇn thiÕt ®Ó t¨ng khèi bª t«ng nµy tõ 15°C lªn 35°C.

Gi¶i : V = 0,8.0,5.0,22 = 0,088m3. M = 2400.0,088 = 211,1kg. H = 211,2.3300. (35 – 15) = 13939200J = 13,94MJ.

NhiÖt Èn (Latent heat )

Khi vËt chÊt chuyÓn tõ tr¹ng th¸i nµy sang tr¹ng th¸i kh¸c th× nhiÖt ®é kh«ng thay ®æi, mÆc dï vÉn cung cÊp nhiÖt. L−îng nhiÖt nµy gäi lµ “nhiÖt Èn” v× nã kh«ng c¶m thÊy ®−îc, tøc lµ sù thay ®æi cña nã kh«ng ®−îc hiÓn thÞ tr«ng thÊy b»ng sù t¨ng nhiÖt ®é trªn nhiÖt kÕ.

NhiÖt Èn lµ nhiÖt n¨ng hÊp thô hoÆc th¶i khi vËt chÊt thay ®æi tr¹ng th¸i mµ kh«ng thay ®æi nhiÖt ®é.

Cã 2 tªn gäi cña nhiÖt Èn : NhiÖt Èn ho¸ h¬i (Latent heat of vaporisation). NhiÖt Èn hãa láng (Latent heat of fusion). ChÊt láng cã thÓ ho¸ h¬i mµ kh«ng cÇn cÊp nhiÖt b»ng c¸ch bay h¬i(evaporation) ch¼ng h¹n. NhiÖt Èn dïng cho qu¸ tr×nh bay h¬i nµy ®−îc lÊy tõ m«i tr−êng xung quanh vµ t¹o thµnh hiÖu øng lµm l¹nh hÕt søc quan träng.

NhiÖt Èn : H = m.l H : L−îng nhiÖt Èn (J). m : Khèi l−îng vËt chÊt. l : nhiÖt Èn riªng cña sù thay ®æi pha (J/kg). NhiÖt Èn riªng ( Specific latent heat) lµ sè ®o l−îng nhiÖt thu hoÆc th¶i cña chÊt ®Ó thay ®æi tr¹ng th¸i.

§¬n vÞ J/kg. Mét sè nhiÖt Èn riªng : nhiÖt Èn riªng cña n−íc ®¸ 335.000J/kg = 335 kJ/kg nhiÖt Èn riªng cña khÝ h¬i (Steam) 2.260.000J/kg = 2.260 kJ/kg 5. Enthalpy. Lµ tæng nhiÖt l−îng (nhiÖt hiÓn + nhiÖt Èn) chøa trong khèi vËt chÊt so víi nhiÖt ®é 0°C. Enthalpy cßn cã thÓ gäi lµ “nhiÖt hµm”

3

6. Sù gi·n në (Expantion).

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

§¹i ®a sè c¸c chÊt ®Òu në v× nhiÖt vµ co v× l¹nh. Nªn sù co d·n tù nhiªn cña c¬ thÓ lµ cã h¹n th× sÏ xuÊt hiÖn sù c−ìng bøc. C¸c chÊt kh¸c nhau ®Òu d·n në kh¸c nhau vµ hÖ sè në nhiÖt dµi lµ phÐp ®o sù thay ®æi t−¬ng ®èi vÒ ®é dµi. Sù d·n në bÒ mÆt (diÖn tÝch) vµ në khèi cã thÓ ®o¸n nhËn qua sù d·n në dµi.

*ChÊt r¾n : HÖ sè në dµi cña thÐp lµ 12.10-6/ °C cã nghÜa lµ 1 thanh s¾t sÏ t¨ng 1 ®é dµi t−¬ng ®èi lµ 12/1.000.000 khi nhiÖt ®é t¨ng thªm 1°C. Bª t«ng ( Concrete) cã ®é d·n në gièng thÐp. Nh«m d·n gÊp ®«i, cßn chÊt dÎo gÊp 10 lÇn. Sù ph¸ huû c«ng tr×nh do d·n në cña nh÷ng ng«i nhµ sau ho¶ ho¹n lµ ®iÒu ®¸ng quan t©m khi ®¸nh gi¸ ®é bÒn.

*ChÊt láng : ChÊt láng d·n në m¹nh h¬n chÊt r¾n t¹i cïng 1 nhiÖt ®é. C¸c chÊt láng còng d·n në kh¸c nhau: R−îu d·n në gÊp 5 lÇn so víi n−íc. §a sè c¸c chÊt láng gÆp l¹nh th× co l¹i, riªng víi n−íc th× thÓ tÝch l¹i t¨ng khi nhiÖt ®é thay ®æi tõ 4oC xuèng 0 oC.

Sù d·n në cña n−íc sÏ lµ mèi nguy h¹i cho c«ng tr×nh x©y dùng hoÆc c¸c chi tiÕt m¸y vµ mèi nèi c«ng tr×nh nÕu kh«ng gi¸m s¸t kÜ. N−íc m−a sÏ ®ãng b¨ng vµ d·n në lµm mÊt c¸c liªn kÕt trong kÕt cÊu x©y dùng.

*KhÝ : KhÝ d·n në gÊp hµng tr¨m lÇn chÊt láng. Sù d·n në nµy kh«ng thÓ nhËn thÊy ®−îc nÕu ®ùng khÝ trong c¸c container bëi v× ¸p suÊt sÏ t¨ng lªn. NÕu khÝ d·n në trong ®iÒu kiÖn ¸p suÊt cè ®Þnh th× hÖ sè në thÓ tÝch sÏ lµ 1/273 cho mçi ®é (oC) kÓ tõ 0 oC .

)P(

ApsuÊt

=

)A(

)F(Lùc DiÖntÝch §¬n vÞ : Pascal (Pa). 1 Pascal = 1 Newton / metr2 (1N / m2). C¸c ®¬n vÞ kh¸c : Milimet cét n−íc : milibars (mb) 1mb = 101Pa. Mm thuû ng©n (mm) 1mm = 133Pa. C¸c ®Þnh luËt khÝ :

tan

. VP

=

cons

t

hoÆc

=

. VP 1

. VP 2

2

7.KhÝ vµ h¬i : KhÝ : lµ 1 trong 3 tr¹ng th¸i cña vËt chÊt. Theo lÝ thuyÕt nhiÖt ®éng th× c¸c ph©n tö khÝ lu«n chuyÓn ®éng.

tan

V

cons

× Tt

=

§Þnh luËt Boyle (t = const).

( P = const).

§Þnh luËt Charle §Þnh luËt ¸p suÊt P = const x T (V = const). LuËt tæng qu¸t :

=

cons

tan

t

hoÆc

=

V.P T

V.P 1 1 T 1

V.P 2 2 T 2

(1.1)

Ghi chó : NhiÖt ®é tÝnh theo °K. §Þnh luËt Dalton vÒ ¸p suÊt riªng. NÕu 1 hçn hîp c¸c khÝ kh¸c nhau cã ¸p suÊt riªng th× sÏ cã ®Æc ®iÓm sau : ¸p suÊt riªng cña mçi thµnh phÇn khÝ kh«ng phô thuéc vµo ¸p suÊt cña c¸c thµnh phÇn khÝ kh¸c.

4

Tæng ¸p suÊt cña hçn hîp = tæng ¸p suÊt c¸c thµnh phÇn khÝ. NhiÖt ®é vµ ¸p suÊt tiªu chuÈn : (dïng ®Ó so s¸nh c¸c khÝ kh¸c nhau)

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

NhiÖt ®é tiªu chuÈn = 0°C = 273°K. ¸p suÊt tiªu chuÈn = 101,3kPa = 766mmHg (1 atmosphere). VÝ dô : T¹i nhiÖt ®é 20°C vµ ¸p suÊt 200Kpa mét khèi khÝ cã thÓ tÝch b»ng 3 lÝt. Hái

thÓ tÝch khÝ sÏ lµ bao nhiªu t¹i nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt tiªu chuÈn : P1 = 200Kpa, V1 = 3 lit ; P2 = 101,3Kpa, V2 = ?. T1 = 273 + 20 = 293 K ; T2 = 273K. Sö dông ph−¬ng tr×nh : P1V1 /T1 = P2V2 / T2 suy ra: V2 = 200.3.273 / 293.101,3 = 5,519 lit. H¬i (Vapour): H¬i lµ thÓ vËt chÊt d−íi d¹ng ®Æc biÖt cña pha khÝ vµ cã 1 vµi thuéc tÝnh kh¸c víi cïng lo¹i khÝ Êy. VÝ dô, khi h¬i bÞ nÐn l¹i th× ¸p suÊt sÏ t¨ng cho tíi khi h¬i biÕn thµnh chÊt láng t¹i 1 ®iÓm nhÊt ®Þnh.

H¬i lµ 1 thÓ vËt chÊt ë tr¹ng th¸i khÝ, nã bÞ ho¸ láng b»ng c¸ch nÐn mµ kh«ng thay ®æi nhiÖt ®é.

NhiÖt ®é tíi h¹n cña 1 chÊt lµ nhiÖt ®é mµ nÕu lín h¬n nhiÖt ®é Êy tr¹ng th¸i h¬i sÏ kh«ng tån t¹i. Hay còng cã thÓ nãi r»ng ®ã lµ nhiÖt ®é kÓ tõ ®ã trë lªn mét chÊt khÝ kh«ng thÓ hãa láng khi ®¬n thuÇn bÞ nÐn.

B¶ng 1.1 ®−a ra mét sè nhiÖt ®é tíi h¹n cña mét sè chÊt cã liªn quan tíi s−ëi vµ lµm l¹nh. Nh− vËy khÝ phôt cña tuabin (steam) sÏ lµ h¬i ë 100 oC nh−ng t¹i 500 oC th× lµ khÝ.

B¶ng 1.1: NhiÖt ®é tíi h¹n 1 sè chÊt

ChÊt

Oxigen (O2) Kh«ng khÝ CO2 Hamonia (NH3) N−íc (H2O) NhiÖt ®é tíi h¹n ( oC) -119 -141 31 132 374

KhÝ quyÓn Thµnh phÇn cña khÝ quyÓn kh« vµ s¹ch lµ nh− sau: Nitrogen (N2) 78% Oxygen ( O2) 21% Dioxide Carbon ( CO2) vµ c¸c khÝ kh¸c 1% KhÝ quyÓn lµ mét tËp hîp c¸c khÝ cã trªn bÒ mÆt Tr¸i ®Êt. Ngoµi kh«ng khÝ ra khÝ quyÓn cßn chøa mét vµi phÇn tr¨m h¬i n−íc vµ chøa c¶ c¸c chÊt « nhiÔm.

5

KhÝ quyÓn g©y ra mét ¸p suÊt trªn mÆt ®Êt phô thuéc vµo mËt ®é trung b×nh vµ chiÒu cao cña cét khÝ quyÓn. ¸p suÊt t¸c ®éng theo c¸c h−íng vµ biÕn ®æi theo vÜ ®é vµ ®iÒu kiÖn thêi tiÕt ®Þa ph−¬ng. Trªn mùc n−íc biÓn nã cã gi¸ trÞ b»ng 101,3 kPa vµ ®−îc ®o b»ng c¸c lo¹i khÝ ¸p kÕ. 8.§é Èm (Humidity) §é Èm tuyÖt ®èi: -§¹i l−îng f (g/m3): sè gram h¬i n−íc cã trong 1 m3 kh«ng khÝ. -Mét c¸ch biÓu diÔn kh¸c cña ®é Èm lµ dïng ¸p suÊt h¬i Èm e, tøc lµ ¸p suÊt riªng phÇn cña h¬i n−íc trong ®iÒu kiÖn khÝ quyÓn ®· biÕt.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

-§¹i l−îng dung Èm (moisture content), d cã ®¬n vÞ lµ g/kgkkk tÝnh b»ng l−îng h¬i Èm tÝnh b»ng kg hoÆc g ®èi víi 1 kg kh«ng khÝ kh«, kg/kgkkk. (kkk ®äc lµ kh«ng khÝ kh« ).

V× ¸p suÊt h¬i Èm tØ lÖ thuËn tuyÕn tÝnh víi ®é Èm tuyÖt ®èi nªn hai thang sÏ vÏ song song víi nhau:

B

e

e −0

d = 622 (1.5)

hoÆc ng−îc l¹i

e

=

. Bd 0 622 +

d trong ®ã B0 lµ ¸p suÊt khÝ quyÓn hay cßn gäi lµ gäi lµ khÝ ¸p, ®−îc lÊy b»ng 101,325 kPa ®èi víi “ khÝ quyÓn tiªu chuÈn”; e- ¸p suÊt h¬i Èm, kPa; d- dung Èm, g/kg kkk. §é Èm tuyÖt ®èi b·o hßa: Kh«ng khÝ kh«ng thÓ chøa h¬i n−íc bao nhiªu tïy ý ®−îc, mµ t¹i mét nhiÖt ®é cho tr−íc, kh«ng khÝ chØ cã thÓ chøa ®−îc mét l−îng h¬i n−íc tèi ®a nhÊt ®Þnh mµ th«i, ta gäi lµ kh«ng khÝ ë tr¹ng th¸i b·o hßa ( Saturaion). T¹i tr¹ng th¸i nµy c¶ 3 ®¹i l−¬ng f,e vµ d ®Òu cã gi¸ trÞ cùc ®¹i vµ ®−îc gäi lµ §é Èm tuyÖt ®èi b·o hßa vµ ®−îc ký hiÖu b»ng c¸c ch÷ hoa lµ F,E vµ D. §é Èm t−¬ng ®èi:

(1.6)

f x100% = F

d x100% = D

e x100% (1.4) E

ϕ =

9. §o ®é Èm: §é Èm t−¬ng ®èi tèt nhÊt nªn ®o b»ng Èm kÕ quay tay bÇu kh« vµ bÇu −ít hoÆc b»ng Èm kÕ c¸nh qu¹t ( H×nh 1.2.) §ã lµ dông cô gåm 2 nhiÖt kÕ. Mét nhiÖt kÕ cã bÇu ®−îc bäc trong mét miÕng g¹c b«ng thÊm −ít trong mét lä n−íc gièng nh− mét c¸i bÊc ®Ìn dÇu háa. §em quay trßn ( hoÆc c¸nh qu¹t quay ) ®Ó t¹o ra mét sù bay h¬i lín nhÊt, nhiÖt kÕ nµy sÏ chØ mét nhiÖt ®é gäi lµ nhiÖt ®é −ít (t¦). NhiÖt kÕ kia sÏ ®o nhiÖt ®é trong kh«ng khÝ hay cßn gäi lµ nhiÖt ®é kh« (tK). Chªnh lÖch tK - t¦ phô thuéc vµo møc h¹ thÊp cña nhiÖt kÕ −ít vµ nã cho biÕt ®é Èm cña kh«ng khÝ. Sù bay h¬i cña c¸i bÊc cã t¸c dông lµm l¹nh, do ®ã nhiÖt kÕ −ít sÏ gi¶m. L−îng bay h¬i tØ lÖ nghÞch víi ®é Èm. Khi kh«ng khÝ ë tr¹ng th¸i b·o hßa th× kh«ng bay h¬i ®−îc, kh«ng bÞ l¹nh ®i, thµnh thö tK = t¦. NÕu ®é Èm cµng thÊp th× sù bay h¬i x¶y ra cµng m¹nh, lµm l¹nh cµng nhiÒu vµ nhiÖt ®é −ít cµng gi¶m.

II. BiÓu ®å tr¹ng th¸i kh«ng khÝ Èm (Psychrometric Chart)

Kh«ng khÝ lµ hçn hîp cña oxygen vµ nitrogen, song khÝ quyÓn xung quanh ta

6

lu«n Èm v× cã chøa mét l−îng h¬i n−íc. Mèi liªn hÖ gi÷a nhiÖt ®é kh« t, dung Èm d vµ Enthalpy (H) cña kh«ng khÝ Èm ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau:

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn V

ăn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trư

ường nhiệt ẩm (11/2011)

(

597

H

=

t .24,0

+

dt .).43,03,

+

(

,1

005

2500

t .

=

+

(1.2)

dt .).88,1

khi H tÝnh theo kcal/kg.kkk, hoÆc khi H tÝnh theo kcal/kg.kkk, hoÆc H + (1.3)

kJ/kg.kkk khi H tÝnh theo kJ/kg.kkk trong ®ã: 0,24 kcal/kg.oC=1,005 kJ/kg.oC lµ tû cal/kg.oC=1,005 kJ/kg.oC lµ tû nhiÖt cña kh«ng khÝ kh«; 597,3 kcal/kg =2500 nhiÖt cña kh«ng khÝ kh«; 597,3 kcal/kg =2500 kJ/kg lµ nhiÖt Èn hãa h¬i cña n−íc ë 0oC, t- kJ/kg lµ nhiÖt Èn hãa h¬i NÕu chän d theo g/kg kkk th× nhiÖt ®é, oC. NÕu chän d theo g/kg kkk th× ph¶i ®æi ra kg tøc lµ chia cho 1000 ). ph¶i ®æi ra kg tøc lµ chia cho 1000 ).

Tõ ph−¬ng tr×nh trªn dùng ®−îc biÓu Tõ ph−¬ng tr×nh trªn dùng ®å tr¹ng th¸i kh«ng khÝ Èm ®å tr¹ng th¸i kh«ng khÝ Èm (H×nh 1.3). §−êng trªn cïng lµ ®−êng b·o hßa cho biÕt dung Èm trªn cïng lµ ®−êng b·o hßa cho biÕt dung Èm lín nhÊt mµ kh«ng khÝ cã thÓ chøa ®−îc t¹i lín nhÊt mµ kh«ng khÝ cã thÓ chøa ®−îc t¹i mét nhiÖt ®é x¸c ®Þnh, l−îng dung Èm nµy mét nhiÖt ®é x¸c ®Þnh, l−îng dung Èm nµy ®−îc gäi lµ ®é Èm tuyÖt ®èi b·o hßa, ký hiÖu lµ ®−îc gäi lµ ®é Èm tuyÖt ®èi b·o hßa, ký hiÖu lµ D. Mçi tung ®é cã thÓ chia nhá vµ ®−êng cong ia nhá vµ ®−êng cong nèi c¸c ®iÓm nµy lµ ®−êng ®é Èm t−¬ng ®èi nèi c¸c ®iÓm nµy lµ ®−êng ®é Èm t−¬ng ®èi sè phÇn tr¨m cña ®é Èm tÝnh theo %, tøc lµ tØ sè phÇn tr¨m cña ®é Èm b·o hßa.

VÝ dô, ( dùa theo H×nh 1.3 vÏ ®Çy ®ñ VÝ dô, ( dùa theo H×nh 1. mét biÓu ®å t-d) t¹i 25 oC ®é Èm tuyÖt ®èi b·o C ®é Èm tuyÖt ®èi b·o hßa b»ng 20g/kg. Chia ®«i tung ®é nµy ta sÏ hßa b»ng 20g/kg. Chia ®«i tung ®é nµy ta sÏ /kg ®ã lµ mét nöa cña ®é Èm tuyÖt ®èi ®−îc 10 g/kg ®ã lµ mét nöa cña ®é Èm tuyÖt ®èi b·o hßa hay ϕ=50%.

NÕu e=2 kPa, d=(622 x 2)/(101,325 - 2)= NÕu e=2 kPa, d=(622 x 2)/(101,325

H×nh 1.2. Nguyªn lÝ Èm kÕ H×nh 1.2. Nguyªn lÝ Èm kÕ c¸nh qu¹t ( Asman) vµ Èm kÕ c¸nh qu¹t ( Asman) vµ Èm kÕ quay tay

) 12,5 g/kg ( xem h×nh 1.3 ) trªn biÓu ®å nhiÖt Èm §é dèc cña ®−êng t¦ trªn biÓu ®å nhiÖt Èm trïng víi nhiÖt ®é kh« ë trªn ®−êng b·o hßa. trïng víi nhiÖt ®é kh« ë trªn ®−êng b·o hßa. Khi tiÕn hµnh ®o, giao ®iÓm cña ®−êng DBT Khi tiÕn hµnh ®o, giao ®iÓm cña ®−êng DBT vµ WBT ®−îc ®¸nh dÊu trªn biÓu ®å; nã sÏ vµ WBT ®−îc ®¸nh dÊu trªn biÓu ®å; nã sÏ ®−îc xem nh− lµ mét ®iÓm tr¹ng th¸i, ®iÓm ®−îc xem nh− lµ mét ®iÓm tr¹ng th¸i, ®iÓm nµy cho biÕt c¶ hai gi¸ trÞ RH ( néi suy gi÷a nµy cho biÕt c¶ hai gi¸ trÞ RH ( néi suy gi÷a c¸c ®−êng cong RH) vµ gi¸ trÞ AH ( ®äc ë trªn c¸c ®−êng cong RH) vµ gi¸ trÞ AH ( ®äc ë trªn trôc tung ë bªn ph¶i ).

) nÕu ®o ®−îc DBT=29 oC vµ WBT=23 oC vµ ®em ®¸nh dÊu, ) nÕu ®o ®−îc DBT=29 oC vµ WBT=23 oC vµ ThÝ dô, (H×nh 1.3) nÕu ®o ®−îc DBT=29 oC vµ WBT=23 oC vµ hai ®−êng nµy sÏ c¾t nhau trªn ®−êng cong ϕ = 60%, cßn trªn trôc tung sÏ ®äc ®−îc = 60%, cßn trªn trôc tung sÏ ®äc ®−îc hai ®−êng nµy sÏ c¾t nhau trªn ®−êng cong AH ®óng b»ng 15 g/kg.

7

Enthalpy (H) lµ nhiÖt l−îng cña kh«ng khÝ lÊy ®èi víi 0 oC vµ ®é Èm b»ng 0. Nã Enthalpy (H) lµ nhiÖt l−îng cña kh«ng khÝ lÊy ®èi víi 0 oC vµ ®é Èm b»ng 0. Nã Enthalpy (H) lµ nhiÖt l−îng cña kh«ng khÝ lÊy ®èi víi 0 oC vµ ®é Èm b»ng 0. Nã Nã cã 2 thµnh phÇn: nhiÖt ®−îc ®o b»ng kJ/kg, tøc lµ nhiÖt l−îng cña 1 kg kh«ng khÝ. Nã cã 2 thµnh phÇn: nhiÖt ®−îc ®o b»ng kJ/kg, tøc lµ nhiÖt l−îng cña 1 kg kh«ng khÝ. hiÓn (HS) cÇn thiÕt ®Ó t¨ng nhiÖt ®é kh« ( xÊp xØ 1,005 kJ/kg.K) vµ nhiÖt Èn, ( HL) lµ hiÓn (HS) cÇn thiÕt ®Ó t¨ng nhiÖt ®é kh« ( xÊp xØ 1,005 kJ/kg.K) vµ nhiÖt Èn, ( HL) lµ hiÓn (HS) cÇn thiÕt ®Ó t¨ng nhiÖt ®é kh« ( xÊp xØ 1,005 kJ/kg.K) vµ nhiÖt Èn, ( HL) lµ l−îng nhiÖt cÇn ®Ó lµm cho n−íc bay h¬i t¹o thµnh dung Èm cña kh«ng khÝ. Bëi v× l−îng nhiÖt cÇn ®Ó lµm cho n−íc bay h¬i t¹o thµnh dung Èm cña kh«ng khÝ. Bëi v× l−îng nhiÖt cÇn ®Ó lµm cho n−íc bay h¬i t¹o thµnh dung Èm cña kh«ng khÝ. Bëi v× nh÷ng ®−êng Enthalpy=constant trïng víi c¸c ®−êng WBT ( thËt ra lµ kh«ng hoµn nh÷ng ®−êng Enthalpy=constant trïng víi c¸c ®−êng WBT ( thËt r nh÷ng ®−êng Enthalpy=constant trïng víi c¸c ®−êng WBT ( thËt r toµn trïng h¼n ), nªn ®Ó tr¸nh lÉn lén, chóng ®−îc ®¸nh dÊu b»ng nh÷ng thang kÐp toµn trïng h¼n ), nªn ®Ó tr¸nh lÉn lén, chóng ®−îc ®¸nh dÊu b»ng nh÷ng thang kÐp toµn trïng h¼n ), nªn ®Ó tr¸nh lÉn lén, chóng ®−îc ®¸nh dÊu b»ng nh÷ng thang kÐp phÝa ë kh¸c, n»m ngoµi vïng biÓu ®å vµ ®−îc vÏ b»ng nh÷ng ®o¹n th¼ng ( H×nh 1.3 ). phÝa ë kh¸c, n»m ngoµi vïng biÓu ®å vµ ®−îc vÏ b»ng nh÷ng ®o¹n th¼ng ( H×nh 1. phÝa ë kh¸c, n»m ngoµi vïng biÓu ®å vµ ®−îc vÏ b»ng nh÷ng ®o¹n th¼ng ( H×nh 1.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn V

ăn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trư

ường nhiệt ẩm (11/2011)

C vµ RH=0 tíi ®iÓm tr¹ng th¸i,

NÕu Enthalpy lµ mét ®o¹n th¼ng chÐo kÓ tõ ®iÓm 0 oC vµ RH=0 tíi ®iÓm tr¹ng NÕu Enthalpy lµ mét ®o¹n th¼ng chÐo kÓ tõ ®iÓm 0 th× thµnh phÇn n»m ngang chÝnh lµ HS vµ ®øng lµ HL. th× thµnh phÇn n»m ngang chÝnh lµ H

ThÓ tÝch riªng v cña kh«ng khÝ ë tr¹ng th¸i bÊt kú ®−îc biÓu diÔn trªn biÓu ®å cña kh«ng khÝ ë tr¹ng th¸i bÊt kú ®−îc biÓu diÔn trªn biÓu ®å cña kh«ng khÝ ë tr¹ng th¸i bÊt kú ®−îc biÓu diÔn trªn biÓu ®å b»ng mét tËp hîp nh÷ng ®−êng dèc ( H×nh 1.3 ). §¹i l−îng nµy ®−îc tÝnh b»ng thÓ ). §¹i l−îng nµy ®−îc tÝnh b»ng thÓ b»ng mét tËp hîp nh÷ng ®−êng dèc ( H×nh 1. kh«ng khÝ kh« ( t¹i ¸p suÊt chuÈn), cã thø nguyªn tÝch cña kh«ng khÝ lÊy ®èi víi 1 kg kh«ng khÝ kh« ( t¹i ¸p suÊt chuÈn), cã thø nguyªn tÝch cña kh«ng khÝ lÊy ®èi víi 1 kg lµ m3/kgd.a. §ã còng chÝnh lµ nghÞch ®¶o cña tØ träng, kg d.a./m /kgd.a. §ã còng chÝnh lµ nghÞch ®¶o cña tØ träng, kg d.a./m3. .

. BiÓu ®å tr¹ng th¸i nhiÖt Èm cña kh«ng khÝ H×nh 1.3. BiÓu ®å tr¹ng th¸i nhiÖt Èm cña kh«ng khÝ . BiÓu ®å tr¹ng th¸i nhiÖt Èm cña kh«ng khÝ

1.3.C¸c qu¸ tr×nh nhiÖt Èm: 1.3.C¸c qu¸ tr×nh nhiÖt Èm:

8

Tr¹ng th¸i cña kh«ng khÝ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng mét ®iÓm trªn biÓu ®å nhiÖt Èm. Tr¹ng th¸i cña kh«ng khÝ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng mét ®iÓm trªn biÓu ®å nhiÖt Èm. Tr¹ng th¸i cña kh«ng khÝ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng mét ®iÓm trªn biÓu ®å nhiÖt Èm. NÕu biÕt 2 th«ng sè bÊt kú trong 6 th«ng sè ( DBT, DWT, AH, RH, H vµ v) th× hoµn NÕu biÕt 2 th«ng sè bÊt kú trong 6 th«ng sè ( DBT, DWT, AH, RH, H vµ NÕu biÕt 2 th«ng sè bÊt kú trong 6 th«ng sè ( DBT, DWT, AH, RH, H vµ toµn cã thÓ dùa vµo biÓu ®å x¸c ®Þnh ®−îc c¸c th«ng sè cßn l¹i. C¸c qu¸ tr×nh nhiÖt toµn cã thÓ dùa vµo biÓu ®å x¸c ®Þnh ®−îc c¸c th«ng sè cßn l¹i. C¸c qu¸ tr×nh nhiÖt toµn cã thÓ dùa vµo biÓu ®å x¸c ®Þnh ®−îc c¸c th«ng sè cßn l¹i. C¸c qu¸ tr×nh nhiÖt qu¸ tr×nh thay ®æi tr¹ng th¸i kh«ng khÝ, ®−îc biÓu diÔn b»ng sù dÞch qu¸ tr×nh thay ®æi tr¹ng th¸i kh«ng khÝ, ®−îc biÓu diÔn b»ng sù dÞch Èm, tøc lµ c¸c qu¸ tr×nh thay ®æi tr¹ng th¸i kh«ng khÝ, ®−îc biÓu diÔn b»ng sù dÞch chuyÓn cña ®iÓm tr¹ng th¸i trªn biÓu ®å. chuyÓn cña ®iÓm tr¹ng th¸i trªn biÓu ®å.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn V

ăn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trư

ường nhiệt ẩm (11/2011)

H×nh 1.9. Lµm m¸t vµ s−ëi H×nh 1.9. Lµm m¸t vµ s−ëi H×nh 1.10. Lµm m¸t khö Èm H×nh 1.10. Lµm m¸t khö Èm

Sù di chuyÓn cña ®iÓm tr¹ng th¸i Sù di chuyÓn cña ®iÓm tr¹ng th¸i

Qu¸ tr×nh s−ëi vµ lµm m¸t (Heating and Cooling) : Qu¸ tr×nh s−ëi ®−îc biÓu Qu¸ tr×nh s−ëi vµ lµm m¸t Qu¸ tr×nh s−ëi ®−îc biÓu diÔn b»ng sù dÞch chuyÓn ®iÓm tr¹ng th¸i theo chiÒu ngang sang ph¶i. Trong khi diÔn b»ng sù dÞch chuyÓn ®iÓm tr¹ng th¸i theo chiÒu ngang sang ph¶i. Trong khi diÔn b»ng sù dÞch chuyÓn ®iÓm tr¹ng th¸i theo chiÒu ngang sang ph¶i. Trong khi DBT t¨ng th× dung Èm kh«ng thay ®æi, cßn ®é Èm t−¬ng ®èi gi¶m xuèng ( H×nh 1.9 ). DBT t¨ng th× dung Èm kh«ng thay ®æi, cßn ®é Èm t−¬ng ®èi gi¶m DBT t¨ng th× dung Èm kh«ng thay ®æi, cßn ®é Èm t−¬ng ®èi gi¶m Qu¸ tr×nh lµm l¹nh sÏ gi¶m DBT, ®iÓm tr¹ng th¸i sÏ dÞch chuyÓn theo chiÒu ngang Qu¸ tr×nh lµm l¹nh sÏ gi¶m DBT, ®iÓm tr¹ng th¸i sÏ dÞch chuyÓn theo chiÒu ngang Qu¸ tr×nh lµm l¹nh sÏ gi¶m DBT, ®iÓm tr¹ng th¸i sÏ dÞch chuyÓn theo chiÒu ngang vÒ bªn tr¸i. Qu¸ tr×nh nµy lµm t¨ng RH, nh−ng AH kh«ng thay ®æi. vÒ bªn tr¸i. Qu¸ tr×nh nµy lµm t¨ng RH, nh−ng AH kh«ng thay ®æi. vÒ bªn tr¸i. Qu¸ tr×nh nµy lµm t¨ng RH, nh−ng AH kh«ng thay ®æi.

Qu¸ tr×nh lµm m¸t khö Èm - lµm l¹nh kh«( Dehumdification): Qu¸ tr×nh lµm m¸t khö Èm

lµm l¹nh kh«( Dehumdification): NÕu qu¸ tr×nh c dÞch chuyÓn ®iÓm tr¹ng th¸i vÒ phÝa bªn tr¸i ®¹t ®Õn ®−êng b·o hßa lµm l¹nh tiÕp tôc dÞch chuyÓn ®iÓm tr¹ng th¸i vÒ phÝa bªn tr¸i ®¹t ®Õn ®−êng b·o hßa c dÞch chuyÓn ®iÓm tr¹ng th¸i vÒ phÝa bªn tr¸i ®¹t ®Õn ®−êng b·o hßa th× sÏ b¾t ®Çu x¶y ra qu¸ tr×nh ng−ng tô. th× sÏ b¾t ®Çu x¶y ra qu¸ tr×nh ng−ng tô.

T¹i giao ®iÓm cña ®−êng ngang víi ®−êng b·o hßa cã thÓ ®äc ®−îc nhiÖt ®é T¹i giao ®iÓm cña ®−êng ngang víi ®−êng b·o hßa cã thÓ ®äc ®−îc T¹i giao ®iÓm cña ®−êng ngang víi ®−êng b·o hßa cã thÓ ®äc ®−îc ®iÓm s−¬ng ( Dew Point Temperature Dew Point Temperature- DPT ) øng víi AH cho tr−íc. Trong vÝ DPT ) øng víi AH cho tr−íc. Trong vÝ dô nãi trªn nã lµ kho¶ng 20,5 oC. T¹i ®iÓm nµy, RH sÏ b»ng 100%. NÕu kh«ng khÝ tiÕp tôc trªn nã lµ kho¶ng 20,5 oC. T¹i ®iÓm nµy, RH sÏ b»ng 100%. NÕu kh«ng khÝ tiÕp tôc trªn nã lµ kho¶ng 20,5 oC. T¹i ®iÓm nµy, RH sÏ b»ng 100%. NÕu kh«ng khÝ tiÕp tôc ®−îc lµm l¹nh xuèng d−íi ®iÓm nµy th× sÏ b¾t ®Çu x¶y ra sù ng−ng tô Èm, s−¬ng mï ®−îc lµm l¹nh xuèng d−íi ®iÓm nµy th× sÏ b¾t ®Çu x¶y ra sù ng−ng tô Èm, s−¬ng mï ®−îc lµm l¹nh xuèng d−íi ®iÓm nµy th× sÏ b¾t ®Çu x¶y ra sù ng−ng tô Èm, s−¬ng mï b¾t ®Çu xuÊt hiÖn. D−íi ®iÓm s−¬ng, ®iÓm tr¹ng th¸i sÏ ®i däc ®−êng b·o hßa vµ ®é b¾t ®Çu xuÊt hiÖn. D−íi ®iÓm s−¬ng, ®iÓm tr¹ng th¸i sÏ ®i däc ®−êng b·o hßa vµ ®é b¾t ®Çu xuÊt hiÖn. D−íi ®iÓm s−¬ng, ®iÓm tr¹ng th¸i sÏ ®i däc ®−êng b·o hßa vµ ®é uyÖt ®èi gi¶m theo ®−êng th¼ng ®øng vµ sÏ x¶y ra ng−ng tô. Èm tuyÖt ®èi gi¶m theo ®−êng th¼ng ®øng vµ sÏ x¶y ra ng−ng tô. uyÖt ®èi gi¶m theo ®−êng th¼ng ®øng vµ sÏ x¶y ra ng−ng tô.

H×nh 1.11. Lµm m¸t bèc h¬i H×nh 1.11. Lµm m¸t bèc h¬i Khö Èm ®o¹n nhiÖt H×nh 1.12. Khö Èm ®o¹n nhiÖt

TiÕp tôc vÝ dô trªn, kh«ng khÝ ë 29 oC cã dung Èm 15,2 g/kg ( RH= 60%) cã TiÕp tôc vÝ dô trªn, kh«ng khÝ ë 29 oC cã dung Èm 15,2 g/kg ( RH= 60%) cã TiÕp tôc vÝ dô trªn, kh«ng khÝ ë 29 oC cã dung Èm 15,2 g/kg ( RH= 60%) cã oC, nÕu nã tiÕp tôc ®−îc lµm l¹nh xuèng 15 oC th× t¹i ®iÓm nµy ( oC, nÕu nã tiÕp tôc ®−îc lµm l¹nh xuèng 15 oC th× t¹i ®iÓm nµy ( ®iÓm s−¬ng t¹i 20,5 oC, nÕu nã tiÕp tôc ®−îc lµm l¹nh xuèng 15 oC th× t¹i ®iÓm nµy ( 10,5=4,7 g/kg chÝnh lµ ®· b·o hßa) AH sÏ b»ng 10,5 g/kg, nh− vËy sù chªnh lÖch 15,2-10,5=4,7 g/kg chÝnh lµ ®· b·o hßa) AH sÏ b»ng 10,5 g/kg, nh− vËy sù chªnh lÖch 15,2 l−îng h¬i Èm ®−îc ng−ng tô d−íi d¹ng chÊt láng ( H×nh 1.10 ). l−îng h¬i Èm ®−îc ng−ng tô d−íi d¹ng chÊt láng ( H×nh 1.10 ).

Lµm m¸t bèc h¬i: Phun Èm( Evaporative Cooling: Humidification Lµm m¸t bèc h¬i: Phun Èm( Evaporative Cooli

9

ng: Humidification) , tøc lµ qu¸ tr×nh bay h¬i Èm vµo mét khèi l−îng kh«ng khÝ theo mét qu¸ tr×nh ®o¹n nhiÖt nÕu tr×nh bay h¬i Èm vµo mét khèi l−îng kh«ng khÝ theo mét qu¸ tr×nh ®o¹n nhiÖt nÕu tr×nh bay h¬i Èm vµo mét khèi l−îng kh«ng khÝ theo mét qu¸ tr×nh ®o¹n nhiÖt nÕu kh«ng cã sù bæ sung hoÆc mÊt nhiÖt l−îng. Qu¸ tr×nh nµy lµm gi¶m DBT nh−ng l¹i kh«ng cã sù bæ sung hoÆc mÊt nhiÖt l−îng. Qu¸ tr×nh nµy lµm gi¶m DBT nh−ng l¹i kh«ng cã sù bæ sung hoÆc mÊt nhiÖt l−îng. Qu¸ tr×nh nµy lµm gi¶m DBT nh−ng l¹i t¨ng ®é Èm ( c¶ RH lÉn AH). §iÓm tr¹ng th¸i di chuyÓn vÒ phÝa tr¸i, däc ®−êng WBT t¨ng ®é Èm ( c¶ RH lÉn AH). §iÓm tr¹ng th¸i di chuyÓn vÒ phÝa t t¨ng ®é Èm ( c¶ RH lÉn AH). §iÓm tr¹ng th¸i di chuyÓn vÒ phÝa t (H×nh 1.11).

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Enthalpy, kJ/kg

Qu¸ tr×nh khö Èm ®o¹n nhiÖt ( Adiabatic Dehumidification) x¶y ra khi kh«ng khÝ ®i qua mét sè hãa chÊt hÊp thô ( chÊt r¾n, nh− silicagel, hoÆc chÊt láng nh− phun glycol – glycol spray), qu¸ tr×nh nµy khö bít mét sè l−îng Èm ( b»ng c¸ch hÊp thô hoÆc b¸m dÝnh- adsorption). Qu¸ tr×nh nµy sÏ táa nhiÖt, thµnh thö DBT sÏ t¨ng, trong khi ®é Èm ( c¶ AH lÉn RH) l¹i gi¶m ®i. (H×nh 1.12)

D u n g

HA

È m

, g / k g

HC A HB dA ϕ=100

C dC ϕA ϕC

ϕB dB

tA B tB

tC NhiÖt ®é kh«, oC

H×nh 1.13. Qu¸ tr×nh trén khÝ

• • Am vµ Bm , nhiÖt ®é kh« tA vµ tB , Enthalpy HA vµ HB trén vµo víi nhau th×, dùa vµo h×nh vÏ (H×nh 1.13) vµ ¸p dông quy t¾c tam gi¸c ®ång d¹ng, cã thÓ dÔ dµng t×m ®−îc c¸c biÓu thøc sau:

•

•

•

Qu¸ tr×nh trén khÝ ( Mixing process ): NÕu cã hai dßng khÝ víi l−u l−îng khèi

=

• tmtm + BB

AA

t)mm( + CB

A

•

•

•

(1-7)

=

+

+

B

A

A

A

B

C

• H)mm(HmHm B Do ®ã : •

• tmtm + BB

t

=

(1-8)

C

AA • • mm + A

B

•

• HmHm + A

A

B

B

H

=

(1-9)

C

• • mm + A

B

(1-10)

• Bm , tøc lµ ®iÓm C n»m trªn ®−êng th¼ng AB chia AB thµnh 2 ®o¹n tØ lÖ

• Am vµ nghÞch víi khèi l−îng kh«ng khÝ kh« cña 2 tr¹ng th¸i A vµ B, tøc lµ:

B

§Ó x¸c ®Þnh tC HC vµ c¶ dC n÷a còng cã thÓ dïng c¸ch sau: trªn biÓu ®å t-d nèi 2 ®iÓm tr¹ng th¸i b»ng mét ®−êng th¼ng, sau ®ã chia ®o¹n th¼ng theo tû lÖ nghÞch víi

=

CA CB

A

• m • m

(1.11)

10

Bµi tËp: Mét dßng khÝ Èm cã l−u l−îng 30 m3/min ( 30 m3 trong 1 phót), nhiÖt ®é kh« DBT=15 oC vµ nhiÖt ®é −ít WBT= 12 oC ®−îc hßa trén víi mét dßng khÝ Èm kh¸c cã l−u l−îng 12 m3/min, nhiÖt ®é kh« DBT=35 oC vµ nhiÖt ®é −ít WBT= 27 oC. H·y x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè nhiÖt Èm cña hçn hîp khÝ b»ng c¸ch ¸p dông biÓu ®å t-d vµ c¸c c«ng thøc ®· häc.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Gi¶i: Tra trªn biÓu ®å t-d t×m thÊy kh«ng khÝ ë tr¹ng th¸i A cã: tK,A=15 oC, t¦,A=12 oC, RH=70%, dA=7,5 g/kg , HA=34 kJ/kg, vA=0,825 m3/kg d.a; kh«ng khÝ ë tr¹ng th¸i B cã tK,B=35 oC, t¦,B=27 oC, RH=54%, dB=19,5 g/kg , HB=86 kJ/kg, vB=0,900 m3/kg d.a.

,36

35.

O

Khèi l−îng kh«ng khÝ kh« cña tr¹ng th¸i A b»ng: mA=30/0,825=36,3636 kg d.a. Khèi l−îng kh«ng khÝ kh« cña tr¹ng th¸i B b»ng: mB=12/0,900=13,3333 kg d.a. Khèi l−îng kh«ng khÝ kh« cña tr¹ng th¸i hç hîp ( tr¹ng th¸i C) b»ng: mA = mA+ mB = 36,3636 + 13,3333 =49,6969 kg d.a. Nh− vËy cña hçn hîp khÝ sÏ cã

36,20

t

=

=

C

C

3636 ,36

15. 3636

,13 ,13

3333 3333

+ +

,36

5,19.

nhiÖt ®é

72,10

=

=

kgd

.. a

d C

3636 ,36

5,7. 3636

3333 3333

,13 + ,13 +

,36

86.

dung Èm

95,47

/

=

=

kJ

kg

H C

3636 ,36

34. 3636

,13 ,13

3333 3333

+ +

vµ Enthalpy

11

Trªn biÓu ®å t-d ®iÓm tr¹ng th¸i C sÏ n»m gÇn ®−êng RH=72 %, do ®ã ϕC=73 %

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Ch−¬ng I1

KhÝ hËu

I MÆt trêi vµ bøc x¹ mÆt trêi

1. Tr¸i ®Êt quay quanh MÆt trêi MÆt trêi lµ mét khèi kh«ng khÝ nãng khæng lå, cã nhiÖt ®é bÒ mÆt kho¶ng 6000oK, liªn tôc ph¸t n¨ng l−îng nhiÖt ra xung quanh d−íi d¹ng tia bøc x¹ vµ truyÒn ®i bèn ph−¬ng d−íi d¹ng sãng ®iÖn tõ. Tr¸i ®Êt chóng ta chØ nhËn ®−îc kho¶ng 1/2.200.000.000 tæng l−îng bøc x¹ mÆt trêi. Së dÜ mÆt trêi cã nguån n¨ng l−îng lín nh− vËy lµ v× ë ®ã cã qu¸ tr×nh ph¶n øng nhiÖt h¹ch liªn tôc tõ nguyªn tö hy®r« biÕn thµnh nguyªn tö hªli.

Trong th¸i d−¬ng hÖ, mÆt trêi lµ hÖ ®øng yªn. Tr¸i ®Êt quay xung quanh mÆt trêi mét n¨m ®−îc mét vßng vµ nã tù quay quanh m×nh nã mét vßng trong mét ngµy ®ªm.

12

Trôc tù quay cña tr¸i ®Êt lµm víi mÆt ph¼ng cña quü ®¹o tr¸i ®Êt quay quanh mÆt trêi mét gãc nghiªng lµ 66o33’. V× vËy mµ gãc cña tia mÆt trêi chiÕu xuèng mçi ®iÓm trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt lu«n thay ®æi trong n¨m, t¹o thµnh hiÖn t−îng ngµy ®ªm dµi ng¾n kh¸c nhau, còng nh− t¹o thµnh bèn mïa Xu©n, H¹, Thu, §«ng. Trªn h×nh 1.1, khi tr¸i ®Êt ë vÞ trÝ A th× tia chiÕu cña mÆt trêi lµm víi mÆt ph¼ng xÝch ®¹o mét gãc vÒ phÝa b¾c δ = 90o – 66o33’ = 23o27’ vÒ phÝa b¾c, δ gäi lµ xÝch vÜ ( hoÆc gãc xÝch vÜ- declination ). Trong ngµy nµy (21/6) vµo gi÷a tr−a ë B¾c B¸n cÇu mÆt trêi ë vÞ trÝ cao nhÊt, ban ngµy dµi nhÊt, ta gäi lµ ngµy H¹ chÝ, cßn ë Nam B¸n cÇu th× l¹i lµ ngµy §«ng chÝ.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

~22/3 vµ 23/9 ~22/3 vµ 23/9 Xu©n, Thu ph©n Xu©n, Thu ph©n

~22/6 ~22/6 §«ng ChÝ §«ng ChÝ

~22/6 ~22/6 H¹ ChÝ H¹ ChÝ

D

A

Vßng B¾c cùc Vßng B¾c cùc Vßng B¾c cùc Vßng B¾c cùc ChÝ tuyÕn B¾c ChÝ tuyÕn B¾c ChÝ tuyÕn B¾c ChÝ tuyÕn B¾c XÝch ®¹o XÝch ®¹o XÝch ®¹o XÝch ®¹o ChÝ tuyÕn Nam ChÝ tuyÕn Nam ChÝ tuyÕn Nam ChÝ tuyÕn Nam

Vßng B¾c cùc Vßng B¾c cùc Vßng B¾c cùc Vßng B¾c cùc ChÝ tuyÕn B¾c ChÝ tuyÕn B¾c ChÝ tuyÕn B¾c ChÝ tuyÕn B¾c XÝch ®¹o XÝch ®¹o XÝch ®¹o XÝch ®¹o ChÝ tuyÕn Nam ChÝ tuyÕn Nam ChÝ tuyÕn Nam ChÝ tuyÕn Nam

Vßng Nam c−c Vßng Nam c−c Vßng Nam c−c Vßng Nam c−c

Vßng Nam cùc Vßng Nam cùc Vßng Nam cùc Vßng Nam cùc

C

B

H×nh 2.1. Quy luËt chuyÓn ®éng cña tr¸i ®Êt quay xung quanh mÆt trêi Khi tr¸i ®Êt ë vÞ trÝ B, tia mÆt trêi chiÕu song song víi mÆt ph¼ng xÝch ®¹o (δ = 0), ®ªm ngµy dµi b»ng nhau, ta gäi lµ ngµy Thu ph©n (23/IX).

Khi tr¸i ®Êt ë vÞ trÝ C, tia mÆt trêi chiÕu lÖch vÒ phÝa nam mÆt ph¼ng xÝch ®¹o mét gãc δ = -23o27’, trong ngµy nµy, ë B¾c B¸n cÇu n¨ng l−îng bøc x¹ chiÕu trªn ®¬n vÞ diÖn tÝch bÒ mÆt sÏ nhá nhÊt vµ ®ªm dµi, ngµy ng¾n, ®ã lµ ngµy §«ng chÝ (22/XII), ë Nam B¸n cÇu, ng−îc l¹i, lµ ngµy H¹ chÝ.

Khi tr¸i ®Êt ë vÞ trÝ D, tia mÆt trêi l¹i chiÕu song song víi mÆt ph¼ng xÝch ®¹o, (δ = 0), ngµy ®ªm dµi b»ng nhau, ®ã lµ ngµy Xu©n ph©n (21/III). Trong c¸c ngµy kh¸c trong n¨m gãc gi÷a tia chiÕu cña bøc x¹ mÆt trêi vµ mÆt ph¼ng xÝch ®¹o thay ®æi tõ δ = 23o27’ ®Õn – 23o27’.

2. ChuyÓn ®éng biÓu kiÕn cña mÆt trêi Theo ®Þnh luËt chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi, chóng ta cã thÓ xem nh− trong mét ngµy ®ªm, mÆt trêi quay mét vßng trßn quanh tr¸i ®Êt.

13

§øng ë ®iÓm A trªn mÆt ®Êt cã vÜ ®é ϕ quan s¸t mÆt trêi chuyÓn ®éng, ta thÊy nh− sau (h×nh 1.2): trong mét ngµy mÆt trêi chuyÓn ®éng trªn mét vßng trßn ph¼ng, khi mÆt trêi ë trªn mÆt ph¼ng ch©n trêi lµ ban ngµy vµ khi xuèng thÊp d−íi ch©n trêi lµ ban ®ªm.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

H×nh 2.2- H×nh chiÕu cña quü ®¹o biÓu kiÕn trªn mÆt ph¼ng ch©n trêi

Trªn h×nh 2.2 : 3 ®−êng chuyÓn ®éng biÓu kiÕn cña mÆt trêi trong ngµy H¹ chÝ ngµy Xu©n ph©n, Thu ph©n vµ ngµy ®«ng chÝ.

Ta coi mÆt trêi chuyÓn ®éng ®Òu trong mét ngµy ®ªm vµ nh− vËy cø mét giê

360o 24giê

mÆt trêi ®i ®−îc mét cung b»ng = 15o trªn vßng vËn ®éng cña nã. Giê nµy gäi lµ

giê trung b×nh cña mÆt trêi (gäi t¾t lµ giê mÆt trêi).

Giê mÆt trêi kh«ng trïng víi giê hµnh chÝnh th−êng dïng hµnh ngµy. VÝ dô ë n−íc ta, lÊy giê trung b×nh mÆt trêi ë kinh tuyÕn 105o §«ng (kinh tuyÕn qua Hµ Néi lµ 105o45) lµm giê hµnh chÝnh chung cho c¶ n−íc. Nh− vËy giê hµnh chÝnh ë n−íc ta sím

105 7=o15

105

45-

=

4giê

h¬n giê hµnh chÝnh ë Anh (kinh tuyÕn Greenwich) lµ giê vµ sím h¬n giê hµnh

15

chÝnh cña n−íc Nga (Moskva) lµ .

Vµo ngµy Xu©n ph©n (21/III) vµ Thu ph©n (23/IX), mÆt trêi mäc ë ®óng h−íng §«ng vµ lóc 6 giê s¸ng (giê trung b×nh mÆt trêi) vµ vµo lóc 18 giê chiÒu th× lÆn ë ®óng h−íng T©y. Trong c¸c ngµy kh¸c, mÆt ph¼ng chuyÓn ®éng cña mÆt trêi dÞch chuyÓn dÇn vÒ phÝa B¾c (tõ 21III ®Õn 23/IX), hoÆc vÒ Nam (tõ 23/IX ®Õn 21/III). T¹i c¸c ®Þa ®iÓm ë B¾c B¸n cÇu th× tõ 21/III ®Õn 23/IX ngµy dµi h¬n ®ªm, tõ 23/IX ®Õn 21/III, ®ªm dµi h¬n ngµy. T¹i c¸c ®iÓm ë Nam B¸n cÇu th× ng−îc l¹i. T¹i c¸c ®iÓm trªn ®−êng xÝch ®¹o ngµy vµ ®ªm lu«n lu«n b»ng nhau vµ b»ng 12 giê. ë B¾c cùc vµ Nam cùc, trong mét n¨m cã 6 th¸ng ngµy liÒn vµ 6 th¸ng ®ªm liÒn.

14

VÞ trÝ cña mÆt trêi trªn bÇu trêi vµo mét thêi ®iÓn bÊt k× ®−îc x¸c ®Þnh b»ng hai to¹ ®é cÇu lµ gãc ®é cao “h” vµ gãc ph−¬ng vÞ “A” (h×nh 2.3).

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

H×nh 2.3 Täa ®é mÆt trêi tõ vÞ trÝ quan s¸t Tõ c¸c c«ng thøc quan hÖ trong tam gi¸c cÇu “vÜ ®é ϕ, xÝch vÜ δ vµ gãc thêi gian Z” cã thÓ tÝnh ®−îc hai to¹ ®é ®ã b»ng c¸c c«ng thøc sau:

Asin

Sinh(cid:1) = sinδ.sinϕ + cosδ.cosϕ.cosZ (2.1)

Θ =

cosδ cos

sinZ h

δ

sinh

cos

=A

(2.2)

sin ϕ

Θ ϕ − sin cos h

cos

hay (2.3a)

o

o

15

15.

35

Z

2 ×=

+

=

1 3

h(cid:1) – gãc ®é cao mÆt trêi (gãc gi÷a tia mÆt trêi víi mÆt ph¼ng ch©n trêi); ϕ - vÜ ®é cña ®Þa ®iÓm quan s¸t; A(cid:1) – gãc ph−¬ng vÞ cña mÆt trêi (gãc hîp bëi h×nh chiÕu cña tia mÆt trêi xuèng mÆt ph¼ng ch©n trêi víi ph−¬ng Nam chän lµm gèc cã A(cid:1)=0o); Z – gãc giê, tÝnh nh− sau: lóc 12 giê (giê trung b×nh mÆt trêi) th× Z = 0, cø tr−íc hay sau ®ã mét giê lÊy Z = 15o. VÝ dô lóc 14 giê 20’.

.(

)M

360

+

o

sin'

23

27

=δ

284 365

gãc xÝch vÜ δ tÝnh theo c«ng thøc

trong ®ã M lµ sè thø tù ngµy kÓ tõ ngµy 1/1 ®Õn 31/12, tøc lµ ngµy 1/1 cã M=1, 2/1 cã M=2, ..., 31/1 cã M=31, 1/2 cã M=32,.. 28/2 cã M=59, v.v....

Tõ c¸c c«ng thøc trªn, cã thÓ suy ra c«ng thøc ®Ó tÝnh ®é dµi cña ngµy, gãc ph−¬ng vÞ cña mÆt trêi lóc mäc vµ lÆn, còng nh− ®é cao cña mÆt trêi lóc 12 giê tr−a nh− sau:

cos

- Gãc ph−¬ng vÞ cña mÆt trêi khi mäc (hay lÆn): tõ c«ng thøc (1.3a), cho h = 0, ta cã:

−=oA

δ ϕ

sin cos

(2.3b)

- §é cao mÆt trêi lóc 12 giê tr−a: tõ c«ng thøc (1.1), cho cos Z = 0, cã:

15

(2.4) h(cid:1) = 90o - ϕ + δ

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

cos

=Z

h cos

sin ϕδ sin - ϕδ cos

- Giê mÆt trêi mäc hay lÆn: tõ c«ng thøc tÝnh giê trung b×nh cña mÆt trêi, khi sin ®· biÕt ®é cao mÆt trêi lµ , cho h(cid:1) = 0 ta sÏ ®−îc

c«ng thøc tÝnh giê mÆt trêi mäc hay lÆn.

cos Z = - tgϕ tgδ (2.5)

§Ó gi¶i quyÕt c¸c bµi to¸n vÒ che n¾ng, chiÕu n¾ng, x¸c ®Þnh bãng ®æ.v.v… ng−êi ta biÓu diÔn ®−êng ®i cña mÆt trêi qua c¸c ngµy th¸ng trong n¨m trªn mét biÓu ®å gäi lµ biÓu ®å chuyÓn ®éng biÓu kiÕn cña mÆt trêi. Nguyªn t¾c biÓu diÔn lµ chiÕu vÞ trÝ cña mÆt trêi lªn mÆt ph¼ng ch©n trêi cña ®Þa ph−¬ng ( h×nh 2.3). Cã nhiÒu c¸ch chiÕu nªn cã nhiÒu d¹ng biÓu ®å, kiÓu hay dïng nhÊt ®−îc giíi thiÖu ë phô lôc 1.

H×nh 2.4- BiÓu ®å quü ®¹o chuyÒn ®éng biÓu kiÕn cña mÆt trêi ( biÓu ®å mÆt trêi)

16

t¹i Hµ Néi

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn V

ăn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trư

ường nhiệt ẩm (11/2011)

) trong c¸c ngµy ®Æc tr−ng t¹i Hµ Néi B¶ng 2.1: Täa ®é mÆt trêi (h(cid:1) , A(cid:1)) trong c¸c ngµy ®Æc tr−ng t¹i Hµ Néi B¶ng 2.1: Täa ®é mÆt trêi (h ( Gi¸ trÞ c¸c gãc tÝnh b»ng ®é )

14,0

84,5 84,5

4,5

62,7

107,9 107,9

21,4

27,8

78,3 78,3

16,6

56,0

104,6 104,6

34,8

41,3

70,3 70,3

27,6

47,0

102,1 102,1

48,4

54,0

58,2 58,2

36,8

35,0

100,7 100,7

62,2

64,4

36,8 36,8

43,2

19,0

102,8 102,8

75,9

69,0

360,0 360,0

45,6

360,0

180,0 180,0

87,6

Xu©n, Thu – Xu©n, Thu ph©n h(cid:1) 0,0 A(cid:1) A 90,0 90,0 §«ng chÝ h(cid:1) - A(cid:1) - H¹ chÝ h(cid:1) 8,2 A(cid:1) 112,0 112,0

17

Giê 6 7 8 9 10 11 12

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

64,4

323,2

43,2

341,0

75,9

257,2

54,0

301,8

36,8

325,0

62,2

259,3

41,3

289,7

27,6

313,0

48,4

257,9

27,8

281,7

16,6

304,0

34,8

255,4

14,0

275,5

4,5

297,3

21,4

252,1

0,0

270,0

-

-

8,2

248,0

13 14 15 16 17 18

H×nh 2.5- Quü ®¹o biÓu kiÕn cña mÆt trêi t¹i hai vßng b¾c cùc vµ nam cùc T¹i nh÷ng ®Þa ph−¬ng n»m gÇn c¸c vßng b¾c cùc hay nam cùc ( nh− St- Peterburg ch¼ng h¹n ), ban ngµy mïa ®«ng rÊt ng¾n thËm chÝ b»ng 0 giê, cßn ban ngµy mïa hÌ rÊt dµi cã thÓ tíi 24 giê. T¹i nh÷ng ®Þa ph−¬ng nµy, nh÷ng ngµy gÇn h¹ chÝ th−êng gäi lµ nh÷ng ®ªm tr¾ng.( H×nh 2.5). Kh¸c víi Hµ Néi, t¹i nh÷ng ®Þa ph−¬ng nµy mÆt trêi kh«ng bao giê ®i qua ®Ønh ®Çu, v× vËy trong c¸c c«ng tr×nh x©y dùng cã thÓ lÊy ¸nh s¸ng b»ng c¸c cöa kiÓu giÕng trêi mµ kh«ng bÞ n¾ng chiÕu vµo nhµ. 3.Bøc x¹ mÆt trêi

Quang phæ bøc x¹ mÆt trêi chiÕu xuèng tr¸i ®Êt cã b−íc sãng λ = 0,17 ®Õn 4µm, víi n¨ng l−îng bøc x¹ tËp trung trong kho¶ng b−íc sãng tõ 0,4 ®Õn 1µm (1µm = 10-6m) trong ®ã 50% n¨ng l−îng bøc x¹ n»m trong vïng tia nh×n thÊy (¸nh s¸ng) (λ = 0,38 ≈ 0,76µm), 43% n»m trong phÇn hång ngo¹i (λ > 0,76µm) vµ 7% trong phÇn tö ngo¹i (λ < 0,38µm).

18

H×nh 2.6- Bøc x¹ mÆt trêi trùc tiÕp khuÕch t¸n vµ tæng céng. ë ngoµi khÝ quyÓn, bøc x¹ mÆt trêi cùc ®¹i ë b−íc sãng λ = 0,47µm (n»m gi÷a mµu xanh biÕc vµ mµu da cam). Quang phæ bøc x¹ ë gÇn mÆt ®Êt ®−îc giíi h¹n trong ph¹m vi b−íc sãng λ = 0,29 ≈ 4,0µm vµ cùc ®¹i ë b−íc sãng λ = 0,56µm (mµu da cam).

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

N¨ng l−îng bøc x¹ mÆt trêi ®−îc ®o b»ng ®¬n vÞ calo hay Watt. Sè nhiÖt l−îng mµ mét ®¬n vÞ bÒ mÆt th¼ng gãc víi tia mÆt trêi nhËn ®−îc trong mét ®¬n vÞ thêi gian gäi lµ c−êng ®é bøc x¹ mÆt trêi (®o b»ng W/m2 hay calo/cm2.phót).

Bøc x¹ mËt trêi xuyªn qua tÇng khÝ quyÓn sÏ bÞ hÊp thô mét phÇn do c¸c h¹t n−íc, bôi, khãi, khÝ CO2, «z«n, vµ c¸c phÇn tö kh«ng khÝ, mét phÇn bÞ m©y ph¶n x¹ vµ phÇn lín cßn l¹i sÏ chiÕu xuèng mÆt ®Êt.

Sau khi hÊp thô bøc x¹ mÆt trêi, khÝ quyÓn nãng lªn vµ trë thµnh vËt bøc x¹ ph¸t nhiÖt xuèng mÆt ®Êt, l−îng nhiÖt nµy cïng víi phÇn bøc x¹ mÆt trêi bÞ khÝ quyÓn khuyÕch t¸n chiÕu xuèng tr¸i ®Êt, gäi lµ bøc x¹ khuyÕch t¸n (t¸n x¹).

Do ®ã tæng l−îng bøc x¹ mÆt trêi (J) chiÕu xuèng ®Õn mÆt ®Êt gåm 2 thµnh phÇn: trùc x¹ (S) vµ t¸n x¹ (D)

J = S + D (2.6)

b. Trùc x¹ Trùc x¹ lµ bøc x¹ mÆt trêi do c¸c tia n¾ng xuyªn qua khÝ quyÓn chiÕu trùc tiÕp xuèng mÆt ®Êt sinh ra. Khi xuyªn qua khÝ quyÓn mét phÇn n¨ng l−îng cña tia bøc x¹ mÆt trêi bÞ khuyÕch t¸n vµ hót mÊt, nªn c−êng ®é cña nã gi¶m ®i. Së dÜ cã hiÖn t−îng nµy lµ v× khÝ quyÓn th−êng kh«ng trong suèt. §Æc tr−ng cho tÝnh chÊt ®ã cña khÝ quyÓn ng−êi ta dïng hÖ sè trong suèt p. Kh«ng khÝ cµng Èm, trêi cµng ©m u th× hÖ sè p cµng nhá. ë ®ång b»ng B¾c bé vµo mïa xu©n (th¸ng II – IV) cã p ~ 0,6 [22], mïa §«ng (th¸ng XI n¨m tr−íc ®Õn th¸ng I n¨m sau) cã p = 0,75, cßn vµo mïa HÌ vµ mïa Thu trÞ sè p xÊp xØ b»ng 0,7. HÖ sè trong suèt cña khÝ quyÓn ë miÒn nói, trung du lín h¬n ë vïng ®ång b»ng. BÇu trêi thÞ trÊn Sa Pa cã p = 0,8. ë c¸c thµnh phè c«ng nghiÖp, do kh«ng khÝ cã nhiÒu bôi khãi nªn hÖ sè p th−êng nhá h¬n ë n«ng th«n.

Gäi S⊥ lµ trùc x¹ chiÕu lªn mÆt ph¼ng th¼ng gãc víi tia mÆt trêi. TrÞ sè S⊥ phô thuéc gãc cao mÆt trêi vµ ®é trong suèt cña khÝ quyÓn cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc hoÆc lÊy theo sè liÖu ®o t¹i Tr¹m KhÝ t−îng:

Trùc x¹ chiÕu lªn c¸c mÆt ph¼ng bÊt kú bao giê còng b»ng trÞ sè S⊥ nh©n víi cosin cña gãc gi÷a ph¸p tuyÕn cña mÆt ph¼ng Êy vµ h−íng cña tia n¾ng.

Sθi = S⊥ .cos(θi) (2.9)

trong ®ã θi - lµ gãc gi÷a ph¸p tuyÕn cña mÆt ph¼ng vµ h−íng cña tia n¾ng. Tr−êng hîp tæng qu¸t tÝnh cho mÆt ph¼ng nghiªng mét gãc β so víi mÆt ngang, dùa theo c¸c c«ng thøc gi¶i tam gi¸c cÇu dÔ dµng t×m ®−îc cos(θi) lµ :

(2.10) cos(θi) = cos h(cid:1).cos(A(cid:1) - a). sinβ + sin h(cid:1).cosβ

β- gãc nghiªng cña mÆt ph¼ng nghiªng so víi mÆt ph¼ng ngang h(cid:1)- gãc ®é cao mÆt trêi; A(cid:1) - gãc ph−¬ng vÞ mÆt trêi; a – gãc hîp bëi ph¸p tuyÕn cña mÆt t−êng vµ h−íng Nam hay cã thÓ gäi lµ gãc ph−¬ng vÞ cña ph¸p tuyÕn t−êng;

Khi β=0 th× ta cã trùc x¹ trªn mÆt n»m ngang:

(2.11) Sng=S⊥ . sin h(cid:1)

(2.12) S®g=S⊥ . cos h(cid:1).cos(A(cid:1) - a)

Khi β=90o ta cã trùc x¹ trªn mÆt ph¼ng th¼ng ®øng: MÆt t−êng h−íng Nam cã a = 0 nªn:

(2.13) Sn =S⊥ . cos h(cid:1).cos A(cid:1) MÆt t−êng h−íng B¾c cã a = 180o nªn:

19

(2.14) Sb= S⊥ . cos h(cid:1). cos A(cid:1)

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

MÆt t−êng h−íng §«ng cã a = 90o nªn:

(2.15) S®= S⊥ . cos h(cid:1).sin A(cid:1) MÆt t−êng h−íng T©y cã a = 270o nªn:

(2.16) St = S⊥. cos h(cid:1).sin A(cid:1)

Trong khi tÝnh to¸n theo c«ng thøc (2.12) cÇn chó ý r»ng khi (AO- a) > 90O,th× gi¸ trÞ cos (AO- a) sÏ ©m, do ®ã thµnh phÇn trùc x¹ lóc nµy sÏ mang gi¸ trÞ ©m, Trong tr−êng hîp nµy ph¶i coi trùc x¹ b»ng zero v× tia n¾ng mÆt trêi kh«ng chiÕu vµo mÆt t−êng mµ chiÕu vµo phÝa sau.

c.T¸n x¹ T¸n x¹ (bøc x¹ khuÕch t¸n) chÝnh lµ bøc x¹ tõ bÇu trêi chiÕu xuèng. Trong ®iÒu kiÖn cã m©y, t¸n x¹ th−êng t¨ng lªn rÊt nhiÒu so víi khi trêi quang m©y. C−êng ®é t¸n x¹ khi trêi cã m©y phô thuéc l−îng m©y vµ d¹ng m©y (m©y tÇng thÊp, m©y tÇng trung, m©y tÇng cao). ë n−íc ta, khÝ hËu Èm −ít, t¸n x¹ lín h¬n ë c¸c n−íc nãng kh«.

1(

+

) β

T¸n x¹ trªn mÆt ph¼ng nghiªng lµm víi mÆt ph¼ng ngang mét gãc β ®−îc x¸c ®Þnh gÇn ®óng nh− sau:

= ngD

D β

cos 2

(2.17)

Khi ®· biÕt t¸n x¹ trªn mÆt ph¼ng n»m ngang (Dng) ta cã thÓ dïng biÓu ®å tra ra Thay β=90 o nhËn ®−îc gi¸ trÞ t¸n x¹ trªn mÆt ®øng b»ng 1/2 t¸n x¹ trªn mÆt ngang.

.

cos

, 290

, 520

=

+Φ

d. TÝnh tæng x¹ HÇu hÕt c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu trªn thÕ giíi ®Òu dùa trªn c¬ së sö dông c¸c h»ng sè cña ph−¬ng tr×nh håi quy gi÷a bøc x¹ tæng céng ngµy trung b×nh th¸ng víi tØ sè t−¬ng ®èi cña tæng sè giê n¾ng trong ngµy trung b×nh th¸ng trªn tæng sè giê n¾ng trung b×nh ngµy kh¶ dÜ ®Ó x¸c ®Þnh l−îng bøc x¹ tæng céng ngµy trung b×nh th¸ng. D¹ng c¬ b¶n cña ph−¬ng tr×nh nµy lµ ph−¬ng tr×nh håi quy tuyÕn tÝnh cña Ångström

n N

Q Q

S

(2.18)

Qs=36 MJ/m2.ngµy, lµ bøc x¹ trùc tiÕp ( hoÆc gäi lµ bøc x¹ tæng céng ) trung

ar

cos(

tg.

N

.

2

=

b×nh ngµy trªn mÆt ngang ë ngoµi tÇng khÝ quyÓn. Φ- vÜ ®é ®Þa lý n- tæng sè giê n¾ng trong th¸ng, giê

tg ) δφ− 15

N – tæng sè giê n¾ng kh¶ dÜ trong ngµy, giê

Trong thùc hµnh tÝnh to¸n cã thÓ lÊy tæng sè giê n¾ng trong th¸ng theo c¸c tµi liÖu khÝ hËu (QCXDVN 02 : 2008/BXD- Sè liÖu ®iÒu kiÖn tù nhiªn dïng trong x©y dùng). D−íi ®©y lµ gi¸ trÞ tÝnh to¸n ttæng x¹ theo c«ng thøc (2.18 )cho Hµ Néi, §µ N½ng vµ Sµi Gßn.

Th¸ng

n, giê

N, giê

n/N

1 2 3 4 5 6

2,4 1,7 1,5 3,0 5,9 5,7

10,9 11,3 11,9 12,5 13,0 13,3

Q MJ/m2.ngµy 13,85 12,54 12,15 14,26 18,25 17,82

0,22 0,15 0,13 0,24 0,45 0,43

20

B¶ng Bøc x¹ tæng x¹ tÝnh to¸n cho Hµ Néi

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

7 8 9 10 11 12

6,3 5,6 5,9 5,4 4,6 4,0

13,2 12,7 12,1 11,5 11,0 10,7

0,48 0,44 0,48 0,47 0,42 0,37

18,68 18,03 18,79 18,49 17,52 16,71

Trong c¸c b¶ng trªn, sè giê n¾ng ®−îc lÊy tõ TCVN-4088-85

4. Bãng ®æ cña c«ng tr×nh kiÕn tróc

VÏ bãng ®æ cña c«ng tr×nh lªn trªn c¸c mÆt ph¼ng lµ bµi to¸n th−êng gÆp cña kiÕn tróc s−. §Ó ®¬n gi¶n, trong phÇn nµy sÏ nªu ph−¬ng ph¸p vÏ bãng ®æ trªn mÆt ®Êt b»ng c¸ch ¸p dông ph−¬ng ph¸p bãng cäc. VÒ thùc chÊt, viÖc vÏ bãng ®æ c«ng tr×nh chÝnh lµ viÖc vÏ bãng ®æ cña c¸c ®Ønh cäc råi nèi l¹i.

P §«ng a=90o

B¾c a=180o

180+ A(cid:1)

h(cid:1)

T P’ H−íng ®æ bãng A(cid:1)

T©y a=270o Nam a=0

H×nh 2.9- M« t¶ bãng ®æ cña cäc trªn mÆt b»ng

=

Cäc cã chiÒu cao H= PP’, bãng cäc lµ L=P’T, dùa treo h×nh vÏ ta cã

)h(ctg.HL Θ

(2.20)

H−íng ®æ sÏ ®èi diÖn víi ph−¬ng vÞ cña mÆt trêi, tøc lµ n»m trªn c¹nh thø hai

cña gãc (180o+A(cid:1)) II. C¸c yÕu tè khÝ hËu kh¸c 1. Giã:

Lµ sù vËn ®éng cña kh«ng khÝ tõ n¬i ¸p suÊt cao ®Õn n¬i ¸p suÊt thÊp nghi· lµ tõ n¬i nhiÖt ®é thÊp ®Õn n¬i nhiÖt ®é cao. Nh− vËy b¶n chÊt cña giã lµ: Giã thæi tõ n¬i ¸p suÊt cao ®Õn n¬i ¸p suÊt thÊp vµ giã thæi tõ n¬i nhiÖt ®é thÊp ®Õn n¬i nhiÖt ®é cao

21

Cã thÓ gi¶i thÝch b¶n chÊt nãi trªn cña giã dùa theo c«ng thøc tÝnh mËt ®é kh«ng khÝ:

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

γ o

=

γ t

1

+

t 273

, kg/m3 (2.27)

Trong ®ã: t- nhiÖt ®é kh«ng khÝ, oC γt- mËt ®é kh«ng khÝ t¹i t oC γO= 1,293 kg/m3 - mËt ®é kh«ng khÝ t¹i 0oC,

Khi t t¨ng th× γt gi¶m, nh− vËy t¹i ®ã nhiÖt ®é kh«ng khÝ cao vµ cã mËt ®é lo·ng h¬n vµ cã ¸p suÊt thÊp h¬n, do ®ã kh«ng khÝ tõ vïng nhiÖt ®é thÊp h¬n hay tõ vïng cã ¸p suÊt cao h¬n sÏ di chuyÓn tíi. Ph©n lo¹i giã: + Giã mïa: Thæi theo mïa, cã tÝnh chÊt toµn cÇu. Mïa ®«ng: Giã thæi tõ : - B¾c b¸n cÇu xuèng. - Lôc ®Þa ra biÓn. Mïa hÌ: Giã thæi tõ: - Nam b¸n cÇu lªn.

- BiÓn vµo lôc ®Þa. + Giã ®Þa ph−¬ng: Thæi trong nh÷ng ngµy thêi tiÕt æn ®Þnh theo ngµy vµ ®ªm, do ¶nh h−ëng cña ®Þa h×nh, bao gåm:

- Giã nói vµ thung lòng: Ngµy: Giã thæi tõ thung lòng lªn ®Ønh nói.( v× ®Ønh nói bÞ mÆt trêi ®èt nãng h¬n d−íi thung lòng ).

§ªm: Giã thæi tõ ®Ønh nói xuèng. ( v× bÒ mÆt ®Ønh nói cao nguéi nhanh h¬n d−íi thung lòng )

H×nh 2.11- M« t¶ Giã biÓn

H×nh 2.10- M« t¶ Giã nói vµ thung lòng

H×nh 2.12- M« t¶ Giã ph¬n

22

- Giã biÓn: Ngµy: Giã thæi tõ biÓn vµo ®Êt liÒn.( v× ®Êt liÒn bÞ mÆt trêi ®èt nãng nhanh h¬n lµm khÝ nãng bèc lªn kÐo khi l¹nh tõ biÓn vµo ).

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

§ªm: Giã thæi tõ ®Êt liÒn ra biÓn.( v× mÆt biÓn gi÷ nãng l©u h¬n ®Êt liÒn lµm khÝ nãng bèc lªn kÐo khi l¹nh tõ ®Êt liÒn ra).

- Giã ph¬n nãng kh«: X¶y ra khi giã v−ît nói cao kh«ng khÝ bÞ gi·n në l¹nh ®o¹n nhiÖt, nhiÖt ®é h¹ thÊp h¬n nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng khiÕn h¬i n−íc ng−ng tô thµnh m−a mÊt n−íc. ( §é Èm tuyÖt ®èi e gi¶m). Cµng lªn cao cµng m−a nhiÒu. Sang s−ên bªn kh«ng khÝ bÞ nÐn nãng lªn ( ®é Èm tuyÖt ®èi b·o hßa E t¨ng) khiÕn ϕ gi¶m nhá trë thµnh giã nãng kh«.

ë n−íc ta t¹i d·y Tr−êng S¬n miÒn Trung Bé cã giã ph¬n. Trªn thÕ giíi t¹i Anp¬ ( B¾c ý) ; Capcad¬ (Nga) cã giã nµy.

- §¹i l−îng biÓu thÞ giã: Tèc ®é V m/s vµ tÇn suÊt %. TÇn suÊt lµ tØ lÖ % sè lÇn xuÊt hiÖn giã trªn mçi h−íng so víi tæng sè lÇn ®o. Quy luËt giã ë mçi ®Þa ph−¬ng®−îc ®o ®¹c, thèng kª, biÓu thÞ b»ng hoa hång giã. Cã 2 lo¹i hoa giã (h×nh 14). a) Hoa giã biÓu thÞ ®¬n thuÇn tÇn suÊt. b) Hoa giã biÓu thÞ c¶ tÇn suÊt vµ tèc ®é. Trong ®ã, ®é dµi cña tia biÓu thÞ tÇn suÊt

h−íng giã (1mm = 2%). -C¬n d«ng: Lµ c¬n giã lín, thæi ®ét ngét trong thêi gian rÊt ng¾n. Khi cã d«ng th−êng kÌm theo m−a rµo, giã giËt, sÐt, vßi rång, m−a ®¸. Søc giã trong vßi rång rÊt m¹nh cã khi tíi 400km/h. Thèng kª l−îng d«ng b·o b»ng ngµy ngµy d«ng/n¨m hoÆc mïa.

Bac

40

35

30

Dong Bac

Tay Bac

25

20

- B·o: Lµ giã xo¸y khæng lå g©y biÕn ®éng m¹nh vÒ thêi tiÕt. Th−êng b¾t nguån tõ biÓn. Thèng kª l−îng b·o b»ng sè c¬n b·o/ n¨m.

17,71

10,08 15

10

9,81

5

Dong

0

Tay

13

11,85

2,97

1,71

7,34

Tay Nam

Dong Nam

36,21

23

H×nh 2.13 Hoa giã biÓu thÞ tÇn xuÊt c¶ n¨m t¹i Hµ Néi

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

15%

H×nh: 2.14 Hoa giã biÓu thÞ c¶ tÇn suÊt vµ tèc ®é

Thang giã Beaufort : Thang ®o nµy ®−îc sÜ quan h¶i qu©n ng−êi Ailen lµ Sir Francis Beaufort nªu ra kho¶ng n¨m 1805. MÆc dï lµ kÐm chÝnh x¸c nh−ng l¹i ®−îc dïng rÊ réng r;i trong thùc tÕ.

M«t¶ T×nh tr¹ng ®Êt liÒn T×nh tr¹ng mÆt biÓn CÊp Beau fort §é cao sãng (m)

VËn tèc giã t¹i 10 m trªn mùc n−íc biÓn (h¶i lý / km/h / mph)

nhá h¬n 1 / 2 / 1 LÆng giã 0

Ph¼ng lÆng

ªm ®Òm

0

0,1

2 / 4 / 2

1

Sãng l¨n t¨n, kh«ng cã ngän.

ChuyÓn ®éng cña giã thÊy ®−îc trong khãi.

H¬i phe phÈy

5 / 9 / 6

2

Phe phÈy 0,2

Sãng l¨n t¨n.

C¶m thÊy giã trªn da trÇn. TiÕng l¸ xµo x¹c.

9 / 17 / 11

Giã nhÑ 0,6

Sãng l¨n t¨n lín.

3

1

Sãng nhá.

13 / 24 / 15

4

Giã võa ph¶i

L¸ vµ cäng nhá chuyÓn ®éng theo giã. Bôi vµ giÊy rêi bay lªn. Nh÷ng cµnh c©y nhá chuyÓn ®éng.

19 / 35 / 22

5

Giã m¹nh 2

C©y nhá ®u ®−a.

Sãng dµi võa ph¶i (1,2 m). Cã mét chót bät vµ bôi n−íc.

24 / 44 / 27

3

6

Giã rÊt m¹nh

Sãng lín víi chám bät vµ bôi n−íc.

30 / 56 / 35

Giã to

4

7

BiÓn cuén sãng vµ bät b¾t ®Çu cã vÖt.

Cµnh lín chuyÓn ®éng. Sö dông « khã kh¨n. C©y to chuyÓn ®éng. Ph¶i cã sù g¾ng søc khi ®i ng−îc giã.

8

37 / 68 / 42

Giã kh¸ to 5,5

Cµnh nhá gÉy khái c©y.

9

44 / 81 / 50

Giã rÊt to 7

Mét sè c«ng tr×nh x©y dùng bÞ h− h¹i nhá.

Sãng cao võa ph¶i víi ngän sãng gÉy t¹o ra nhiÒu bôi. C¸c vÖt bät n−íc. Sãng cao (2,75 m) víi nhiÒu bät h¬n. Ngän sãng b¾t ®Çu cuén l¹i. NhiÒu bôi n−íc.

24

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

10

52 / 96 / 60

Giã b·o

9

C©y bËt gèc. Mét sè c«ng tr×nh x©y dùng h− h¹i võa ph¶i.

Sãng rÊt cao. MÆt biÓn tr¾ng xãa vµ x« m¹nh vµo bê. TÇm nh×n bÞ gi¶m.

11

60 / 111 / 69

11,5 Sãng cùc cao.

Giã b·o d÷ déi

NhiÒu c«ng tr×nh x©y dùng h− háng.

14+

12

64 / 118 / 73 vµ cao h¬n

Giã b·o cùc m¹nh

NhiÒu c«ng tr×nh h− háng nÆng.

C¸c con sãng khæng lå. Kh«ng gian bÞ bao phñ bëi bät vµ bôi n−íc. BiÓn hoµn toµn tr¾ng víi c¸c bôi n−íc. Nh×n gÇn còng kh«ng râ.

Thang ®o søc giã Beaufort ®−îc sö dông ®Ó phôc vô cho c«ng t¸c dù b¸o thêi tiÕt.

Ngµy nay, thang Beaufort ®−îc níi thªm 4 cÊp ®Ó Ên ®Þnh b·o cã søc giã trªn 117 km/h dùa theo thang b·o Saffir-Simpson vÉn ®−îc dïng ®Ó Ên ®Þnh cÊp b·o ë #¹i T©y D−¬ng.

- CÊp 13 cã søc giã 118-153 km/h (t−¬ng ®−¬ng víi cÊp 1 cña thang b·o Saffir- Simpson),

- CÊp 14 cã søc giã 154-177 km/h (t−¬ng ®−¬ng víi cÊp 2 cña thang b·o Saffir- Simpson),

- CÊp 15 cã søc giã 178-209 km/h (t−¬ng ®−¬ng víi cÊp 3 cña thang b·o Saffir- Simpson),

- Vµ cÊp 16 cã søc giã 210-249 km/h (t−¬ng ®−¬ng víi cÊp 4 cña thang b·o Saffir-Simpson).

T¹i ViÖt Nam, do hÇu nh− kh«ng cã b·o m¹nh ®Õn møc cÇn sö dông thang b·o Saffir-Simpson (lÝ do lµ c¸c c¬n b·o m¹nh trªn cÊp 12 hÇu nh− ®Òu xuÊt ph¸t tõ ngoµi ®¹i d−¬ng, sau khi v−ît qua Philipin ®Ó ®æ bé vµo ViÖt Nam th× søc giã ®· suy gi¶m rÊt nhiÒu), nªn ng−êi ta chØ cÇn sö dông thang søc giã Beaufort ®Ó m« t¶ søc m¹nh cña chóng lµ ®ñ. Giã xo¸y cã cÊp Beaufort tõ 6 ®Õn 7 trªn mét diÖn réng gäi lµ ¸p thÊp nhiÖt ®íi. Giã xo¸y tõ cÊp 8 trë lªn trªn mét diÖn réng, cã thÓ kÌm theo m−a lín gäi chung lµ b·o. Tuy nhiªn, ®iÒu nµy ®· kh«ng cßn ®óng trong thêi gian gÇn ®©y, ®iÓn h×nh lµ c¸c c¬n b·o Chanchu vµ b·o Xangsane trong n¨m 2006. MÆc dï b·o Chanchu kh«ng ®i vµo vïng bê biÓn ViÖt Nam, nh−ng víi cÊp 4 theo thang b·o Saffir-Simpson nã ®· lµm nhiÒu tµu thuyÒn bÞ ®¸nh ch×m vµ nhiÒu ng− d©n ViÖt Nam bÞ chÕt trªn biÓn §«ng. Trong dù b¸o b·o cho c¬n b·o Xangsane, lÇn ®Çu tiªn ng−êi ta ®· sö dông cÊp 13 vµ trªn cÊp 13. 2. M−a

Lµ l−îng n−íc ng−ng kÕt d−íi tr¹ng th¸i láng hoÆc r¾n r¬i xuèng mÆt ®Êt( m−a ®¸, m−a rµo, m−a phïn…).

§−îc biÓu thÞ b»ng tæng sè giê n¾ng trong c¶ n¨m hoÆc trong tõng th¸ng.

§¸nh gi¸ l−îng m−a r¬i b»ng chiÒu dµy líp n−íc (mm) t¹o trªn mÆt ph¼ng m−a r¬i: L−îng m−a mm/n¨m, th¸ng, mïa, ngµy, trËn, 15 phót. Cßn thèng kª b»ng: sè ngµy m−a/n¨m, mïa, th¸ng. 3.Sè giê n¾ng:

25

B¶ng 2.4: Sè liÖu khÝ t−îng Hµ Néi

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

4

3

2

1

10

11

12

5

7

8

9

6

81

85 178 186 258 125

83 1646 1661

85 184 310

83 189 192

83 195 296

81 148 47

81 121 20

88 47 46

87 93 84

80 85 18

84 54 25

C¶ YÕu tè khÝ n¨m hËu NhiÖt ®é,oC 16,6 17,1 19,9 23,5 27,1 28,7 28,8 28,3 27,2 24,6 21,2 17,9 23,4 83 §é Èm (%) 160 N¾ng, giê 240 M−a , mm

( Tæng sè giê n¾ng th¸ng vµ c¶ n¨m, giê; L−îng m−a trung b×nh th¸ng vµ n¨m, mm; §é Èm t−¬ng ®èi trung b×nh th¸ng vµ n¨m, %)) 1.Hµ Néi

2.3. §Æc ®iÓm khÝ hËu ViÖt Nam.

KhÝ hËu lµ nh©n tè träng yÕu cña m«i tr−êng, cã t¸c ®éng ®Õn toµn bé hÖ sinh th¸i cña vïng. Víi tÝnh chÊt chung lµ nhiÖt ®íi Èm, giã mïa, khÝ hËu n−íc ta ®−îc chia thµnh 2 vïng râ rÖt, vïng khÝ hËu phÝa B¾c vµ vïng khÝ hËu phÝa Nam, cã ranh giíi lµ 16° vÜ b¾c, ch¹y ngang ®Ìo H¶i V©n. Sù kh¸c biÖt c¬ b¶n gi÷a 2 vïng khÝ hËu nµy lµ ë chç; MiÒn khÝ hËu phÝa B¾c cã mïa ®«ng l¹nh, nhiÖt ®é trung b×nh n¨m d−íi 24°C. Vïng khÝ hËu phÝa Nam kh«ng cã mïa ®«ng, nhiÖt ®é trung b×nh n¨m tõ 24°C ®Õn 28°C. T¹i c¸c khu vùc ®ång b»ng cã mïa m−a kÐo dµi 6 th¸ng ( tõ th¸ng 5 tíi th¸ng 10) vµ mïa kh« 6 th¸ng ( tõ th¸ng 11 ®Õn th¸ng 4). ë c¶ 2 vïng sè giê n¾ng trung b×nh n¨m tõ 1400 ®Õn 2800 giê. Tæng x¹ trung b×nh n¨m 86 – 169 Kcal/cm2. §é Èm kh«ng khÝ quanh n¨m tõ 77% ®Õn 78%. ë vïng khÝ hËu phÝa B¾c, mïa §«ng cã m−a phïn, ®é Èm t−¬ng ®èi cña kh«ng khÝ cao. Cuèi n¨m cã giã nåm, ®é Èm t−¬ng ®èi rÊt lín ( ®Õn 95%), cã lóc b·o hoµ.

Mét sè vïng ®«ng Tr−êng S¬n cã giã kh« nãng thæi tõ h−íng T©y, mçi n¨m kÐo dµi chõng 1 th¸ng, ®−a nhiÖt ®é kh«ng khÝ lªn tíi trªn 35° vµ ®é Èm t−¬ng ®èi xuèng d−íi 55%.

L−îng m−a ë n−íc ta kh¸ lín, trung b×nh tõ 1100mm ®Õn 4800mm. Thêi gian m−a trong n¨m kÐo dµi tõ 67 ®Õn 223 ngµy, tËp chung vµo 1 sè th¸ng nhÊt ®Þnh. C−êng ®é m−a lín, liªn tôc ®· g©y lªn nhiÌu trËn lò lôt. Vïng ven biÓn Kh¸nh Hoµ trë ra ( vÜ tuyÕn 12° B¾c) cã nhiÒu b·o lín kÌm m−a to, n−íc biÓn d©ng cao, th−êng cã sãng thÇn. Ph©n vïng khÝ hËu X©y dùng ViÖt Nam ( theo ®Ò nghÞ míi)

D−íi gãc ®é ngµnh x©y dùng, l·nh thæ ViÖt Nam còng ®−îc chia lµm 2 vïng khÝ hËu lµ vïng khÝ hËu x©y dùng phÝa B¾c vµ vïng khÝ hËu x©y dùng phÝa Nam.

Vïng khÝ hËu x©y dùng phÝa B¾c (I) tÝnh tõ ®Ìo H¶i V©n trë ra B¾c vµ miÒn khÝ hËu x©y dùng phÝa Nam (II) tÝnh tõ ®Ìo H¶i V©n trë vµo Nam.

§Æc ®iÓm cña c¸c vïng khÝ hËu x©y dùng nµy ®−îc miªu t¶ d−íi ®©y:

1. Vïng khÝ hËu phÝa B¾c: ( Bao gåm 4 tiÓu vïng) 1. TiÓu vïng khÝ hËu nói T©y B¾c vµ Tr−êng S¬n:

Bao gåm c¸c tØnh Lai Ch©u, S¬n La, §iÖn Biªn phÝa t©y d·y Hoµng Liªn S¬n thuéc c¸c tØnh Lµo Cai, Yªn B¸i, Hoµ B×nh.

NhiÖt ®é thÊp nhÊt cã thÓ xuèng tíi d−íi 0°C ë phÝa B¾c vµ d−íi 5°C ëi phÝa Nam. T¹i khu vùc nói cao phÝa B¾c cã kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn b¨ng gi¸, m−a tuyÕt.

26

ChÞu ¶nh h−ëng cña thêi tiÕt kh« nãng, ë c¸c thung lòng thÊp, nhiÖt ®é cao nhÊt cã thÓ trªn 40°C. Vïng T©y B¾c kh«ng chÞu ¶nh h−ëng cña biÓn, khÝ hËu mang nhiÒu tÝnh chÊt lôc ®Þa, biªn ®é nhiÖt ®é ngµy lín. Trõ 1 sè khu vùc thÊp ë phÝa B¾c vµ phÇn ®u«i phÝa Nam, t¹i vïng nµy chó ý chèng l¹nh ngang chèng nãng. Thêi kú cÇn s−ëi: 60 – 90 ngµy.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Trªn phÇn lín vïng nµy, hµng n¨m cã mét mïa kh« kÐo dµi gÇn trïng víi thêi k× l¹nh. Kh«ng cã thêi k× m−a phïn, l¹nh Èm hoÆc nåm Èm.

M−a cã c−êng ®é lín vµ ph©n bè kh«ng ®Òu. Vïng nµy Ýt chÞu ¶nh h−ëng cña giã b·o nh−ng vËn tèc giã m¹nh cã thÓ trªn

40m/s, víi thêi gian tån t¹i ng¾n ( do ¶nh h−ëng cña c¸c trËn lèc, vßi rång). 2. TiÓu vïng khÝ hËu nói §«ng B¾c vµ ViÖt B¾c:

Bao gåm c¸c tØnh Cao B»ng, L¹ng S¬n, Hµ Giang, Tuyªn Quang, B¾c C¹n, Th¸i Nguyªn, Phó Thä, phÇn phÝa ®«ng d·y nói Hoµng Liªn S¬n thuéc c¸c tØnh Lµo Cai, B¾c Giang, Qu¶ng Ninh.

§©y lµ vïng cã mïa ®«ng l¹nh nhÊt n−íc ta. NhiÖt ®é thÊp nhÊt cã thÓ xuèng d−íi 0°C, cã kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn b¨ng gi¸, ë nói cao cã thÓ m−a tuyÕt. Mïa hÌ, nãng Ýt h¬n so víi ®ång b»ng nh−ng ë c¸c thung lòng thÊp nhiÖt ®é cao nhÊt cã thÓ ®¹t trªn 40°C.

Trong vïng nµy, yªu cÇu chèng l¹nh cao h¬n chèng nãng. Thêi k× cÇn s−ëi cã thÓ kÐo dµi trªn 120 ngµy, nhÊt lµ vÒ ban ®ªm vµ ë phÇn trªn cïng cña c¸c vïng nói cao. .3. TiÓu vïng khÝ hËu ®ång b»ng B¾c Bé

Bao gåm toµn bé ®ång b»ng vµ trung du nöa phÇn phÝa B¾c, thuéc c¸c tØnh B¾c Ninh, VÜnh Phóc, Hµ T©y, Hµ Néi, H¶i Phßng, H¶i D−¬ng, H−ng Yªn, Hµ Nam, Nam §Þnh, Ninh B×nh, Th¸i B×nh.

Biªn ®é nhiÖt ®é, ®é Èm thÊp h¬n so víi 2 vïng A1, A2. NhiÖt ®é thÊp nhÊt Ýt cã kh¶ n¨ng xuèng d−íi 0°C ë phÝa B¾c vµ 5°C ë phÝa Nam.

NhiÖt ®é cao nhÊt cã thÓ ®¹t tíi 40°C. Riªng phÝa Nam, tõ Thanh Ho¸ trë ra cã thÓ ®¹t tíi 42 - 43°C do ¶nh h−ëng trùc tiÕp cña thêi tiÕt kh« nãng.Trong vïng, chèng nãng lµ quan träng nh−ng còng cÇn che ch¾n giã l¹nh mïa ®«ng.

M−a nhiÒu, c−êng ®é m−a kh¸ lín. Mïa Èm, mïa kh« kh«ng ®ång nhÊt trong vïng.

B·o cã ¶nh h−ëng trùc tiÕp tíi toµn vïng. M¹nh nhÊt lµ ë ven biÓn, vËn tèc giã

m¹nh cã thÓ trªn 40km/s. 4. TiÓu vïng khu IV cò ( Thanh Ho¸, NghÖ An, Hµ TÜnh, Qu¶ng B×nh, Qu¶ng TrÞ, Thõa Thiªn HuÕ). .2. Vïng khÝ hËu phÝa Nam ( 3 tiÓu vïng)

Bao gåm toµn bé phÇn l·nh thæ phÝa Nam ®Ìo H¶i V©n. KhÝ hËu c¬ b¶n lµ nhiÖt ®íi, giã mïa, kh«ng cã mïa ®«ng l¹nh. Riªng phÝa B¾c cña miÒn cßn chÞu ¶nh h−ëng 1 phÇn cña c¸c ®ît giã mïa §«ng B¾c m¹nh, ë ®ång b»ng quanh n¨m chØ cã 1 mïa nãng. NhiÖt ®é trung b×nh n¨m lín h¬n 24°C. Trõ vïng nói, miÒn nµy kh«ng cã yªu cÇu chèng l¹nh, chØ cÇn chèng nãng.

MiÒn khÝ hËu phÝa Nam ®−îc chia lµm 2 tiÓu vïng khÝ hËu:

.1 TiÓu vïng Nam Bé:

Hµng n¨m chØ cã 2 mïa kh« vµ Èm, t−¬ng ph¶n nhau râ rÖt, phï hîp víi 2 mïa giã vµ kh«ng ®ång nhÊt trong vïng. C−êng ®é m−a kh¸ lín ë Nam Bé, gåm c¸c tØnh: Bµ RÞa Vòng Tµu, An Giang, §ång Nai, B×nh D−¬ng, B×nh Ph−íc, T©y Ninh, Thµnh Phè Hå ChÝ Minh, VÜnh Long, Trµ Giang, CÇn Th¬, Sãc Tr¨ng, Kiªn Giang, B¹c Liªu vµ Cµ Mau. 2 TiÓu vïng khÝ hËu Duyªn H¶i vµ Nam Trung Bé

27

Bao gåm toµn bé vïng ®ång b»ng vµ ®åi nói thÊp d−íi 100m, thuéc tØnh Qu¶ng Nam, Qu¶ng Ng·i, B×nh §Þnh, Phó Yªn, Kh¸nh Hoµ, Ninh ThuËn,

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

KhÝ HËu c¬ b¶n lµ nhiÖt ®íi, giã mïa, kh«ng cã mïa ®«ng l¹nh( trõ phÇn phÝa B¾c cßn cã mïa ®«ng h¬i l¹nh).

NhiÖt ®é thÊp nhÊt nãi chung kh«ng d−íi 10°C. NhiÖt ®é cao nhÊt v−ît 40°C ë phÝa B¾c vµ ®¹t 35 - 40°C ë phÝa Nam. Do ¶nh h−ëng cña biÓn, biªn ®é nhiÖt ®é ngµy còng nh− n¨m ®Òu nhá. Trong vïng kh«ng cÇn chèng l¹nh. 3 TiÓu vïng khÝ hËu T©y Nguyªn

Bao gåm toµn bé phÇn nói cao trªn 100m cña nöa phÇn phÝa Nam, thuéc c¸c tØnh Gia Lai, Kon Tum, §¾c L¾c, L©m §ång.

28

KhÝ hËu vïng nói, nhiÖt ®íi. Mïa ®«ng chÞu ¶nh h−ëng chót Ýt cña giã mïa §«ng B¾c ë phÇn B¾c. Møc ®é l¹nh phô thuéc ®é cao ®Þa h×nh. Trªn vïng nói cao, Ýt l¹nh, nhiÖt ®é c¸c th¸ng ®«ng cao h¬n vïng T©y B¾c tõ 4 ®Õn 5°C. NhiÖt ®é thÊp nhÊt trªn vµnh ®ai nói cao tõ 0 ®Õn 5°C, ë c¸c vïng kh¸c trªn 5°C.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Ch−¬ng iii

TiÖn nghi nhiÖt

3.1. Vi khÝ hËu trong c«ng tr×nh kiÕn tróc

KhÝ hËu chung cña mçi vïng chÞu t¸c ®éng cña c¸c nh©n tè vÜ m« nh− mÆt trêi, vÜ ®é, ®Þa h×nh, tr¹ng th¸i bÒ mÆt tr¸i ®Êt, tr¹ng th¸i khÝ quyÓn v.v… gäi lµ “®¹i khÝ hËu”. Vi khÝ hËu lµ khÝ hËu ë mét ph¹m vi nhá nh− khÝ hËu trong phßng, trong c«ng tr×nh, khÝ hËu trong xãm, trong tiÓu khu v.v... Ngoµi c¸c t¸c ®éng cña c¸c nh©n tè vÜ m«, vi khÝ hËu cßn chÞu t¸c ®éng chñ yÕu cña c¸c ®iÒu kiÖn biªn do con ng−êi t¹o nªn, nh−: nhµ cöa, gi¶i ph¸p bè trÝ quy ho¹ch kiÕn tróc, c©y cèi, ao hå, s©n b·i, kÕt cÊu ng¨n che, còng nh− c¸c ho¹t ®éng sinh ho¹t vµ s¶n xuÊt cña con ng−êi.

XuÊt ph¸t tõ sù t¸c ®éng cña vi khÝ hËu ®Õn con ng−êi vµ c«ng tr×nh, vi khÝ hËu ®−îc ®Æc tr−ng bëi 4 yÕu tè chÝnh: nhiÖt ®é kh«ng khÝ, ®é Èm kh«ng khÝ, tèc ®é chuyÓn ®éng cña kh«ng khÝ vµ bøc x¹ cña m«i tr−êng (do mÆt trêi, do khÝ quyÓn vµ do nhiÖt ®é bÒ mÆt cña c¸c kÕt cÊu xung quanh)

NhiÖt ®é kh«ng khÝ cã ¶nh h−ëng lín nhÊt ®èi víi c¶m gi¸c nãng l¹nh cña con ng−êi. T¨ng cao nhiÖt ®é trong mïa l¹nh sÏ ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn Êm ¸p cho con ng−êi, h¹ thÊp nhiÖt ®é trong mïa nãng sÏ lµm cho ng−êi ta c¶m thÊy m¸t mÎ dÔ chÞu. Biªn ®é dao ®éng nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong ngµy lµ mét chØ tiªu cã quan hÖ ®Õn ®iÒu kiÖn vÖ sinh ®èi víi con ng−êi. Dao ®éng nhiÖt ®é cµng lín, c¬ thÓ con ng−êi cµng ph¶i ®iÒu tiÕt nhiÒu, nªn cµng mÖt mái vµ dÔ sinh èm ®au.

§é Èm còng liªn quan kh¸ lín ®iÒu kiÖn nãng l¹ng cña con ng−êi. VÒ muµ l¹nh, ®é Èm cµng cao, c¬ thÓ bÞ mÊt nhiÖt ra m«i tr−êng chung quanh cµng nhanh, do ®ã cµng c¶m thÊy l¹nh. VÒ mïa nãng ®é Èm cµng cao, må h«i cµng khã bèc h¬i to¶ nhiÖt, con ng−êi c¶m thÊy oi bøc.

Tèc ®é giã cã liªn quan tíi tèc ®é bèc h¬i to¶ nhiÖt cña må h«i, còng nh− ®Èy m¹nh qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt gi÷a con ng−êi vµ m«i tr−êng xung quanh b»ng ®èi l−u. Giã cµng lín c¬ thÓ tho¸t nhiÖt cµng nhanh, do ®ã g©y c¶m gi¸c m¸t mÎ trong mïa nãng vµ c¶m gi¸c rÐt buèt trong mïa l¹nh.

Ngoµi l−îng bøc x¹ cña mÆt trêi vµ khÝ quyÓn, con ng−êi cßn trao ®æi nhiÖt bøc x¹ víi c¸c bÒ mÆt kÕt cÊu vµ ®å vËt xung quanh. Khi nhiÖt ®é bÒ mÆt cao h¬n nhiÖt ®é mÆt da ng−êi, c¬ thÓ sÏ nhËn thªm l−îng nhiÖt bøc x¹ cña c¸c bÒ mÆt ®ã. Khi nhiÖt ®é mÆt da lín h¬n th× ng−îc l¹i, c¬ thÓ sÏ bøc x¹ nhiÖt l−îng tíi c¸c bÒ mÆt xung quanh. NhiÖt ®é bÒ mÆt kÕt cÊu cã thÓ t¨ng thªm c¶m gi¸c nãng bøc trong mïa nãng vµ gi¸ l¹nh trong mïa l¹nh cña con ng−êi.

CÇn chó ý lµ c¸c ®éng t¸c cña c¸c yÕu tè vi khÝ hËu lªn c¬ thÓ con ng−êi cã tÝnh chÊt tæng hîp, ®ång thêi vµ quan hÖ h÷u c¬ víi nhau.

3.2. T¸c ®éng cña c¸c yÕu tè vi khÝ hËu ®Õn c¶m gi¸c nhiÖt cña con

ng−êi. NhiÖt ®é b¶n th©n con ng−êi (th©n nhiÖt) th−êng gi÷ mét trÞ sè kh«ng ®æi tõ 36,5oC ®Õn 37,5oC, trung b×nh lµ 37oC. Së dÜ th©n nhiÖt cè ®Þnh lµ do c¸c bé phËn chøc n¨ng ®iÒu hoµ nhiÖt d−íi sù chi phèi cña hÖ thÇn kinh, nhiÖt n¨ng kh«ng ngõng ®−îc s¶n sinh ra trong c¬ thÓ vµ kh«ng ngõng ®−îc to¶ ra ngoµi.

29

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Con ng−êi trao ®æi nhiÖt víi m«i

tr−êng xung quanh d−íi c¸c d¹ng chñ yÕu sau: bøc x¹, ®èi l−u, bèc h¬i, må h«i vµ h« hÊp. L−îng nhiÖt trao ®æi ®ã phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh−: quÇn ¸o mÆc, t− thÕ con ng−êi (ngåi, n»m, ®øng) vµ ®iÒu kiÖn vi khÝ hËu cña m«i tr−êng. §iÒu kiÖn cÇn thiÕt ®Ó cã ®−îc sù tho¶i m¸i ( tiÖn nghi nhiÖt ) lµ:

H×nh 3.1: Sù trao ®æi nhiÖt gi÷a c¬ thÓ víi m«i tr−êng

M ± Rd ± Cv ± Cd – E = 0 ; (3.1) trong ®ã M – (Metabolism) L−îng nhiÖt do c¬ thÓ sinh ra tÝnh theo W/m2cña diÖn tÝch bÒ mÆt c¬ thÓ;

Cv – l−îng nhiÖt trao ®æi gi÷a c¬ thÓ víi m«i tr−êng xung quanh b»ng ®èi l−u, W/m2 ;

Rd – l−îng nhiÖt trao ®æi gi÷a c¬ thÓ víi m«i tr−êng xung quanh b»ng bøc x¹, W/m2 ;

0,425H0,725, m2 (3.2)

Cd – l−îng nhiÖt trao ®æi gi÷a c¬ thÓ víi bµn ghÕ b»ng dÉn nhiÖt, W/m2 ; E – l−îng nhiÖt mÊt ®i do bèc h¬i cña c¬ thÓ, W/m2 ; C¸c ®¹i l−îng trong c«ng thøc trªn ®−îc tÝnh cho mét ®¬n vÞ diÖn tÝch c¬ thÓ ng−êi. DiÖn tÝch mÆt da cña c¬ thÓ ng−êi hay cßn gäi lµ hÖ sè Du Bois ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

AD = 0,202.mb

mb – träng l−îng ng−êi (kg); H – chiÒu cao ng−êi (m); th«ng th−êng AD =1,7 m2 – 1,8m2.

B¶ng 3.1. L−îng nhiÖt do qu¸ tr×nh sinh lý trong c¬ thÓ ng−êi sinh ra (M)

Met Kcal/h D¹ng ho¹t ®éng W/m2

62 71 90 108 146-178

30

Ngñ N»m Ngåi nghØ §øng nghØ BÕp nóc Thî may Söa ch÷a ®iÖn, ®å gia dông Ngåi ®äc s¸ch t¹i c«ng së §¸nh m¸y t¹i v¨n phßng §øng s¾p xÕp tµi liÖu §øng, thØnh tho¶ng ®i l¹i NhÊc vËt nÆng, ®ãng gãi L¸i xe t¶i 40 46 58,2 70 94 – 115 105 154,6 55 65 80 123 120 185 0,7 0,8 1,0 1,2 1,6– 2,0 1,8 2,66 1,0 1,1 1,4 2,1 2,1 3,2 163 239 85 101 124 190 186 286

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn V

ăn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trư

ường nhiệt ẩm (11/2011)

217-395 269-364 325-418

Khiªu vò ThÓ thao/huÊn luyÖn §¸nh bãng chuyÒn §i bé, 9 m/s §i bé, 1,2 m/s §i bé, 1,8 m/s Ch¹y, 2,37 m/s Xuèng thang Lªn cÇu thang 2,0 2,6 3,8 6,29 4,0 12,1 178 232 341 567 361 1094

140 – 255 2,4 – 4 ,4 174 – 235 3,0 – 4 ,0 210 – 270 3,6 – 4 ,0 115 150 220 366 233 707 C¸c l−îng nhiÖt trao ®æi gi÷a con ng−êi vµ m«i tr−êng tÝnh nh− sau: C¸c l−îng nhiÖt trao ®æi gi÷a con ng−êi vµ m«i tr−êng tÝnh nh− sau: C¸c l−îng nhiÖt trao ®æi gi÷a con ng−êi vµ m«i tr−êng tÝnh nh− sau: L−îng nhiÖt trao ®æi b»ng bøc x¹ gi÷a c¬ thÓ ng−êi víi m«i tr−êng xung 1)L−îng nhiÖt trao ®æi b»ng bøc x¹ gi÷a c¬ thÓ ng−êi víi m«i tr−êng xung L−îng nhiÖt trao ®æi b»ng bøc x¹ gi÷a c¬ thÓ ng−êi víi m«i tr−êng xung

quanh ®−îc thÓ hiÖn b»ng c«ng thøc: quanh ®−îc thÓ hiÖn b»ng c«ng thøc:

35(16, 16,2

)

Rq =

Rt−

, Kcal/h

Rt

(3.3)

NhiÖt ®é bøc x¹, oC - NhiÖt ®é bøc x¹, oC

nhiÖt ®é mÆt da ng−êi, oC 35 – nhiÖt ®é mÆt da ng−êi, oC

th−êng gäi lµ nhiÖt ®é bøc x¹ NhiÖt ®é tR th−êng gäi lµ nhiÖt ®é bøc x¹ trung b×nh trong phßng, cã thÓ x¸c ®Þnh theo trung b×nh trong phßng, cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

t

R

(3.4)

∑= F τ i ∑ F i

H H×nh 3.2 : NhiÖt kÕ cÇu ®en : NhiÖt kÕ cÇu ®en

cßn cã thÓ x¸c ®Þnh tõ nhiÖt ®é ®o b»ng nhiÖt kÕ cÇu ®en nh− sau: NhiÖt ®é tR cßn cã thÓ x¸c ®Þnh tõ nhiÖt ®é ®o b»ng nhiÖt kÕ cÇu ®en nh− sau: cßn cã thÓ x¸c ®Þnh tõ nhiÖt ®é ®o b»ng nhiÖt kÕ cÇu ®en nh− sau:

tR = tc® + 2,35 v (tc® - ta) (3.5) ) (3.5)

Fi vµ τi – diÖn tÝch vµ nhiÖt ®é bÒ mÆt cña kÕt cÊu thø i cña phßng: diÖn tÝch vµ nhiÖt ®é bÒ mÆt cña kÕt cÊu thø i cña phßng: diÖn tÝch vµ nhiÖt ®é bÒ mÆt cña kÕt cÊu thø i cña phßng: nhiÖt ®é cÇu ®en; 0C tc® – nhiÖt ®é cÇu ®en; nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong phßng ; 0C ta – nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong phßng vËn tèc giã trong phßng ; m/sec v – vËn tèc giã trong phßng ; NhiÖt ®é cÇu ®en ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch dïng mét qu¶ cÇu b»ng ®ång máng, NhiÖt ®é cÇu ®en ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch dïng mét qu¶ cÇu b»ng ®ång máng, NhiÖt ®é cÇu ®en ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch dïng mét qu¶ cÇu b»ng ®ång máng, 15cm, mÆt ngoµi quÐt ®en (b»ng muéi khãi ®Ìn) sao cho hÖ sè 15cm, mÆt ngoµi quÐt ®en (b»ng muéi khãi ®Ìn) sao cho hÖ sè ®−êng kÝnh kho¶ng 10 – 15cm, mÆt ngoµi quÐt ®en (b»ng muéi khãi ®Ìn) sao cho hÖ sè bøc x¹ bÒ mÆt xÊp xØ b»ng hÖ sè bøc x¹ cña vËt ®en tuyÖt ®èi. CÇu ®en ®−îc treo ë vÞ bøc x¹ bÒ mÆt xÊp xØ b»ng hÖ sè bøc x¹ cña vËt ®en tuyÖt ®èi. CÇu ®en ®−îc treo ë vÞ bøc x¹ bÒ mÆt xÊp xØ b»ng hÖ sè bøc x¹ cña vËt ®en tuyÖt ®èi. CÇu ®en ®−îc treo ë vÞ trÝ cÇn xÐt trong phßng. §Æt mét nhiÖt kÕ vµo trong qu¶ cÇu sao cho bÇu thuû ng©n ë trÝ cÇn xÐt trong phßng. §Æt mét nhiÖt kÕ vµo trong qu¶ cÇu sao cho bÇu thuû ng©n ë trÝ cÇn xÐt trong phßng. §Æt mét nhiÖt kÕ vµo trong qu¶ cÇu sao cho bÇu thuû ng©n ë ®Ó ®o nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë trong cÇu ®en, nhiÖt ®é nµy gäi lµ ®Ó ®o nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë trong cÇu ®en, nhiÖt ®é nµy gäi lµ chÝnh t©m qu¶ cÇu, ®Ó ®o nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë trong cÇu ®en, nhiÖt ®é nµy gäi lµ nhiÖt ®é cÇu ®en. Nã cã mét qu¸n tÝnh cì chõng 15 phót, tuy nhiªn sau kho¶ng thêi nhiÖt ®é cÇu ®en. Nã cã mét qu¸n tÝnh cì chõng 15 phót, tuy nhiªn sau kho¶ng thêi nhiÖt ®é cÇu ®en. Nã cã mét qu¸n tÝnh cì chõng 15 phót, tuy nhiªn sau kho¶ng thêi gian nµy, sè ®äc ®−îc sÏ cho tæ hîp cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ vµ ¶nh h−ëng cña bøc x¹ gian nµy, sè ®äc ®−îc sÏ cho tæ hîp cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ vµ ¶nh h−ëng cña bøc x¹ gian nµy, sè ®äc ®−îc sÏ cho tæ hîp cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ vµ ¶nh h−ëng cña bøc x¹ hiÖt ®é kh«ng khÝ nãng, nh−ng mÆt t−êng ®èi diÖn ph¸t x¹ hoÆc nhËn ®−îc. NÕu nhiÖt ®é kh«ng khÝ nãng, nh−ng mÆt t−êng ®èi diÖn ph¸t x¹ hoÆc nhËn ®−îc. NÕu n l¹nh th× bøc x¹ sÏ ph¸t x¹ tõ qu¶ cÇu vµ do ®ã sè ®äc ®−îc sÏ thÊp h¬n nhiÖt ®é kh«ng l¹nh th× bøc x¹ sÏ ph¸t x¹ tõ qu¶ cÇu vµ do ®ã sè ®äc ®−îc sÏ thÊp h¬n nhiÖt ®é kh«ng l¹nh th× bøc x¹ sÏ ph¸t x¹ tõ qu¶ cÇu vµ do ®ã sè ®äc ®−îc sÏ thÊp h¬n nhiÖt ®é kh«ng khÝ. NÕu bøc x¹ nhËn ®−îc th× sè ®äc ®−îc sÏ cao h¬n nhiÖt ®é kh«ng khÝ. khÝ. NÕu bøc x¹ nhËn ®−îc th× sè ®äc ®−îc sÏ cao h¬n nhiÖt ®é kh«ng khÝ. khÝ. NÕu bøc x¹ nhËn ®−îc th× sè ®äc ®−îc sÏ cao h¬n nhiÖt ®é kh«ng khÝ.

Ó ng−êi víi m«i tr−êng xung 2)L−îng nhiÖt trao ®æi b»ng ®èi l−u gi÷a c¬ thÓ ng−êi víi m«i tr−êng xung 2)L−îng nhiÖt trao ®æi b»ng ®èi l−u gi÷a c¬ th

31

quanh ®−îc thÓ hiÖn b»ng c«ng thøc quanh ®−îc thÓ hiÖn b»ng c«ng thøc

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

, 50

q

v

, 878

( 35

=

−

K

)t K

Kt

, Kcal/h (3.6)

v – Tèc ®é giã cña kh«ng khÝ trong phßng, (m/s )

– NhiÖt ®é kh«ng khÝ, oC

NÕu qK d−¬ng, giã cã t¸c dông gióp ng−êi to¶ nhiÖt, ng−îc l¹i, giã sÏ lµm t¨ng nhiÖt ®èi l−u truyÒn vµo ng−êi.

8,0

3) L−îng nhiÖt táa ®i b»ng bèc h¬i må h«i ®−îc thÓ hiÖn b»ng c«ng thøc

=

v.1,29

−

( 42

)e

q mh

; Kcal/h (3.7)

e – ¸p suÊt h¬i n−íc, mmHg E = 42 – ¸p suÊt h¬i n−íc b·o hßa trªn mÆt da, mmHg

3.3.§¸nh gi¸ tiÖn nghi Vi khÝ hËu

ChØ tiªu nhiÖt ®é hiÖu qu¶ ( Effective Temperature) NhiÖt ®é hiÖu qu¶ ( Effective Temperature) lµ mét chØ sè m«i tr−êng tæng hîp vÒ mét con sè c¸c t¸c ®éng cña nhiÖt ®é kh«, nhiÖt ®é −ít, ®é Èm vµ tèc ®é giã tíi c¶m gi¸c nãng l¹nh mµ c¬ thÓ ng−êi c¶m thÊy. NhiÖt ®é hiÖu qu¶ ®−îc ®Þnh nghÜa lµ nhiÖt ®é mµ t¹i ®ã kh«ng khÝ víi ®é ¶m b·o hßa vµ kh«ng chuyÓn ®éng g©y ra cho ng−êi mÆc quÇn ¸o b×nh th−êng ngåi trong nhµ mét c¶m gi¸c tiÖn nghi gièng nh− ë trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é, ®é Èm vµ tèc ®é giã thùc tÕ.

NhiÖt ®é hiÖu qu¶ dïng ®Ó ®¸nh gi¸ tiÖn nghi nhiÖt cña c¬ thÓ ng−êi ®−îc tÝnh theo hai ph−¬ng ph¸p:

a/B»ng c«ng thøc Webb:

t

=

.(5,0 t

+

.94,1) −

v

hq

t U

K trong ®ã tK lµ nhiÖt ®é kh«, t¦ lµ nhiÖt ®é −ít, v- tèc ®é giã, m/sec

(3.8)

b/ B»ng to¸n ®å nhiÖt ®é hiÖu qu¶:Dùa trªn c«ng thøc Webb cã thÓ dùng ®−îc to¸n ®å nh− h×nh vµ gäi lµ to¸n ®å nhiÖt ®é hiÖu qu¶. Vïng tiÖn nghi n»m trong kho¶ng 20oC< thq<27oC ( h×nh 3.3)

VÝ dô: Cho tk=32oC, ϕ=80%, v=5 m/s, t×m thq Dïng biÓu ®å t-d tra ®−îc t¦=29 oC, dãng ®−êng th¼ng nèi tk víi t¦, giao ®iÓm cña ®−êng nµy víi ®−êng tèc ®é giã v=5 m/s sÏ gÆp ®−êng thq=26oC. §¸p sè : thq=26oC. Nh− vËy c¶m gi¸c nhiÖt lµ dÔ chÞu. Khi sö dông to¸n ®å nµy cã thÓ thay nhiÖt ®é kh«ng khÝ b»ng nhiÖt ®é bøc x¹

khi tR>tK

32

Gi¸ trÞ nhiÖt ®é hiÖu qu¶ t×m ®−îc b»n c¸ch thay nhiÖt ®é kh«ng khÝ b»ng nhiÖt ®é cÇu ®en sÏ ®−îc gäi lµ nhiÖt ®é hiÖu qu¶ ®· hiÖu chØnh ( Corrected Effective Temperature- CET)

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

33

H×nh 3.3: To¸n ®å nhiÖt ®é hiÖu qu¶ (dïng cho ng−êi mÆc quÇn ¸o b×nh th−êng)

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

TruyÒn nhiÖt æn ®Þnh

Ch−¬ng I V

I. ba ph−¬ng thøc TRUYÒN NHIÖT c¬ b¶n:

NhiÖt lu«n truyÒn tõ n¬i cã nhiÖt ®é cao tíi n¬i cã nhiÖt ®é thÊp. Cã 3 ph−¬ng thøc truyÒn nhiÖt: DÉn nhiÖt ( conduction) , §èi l−u (convection) vµ bøc x¹ (radiation). 1.TruyÒn nhiÖt b»ng dÉn nhiÖt:

Lµ sù truyÒn nhiÖt qua vËt chÊt mµ kh«ng cã hiÖn t−îng thay ®æi vÞ trÝ c¸c ph©n tö vµ chØ x¶y ra víi chÊt r¾n.

2

I

=

1 − UU R

Qu¸ tr×nh dÉn nhiÖt lµ do c¸c ®iÖn tö tù do ch¹y tõ nguyªn tö nµy sang nguyªn tö kh¸c g©y nªn. Kim lo¹i dÉn nhiÖt tèt, khÝ vµ n−íc dÉn nhiÖt kÐm. Nh÷ng vËt liÖu rçng chøa nhiÒu bät khÝ chÝnh lµ nh÷ng chÊt c¸ch nhiÖt tèt trong x©y dùng. T−¬ng tù nh− ®Þnh luËt ¤m trong dßng ®iÖn kh«ng ®æi: C−êng ®é dßng ®iÖn ®−îc tÝnh b»ng c«ng thøc:

t

2

q

=

C−êng ®é dßng nhiÖt ( heat flux, heat transfer rate ) q x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

t 1 − R

, W/m2

H×nh 4.1 . M« t¶ truyÒn nhiÖt qua v¸ch ph¼ng

]m[

Nhiet

tro

R,

=

trong ®ã t1, t2 lµ nhiÖt ®é 2 bÒ mÆt cña v¸ch ph¼ng, R ®−îc gäi lµ nhiÖt trë cña v¸ch. NhiÖt trë ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

o

Chieu nhiet

, δ kCal

]C.h.m/

soHe

dan

day [ , λ

, m2.h.oC/kCal (4.1)

HÖ sè dÉn nhiÖt λ phô thuéc vµo: -tØ träng vËt liÖu: tØ träng lín th× λ nhá -®é Èm vËt liÖu: ®é Èm t¨ng λ t¨ng -cÊu tróc vËt liÖu: λ cña cÊu tróc däc thí, tinh thÓ, h÷u c¬ lín h¬n λ cña cÊu tróc ngang thí, v« ®Þnh h×nh, h÷u c¬. HÖ sè dÉn nhiÖt λ ®−îc tra theo c¸c b¶ng ( b¶ng ). VÝ dô: BTCT cã =1,33

34

kCal/m.h.oC; g¹ch m¸y: 0,7; g¹ch thñ c«ng 0,25 X¸c ®Þnh nhiÖt trë cña kÕt cÊu:

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Cã 3 tr−êng hîp ®iÓn h×nh sau: 1.KÕt cÊu nhiÒu líp vËt liÖu: NhiÖt trë ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

(cid:8)(cid:9) λ(cid:9)

(cid:8)(cid:10) λ(cid:10)

(cid:8)(cid:11) λ(cid:11)

(4.2) (cid:4) (cid:6) (cid:4) (cid:4) (cid:1) (cid:2) (cid:1)(cid:3) (cid:4) (cid:1)(cid:5) (cid:4) (cid:6) (cid:4) (cid:1)(cid:7) (cid:2)

2. KÕt cÊu cã nhiÒu líp vµ cã líp kh«ng khÝ kÝn:

NhiÖt trë ®−îc x¸c ®Þnh nh− trªn, nÕu cã líp kh«ng khÝ kÝn th× nhiÖt trë cña riªng líp

H×nh 4.2 KÕt cÊu cã nhiÒu líp( a) vµ cã líp kh«ng khÝ kÝn( b)

kh«ng khÝ kÝn nµy ®−îc x¸c ®Þnh theo b¶ng d−íi ®©y: (cid:8)(cid:10) λ(cid:10)

(cid:8)(cid:9) λ(cid:9)

(cid:8)(cid:11) λ(cid:11)

(4.3) (cid:4) (cid:1) (cid:2) (cid:1)(cid:3) (cid:4) (cid:1)(cid:5) (cid:4) (cid:6) (cid:1)(cid:12)(cid:12)(cid:12) (cid:4) (cid:6) . (cid:4)(cid:1)(cid:7) (cid:2) (cid:4) (cid:6) (cid:4) (cid:1)(cid:12)(cid:12)(cid:12) (cid:4) (cid:6) (cid:4)

B¶ng 4.7 - NhiÖt trë cña líp kh«ng khÝ kÝn( nguån: ISO 6946:1996(E))

H−íng truyÒn nhiÖt Lªn trªn N»m Ngang Xuèng d−íi ChiÒu dµy líp kkk (mm) m2.K/W m2.K/W m2.K/W

m2.h.K/ kCal 0

m2.h.K /kCal 0 0,13 0,15 0,17 0,19 0,19 0,19 0,19 0,19 m2.h.K/ kCal 0 0,13 0,15 0,17 0,20 0,21 0,21 0,21 0,21 0,13 0,15 0,17 0,20 0,22 0,24 0,26 0,27 0 0,11 0,13 0,15 0,17 0,18 0,18 0,18 0,18 0 0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,21 0,22 0,23 0 0,11 0,13 0,15 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0 5 7 10 15 25 50 100 300

3.NhiÖt trë cña kÕt cÊu cã mét líp nhiÒu m¶ng vËt liÖu:

q1

q2

q3

A1

A2

δ

A3

H×nh 4.3: Minh ho¹ kÕt cÊu cã mét líp nhiÒu m¶ng vËt liÖu

35

C¸ch tÝnh: Thay h×nh thøc c¶ 3 m¶ng thµnh 1 m¶ng cã chung hÖ sè dÉn nhiÖt b»ng λtb. HÖ sè dÉn nhiÖt λtb ®−îc t×m theo c«ng thøc trung b×nh träng theo c¸ch suy diÔn sau:

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

t

q;

q

=

=

i

Σ

+

+

∆

+

∆ λ tb δ ∆

λ tb

λ 3

λ 3

)A 3

2

AA(.t 1

2

)A 3

λ 2

2

+

+

=

=

NhiÖt l−îng truyÒn qua m¶ng 1 lµ q1.A1, qua m¶ng 2 lµ q2.A2, qua m¶ng 3 lµ q3.A3 Tæng nhiÖt l−îng truyÒn qua c¶ tÊm lµ: q1.A1+q2.A2+q3.A3= qΣ.( A1+ A2+ A3)= qΣ.ΣAi trong ®ã q1,q2,q3 lµ mËt ®é dßng nhiÖt truyÒn qua m¶ng 1,2,3 vµ qΣ lµ mËt ®é dßng nhiÖt trung b×nh truyÒn qua v¸ch t ∆ λ i δ

tA ∆ δ

tA ∆ 3 δ

+ δ

3

λ i

A i

1

A 3

Víi chó ý tA ∆ λ 1 1 δ ta cã: A(t A λλ 1 1 2 δ

=

λ tb

∑ i 1 == 3

A A + λλ 1 2 A A + 1

2

+ λ 2 3 A + 3

A i

∑

i

1 =

+

+

R

=

=

Tõ ®©y dÔ dµng suy ra:

tb

+

+

A 2 A 2 R

A 3 A 3 R

A 1 A 1 R 1

2

3

3

A i

i

1

R

Gi¸ trÞ Rtb sau cïng ®−îc tÝnh C«ng thøc trªn chÝnh lµ c«ng thøc trung b×nh träng dïng ®Ó tÝnh hÖ sè λtb. δ λ tb

tb

∑ == 3 ∑

A i R

i

1 =

i

Hay (4.4)

2. TruyÒn nhiÖt b»ng ®èi l−u:

Lµ sù truyÒn nhiÖt qua vËt chÊt b»ng sù dÞch chuyÓn bªn trong cña c¸c h¹t.

§èi l−u chØ x¶y ra trong chÊt khÝ vµ láng, kh«ng x¶y ra trong chÊt r¾n.

Cã 2 lo¹i : §èi l−u tù nhiªn vµ ®èi l−u c−ìng bøc. §un n−íc lµ ®èi l−u tù nhiªn. Lµm m¸t m¸y « t« lµ ®èi l−u c−ìng bøc v× dïng b¬m c¬ khÝ ®Ó t¹o dßng ch¶y nhanh h¬n.

H×nh 4.4 M« t¶ truyÒn nhiÖt ®èi l−u

Tån t¹i 2 tr¹ng th¶i chuyÓn ®éng: ch¶y tÇng vµ ch¶y rèi. Trong líp ch¶y tÇng, kh«ng khÝ khÝ chuyÓn ®éng song song víi bÒ mÆt kÕt cÊu, song song víi nhau vµ vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn nhiÖt. NhiÖt ®é gi¶m theo ®−êng hypecbol. Líp ch¶y tÇng rÊt máng.

Trong líp ch¶y rèi, c¸c phÇn tö khÝ chuyÓn ®éng tù do, nhiÖt ®−îc truyÒn ®i b»ng

sù dÞch chuyÓn vÞ trÝ cña c¸c phÇn tö në nhiÖt. C−êng ®é dßng nhiÖt ®−îc tÝnh theo ®Þnh luËt Newton-Risman

(cid:14) (cid:2) (cid:15)®(cid:16)(cid:17) (cid:18) (cid:19)(cid:20)(cid:21), (cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27)/(cid:29)(cid:5). (cid:30) (4.5)

HÖ sè trao ®æi nhiÖt ®èi l−u ®−îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm vµ phô thuéc vµo

-tèc ®é dÞch chuyÓn cña khÝ thÓ;

36

-hiÖu nhiÖt ®é bÌ mÆt vµ kh«ng khÝ (τ - t);

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

-vÞ trÝ bÒ mÆt: (cid:15)®.(cid:31)Æ(cid:20) µ(cid:7) ! (cid:15)®.(cid:31)Æ(cid:20) (cid:20)−ê(cid:7)" ! (cid:15)®.(cid:8)−í# (cid:20)$Ç(cid:7)

-tr¹ng th¸i bÒ mÆt: (cid:15)®.(cid:31)Æ(cid:20) (cid:7)% ½(cid:7) ! (cid:15)® (cid:31)Æ(cid:20) &ï &#

3. TruyÒn nhiÖt b»ng bøc x¹:

Bøc x¹ lµ qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt n¨ng b»ng sãng ®iÖn tõ. NhiÖt truyÒn tõ mÆt trêi tíi tr¸i ®Êt qua mét kho¶ng kh«ng gian kh«ng thÓ x¶y ra ®èi l−u vµ dÉn nhiÖt. Qu¸ tr×nh bøc x¹ lµ nguyªn nh©n g©y ra sù truyÒn nhiÖt trong kh«ng gian vµ còng lµ nguyªn nh©n cña nhiÒu hiÖn t−îng rÊt quan träng trªn tr¸i ®Êt.

Bøc x¹ nhiÖt xuÊt hiÖn khi n¨ng l−îng nhiÖt cña c¸c nguyªn tö bÒ mÆt vËt liÖu ph¸t ra sãng ®iÖn tõ trong d¶i hång ngo¹i.

H×nh 4.5 C¬ chÕ truyÒn nhiÖt bøc x¹

Qóa tr×nh bøc x¹ phô thuéc vµo tÝnh chÊt bÒ mÆt vµ nhiÖt ®é cña vËt liÖu. BÒ mÆt th« cã diÖn tÝch lín vµ hÊp thô bøc x¹ m¹nh h¬n bÒ mÆt nh½n. BÒ mÆt mµu ®en, bëi v× nã hÊp thô phÇn lín ¸nh s¸ng, còng hÊp thô phÇn lín nhiÖt. VËt liÖu hÊp thô bøc x¹ m¹nh th× còng ph¸t x¹ m¹nh. Nãi chung cã quy luËt lµ nh− sau :

BÒ mÆt ®en cã hÊp thô vµ ph¸t x¹ m¹nh nhÊt . BÒ mÆt s¸ng bãng hÊp thô vµ ph¸t x¹ kÐm nhÊt. Trong thùc tÕ bÒ mÆt ®en hay dïng lµm c¸c colector mÆt trêi, bÒ mÆt bãng nh− l¸ nh«m dïng ®Ó c¸ch nhiÖt.

Sãng bøc x¹ phô thuéc vµo nhiÖt ®é. NhiÖt ®é cao th× bøc x¹ sãng ng¾n cã thÓ xuyªn qua nhiÒu h¬n so víi sãng dµi. NhiÖt ®é thÊp th× bøc x¹ sãng dµi.

Sù bøc x¹ nhiÖt cña vËt t¨ng theo nhiÖt ®é. Mçi vËt ®Òu ®ång thêi bøc x¹ vµ hÊp thô nhiÖt ra xung quanh. Theo lÝ thuyÕt ( ThuyÕt trao ®æi cña Prevot ) th× sù c©n b»ng gi÷a 2 qu¸ tr×nh nµy sÏ ®−îc x¸c ®Þnh cho dï cña vËt thÓ t¨ng, gi¶m hoÆc gi÷ nguyªn nh− cò).

B−íc sãng cña bøc x¹ ph¸t ra tõ vËt thÓ phô thuéc vµo nhiÖt ®é cña vËt thÓ Mäi vËt thÓ khi ë nhiÖt ®é lín h¬n ®é kh«ng tuyÖt ®èi ®Òu kh«ng ngõng bøc x¹ n¨ng l−îng vµo kh«ng gian d−íi d¹ng sãng ®iÖn tõ.

37

- TÝnh nhiÖt truyÒn b»ng bøc x¹ theo ®Þnh luËt Stªfan - B«nzman:

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

(cid:21)+, (cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27)/(cid:29)^2 . (cid:30) (cid:16)4.6(cid:21) (cid:14)' (cid:2) (cid:25)(cid:16) ( 100

(Bªt«ng: C = 3,10 ; G¹ch nung mµu ®á: 4,6 -4,7 ; G¹ch x©y tr¸t v÷a: 4,66; vËt ®en tuyÖt ®èi (black body) lÊy b»ng 5,67 W/m2.K4 hoÆc 4,88 Kcal/m2.h. K4.)

- NÕu hai vËt gÇn nhau th× còng x¶y ra hiÖn t−îng trao ®æi nhiÖt víi nhau vµ phô

thuéc vµo:

4

Q

=

F'C 1

− 21

− 21

T 1 100

T 2 100

  

  

4  − 

+ NhiÖt ®é trªn bÒ mÆt hai vËt. + DiÖn tÝch vµ vÞ trÝ t−¬ng hç gi÷a c¸c bÒ mÆt. NÕu 2 vËt truyÒn nhiÖt cho nhau:       

 ψ.   

4

Q

=

F'C 2

− 12

− 12

T 2 100

T 1 100

4  − 

  

  

 ψ.   

      

Trong ®ã T- nhiÖt ®é bÒ mÆt cña vËt thÓ, oK; C- HÖ sã bøc x¹ nhiÖt cña bÒ mÆt vËt thÓ (kCal/m2.h.oK4)

T1,T2- nhiÖt ®é tuyÖt ®èi cña bÒ mÆt vËt 1 vµ 2; 21−ψ , 12 −ψ - HÖ sè gãc bøc x¹ trung b×nh gi÷a 2 vËt 1 vµ 2. VÒ mÆt n¨ng 21−ψ chÝnh lµ tØ sè gi÷a phÇn nhiÖt do mÆt 1 truyÒn ®Õn mÆt 2 so víi toµn bé l−îng nhiÖt l−îng mµ vËt 1 ph¸t ra xung quanh

'C

=

+

1

o

1 CCC + 2 Co – HÖ sè bøc x¹ cña vËt ®en tuyÖt ®èi (black body) lÊy b»ng 5,67 W/m2.K4

C’- HÖ sè bøc x¹ t−¬ng ®−¬ng gi÷a 2 vËt phô thuéc vµo hÖ sè bøc x¹ cña 2 mÆt vµ vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña 2 mÆt ®ã.NÕu 2 mÆt song song th× gi¸ trÞ C’ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau:

hoÆc 4,88 Kcal/m2.h. K4.

1 12

®−îc gäi lµ hÖ sè hÊp thô bøc x¹ cña vËt, hÖ sè nµy phô thuéc vµo ®é C1, C2 - HÖ sè bøc x¹ cña 2 vËt. 0 (cid:2)

®en cña bÒ mÆt: bÒ mÆt cµng ®en cµng hÊp thô m¹nh (®−¬ng nhiªn ph¸t x¹ cµng m¹nh), bÒ mÆt cµng tr¾ng th× ng−îc l¹i.

*HiÖu øng nhµ kÝnh : Sù t¨ng nång ®é CO2 trong khÝ quyÓn sÏ gièng nh− líp kÝnh ng¨n chÆn sù bøc x¹ nhiÖt cña tr¸i ®Êt vµo vò trô. §iÒu nµy g©y ra sù ®èt nãng toµn cÇu.

- tt= const; tn=const. -q1=q2=q3=q= const.

38

II. TRUYÒN NHIÖT QUA KÕT CÊU BAO CHE NHIÒU LíP VËT LIÖU (AIR- TO-AIR) TruyÒn nhiÖt æn ®Þnh qua kÕt cÊu diÔn ra trong 2 ®iÒu kiÖn:

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

3 giai ®o¹n: Giai ®o¹n 1: Thu nhiÖt. nhiÖt truyÒn tõ kh«ng khÝ trong nhµ cã nhiÖt ®é tt ®Õn mÆt trong kÕt cÊu cã nhiÖt ®é τt theo h×nh thøc ®èi l−u vµ bøc x¹ nhiÖt.

(cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27)/(cid:29)(cid:5). (cid:30) (cid:14)(cid:3) (cid:2) (cid:15)®(cid:16)(cid:19)(cid:20) (cid:18) (cid:17)(cid:20)(cid:21) (cid:4) (cid:15)'(cid:16)(cid:19)' (cid:18) (cid:17)(cid:20)(cid:21),

Trong ®ã: - tb- nhiÖt ®é bøc x¹ trong phßng kh«ng kÓ nhiÖt ®é bÒ mÆt kÕt cÊu, nÕu coi tb=tt th× ta cã.

(cid:14)(cid:3) (cid:2) (cid:15)®(cid:16)(cid:19)(cid:20) (cid:18) (cid:17)(cid:20)(cid:21), (cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27)/(cid:29)(cid:5). (cid:30)

víi (cid:15)(cid:20) (cid:2) (cid:15)® (cid:4) (cid:15)' : hÖ sè trao ®æi nhiÖt mÆt trong kÕt cÊu. Giai ®o¹n 2: NhiÖt truyÒn tõ mÆt trong kÕt cÊu cã nhiÖt ®é τt ®Õn mÆt ngoµi kÕt cÊu cã nhiÖt ®é τn ®Õn theo h×nh thøc dÉn nhiÖt.

, (cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27)/(cid:29)(cid:5). (cid:30) (cid:14)(cid:5) (cid:2) (cid:17)(cid:20) (cid:18) (cid:17)(cid:7) (cid:1)

Trong ®ã R: nhiÖt trë cña b¶n th©n kÕt cÊu. Giai ®o¹n 3: NhiÖt truyÒn tõ mÆt ngµi kÕt cÊu cã nhiÖt ®é τn ra kh«ng khÝ ngoµi nhµ (t−¬ng tù nh− giai ®o¹n 1).

(cid:14)3 (cid:2) (cid:15)(cid:7)(cid:16)(cid:17)(cid:7) (cid:18) (cid:19)(cid:7)(cid:21), (cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27)/(cid:29)(cid:5). (cid:30)

Trong ®ã (cid:15)(cid:7) (cid:2) (cid:15)® (cid:4) (cid:15)' : hÖ sè trao ®æi nhiÖt mÆt ngoµi kÕt cÊu. Trong ®iÒu kiÖn truyÒn nhiÖt æn ®Þnh th× q1=q2=q3=q= const. Gi¶i c¸c ph−¬ng tr×nh trªn b»ng ph−¬ng ph¸p thÕ, chuyÓn vÕ céng l¹i ta ®−îc:

(cid:8)

(cid:14) (cid:2) , (cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27)/(cid:29)(cid:5). (cid:30) (cid:16)4.7(cid:21) (cid:4) (cid:4) (cid:16)(cid:19)(cid:20) (cid:18) (cid:19)(cid:7)(cid:21) 1 4 (cid:15)(cid:7) 5 1 (cid:15)(cid:20)

:

(cid:3) 89

(cid:3) 8(cid:11)

(cid:4) (cid:4) (cid:29)(cid:5). (cid:30). ;(cid:25)/(cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27) : lµ nhiÖt trë tæng cña kÕt (cid:2) (cid:1)(cid:20) (cid:4) (cid:1) (cid:4) (cid:1)(cid:7) ,

§Æt (cid:1)7 (cid:2) cÊu. Trong ®ã

39

, (cid:29)(cid:5). (cid:30). ;(cid:25)/(cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27): (cid:1)(cid:20) (cid:2) 1 (cid:15)(cid:20) nhiÖt trë cña líp kh«ng khÝ mÆt trong kÕt cÊu.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

, (cid:29)(cid:5). (cid:30). ;(cid:25)/(cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27): (cid:1)(cid:7) (cid:2) 1 (cid:15)(cid:7) nhiÖt trë cña líp kh«ng khÝ mÆt ngoµi kÕt cÊu.

, (cid:29)(cid:5). (cid:30). ;(cid:25)/(cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27): (cid:1) (cid:2) 4 λ nhiÖt trë cña b¶n th©n kÕt cÊu.

2

3

=

+

+

+

R

+

+

R O

KK

1 α t

d 1 λ 1

d λ 2

d λ 3

1 α n

0

.h.

C

t

2 = 6,5 – 7,5 Kcal/m 0,8

(v : vËn tèc giã trong phßng m/s)

Trong tr−êng hîp tæng qu¸t (khi cã c¶ líp kh«ng khÝ kÝn) th×

Chó thÝch : - Khi phßng ®ãng kÝn cöa : α - Khi phßng më cöa th«ng tho¸ng : α

= 4,3 + 3,8 v t

t

10

v

5 +=α

- MÆt ngoµi t−êng:

n

n

v2,25,7 +

=α n

n

= 10

- MÆt ngoµi m¸i: - Trong tÇng hÇm m¸i: α

n

0

2 = 20 Kcal/m

.h.

C

• Cã thÓ lÊy gÇn ®óng: - Mïa ®«ng: α

n

0

2 = 16 Kcal/m

.h.

C

- Mïa hÌ: α

n

Sù truyÒn nhiÖt x¶y ra khi dßng nhiÖt truyÒn qua 2 líp kh«ng khÝ ë 2 mÆt kÕt

cÊu b»ng ®èi l−u vµ qua b¶n th©n kÕt cÊu b»ng dÉn nhiÖt ®−îc giíi chuyªn m«n gäi lµ sù truyÒn nhiÖt “air-to-air” ( tõ kh«ng khÝ ®Õn kh«ng khÝ ) MËt ®é dßng nhiÖt (c−êng ®é nhiÖt) truyÒn tõ trong ra ngoµi ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

(cid:14)7 (cid:2) (cid:16)(cid:19)(cid:20) (cid:18) (cid:19)(cid:7)(cid:21), (cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27)/(cid:29)(cid:5). (cid:30) 1 (cid:1)7

= (cid:2) (cid:14)7. >. (cid:19), (cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27)

Khi ®ã, nhiÖt l−îng truyÒn qua mét bÒ mÆt cã diÖn tÝch F (m2) vµ trong mét kho¶ng thêi gian t (giê) lµ:

Gi¸ trÞ

U (cid:2) , (cid:24)(cid:25)(cid:26)(cid:27)/(cid:29)2. h. oC , 1 RA

®−îc gäi lµ hÖ sè truyÒn nhiÖt tæng cña kÕt cÊu ( U-Value) GÝa trÞ U (U-Value) ®èi víi t−êng bao che bªn ngoµi nhµ chung c−, kh¸ch s¹n vµ c¸c c«ng tr×nh c«ng céng kh¸c ®−îc quy ®Þnh cho tõng tr−êng hîp cô thÓ. Theo Quy ChuÈn ViÖt Nam vÒ tiÕt kiÖm n¨ng l−îng, U-Value ®−îc quy ®Þnh nh− sau cho Hµ Néi, §µ N½ng, vµ TP. Hå ChÝ Minh:

40

HÖ sè tæng truyÒn nhiÖt lín nhÊt Uo.max ,W/m2.K C¸c h−íng cña mÆt t−êng §«ng, T©y §«ng Nam, T©y B¾c 2,00 2,22 Tæng nhiÖt trë nhá nhÊt Ro.min ,m2.K/W 0,5 0,45

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

§«ng B¾c, T©y Nam

Nam B¾c 2,08 2,63 2,33 0,48 0,38 0,43

III. Quy t¾c Gradient nhiÖt ®é:

θ

θ

=∆→=

θ T

R R

R R

∆ θ T

T

T

Sö dông quy t¾c Gradient nhiÖt ®é cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc nhiÖt ®é t¹i mét líp bÊt kú trong lßng kÕt cÊu b»ng c«ng thøc sau : Sù chªnh lÖch nhiÖt ®é mÆt trong vµ mÆt ngoµi cña t−êng hoÆc m¸i nhµ g©y ra sù thay ®æi dÇn dÇn vÒ nhiÖt ®é tõ mÆt nãng tíi mÆt l¹nh. Gradient nhiÖt ®é biÕn ®æi ®ång ®Òu qua c¸c thµnh phÇn ®· ®¶m b¶o r»ng vËt liÖu lµ ®ång chÊt vµ nhiÖt ®é gi÷ nguyªn kh«ng thay ®æi. KÕt cÊu lµm tõ nhiÒu líp vËt liÖu nh− lµ t−êng ë trong h×nh sÏ cã biÕn thiªn nhiÖt ®é gi÷a mÆt trong vµ mÆt ngoµi. Líp cã nhiÖt trë cao nhÊt sÏ cã gradient nhiÖt dèc nhÊt. §ã lµ v× vËt c¸ch nhiÖt tèt nhÊt sÏ cã sù kh¸c nhau vÒ nhiÖt ®é gi÷a 2 mÆt lµ lín nhÊt. §−êng biÕn thiªn nhiÖt ®é gi÷a c¸c líp trong cÊu tróc cã thÓ x¸c ®Þnh tõ nhiÖt trë lµm thµnh gi¸ trÞ U cña kÕt cÊu. TØ sè gi÷a thay ®æi nhiÖt ®é ë bªn trong cÊu tróc tØ lÖ víi tØ sè cña nhiÖt trë. TØ sè hay dïng nhÊt lµ c«ng thøc sau:

(4.8)

Trong ®ã: ∆θ: sù chªnh lÖch nhiÖt ®é cña líp riªng biÖt R: nhiÖt trë cña líp Êy

θT = chªnh lÖch nhiÖt ®é däc kÕt cÊu RO = tæng nhiÖt trë cña kÕt cÊu Tõ tØ sè nµy nhiÖt ®é t¹i c¸c lín biªn cña cÊu tróc cã thÓ ®o¸n nhËn ®−îc trong c¸c ®iÒu kiÖn ®Æc biÖt. ViÖc tÝnh to¸n tÊt c¶ c¸c ®−êng biªn, c¸c nhiÖt ®é h×nh thµnh gradient sÏ ®−îc vÏ trªn biÓu ®å Chaug. Nh÷ng biÓu ®å nµy cã thÓ dïng ®Ó dù ®o¸n sù ng−ng tô sÏ tr×nh bµy ë ch−¬ng 4 .

41

H×nh 4.7: Gradient nhiÖt ®é trªn mÆt c¾t cña t−êng

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

t(

t

)t n

R(

iτ

t −= t

t

)R i

∑+

− R

o

Tæng qu¸t: nhiÖt ®é t¹i mét líp bÊt kú ( líp thø i) ®−îc x¸c ®Þnh b»ng: Tr−êng hîp nhiÖt ®é bªn trong cao h¬n bªn ngoµi nhµ th×:

t(

t

)t n

R

t −=τ

t

t

t

− R

o

Trong ®ã τi lµ nhiÖt ®é t¹i líp thø i. Rt- nhiÖt trë ®èi l−u cña líp kh«ng khÝ mÆt trong. Ri- nhiÖt trë cña líp vËt liÖu thø i. nhiÖt ®é mÆt trong vµ mÆt ngoµi kÕt cÊu ®−îc x¸c ®inh:

t(

t

)t n

R(

nτ

t −= t

t

)R i

∑+

− R

o

(4.9)

EF. Tõ c«ng thøc (4.9) suy ra:

Trong ®ã ΣRi- tæng nhiÖt trë cña c¸c líp vËt liÖu.

HE G

( Sinh viªn tù viÕt c«ng thøc cho tr−êng hîp nhiÖt ®é bªn ngoµi cao h¬n bªn trong nhµ) IV TÝNH NHIÖT TRë Y£U CÇU. Yªu cÇu thiÕt kÕ kÕt cÊu bao che theo yªu cÇu chèng l¹nh vÒ mïa ®«ng. NÕu nhiÖt ®é bÒ mÆt kÕt cÊu qu¸ l¹nh th× h¬n nhiÖt ®é bÒ mÆt c¬ thÓ ng−êi th× sÏ x¶y ra mÊt nhiÖt tõ c¬ thÓ. Muèn gi¶m bít sù mÊt nhiÖt nµy th× nhiÖt ®é bÒ mÆt trong kÕt cÊu τt ph¶i kh«ng ®−îc thÊp h¬n mét gi¸ trÞ quy −íc nµo ®Êy ta gäi lµ nhiÖt ®é bÒ mÆt cho phÐp EF, tøc lµ (cid:17)(cid:20) G (cid:17)(cid:20) (cid:17)(cid:20)

EF (cid:1)(cid:20)

(cid:1)7

HE G

(cid:19)(cid:20) (cid:18) (cid:19)(cid:7) (cid:19)(cid:20) (cid:18) (cid:17)(cid:20) Yªu cÇu thiÕt kÕ kÕt cÊu bao che theo yªu cÇu chèng ®äng s−¬ng trªn bÒ mÆt kÕt cÊu. §Ó tr¸nh hiÖn t−îng ®äng s−¬ng trªn bÒ mÆt bªn trong kÕt cÊu th× nhiÖt ®é cña mÆt trong cña kÕt cÊu τt ph¶i lín h¬n nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng ts cña m«i tr−êng kh«ng khÝ trong nhµ: (cid:17)(cid:20) G (cid:19) , Tõ c«ng thøc (4.9) suy ra:

(cid:1)(cid:20) (cid:1)7 (cid:19)(cid:20) (cid:18) (cid:19)(cid:7) (cid:19)(cid:20) (cid:18) (cid:19)

• NhiÖt ®é mÆt trong kÕt cÊu kh«ng qu¸ thÊp so víi nhiÖt ®é trong phßng, cã thÓ

Khi ®¸nh gi¸ tÝnh hîp lý cña kÕt cÊu bao che theo yªu cÇu chèng l¹nh, ta cã thÓ dùa vµo 2 tiªu chÝ sau:

chän (cid:16)(cid:19)(cid:20) (cid:18) (cid:17)(cid:20)(cid:21)≤ 5 ;(cid:25). NÕu kh«ng sÏ dÉn ®Õn: - T¨ng sù mÊt nhiÖt cña c¬ thÓ - T¨ng tæn hao c¸c thiÕt bÞ s−ëi - G©y ®äng s−¬ng trªn bÒ mÆt kÕt cÊu.

• Dßng nhiÖt truyÒn ra ngoµi nhá nhÊt: NÕu dßng nhiÖt lín sÏ lµm gi¶m chÊt l−îng vÖ sinh trong phßngvµ lµm t¨ng kinh phÝ thiÕt bÞ trong phßng cã ®iÒu hßa nh©n t¹o. Bµi tËp vÝ dô: Mét tñ bµy hµng cã líp kÝnh dµy 2mm. Mïa ®«ng nhiÖt ®é trong tñ b»ng 15 oC, ®é Èm t−¬ng ®èi b»ng 80%, nhiÖt ®é ngoµi nhµ b»ng 9 oC. KiÓm tra xem mÆt trong líp kÝnh cã bÞ ®äng s−¬ng kh«ng

42

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

2 .h.

0 C, α

2 .h.

2 .h.

0 C/Kcal,

n

0 C, Rt=1/ α t

0

= 20 Kcal/m =0,133 m Lêi gi¶i: Chän α

15(

t(

C/Kcal, Tõ biÓu ®å t_d tra ®−îc nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng ts=11,5 oC = 7,5 Kcal/m t 2 Rn=1/ α .h. =0,05 m n

t

133,0

=

−

15

R

t −=τ

τt

t

t

t

− R

o

+

+

05,0

133,0

− )9 002,0 65,0

TÝnh nhiÖt ®é mÆt trong: )t n =10,7 oC, nhá h¬n nhiÖt ®é ®iÓm

s−¬ng ts nªn cã x¶y ra ®äng s−¬ng.

V. TÝNH L¦îng nhiÖt truyÒn qua v¸ch do chªnh lÖch nhiÖt ®é

tæng víi nhiÖt ®é trong nhµ

1. Kh¸i niÖm nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ ( Sol-air-Temperature):

Bøc x¹ mÆt trêi chiÕu lªn bÒ mÆt kÕt cÊu sÏ lµm cho nhiÖt ®é cña líp kh«ng khÝ

t

=

td

J ε α n

phÝa trªn bÒ mÆt cao h¬n nhiÖt ®é kh«ng khÝ mét l−îng tt® ( nhiÖt ®é t−¬ng ®−¬ng)

t

t

=

+

n

tæng

J ε α n

Nh− vËy nhiÖt ®é phÝa ngoµi kÕt cÊu sÏ b»ng tæng cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ víi nhiÖt ®é t−¬ng ®−¬ng vµ gäi lµ nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc:

t

−

t t

,

Kcal

2 h.m/

=

q O

tæng R O

trong ®ã tn- nhiÖt ®é kh«ng khÝ ngoµi nhµ; ε- hÖ sè hót bøc x¹ mÆt trêi; αn- hÖ sè trao ®æi nhiÖt ®èi l−u mÆt ngoµi; J-bøc x¹ mÆt trêi tæng céng r¬i trªn bÒ mÆt kÕt cÊu. 2. NhiÖt l−îng truyÒn qua v¸ch khi ®ã ®−îc tÝnh theo c¸c c«ng thøc sau:

.

cos(

)a

−

+

ε

cosh O

A O

D − 2

 .S.  ⊥

 

Bøc x¹ tæng céng J cho c¸c bÒ mÆt kÕt cÊu ®−îc tÝnh theo c¸c c«ng thøc tõ (2- 11) ®Õn ( 2-17). Cô thÓ víi mét mÆt t−êng ®øng h−íng bÊt kú nhiÖt ®é tæng sÏ ®−îc tÝnh b»ng c«ng thøc tæng qu¸t sau:

t += n

t tæng

α n

, oC

§èi víi m¸i b»ng:

]

[ .S.ε ⊥

+ D. −

t

tông

+= t n

sinh O α

n

43

, oC

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Trong ®ã hO vµ AO lµ gãc cao vµ gãc ph−¬ng vÞ cña mÆt trêi, ⊥S lµ trùc x¹ chiÕu lªn mÆt ph¼ng th¼ng gãc víi tia mÆt trêi( kcal/h); a – gãc hîp bëi ph¸p tuyÕn cña mÆt −D : t¸n t−êng vµ h−íng Nam hay cã thÓ gäi lµ gãc ph−¬ng vÞ cña ph¸p tuyÕn t−êng. x¹ trªn mÆt ph¼ng n»m ngang ( kcal/h)

44

Trong khi tÝnh to¸n theo c«ng thøc trªn cÇn chó ý r»ng khi (AO- a) > 90O,th× gi¸ trÞ cos (AO- a) sÏ ©m, do ®ã thµnh phÇn trùc x¹ lóc nµy sÏ mang gi¸ trÞ ©m, Trong tr−êng hîp nµy ph¶i coi trùc x¹ b»ng zero v× tia n¾ng mÆt trêi kh«ng chiÕu vµo mÆt t−êng mµ chiÕu vµo phÝa sau.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

TruyÒn Èm æn ®Þnh

Ch−¬ng V

5.1 TruyÒn Èm æn ®Þnh.

§é Èm cña kÕt cÊu ng¨n che vµ ®é Êm kh«ng khÝ trong vµ ngoµi nhµ cã liªn quan chÆt chÏ víi nhau. §é Èm kh«ng khÝ trong nhµ cïng víi nhiÖt ®é, cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn c¶m gi¸c nãng, l¹nh cña con ng−êi, ®Õn viÖc b¶o qu¶n hµng ho¸, thiÕt bÞ, vËt t−, còng nh− ®é bÒn l©u cña kÕt cÊu ng¨n che vµ toµn bé c«ng tr×nh.

Nh− ë tr−¬ng 2 ®· tr×nh bµy, víi cïng 1 nhiÖt ®é, ®é Èm cµng cao, trong mïa nãng ng−êi ta cµng thÊy oi bøc, trong mïa l¹nh ng−êi ta cµng c¶m th¸y gi¸ rÐt.

§èi víi viÖc b¶o qu¶n hµng ho¸, thiÕt bÞ, vËt t−, ®é Èm lµm cho qu¸ tr×nh « xi ho¸ cµng nhanh vµ kh«ng khÝ Èm −ít lµ m«i tr−êng tèt cho c¸c qu¸ tr×nh ¨n mßn ho¸ häc. Mäi thø vËt liÖu th«ng th−êng ®Ó trong kh«ng khÝ ®Òu bÞ « xi ho¸, tÊt nhiªn tuú theo vËt liÖu kh¸c nhau mµ qu¸ tr×nh « xi ho¸ x¶y ra nhanh hay chËm. Khi nhiÖt ®é vµ ®é Èm cña m«i tr−êng cµng cao, tèc ®é « xi ho¸ cµng nhanh. Trªn bÒ mÆt c¸c kÕt cÊu cña nhµ m¸y ho¸ chÊt hay luyÖn kim th−êng cã bôi hay ho¸ chÊt b¸m vµo. C¸c chÊt b¸m nµy cã thÓ cã tÝnh kiÒm hay tÝnh axit. NÕu bÌ mÆt kÕt cÊu hoµn toµn kh«, qu¸ tr×nh bÞ ¨n mßn x¶y ra rÊt chËm hoÆc kh«ng ®¸ng kÓ, ng−îc l¹i, nÕu bÒ mÆt bÞ Èm −ít th× bÞ ¨n mßn nhanh vµ rÊt m¹nh. Møc ®é ¨n mßn kim lo¹i cña c¸c kim lo¹i khi cã tÝnh axit tuú thuéc ®é Èm kh«ng khÝ ϕ. Khi ϕ < 65% t¸c dông ¨n mßn rÊt yÕu; khi ϕ = 70 ~ 90% t¸c dông ¨n mßn m¹nh h¬n vµ khi ϕ ≥ 95%, kh«ng khÝ ®· gÇn nh− biÕn thµnh 1 dung dÞch axit vµ g©y ¨n mßn ho¸ häc rÊt m¹nh.

§é Èm lín qu¸ sÏ lµm cho m«i tr−êng cã tÝnh dÉn ®iÖn, nhÊt lµ khi trong kh«ng

20C , Clorua hay muèi Sun f¸t vv…

khÝ chøa nhiÒu

Kh«ng khÝ Èm còng nh− kÕt cÊu nhµ bÞ Èm lµ m«i tr−êng tèt ®Ó ph¸t triÓn c¸c lo¹i nÊm mèc, vi sinh vËt; chóng ph¸ ho¹i vËt t−, thiÕt bÞ vµ c¸c líp vËt liÖu mÆt ngoµi kÕt cÊu. ë bÒ mÆt t−êng g¹ch Èm th−êng cã rªu mäc vµ do ®ã líp v÷a sÏ bÞ háng nhanh chãng. Gç, tre bÞ Èm −ít còng dÔ cã nÊm mèc vµ chãng bÞ môc n¸t.

§é Èm cßn ph¸ ho¹i vËt liÖu b»ng c¬ häc. §é Èm trong vËt liÖu lµm cho c¸c vÕt nøt cña kÕt cÊu më réng vµ ph¸t triªnt nhanh. Gç d¸n ®Ó trong m«i tr−êng Èm dÔ bÞ bong thµnh tõng líp. Tre, gç, vµ c¸c s¶n phÈm ®−îc s¶n suÊt tõ cá, giÊy, d¨m bµo, sîi tre vv… khi bÞ Èm −ít sÏ biÕn d¹ng kh«ng ®Òu, cong vªnh vµ chãng háng. Nh÷ng vËt liÖu thÊm n−íc nh− th¹ch cao, g¹ch ®Êt sÐt nung, g¹ch xØ, g¹ch lar¬rit vv… khi lµm viÖc trong m«i tr−êng Èm, c−êng ®é chÞu lùc gi¶m nhiÒu vµ nhanh chãng bÞ ph¸ ho¹i.

Khi bÞ ®ãng b¨ng, n−íc sÏ në thÓ tÝch. §©y chÝnh lµ 1 nguyªn nh©n g©y ph¸ ho¹i kÕt cÊu ng¨n che vµ lµm gi¶m tuæi thä c«ng tr×nh kho l¹nh, nÕu nh− ë c¸c líp kÕt cÊu ng¨n che cã n−íc ng−ng tô trong c¸c lç hæng vµ mao qu¶n.

V× vËy, ®é bÒn l©u cña kÕt cÊu ng¨n che nhµ phô thuéc rÊt nhiÒu vµo chÕ ®é

nhiÖt vµ tr¹ng th¸i Èm cña nã. 5.2. Tr¹ng th¸i Èm −ít cña kÕt cÊu ng¨n che.

45

5.2.1. Nguyªn nh©n g©y Èm. XÐt vÒ mÆt thÊm n−íc, cã thÓ ph©n vËt liÖu thµnh 2 lo¹i: VËt liÖu thÊm n−íc vµ vËt liÖu kh«ng thÊm n−íc. Gç, g¹ch, ngãi, bª t«ng th−êng thuéc vËt liÖu thÊm n−íc. Kim lo¹i, mµng chÊt dÎo, bitum, ®¸ r¾n ch¾c thuéc vËt liÖu kh«ng thÊm n−íc.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

KÕt cÊu ng¨n che nhµ th−êng ®−îc cÊu t¹o b»ng vËt liÖu thÊm n−íc hoÆc gåm nhiÒu líp vËt liÖu thÊm n−íc vµ kh«ng thÊm n−íc. V× vËy, trong kÕt cÊu ng¨n che bao giê còng chøa 1 l−îng n−íc hoÆc h¬i n−íc nhÊt ®Þnh. Tr¹ng th¸i Èm trong kÕt cÊu ng¨n che do nhiÒu nguyªn nh©n:

- L−îng n−íc cã s½n trong b¶n vËt liÖu; - L−îng n−íc ®−îc gi÷ l¹i trong qu¸ tr×nh thi c«ng; - L−îng n−íc ®−îc hót tõ nÒn ®Êt lªn do hiÖn t−îng mao dÉn; - Èm thêi tiÕt, do n−íc m−a thÊm vµo kÕt cÊu; - L−îng n−íc ph¸t sinh vµ r¬i trªn bÒ mÆt kÕt cÊu trong qu¸ tr×nh sö dông nhµ; - L−îng h¬i n−íc do kÕt cÊu hót tõ kh«ng khÝ vµo hoÆc do h¬i Èm thÈm thÊu ( khi cã chªnh lÖch ¸p lùc h¬i n−íc ë 2 bªn kÕt cÊu);

- Ng−ng kÕt n−íc trªn bÒ mÆt kÕt cÊu (hiÖn t−îng ®äng s−¬ng).

5.2.2. Sù liªn kÕt gi÷a Èm vµ vËt liÖu x©y dùng. Cã nhiÒu nguyªn nh©n g©y Èm kh¸c nhau vµ do ®ã liªn kÕt gi÷a phÇn n−íc trong vËt liÖu x©y dùng víi phÇn liÖu cã nhiÒu d¹ng kh¸c nhau. C¨n cø cµo sù liªn kÕt gi÷a n−íc vµ vËt liÖu, viÖn sÜ R.A.Robinder chia thµnh c¸c d¹ng Èm sau ®©y:

1.Èm liªn kÕt d¹ng ho¸ hîp. §ã lµ l−îng n−íc cÇn thiÕt cho c¸c ph¶n øng ho¸ häc ®Ó t¹o thµnh vËt liÖu míi, hoÆc trong qu¸ tr×nh h×nh thµnh tÝnh chÊt c¬ lÝ cña vËt liÖu x©y dùng, vÝ dô l−îng n−íc cÇn thiÕt ®Ó xi – m¨ng ninh kÕt, ®Ó ®¸ v«i ch−a t«i thµnh v«i ®· t«i vv… Lo¹i Èm nµy n»m trong cÊu tróc cña vËt liÖu theo d¹ng liªn kÕt ho¸ hîp hoÆc lµ thµnh phÇn cña tinh thÓ vËt liÖu, nã kh«ng khuyÕch t¸n vµ kh«ng thÈm thÊu. Muèn t¸ch rêi nã khái vËt liÖu, ph¶i t¸c ®éng nã víi 1 n¨ng l−îng lín. Sù biÕn ®éng th«ng th−êng cña nhiÖt ®é hµng ngµy kh«ng thÓ ph¸ vì ®−îc sù liªn kÕt nµy.

cm310 −

2. Èm liªn kÕt theo d¹ng ho¸ lÝ. §ã lµ nh÷ng mµng hÊp thô ë trªn bÒ mÆt c¸c lç vµ c¸c èng nhá li ti trong vËt liÖu. Líp máng s¸t phÝa trong liªn kÕt víi vËt liÖu rÊt chÆt chÏ vµ còng khã t¸ch khái vËt liÖu. Trong ®iÒu kiÖn tù nhiªn, líp Èm nµy cã thÓ chuyÓn thµnh Èm liªn kÕt ho¸ hîp ®Ó n©ng cao tÝnh v÷ng ch¾c cña vËt liÖu ( nh− ®èi víi vËt liÖu bª t«ng trong giai ®o¹n ®Çu sö dông). Líp n−íc tiÕp theo liªn kÕt víi vËt liÖu kÐm h¬n, nã ®−îc gi÷ trong vËt liÖu b»ng lùc mao dÉn vµ cã thÓ di chuyÓn 1 c¸ch chËm ch¹p trong kÕt cÊu.

3. Èm liªn kÕt theo d¹ng c¬ lÝ (Èm ng−ng tô). L−îng Èm nµy ®−îc gi÷ trong c¸c lç rçng vµ c¸c mao qu¶n trong vËt liÖu thÊm n−íc. L−îng Èm nµy cã thÓ chuyÓn dÞch trong vËt liÖu do chªnh lÖch ¸p lùc bè h¬i tõ bÒ mÆt vËt liÖu trong qu¸ tr×nh kh« tù nhiªn. C¸c lç hæng vµ mao qu¶n trong vËt liÖu cµng nhá vµ mÆt vËt liÖu cµng dÔ thÊm n−íc bao nhiªu th× hiÖn t−îng ng−ng tô n−íc trong mao qu¶n x¶y ra cµng sím, ngay khi ®é Èm kh«ng khÝ cßn thÊp. VÝ dô, ®èi víi th¹ch cao khi ®é Èm kh«ng khÝ ϕ = 70 ~ 75%, ®èi víi bª t«ng xØ khi ϕ = 75 ~ 80%, ®èi víi g¹ch nung khi ϕ = 80 ~ 85%, ®· cã hiÖn t−îng chøa n−íc ng−ng tô trong mao qu¶n. L−îng Èm chøa trong mao qu¶n cã b¸n kÝnh < ®−îc gi÷ t−¬ng ®èi chÆt chÏ

trong vËt liÖu. Cßn l−îng Èm chøa trong c¸c èng hay lç hæng lín h¬n th× gÇn gièng nh− n−íc tù do, rÊt dÔ dµng chuyÓn dÞch vµ bè h¬i.

.

.

A

−=

. LnTR

−=

1 − ln. ϕTR

N¨ng l−îng liªn kÕt cña lîi n−íc nµy víi vËt liÖu ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc:

E e

46

(5.1)

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

3cm .®é. g ph©n tö;

ϕ =

(5.2)

Trong ®ã: R – H»ng sè chÊt khÝ, R = 0,06236mmHg. T – NhiÖt ®é tuyÖt ®èi cña vËt liÖu, °K; E - ¸p lùc b·o hoµ cña n−íc tù do trªn bÒ mÆt vËt liÖu; E – ¸p suÊt h¬i n−íc thùc tÕ trªn bÒ mÆt vËt liÖu; e E 5.2.3. Sù biÕn ®æi Èm trong vËt liÖu x©y dùng. VËt liÖu cã tÝnh thÊm Èm ®Ó trong m«i tr−êng kh«ng khÝ tù nhiªn bao giê còng chøa 1 l−îng Èm nhÊt ®Þnh.

−

P tn

P k

,

/

W

=

g

kg

Dung Èm cña vËt liÖu ®−îc x¸c ®Þnh:

P k

(5.3)

P tn

P k

.

%100

=

W

HoÆc b»ng l−îng t−¬ng ®èi:

− P k

(5.4)

Trong ®ã:

tnP – Träng l−îng cña vËt liÖu ®Ó kh« trong m«i tr−êng kh«ng khÝ tù nhiªn; kP – Träng l−îng cña vËt liÖu kh« tuyÖt ®èi. VËt liÖu ®Ó trong m«i tr−êng kh«ng khÝ tù nhiªn sÏ dÇn dÇn ®¹t tíi tr¹ng th¸i c©n b»ng Èm. Khi nhiÖt ®é vµ ®é Èm kh«ng khÝ biÕn ®æi, ®é Èm trong vËt liÖu còng biÕn ®æi theo. BiÓu thÞ ®é Èm cña gç biÕn thiªn theo nhiÖt ®é vµ ®é Èm cña kh«ng khÝ. Khi nhiÖt ®é Èm m«i tr−êng kh«ng ®æi, ®é Èm cña vËt liÖu t¨ng lªn th× gäi lµ qu¸ tr×nh hót Èm, ng−îc l¹i lµ qu¸ tr×nh nh¶ Èm. Khi nhiÖt ®é m«i tr−ßng kh«ng ®æi, ®é Èm m«i tr−ßng biÕn ®æi lµm cho ®é Èm vËt liÖu thay ®æi th× gäi lµ qu¸ tr×nh hót Èm hay nh¶ Èm ®¼ng nhiÖt. Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó vËt liÖu ®¹t tíi tr¹ng th¸i c©n b»ng Èm víi m«i tr−êng, tØ lÖ thuËn víi c−êng ®é khuyÕch t¸n Èm trong vËt liÖu vµ tØ lÖ nghÞch víi b×nh ph−¬ng kÝch th−íc ®Æc tr−ng cña vËt liÖu.

KÕt qu¶ nghiªn cøu cña n−íc ngoµi chøng tá ®é Èm c©n b»ng cña vËt liÖu víi m«i tr−êng khi hót Èm th× nhá h¬n khi nh¶ Èm.

Khi nh¶ Èm, 1 phÇn Èm bÞ gi÷ l¹i trong vËt liÖu vµ chØ d−íi t¸c dông cña m«i tr−êng cã nhiÖt ®é cao vµ ®é Èm thÊp nã míi tho¸t ra khái vËt liÖu.

47

Sù chuyÓn dÞch Èm trong vËt liÖu phô thuéc thÕ Èm, lùc liªn kÕt gi÷a Èm vµ phÇn r¾n cña vËt liÖu, cÊu tróc cña vËt liÖu còng nh− ®Æc tÝnh t¸c ®éng cña m«i tr−êng. Khi Èm trong vËt liÖu ë tr¹ng th¸i n−íc ng−ng tô trong c¸c lç hæng vµ mao qu¶n th× sù dÞch chuyÓn Èm chñ yÕu lµ do lùc mao dÉn vµ chªnh lÖch ¸p suÊt n−íc gi÷a c¸c ®iÓm, cßn khi nh¶ Èm th× chñ yÕu do sù bèc h¬i n−íc bÒ mÆt quyÕt ®Þnh. Trong tr−êng hîp nµy cã thÓ coi chªnh lÖch dung Èm W (g/kg) lµ thÕ Èm cña kÕt cÊu ng¨n che. Tr−êng hîp nµy th−êng x¶y ra trong giai ®o¹n ®Çu sö dông c«ng tr×nh hoÆc

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

L−îng Èm chuyÓn dÞch trong tr−êng hîp nµy ®−îc x¸c ®Þnh:

3

,

G

=

/ mg

khi kÕt cÊu ng¨n che tiÕp xóc víi n−íc (n−íc sinh ho¹t, n−íc ngÇm) hoÆc trong m«i tr−êng rÊt Èm.

β ∂ W x ∂

(5.5)

– gradien dung Èm trong vËt liÖu;

Trong ®ã: ∂ W ∂ x β - hÖ sè dÉn Èm g/m.h.%. Nh÷ng kÕt cÊu ng¨n che cña c«ng tr×nh ®· x©y dùng l©u vµ kh«ng th−êng xuyªn tiÕp xóc víi n−íc, th−êng cã ®é Èm nhá h¬n. C¸c líp vËt liÖu ë ph¸i ngoµi cña kÕt cÊu, trùc tiÕp víi m«i tr−êng kh«ng khÝ, lu«n lu«n ë t×nh tr¹ng “thë, hÝt” Èm ®Ó ®¹t ®−îc tr¹ng th¸i c©n b»ng Èm víi m«i tr−êng kh«ng khÝ. Nh÷ng líp ë s©u bªn trong kÕt cÊu th−êng cã ®é Èm cao h¬n, nh−ng sù chuyÓn dÞch trong chóng l¹i bÞ h¹n chÕ. Trong ®iÒu kiÖn nµy, qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n Èm xuyªn qua kÕt cÊu chñ yÕu do chªnh lÖch nhiÖt ®é vµ ®é Èm kh«ng khÝ ë 2 phÝa kÕt cÊu g©y ra.

Qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n Èm trong kÕt cÊu phô thuéc vµo ®é Èm xuyªn qua vËt liÖu c¸c líp kÕt cÊu. Qu¸ tr×nh nµy th−êng diÔn ra rÊt chËm ch¹p vµ chØ x¶y ra khi gi÷a c¸c ®iÓm cña vËt liÖu cã chªnh lÖch ¸p suÊt h¬i n−íc.

2

Dßng h¬i n−íc khuyÕch t¸n ®i qua bÒ mÆt trong kÕt cÊu b»ng:

(

).

/

G

e

−

e

. hmg

= β t

t

mt

(5.6)

2m .h.mmHg.

tRa – HÖ sè trao ®æi Èm trªn mÆt trong cña kÕt cÊu, g/ - ¸p suÊt h¬i n−íc cña kh«ng khÝ trong nhµ vµ trªn bÒ mÆt kÕt cÊu,

t ee ,

mt

Trong ®ã: β = 1/

mmHg.

,

=

tRa

1 β t

Èm trë cña mÆt trong cña kÕt cÊu kh«ng nh÷ng chØ phô thuéc

2

,

/

vµo tèc ®é chuyÓn ®éng cña kh«ng khÝ gÇn bÒ mÆt kÕt cÊu mµ cßn phô thuéc tr¹ng th¸i Èm cña vËt liÖu vµ cã quan hÖ víi ®iÒu kiÖn nhiÖt ®éng häc trªn bÒ mÆt kÕt cÊu. Cã thÓ tÝnh Èm trë b»ng biÓu thøc:

=

. . ghm mmHg

RTLn

Rat

E e

1 αβ

3cm /®é g.ph©n tö;

(5.7)

Ln

Trong ®ã: R – H»ng sè chÊt khÝ, R = 0,06236 mmHg. T – NhiÖt ®é °K;

E e

48

– logarit tù nhiªn cña tØ sè gi÷a ¸p suÊt h¬i n−íc b·o hoµ vµ ¸p suÊt

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

αβ =

H¬i n−íc cña vËt liÖu ®ang xÐt;

γ

α d 92,0 C

γ - Träng l−îng ®¬n vÞ thÓ tÝch cña kh«ng khÝ;

dα - HÖ sè trao ®æi nhiÖt b»ng ®èi l−u; C – TØ nhiÖt ≈ 0,24;

- HÖ sè xÐt ®Õn sù trao ®æi nhiÖt trªn bÒ mÆt kÕt cÊu;

= 25

° C

tt

B¶ng 5.1 cho c¸c trÞ sè Èm trë trªn bÒ mÆt kÕt cÊu khi vËt liÖu c©n b»ng Èm víi kh«ng khÝ cã ®é Èm kh¸c nhau, tÝnh theo c«ng thøc (5.5), øng víi nhiÖt ®é bÒ mÆt kÕt cÊu .

B¶ng 5.1. TrÞ sè Èm trë trªn bÒ mÆt kÕt cÊu:

§Æc tÝnh Èm cña phßng

Èm trë

tRa (mmHg.

§é Èm kh«ng khÝ ë gÇn kÕt cÊu ϕϕϕϕ (%)

2m .h/g) 0,98

- RÊt kh«, cã l−îng 25 nhiÖt thõa lín

0,91 0,60 0,34 0,16 0 - Kh«, ®−îc s−ëi Êm 40 - Èm b×nh th−êng 55 H¬i Èm 70 85 - Èm 100 - Khi bÒ mÆt kÕt cÊu

lu«n lu«n cã n−íc ng−ng ®äng(®äng s−¬ng bÒ mÆt)

nRa = 0,25;

Cã thÓ lÊy gÇn ®óng Èm trë mÆt ngoµi kÕt cÊu

nRa = 0,25; - Khi tèc ®é giã ngoµi nhµ trung b×nh (v = 2 – 3m/s)

nRa = 0,12;

- Khi tèc ®é giã ngoµi nhµ nhá (v ≤ 1m/s)

nRa = 0,06.

- Khi tèc ®é giã ngoµi nhµ lín (v = 4 – 5m/s)

e

2

i

,

/

L−îng Èm khuyÕch t¸n ®i qua líp kÕt cÊu thø i lµ:

. hmg

=

G

i

1−− e i Ra

i

(5.8)

e

2

n

,

/

Vµ ®i qua toµn bé kÕt cÊu lµ:

G

=

. hmg

− e t Ra

o

(5.9)

Ra

=

i

iRa – Èm trë líp vËt liÖu thø i,

d i µ i

Trong ®ã:

– ChiÒu dµy vµ hÖ sè khuyÕch t¸n Èm cña líp vËt liÖu i (ë phô lôc 5

id µ, i sè µ ®èi víi c¸c lo¹i vËt liÖu x©y dùng th«ng th−êng); Ra

Ra

Ra

Ra

=

+

+

o

t

i

n

∑

– Tæng Èm trë cña kÕt cÊu; cho hÖ

n

- ¸p suÊt h¬i n−íc trong kh«ng khÝ trong vµ ngoµi nhµ;

t ee , , i ee

1 −i

49

- ¸p suÊt h¬i n−íc ë bÒ mÆt tr−íc vµ sau líp vËt liÖu thø i.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

¸p suÊt h¬i n−íc ë bÒ mÆt trong líp vËt liÖu thø i ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

v

v

Còng gièng nh− truyÒn nhiÖt æn ®Þnh, trong c¬ chÕ truyÒn Èm æn ®Þnh hoµn toµn cã thÓ m« t¶ sù biÕn thiªn ®é Èm trong lßng kÕt cÊu nh− sù biÕn thiªn cña nhiÖt ®é.

e

e.

=

=∆→

T

e ∆ e

R R

R R

T

vT

vT

∆e- Chªnh lÖch ®é Èm ë mét líp riªng biÖt eT- Chªnh lÖch ®é Èm cña toµn bé kÕt cÊu RV-Èm trë cña mét líp riªng biÖt RVT- Èm trë cña toµn bé kÕt cÊu

(5.10)

i

1 −

e t

n

,

=

−

+

Ra

mmHg

Trong ®ã:

e i

e t

Ra i

i

(5.11)

∑

− e Ra

i

1 =

o

  

  

VÝ dô 5.1: TÝnh l−îng Èm trung b×nh khuyÕch t¸n truyÒn qua t−êng vµo trong kho l¹nh vµ ¸p suÊt h¬i n−íc ph©n bè trong t−êng (coi nh− Èm truyÒn æn ®Þnh). Cho biÕt t−êng n»m ë phÝa cã hµnh lang trèng, kh«ng bÞ n¾ng chiÕu hoÆc m−a h¾t. NhiÖt ®é kh«ng khÝ trong kho tt = -7°C, ®é Èm ϕ = 80%. NhiÖt ®é trung b×nh cña kh«ng khÝ ngoµi nhµ vÒ mïa nãng nt = 30,3°C, ®é Èm ϕn = 85% (xem b¶ng 1.4a), tèc ®é giã v = 3m/s. CÊu t¹o t−êng tÝnh tõ trong ra ngoµi gåm cã: líp 1 – v÷a tr¸t d1 = 0,015m, λ = 0,8, µ = 0,012, líp 2 – bª t«ng bät víi γ = 800kg/m3, d = 0,15m, λ = 0,25, µ = 0,014; líp 3 – bª t«ng cèt thÐp d = 0,05m, λ = 1,33, µ = 0,04.

Gi¶i: ¸p suÊt h¬i n−íc trong kh«ng khÝ trong nhµ et = 2,02mmHg (t−¬ng øng t = - 7°C, ϕ = 80%) vµ trong kh«ng khÝ ngoµi nhµ en = 27,53mmHg (t−¬ng øng víi t = 30,3°C vµ ϕ = 85%).

Èm trë mÆt trong t−êng Rat = 0,22 (b¶ng 5.1); Èm trë mÆt ngoµi t−êng Ran = 0,12 (t−¬ng øng víi v = 3m/s).

2m h/g;

1Ra = 0,015/0,012 = 1,25 mmHg.

2Ra = 0,15/ 0,014 = 10,71; 3Ra = 0,05/0,004 = 12,5.

Èm trë cña c¸c líp:

2m h/g.

oRa = 0,22 + 1,25 + 10,7 + 12,5 + 0,12 = 24,8mmHg. VËy l−îng Èm truyÒn qua t−êng vµo trong kho (c«ng thøc 5.7):

e

e

53,27

02,2

2

t

028,1

/

53,27

G

=

=

−

=

;. hmg

− 8,24

− n Ra

0

Tæng Èm trë cña t−êng:

e

e

53,27

02,2

t

12,0.

41,27

53,27

=

e

=

e

−

Ra

=

−

. mmHg

mn

n

n

− 8,24

− n Ra

o

50

Theo c«ng thøc (5.11) ta cã ¸p suÊt h¬i n−íc ë mÆt ngoµi cña t−êng:

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

53,27

02,2

53,27

5,12

;56,14

−

+

=

( 12,0

)

=e 3

53,27

53,27

5,12

;55,3

−

+

+

=

( 12,0

) 71,10

=e 2

53,27

02,2

53,27

5,12

71,10

25,1

.66,2

−

+

+

+

=

( 12,0

)

=mte

− 8,24 − 8,24

¸p suÊt h¬i n−íc ë mÆt trong c¸c líp: − 8,24 02,2

5.3. HiÖn t−îng ng−ng tô Èm.( Condensation ) 5.3.1. Ng−ng tô Èm (Condensation) Nh− ®· biÕt ë tiÕt tr−íc, ®é Èm t−¬ng ®èi lµ hµm cña nhiÖt ®é, vµ khi kh«ng khÝ l¹nh ®i mµ kh«ng cã thay ®æi vÒ dung Èm th× ®é Èm t−¬ng ®èi (RH) sÏ t¨ng lªn. Khi RH t¨ng lªn ®Õn 100%, tøc lµ b·o hoµ th× s−¬ng hay ®äng Èm sÏ xuÊt hiÖn. NhiÖt ®é t¹i ®ã x¶y ra hiÖn t−îng nµy gäi lµ “nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng”

B»ng c¸ch nµy dïng biÓu ®å t – d cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng cña kh«ng khÝ t¹i gi¸ trÞ dung Èm hoÆc RH x¸c ®Þnh. VÝ dô, nèi DBT = 200C, RH = 60%, tøc giao ®iÓm cña ®−êng th¼ng ®øng ®i qua 200C víi ®−êng cong RH = 60%, chiÕu ®iÓm nµy sang tr¸i sÏ c¾t ®−êng RH = 100% vµ ®äc ®−îc ®−êng th¼ng ®øng ®i qua ®iÓm nµy 12,30C. §©y lµ nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng cña kh«ng khÝ ®Æc thï.

NÕu khèi kh«ng khÝ ®Æc thï nµy tiÕp xóc víi bÒ mÆt cã nhiÖt ®é thÊp h¬n 12,30C th× sÏ x¶y ra ng−ng tô bÒ mÆt. HiÖn t−îng nµy th−êng thÊy ë tÊm g−¬ng trong nhµ t¾m hoÆc mÆt trong cña khèi cöa sæ bÞ l¹nh. Trªn mét bøc t−êng l¹nh sÏ ng−ng tô trªn bÒ mÆt nh− vËy sÏ thÊm s©u vµo bªn trong vËt liÖu lµm t−êng, nh−ng nÕu bÒ mÆt lµ kh«ng thÊm th× nã sÏ “dÝnh −ít” (dripping wet)

§¹i ®a sè vËt liÖu x©y dùng ®Òu xèp vµ lu«n cã mét nhiÖt trë nhá ®èi víi sù chuyÓn qua cña h¬i n−íc. NÕu nh− kh«ng khÝ Èm lät vµo trong t−êng, khi nã ®i ®Õn líp cã nhiÖt ®é thÊp h¬n nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng cña chÝnh nã th× h¬i Èm sÏ ng−ng tô. HiÖn t−îng nµy gäi lµ ng−ng tô Èm khe hë (intenstitial condensation). Sù ®o¸n biÕt (vµ ®Ó phßng tr¸nh) nã lµ mét kh¸i niÖm cùc kú quan träng ®èi víi viÖc x©y dùng ë xø l¹nh. Kü thuËt dù ®o¸n [41, 42] dùa trªn viÖc x©y dùng nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng cña kh«ng khÝ vµ t×m giao ®iÓm cña nã víi ®−êng gradient nhiÖt ®é cña t−êng.

Khi ¸p suÊt h¬i n−íc trong kÕt cÊu v−ît qu¸ ¸p suÊt h¬i n−íc b·o hßa t−¬ng øng víi nhiÖt ®é ph©n bè trong kÕt cÊu, th× h¬i n−íc sÏ ng−ng tô thµnh n−íc n»m trong kÕt cÊu. N−íc ng−ng tô trong néi bé kÕt cÊu lµ hiÖn t−îng xÊu, lµm gi¶m ®é bÒn vµ h¹ thÊp kh¶ n¨ng c¸ch nhiÖt cña kÕt cÊu bëi v× ®é Èm cña vËt liÖu t¨ng th× hÖ sè dÉn nhiÖt cña kÕt cÊu còng t¨ng v× n−íc dÉn nhiÖt tèt ho¨n kh«ng khÝ.

Ph−¬ng ph¸p vÉn hay ®−îc dïng ®Ó ®¸nh gi¸ hiÖn t−îng ng−ng tô Èm lµ ph−¬ng ph¸p biÓu ®å cña gi¸o s− V.V.Uscov kiÕn nghÞ [ ]. Néi dung cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ so s¸nh ph©n bè ¸p suÊt h¬i n−íc trong lßng kÕt cÊu víi ¸p suÊt h¬i b·o hßa. Tuy nhiªn, ph−¬ng ph¸p nµy rÊt phøc t¹p vµ kÐm chÝnh x¸c v× c¸c thñ tôc ®æi täa ®é vµ vÏ tiÕp tuyÕn trªn h×nh vÏ rÊt phiÒn phøc.

51

§Ó tiÖn lîi, trong tµi liÖu nµy sÏ h−íng dÉn c¸ch ®¸nh gi¸ hiÖn t−îng ng−ng tô Èm b»ng ph−¬ng ph¸p Gradient nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng. Thùc chÊt cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ so s¸nh ph©n bè nhiÖt ®é trong lßng kÕt cÊu víi ph©n bè nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng cña tr¹ng th¸i h¬i n−íc trong lßng kÕt cÊu.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Thñ tôc ®Ó x¸c ®Þnh vïng ng−ng tô Èm trong kÕt cÊu lµ nh− sau: 1.TÝnh sù biÕn thiªn nhiÖt ®é t¹i c¸c líp vËt liÖu theo nguyªn lÝ truyÒn nhiÖt æn ®Þnh.

2.TÝnh sù biÕn thiªn ¸p suÊt h¬i Èm t¹i c¸c líp vËt liÖu theo nguyªn lÝ truyÒn Èm æn ®Þnh.

3.Dùa trªn c¸c gi¸ trÞ ¸p suÊt h¬i Èm, dïng biÓu ®å t-d x¸c ®Þnh nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng cña kh«ng khÝ Èm.

4.VÏ 2 ®−êng biÕn thiªn nhiÖt ®é kh«ng khÝ vµ nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng ®Ó t×m vïng ng−ng tô Èm, ®ã lµ vïng cã gi¸ trÞ nhiÖt ®é kh«ng khÝ thÊp h¬n nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng.

VÝ dô: T−êng ngoµi cã líp v÷a trong dµy 10 mm, sau ®ã lµ líp polystyrene ( EPS ) dµy 22mm, tiÕp theo lµ líp bª-t«ng nÆng dµy 150 mm. NhiÖt trë tÝnh b»ng m2 K/W bao gåm: nhiÖt trë mÆt trong 0.123, líp v÷a 0.06, EPS 0.75, bª-t«ng 0.105 vµ nhiÖt trë mÆt ngoµi 0.055. Èm trë tÝnh theo MN s/g.m lÇn l−ît lµ: líp v÷a tr¸t 50, EPS 100 vµ bª t«ng 30. Kh«ng khÝ mÆt trong cã nhiÖt ®é 20 oC vµ ®é Èm t−¬ng ®èi 59%. Kh«ng khÝ mÆt ngoµi cã nhiÖt ®é 0 o C vµ ë tr¹ng th¸i b·o hßa. H·y vÏ c¸c ®−êng gradient nhiÖt ®é kÕt cÊu vµ nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng theo thang vÏ trªn mÆt c¾t ngang.

Gi¶i: B−íc 1. Dïng nhiÖt trë ®Ó tÝnh nhiÖt ®é t¹i biªn giíi c¸c líp vËt liÖu theo c«ng

.

ϑ=∆

ϑ T

R R

T

thøc.

B−íc 2.VÏ ®−êng biÕn thiªn nhiÖt ®é trong lßng kÕt cÊu ( H×nh 5.1 )

52

H×nh 5.1: Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ph¹m vi ng−ng tô Èm trong lßng kÕt cÊu

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

v

B−íc 3.Dïng Èm trë ®Ó tÝnh ¸p suÊt h¬i t¹i biªn giíi c¸c líp vËt liÖu theo c«ng

e.

e =∆

T

R R

vT

thøc

Tõ biÓu ®å t-d tra ®−îc ¸p suÊt h¬i n−íc bªn trong = 1400 vµ ¸p suÊt h¬i n−íc bªn ngoµi =600. Chªnh lÖch ¸p xuÊt toµn bé lµ: 1400-600=800 Pa

B−íc 4. X¸c ®Þnh nhiÖt ®é ®iÓm s−¬ng vµ vÏ ®−êng biÕn thiªn trªn mÆt c¾t nh− h×nh 5.1

a P

s N M

)

)

(

a P

/ . g ,

/

,

C o ,

.

C¸c líp

m

C o

/

K m W

W K . 2 m

ë r t t Ö i h N

(

p í l c ¸ c

p í l c ¸ c

m . g / s N M ë r t

m L , y µ d é §

, t Ö i h n n É d è s Ö H

m È

i í i g n ª i b i ¹ t t Ê u s p ¸

, t Ê u s p ¸ m ¶ i g é §

C o , é ® t Ö i h n m ¶ i g é §

i í i g n ª i b i ¹ t é ® t Ö i h N

, g n ¬ − s m Ó i ® é ® t Ö i h N

20

m È n É d è s Ö H

2,25

C¸c tÝnh to¸n ®−îc tr×nh bÇy theo b¶ng d−íi ®©y:

0,123

17,75

1400

0,01

0,17

1,10

0,02

53

0,06

0,5

12

0,025

0,03

13,72

0,01

16,65

267

1347

0,75

2,5

11,5

0,105

4,5

7,4

0,15

1,43

1,92

0,03

2,93 1,01

480

1080 600

0,055

0

1,01

0

Kh«ng khÝ bªn trong MÆt trong

Tæng=

1,093

7,5

Tæn g= KÕt luËn: vïng g¹ch chÐo lµ vïng ng−ng tô Èm.

53

Biªn giíi V÷a tr¸t Biªn giíi EPS Biªn giíi Bª t«ng Biªn giíi MÆt ngoµi Kh«ng khÝ bªn ngoµi

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Ch−¬ng Vi

TruyÒn nhiÖt dao ®éng

6.1. Gi¶ ®Þnh vÒ tr¹ng th¸i æn ®Þnh

TruyÒn nhiÖt æn ®Þnh lµ xuÊt ph¸t tõ mét quan niÖm tuyÖt ®èi ho¸ cho r»ng nhiÖt ®é 2 mÆt v¸ch ph¼ng lµ kh«ng thay ®æi. §iÒu nµy chØ cã thÓ chÊp nhËn ®−îc nÕu sù th¨ng gi¸ng nhiÖt ®é kh«ng v−ît qu¸ ±3oC. Trong thùc tÕ cã thÓ coi nh÷ng tr−êng hîp sau ®©y lµ æn ®Þnh.

- khÝ hËu «n ®íi nÕu trong nhµ ®−îc s−ëi ë mét nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh, - khÝ hËu nhiÖt ®íi Èm nÕu trong nhµ ®−îc gi÷ ë mét nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh b»ng m¸y ®iÒu hoµ.

C¸c tÝnh to¸n truyÒn nhiÖt æn ®Þnh th−êng dïng ®Ó x¸c ®Þnh l−îng nhiÖt cùc ®¹i mÊt ®i hä¨c x©m nhËp vµ còng dïng ®Ó x¸c ®Þnh kÝch cì vµ cènguÊt thiÕt bÞ s−ëi hay lµm m¸t. §o¸n nhËn vÒ t×nh tr¹ng nhiÖt trong nhµ kh«ng ph¶i lµ mét nhiÖm vô chÝnh - c¸c khèng chÕ b¾ng m¸y mãc sÏ ®¶m b¶o mét sù thÝch nghi cÇn thiÕt – ng−êi thiÕt kÕ chØ cã thÓ d¸m ch¾c ®−îc r»ng cã ®ñ c«ng suÊt, kh¶ n¨ng ®Ó ®¶m b¶o s−ëi hoÆc lµm m¸t ®Ó øng phã víi nh÷ng tr−êng hîp xÊu nhÊt .

C¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n truyÒn nhiÖt æn ®Þnh cã thÓ coi nh− mét giai ®o¹n s¬ bé nh»m hiÓu ®−îc ®Çy ®ñ h¬n vÊn ®Ò truyÒn nhiÖt kh«ng æn ®Þnh.

6.2. DßngnhiÖt chu kú

Trªn thùc tÕ sù thay ®æi khÝ hËu sÏ sinh ra c¸c pha kh«ng æn ®Þnh. Sù biÕn thiªn theo thêi gian t¹o thµnh mét qu¸ tr×nh t¨ng gi¶m nhiÖt ®é thay ®æi vµo cì 24giê . HiÖn t−îng nµy thÓ hiÖn vµo mïa nãng, dßng nhiÖt sÏ x©m nhËp tõ m«i tr−êng bªn ngoµi vµo nhµ, mét Ýt nhiÖt l−îng sÏ ®−îc gi÷ l¹i trong nhµ vµ ban ®ªm vÒ mïa l¹nh dßng nhiÖt sÏ truyÒn ng−îc l¹i tõ trong nhµ ra m«i tr−êng xung quanh. V× qu¸ tr×nh lÆp l¹i cho nªn gäi lµ dßng nhiÖt chu kú.

Thêi gian trÔ

Tomax

Ti max

é ® t Ö i h N

6

12

18

24

Giê

§é t¾t dÇn µ =Ti max/Tomax

H×nh 6.1 tr×nh bµy sù thay ®æi nhiÖt ®é trong vµ ngoµi nhµ vÒ buæi s¸ng khi nhiÖt ®é ngoµi nhµ t¨ng lªn, nhiÖt b¾t ®Çu truyÒn vµo mÆt t−êng ngoµi. Mçi phÇn tö cña t−êng cã hÊp thô l−îng nhiÖt nhÊt ®Þnh khi nhiÖt ®é t¨ng lªn thªm mét ®é tuú thuéc vµo nhiÖt dung riªng cña vËt liÖu lµm t−êng. NhiÖt cã thÓ truyÒn tíi mét phÇn tö tiÕp theo cña t−êng, chØ sau khi nhiÖt ®é cña phÇn tö thø nhÊt t¨ng lªn. Sù t¨ng nhiÖt ®é bÒ mÆt t−êng trong sÏ bÞ chËm l¹i mét chót, thÓ hiÖn b»ng ®−êng chÊm chÊm.

54

H×nh 6.1: Thêi gian trÔ vµ ®é t¾t dÇn

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

NhiÖt ®é bªn ngoµi sÏ t¨ng tíi ®Ønh vµ b¾t ®Çu h¹ xuèng tr−íc khi nhiÖt ®é mÆt trong t¨ng lªn tíi mét møc nh− thÕ. KÓ tõ lóc nµy l−îng nhiÖt chøa trong t−êng sÏ ®−îc gi¶i to¶ mét phÇn ra ngoµi vµ chØ cã mét phÇn ®i vµo trong. Bëi v× kh«ng khÝ bªn ngoµi l¹nh ®i nªn tØ lÖ dßng nhiÖt truyÒn ra ngoµi sÏ t¨ng lªn vµ khi nhiÖt ®é cña t−êng thÊp h¬n nhiÖt ®é trong nhµ th× h−íng truyÒn nhiÖt sÏ hoµn toµn ®¶o l¹i.

Hai th«ng sè quan träng cña truyÒn nhiÖt chu kú lµ thêi gian trÔ φ vµ hÖ sè t¾t dÇn µ. §ã lµ tØ sè gi÷a biªn ®é nhiÖt ®é cùc ®¹i bªn ngoµi vµ bªn trong lÊy víi gi¸ trÞ trung b×nh c¶ ngµy.

=µ

max max

T i T O

Cã rÊt nhiÒu c¸ch ®Þnh nghÜa vÒ ®é t¾t dÇn, mét trong nh÷ng ®Þnh nghÜa ®−îc ph¸t biÓu nh− sau:

(6.1)

trong ®ã: Timax lµ biªn ®é nhiÖt ®é mÆt trong kÕt cÊu bao che vµ biªn ®é nhiÖt ®é bªn ngoµi kÕt cÊu TOmax, nh− vËy µ<1. Trong khi ®ã c¸c tµi liÖu cña c¸c t¸c gi¶ X« ViÕt, vµ do ®ã còng lµ nh÷ng tµi liÖu cña c¸c mét sè t¸c gi¶ ViÖt Nam, l¹i lÊy gi¸ trÞ nghÞch ®¶o vµ nh− vËy µ>1.

Còng cã tµi liÖu kh«ng dïng ®¹i l−îng nhiÖt ®é mµ dïng ®¹i l−îng dßng nhiÖt ®Ó ®Þnh nghÜa ®é t¾t dÇn nh− sau:

=µ

SQ OSQ

(6.2)

trong ®ã: SQ lµ biªn ®é c−êng ®é dßng nhiÖt truyÒn qua kÕt cÊu cã nhiÖt dung nhÊt ®Þnh vµ SQO biªn ®é c−êng ®é dßng nhiÖt tøc thêi truyÒn qua kÕt cÊu cã nhiÖt dung b»ng zero, nh− vËy µ<1. [Zokolay 2004]. NÕu theo ®Þnh nghÜa nh− trªn th× trong thùc tÕ ng−êi thiÕt kÕ nªn chän hÖ sè t¾t dÇn µ cµng bÐ cµng tèt. Cßn viÖc chän thêi gian trÔ th× tïy thuéc vµo yªu cÇu sö dông c«ng tr×nh.

6.3. KhuyÕch t¸n nhiÖt

Ta h·y ph©n tÝch qu¸ tr×nh nªu trªn mµ phÇn tö thø nhÊt cña t−êng b¾t ®Çu nhËn ®−îc nhiÖt tõ m«i tr−êng. Tèc ®é truyÒn nhiÖt tíi phÇn tö bªn c¹nh phô thuéc vµo hai yÕu tè:

1.NÕu lµ vËt liÖu cã ®é dÉn nhiÖt cao th× tèc ®é sÏ nhanh 2.NÕu lµ vËt liÖu ®Æc sÏ cã nhiÖt dung lín th× tèc ®é truyÒn sÏ chËm h¬n bëi v× nã sÏ hÊp thô mét Ýt nhiÖt truyÒn tíi tr−íc khi nã sÏ truyÒn ®i .

Nh− vËy nÕu gäi k=®é dÉn nhiÖt (W/mC)

d=tØ träng (kg/m3) c= tû nhiÖt (J/kg oC)

th× mèi quan hÖ nãi trªn trªn cã thÓ biÓu diÔn b»ng tØ sè:

=

K

k . cd

(6.3)

(tØ sè trªn ®−îc viÕt theo quan niÖm r»ng tèc ®é truyÒn nhiÖt tØ lÖ thuËn víi k - yÕu tè 1vµ tØ lÖ nghÞch víi d vµ c - yÕu tè 2)

o

2

K

=

=

=

=

o

/

/

.

/ /

m sec

TØ sè nµy ®−îc kÝ hiÖu lµ K vµ gäi lµ ®é khuyÕch t¸n nhiÖt ( thermal diffusivity )

o . J Cms 3 o CmJ

k . cd

kg

C

55

hoÆc ®é dÉn nhiÖt ®é ( temperature conductivity) Thø nguyªn cña ®¹i l−îng nµy lµ : / CmW 3 . Jm kg

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

thêi gian trÔ

®é t¾t dÇn

Gi¸ tri U:

Gi¸ trÞ U =2,5 W/m2.oC

2,5

0,35

i

10

ê g

n Ç d

,

t

9

0,3

¾

2,0

8

2,0 1,5 1,0

t é ®

0,25

i

7

0,5

1,5

Ô r t n a g

i

6

0,2

ê h T

5

1,0

0,15

4

3

0,1

0,5

2

0,05

1

0

0

0

10

20

30

40

50

60

70

0

10

20

30

40

50

60

70

ChØ sè nhiÖt dung-nhiÖt dÉn, γ ( x 1000)

ChØ sè nhiÖt dung-nhiÖt dÉn, γ ( x 0,001)

Cã thÓ hiÓu ®ã lµ diÖn tÝch cña mét mÆt cÇu mµ nhiÖt ®é ph©n t¸n trªn ®ã trong mét ®¬n vÞ thêi gian. H×nh 6.2 nªu ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh φ vµ µ dùa trªn c¬ së khuyÕch t¸n nhiÖt .

H×nh6.2: BiÓu ®å x¸c ®Þnh thêi gian trÔ vµ ®é t¾t dÇn cho kÕt cÊu 1 líp vËt liÖu

2

2

=γ

−

ChØ sè nhiÖt dung –nhiÖt dÉn γ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng:

bcd .. k 2

bcd .. C 2

b K 2

  

 = 

(6.4)

C =

Trong ®ã: k=®é dÉn nhiÖt (W/mC), d=tØ träng (kg/m3), c= tû nhiÖt (J/kg oC), b-chiÒu dµy (m)

k b

1

20

- nhiÖt dÉn ( W/m2.oC),

ê

i

1200-1900

n Ç d

g

<1200

t ¾ t

é ®

15

0,75

, Ô r t n a i g

i

ê h t

10

0,5

1900-2400

5

0,25

0

0

0,15

0,45

0,3

0

0.45

0.15

0.3

0.6

0

0,6 ®é dµy, m

®é dµy, m

56

H×nh 6.3: X¸c ®Þnh thêi gian trÔ vµ ®é t¾t dÇn theo khèi l−îng vµ chiÒu dµy cho kÕt cÊu 1 líp vËt liÖu

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

6.5. TÝnh to¸n dßng nhiÖt chu kú

Ph−¬ng tÝnh truyÒn nhiÖt trong tr¹ng th¸i æn ®Þnh Q=A.U.∆t cã thÓ dïng ®Ó t×m sù c©n b»ng cña tèc ®é dßng nhiÖt hoÆc dßng nhiÖt trung b×nh cña toµn bé chu tr×nh trong chÕ ®é nhiÖt biÕn ®æi chu kú. §Ó t×m tèc ®é (rate) tøc thêi cña dßng nhiÖt th× ph−¬ng tr×nh nµy cã thÓ dïng ®−îc, nÕu nh− kÕt cÊu t−êng cã nhiÖt dung (thermal capacity) kh«ng ®¸ng kÓ.

NÕu nhiÖt ®é bªn trong gi¶ sö cã thÓ lµ const (gi¶ thiÕt nµy lµ qu¸ dÔ nÕu nh− m«i tr−êng ®−îc ®iÒu khiÓn ) th× tèc ®é tøc thêi cña dßng nhiÖt ®−îc tÝnh to¸n chÝnh x¸c nÕu nh− nã ®−îc chia thµnh 2 phÇn:

a.Tr−íc hÕt c−êng ®é dßng nhiÖt trung b×nh ®−îc t×m cho toµn chu k× (c¶ ngµy) b»ng c¸ch dïng ph−¬ng tr×nh truyÒn nhiÖt æn ®Þnh sau khi thõa nhËn r»ng chªnh lÖch nhiÖt ®é trong vµ ngoµi nhµ ®−îc lÊy theo nhiÖt ®é trung b×nh trong ra ngoµi nhµ c¶ ngµy:

Q’ = A.U.(Tm – Ti) (6.5) b.§é lÖch tøc thêi khái dßng nhiÖt trung b×nh ®−îc t×m nh− sau: NÕu thêi gian trÔ cña t−êng lµ φ giê th× dßng nhiÖt lóc nµy sÏ phô thuéc vµo nhiÖt ®é ngoµi nhµ tr−íc ®ã φ giê: Tφ. §é lÖch sÏ t×m b»ng c¸ch dïng gi¸ trÞ chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a Tφ vµ gi¸ trÞ trung b×nh Tm. HÖ sè truyÒn nhiÖt, hoÆc gi¸ trÞ U (U-value) , sÏ biÕn ®æi 1 l−îng lµ hÖ sè t¾t dÇn ( µ):

Q” = A.U. µ( Tφ - Tm) (6.6) Hai ph−¬ng tr×nh sÏ céng l¹i ®Ó ®−îc dßng nhiÖt chu k× :

Q = A.U. [(Tm – Ti) +µ (Tφ - Tm)] (6.7)

Trong ®ã: Q = C−êng ®é dßng nhiÖt tøc thêi tÝnh b»ng W. A = DiÖn tÝch m2. U = HÖ sè truyÒn nhiÖt W/m2.oC. Tm = NhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ trung b×nh ngµy ®é C. Ti = NhiÖt ®é trong nhµ ( h»ng sè ), oC. Tφ = NhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ tr−íc φ giê, oC. µ = HÖ sè t¾t dÇn. φ = thêi gian trÔ, giê.

6.6. øng dông

§èi víi ng−êi thiÕt kÕ quan träng h¬n c¶ lµ biÕt ®−îc µ vµ φ cña c¸c lo¹i vËt liÖu, chiÒu dµy vµ kÕt hîp c¸c vËt liÖu trong kÕt cÊu. Ng−êi thiÕt kÕ ph¶i chó träng tíi viÖc thu nhËn nhiÖt qua c¸c kÕt cÊu bao che khi c¸c kÕt cÊu bÞ mÊt nhiÖt ( do giã ) song l¹i tr¸nh thu nhËn nhiÖt khi qu¸ nhiÒu nhiÖt ®i vµo nhµ. V× vËy viÖc chän 1 kÕt cÊu cã thêi gian trÔ lµ 1 yÕu tè quan träng trong thiÕt kÕ. Qu¸ tr×nh nµy ®−îc ®¸nh gi¸ nh− 1 sù c©n b»ng vÒ thêi gian.

NhiÖt dung ( Thermal capacity – kJ/kgoC) lµ yÕu tè cÇn xem xÐt trong khÝ hËu «n hoµ. NhiÖt dung thÊp hay cÊu tróc "ph¶n øng nhanh" sÏ nãng nhanh vµ l¹nh ®i còng nhanh. NhiÖt dung lín sÏ lµm cho “thêi gian h©m nãng” l©u h¬n, song sÏ gi÷ ®−îc nhiÖt l©u khi ngõng h©m nãng.

6.7. HiÖu qu¶ c¸ch nhiÖt

57

C¸c sè liÖu dÉn ra ë b¶ng d−íi ®©y cho thÊy vÞ trÝ cña c¸ch nhiÖt ®èi víi kÕt cÊu cã kh¶ n¨ng tÝch nhiÖt cao lµ cã t¸c dông rÊt lín tíi thêi gian trÔ vµ ®é t¾t dÇn.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

B¶ng 6.1: Thêi gian trÔ φ vµ ®é t¾t dÇn µ cña mét sè kÕt cÊu.

150 200 300 50 100

φ,h 1.3 - 2.5 2.5

µ φ,h 0.67 3.0 2.4 - 0.48 5.4 0.48 5.3

µ φ,h 0.45 4.4 0.48 4.0 0.23 8.3 0.22

ChiÒu dµy, mm

µ φ,h 0.30 6.1 0.34 5.2 0.11 -

µ φ,h 0.20 9.2 0.24 8.1 - -

µ 0.09 0.12 - -

- - - - -

φφφφ,h 10.0

µµµµ 0.073

Bª t«ng §Êt liÒn thæ Gç B«ng kho¸ng KÕt cÊu

T−êng

10.8 0.056

8.7 0.100

3.0 0.450

M¸i

11.8 0.046 CÊu t¹o T−êng rçng, 2 v¸ch ngoµi b»ng khèi bª t«ng ®Æc dµy 100 mm, 2 mÆt tr¸t v÷a xi-m¨ng dµy 15 mm Nh− trªn, nh−ng víi khèi bª t«ng lç rçng T−êng rçng, 2 v¸ch ngoµi b»ng g¹ch dµy 100 mm, 2 mÆt tr¸t v÷a xi-m¨ng dµy 15 mm TÊm bª-t«ng cèt thÐp 100 mm, phñ líp amiang,bitum, ®Æt 40 mm b«ng thuû tinh c¸ch nhiÖt ë d−íi Nh− trªn, nh−ng líp b«ng thuû tinh c¸ch nhiÖt ®Æt ë trªn

VÝ dô 1: TÊm b»ng bª t«ng dµy 100 mm, nÕu xÕp 40 mm sîi thuû tinh c¸ch nhiÖt th× hiÖu qu¶ sÏ nh− sau:

§Æt d−íi tÊm §Æt trªn tÊm Thêi gian trÔ – giê 3 11,5 §é t¾t dÇn 0,450 ( 2,2 lÇn) 0,046 ( 21,7 lÇn)

Nguyªn nh©n cña vÊn ®Ò nµy lµ râ rµng nÕu nh− c¬ cÊu cña qu¸ tr×nh ®−îc tu©n thñ chÆt chÏ (thÝ dô t¹i khÝ hËu nãng Èm):

1. Líp c¸ch nhiÖt ®Æt ngoµi sÏ lµm gi¶m dßng nhiÖt ®i vµo khèi kÕt cÊu – Ýt nhiÖt ®i vµo khèi trong 1 thêi gian h¬n hoÆc ®ßi hái nhiÒu thêi gian h¬n ®Ó “chÊt ®Çy” kh¶ n¨ng tÝch nhiÖt cña khèi.

2. Líp c¸ch nhiÖt ®Æt ë phÝa trong sÏ kh«ng ¶nh h−ëng tíi qu¸ tr×nh "chÊt ®Çy" vµ cho dï nã còng gi¶m ®−îc nhiÖt truyÒn vµo trong nhµ, song nã kh«ng lµm thay ®æi chu k×.

58

T¹i vïng khÝ hËu nãng môc ®Ých kh«ng chØ lµ tÝnh nhiÖt vÒ ban ngµy do mÆt ngoµi truyÒn vµo cµng nhiÒu cµng tèt ( tøc lµ kÕt cÊu gi÷ nhiÖt kh«ng cho vµo nhµ ), mµ cßn ph¶i gi¶i to¶ vÒ ban ®ªm toµn bé ( hoÆc nhiÒu nhÊt) l−îng nhiÖt chøa trong nã, sao cho ®Ó ®Õn buæi s¸ng sím toµn bé kÕt cÊu chøa cµng Ýt nhiÖt cµng tèt, lµm cho toµn bé (hoÆc phÇn lín) l−îng nhiÖt ®· tÝch tr÷ cña nã "rçng tuyÕch" nh− lóc ®Çu, s½n sµng hÊp thô sãng nhiÖt tiÕp theo.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

C¸ch nhiÖt sÏ lµm h¹n chÕ kh«ng chØ dßng nhiÖt ®i vµo mµ cßn h¹n chÕ c¶ gi¶i to¶ nhiÖt n÷a. NÕu líp c¸ch nhiÖt ®Æt ë phÝa ngoµi th× l−îng nhiÖt chøa trong nã cã thÓ gi¶i to¶ vµo bªn trong nhµ. §Ó kh¾c phôc th× viÖc ¸p dông th«ng giã tèt mÆt trong b»ng kh«ng khÝ ban ®ªm l¹nh lµ hÕt søc quan träng.

6.8. HiÖu qu¶ cña lç rçng

Mét lç rçng kh«ng th«ng giã lµ 1 vËt c¸ch nhiÖt tèt (R = 0,15 m2.oC/W), cã thÓ t−¬ng ®−¬ng víi 180 mm t−êng g¹ch. Nh− ®· biÕt líp c¸ch nhiÖt ph¶i n»m ngoµi khèi chÝnh, nã cho phÐp khèi chÝnh ®ã cã thÓ ®Æt ë líp phÝa trong cña 1 bøc t−êng rçng. Líp phÝa ngoµi sÏ lµ 1 kÕt cÊu nhÑ. G.K Kuba [45] cho r»ng líp ngoµi ph¶i lµ khèi g¹ch rçng, b¶o ®¶m tÝnh c¸ch nhiÖt, song gi¶m ®−îc khèi l−îng. ¤ng còng ®· thÝ nghiÖm hiÖu qu¶ th«ng giã cho lç rçng vµ ®i ®Õn kÕt luËn r»ng th«ng giã vÒ ban ngµy lµ Ýt hiÖu qu¶, song th«ng giã lç rçng vÒ ban ®ªm l¹i gióp nhiÒu cho viÖc lµm m¸t t−êng.

Dßng khÝ trong lç rçng vÒ ban ngµy th× ®i lªn cßn ban ®ªm th× ®i xuèng. C¶ 2 lç cöa phÝa trªn vµ phÝa d−íi ®Òu bè trÝ ë 1 phÝa vµ ph¶i ®ãng vÒ ban ngµy. NÕu kh«ng cã ®iÒu kiÖn ®ãng c¸c lç th«ng h¬i l¹i th× chóng ph¶i ®−îc më vÒ phÝa trong nhµ vµ nã ph¶i ®ñ ®Ó th«ng giã vÒ ban ®ªm. Tuy nhiªn bëi v× nÕu ®Ó hë lç rçng th× sÏ cã c«n trïng, chuét bä ®i vµo, v× vËy tèt h¬n c¶ lµ nªn cã lç rçng kÝn, kh«ng th«ng giã.

B¶ng 6.2: §é t¾t dÇn vµ thêi gian trÔ cña mét sè kÕt cÊu bao che [Bansai] ( NhËn xÐt: B¶ng nµy cã nh÷ng kÕt qu¶ kh¸c nhiÒu so víi c¸ch tÝnh theo ph−¬ng ph¸p cña A.M.Xklover )

φ (giê)

µ

TT Tªn líp vËt liÖu k(W/m.K) ρ ( kg/m3) C (J/kg.K) tÝnh tõ ngoµi vµo trong 1 G¹ch 0,876 2,66

0,07 6,64 C¸ch nhiÖt 2 C¸ch nhiÖt G¹ch 3 G¹ch 0,37 6,82

C¸ch nhiÖt 4 C¸ch nhiÖt G¹ch 0,03 9,33 5 Bª t«ng 0,56 5,23

0,03 8,12 C¸ch nhiÖt 6 C¸ch nhiÖt Bª t«ng 7 Bª t«ng

C¸ch nhiÖt V÷a tr¸t th.cao 0,416 12,2 8 Bª t«ng

59

C¸ch nhiÖt V÷a tr¸t th.cao ChiÒu dÇy, cm 10,5 5 5 10,5 22 5 5 22 20 5 5 20 14 10 9,5 14 4 9,5 17,2 0,84 0,04 0,04 0,84 0,84 0,04 0,04 0,84 1,4 0,04 0,04 1,4 2,1 0,04 0,21 2,1 0,04 0,21 0,13 800 1380 1380 800 800 1380 1380 800 800 1380 1380 800 1000 1500 1000 1000 1500 1000 2000 0,1024 10,265 0,0807 12,252 1700 25 25 1700 1700 25 25 1700 2100 25 25 2100 2500 100 900 2500 100 900 600 9 Gç 10 G¹ch ®Æc kh«ng tr¸t 10,5 0,84 1700 800 0,88 2,32 11 G¹ch ®Æc kh«ng tr¸t 22 0,84 1700 800 0,38 6,48

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

12 G¹ch ®Æc V÷a nÆng 13 G¹ch ®Æc V÷a nhÑ 0,82 0,85 2,96 2,12 14 G¹ch

Khe kh«ng khÝ G¹ch V÷a nÆng 10,5 1,6 10,5 1,6 10,5 2 10,5 1,6 0,84 0,5 0,84 0,16 0,84 0,147 0,84 0,16 1700 1300 1700 600 1700 0,34 1700 1300 800 1000 800 1000 800 3600 800 1000 0,23 7,78

Bien trinh ngay cua nhiet do khong khi va nhiet do tong

45,00

φ=8 giê

NhiÖt ®é tæng cña mÆt t−êng h−íng T©y

40,00

35,00

NhiÖt ®é kh«ngkhÝ

30,00

25,00

20,00

0,5

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

7,5

8,5

9,5 10,5 11,5 12,5 13,5 14,5 15,5 16,5 17,5 18,5 19,5 20,5 21,5 22,5 23,5

Bµi tËp vÝ dô: T−êng ngoµi h−íng T©y b»ng Bª t«ng cã diÖn tÝch 50 m2, dµy 20 cm, k=1,4 W/m2.K, ρ =2100 kg/m3, , líp c¸ch nhiÖt ®Æt trong cã ®é dµy 5 cm, k=0,04 W/m2.K, ρ =25 kg/m3, H·y tÝnh nhiÖt l−îng truyÒn qua t−êng vµo lóc 18 h trong th¸ng 6 t¹i Hµ Néi.

H×nh 6.4: NhiÖt ®é th¸ng 6 t¹i Hµ Néi

Tra B¶ng 6.2 ( kÕt cÊu sè 5 ) t×m ®−îc µ=0,56 vµ φ=5,23 TÝnh gi¸ trÞ U: U = 1/ (Rsi +R1 + R2 + Rso) R1 =0,2/1,4= 0,14286, R2=0,05/0,04= 1,25 Rsi =0,123, Rso=0,055 U = 1/ 1,57087= 0,636595 W/m2.oC NhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ trung b×nh ngµy Tm =35,54654 oC Theo ®å thÞ Tφ = 41 oC ( lóc 13 h ). NÕu chän Ti=22 oC th×

Q = A.U. [(Tm – Ti) +µ (Tφ - Tm)]

Q =50. 0,636595. [(35,54654 – 22) +0,56 (41 - 35,54654)]= 528,39 W. NÕu ®æi chç ®−a líp c¸ch nhiÖt ra ngoµi th× tra b¶ng t×m ®−îc µ=0,03 vµ φ=8,12, thêi ®iÓm tr−íc φ giê lµ 18-8,12=10 giê ( kÕt cÊu sè 6 )

60

Theo ®å thÞ Tφ = 36 oC ( lóc 10 h ). NÕu chän Ti=22 oC th× Q =50. 0,636595. [(35,54654 – 22) +0,03 (36 - 35,54654)]= 431,62 W. Nh− vËy, viÖc ®Æt líp c¸ch nhiÖt ra ngoµi sÏ lµm gi¶m ®¸ng kÓ ( 528,39- 431,62≈97 W vµo cì 18 % ) nhiÖt l−îng truyÒn qua t−êng vµo nhµ

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Ch−¬ng VI1

Che n¾ng

Nh÷ng vÊn ®Ò chung khi x¸c ®Þnh kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng:

Khi thiÕt kÕ che n¾ng, bao giê còng ph¶i lùa chän h×nh thøc kÕt cÊu che n¾ng tr−íc, sau ®ã míi x¸c ®Þnh kÝch th−íc cña chóng. NÕu h×nh thøc kh«ng hîp lÝ sÏ g©y l·ng phÝ, v× kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng sÏ t¨ng lªn vµ cã tr−êng hîp dï t¨ng kÝch th−íc vÉn kh«ng che ®−îc n¾ng. Muèn lùa chän h×nh thøc kÕt cÊu che n¾ng hîp lÝ ph¶i n¾m v÷ng ®−êng chuyÓn ®éng biÓu kiÕn cña mËt trêi (phô lôc 1), ®Æc tÝnh cña tõng kÕt cÊu che n¾ngvµ hiÖu qu¶ cña chóng vÒ c¸c mÆt ng¨n nhiÖt bøc x¹, th«ng giã tù nhiªn, chiÕu s¸ng, che m−a vµ hiÖu qu¶ nghÖ thuËt kiÕn tróc.

KÕt cÊu che n¾ng ®−îc ph©n thµnh kÕt cÊu cè ®Þnh vµ kÕt cÊu di ®éng. KÕt cÊu cè ®Þnh gåm c¸c lo¹i kÕt cÊu che n¾ng nÇm ngang (« v¨ng, tÊm ngang, m¸i ®ua, ban c«ng, hµnh lang, hiªn.v.v…), c¸c lo¹i kÕt cÊu che n¾ng ®øng (s−ên ®øng, tÊm ®øng, tÊm ch¾n tr−íc cöa hoÆc chíp) vµ c¸c lo¹i che n¾ng hçn hîp kiÓu tæ ong, l«gia, l−íi thanh « vu«ng v.v… KÕt cÊu di ®éng bao gåm: chíp quay ngang hay quay ®øng, m¸i ®ua di ®éng, mu che b»ng v¶i hay nil«ng, c¸nh phªn, c¸nh liÕp v.v…

ThiÕt kÕt cÊu che n¾ng gåm hai vÊn ®Ò: - Lùa chän h×nh thøc kÕt cÊu che n¾ng thÝch hîp víi tõng c«ng tr×nh vµ øng víi tõng mÆt nhµ;

- X¸c ®Þnh kÝch th−íc hîp lÝ cña kÕt cÊu che n¾ng. ViÖc lùa chän h×nh thøc vµ x¸c ®Þnh kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng ®Òu xuÊt ph¸t tõ yªu cÇu vµ tiªu chuÈn che n¾ng cña nhµ.

Cã thÓ dïng ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch hoÆc ph−¬ng ph¸p biÓu ®å ®Ó c¸c ®Þnh kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng. Ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch chÝnh x¸c h¬n nh−ng th−êng phøc t¹p vµ tÝnh l©u h¬n, nÕu sö dông m¸y tÝnh ®iÖn tö th× cã thÓ kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nµy. 7.1. X¸c ®Þnh kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng b»ng ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch

a. KÕt cÊu che n¾ng n»m ngang (« v¨ng, m¸i ®ua, hµnh lang, m¸i hiªn dµi, tÊm n»m ngang liªn tôc v.v…)

§é dµi ®ua ra cña kÕt cÊu che n¾ng n»m ngang (h×nh 7.1a) ë h−íng bÊt k× lµ:

(7.1) L = H.cotg(h(cid:1)) . cosγ - d L - ®é dµi ®ua ra cña kÕt cÊu che n¾ng, tÝnh tõ mÐp ngoµi cña cöa sæ ®Õn mÐp ngoµi cña kÕt cÊu che n¾ng, cm;

γ - hiÖu sè gi÷a gãc ph−¬ng vÞ mÆt trêi lóc tÝnh to¸n vµ gãc lÖch cña h−íng nhµ

)a

γ

A −

H- chiÒu cao cöa sæ, tÝnh tõ bËc cöa sæ ®Õn tÊm che n¾ng, m; d- chiÒu dµy hiÖu qu¶ cña t−êng, tÝnh tõ mÆt kÝnh ®Õn mÆt ngoµi cña t−êng (m);

= Θ

61

so víi h−íng Nam, tøc lµ (h×nh 7.1a).

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

H×nh 7.1 S¬ ®å kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng

b)TÊm chíp ngang (h×nh 7.1b)

H’ = B’.cotgh.cosγ

Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tÊm chíp ngang x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: (7.2) H’- kho¶ng c¸ch trèng gi÷a c¸c tÊm chíp ngang; H’ = H – B.sinβ B’- chiÒu réng hiÖu qu¶ cña tÊm chíp, B’ = B.cosβ; B – chiÒu réng tÊm chíp; β - gãc nghiªng cña tÊm chíp so víi mÆt n»m ngang.

c) KÕt cÊu che n¾ng th¼ng ®øng (h×nh 7.1c)

(7.3)

§é ®ua ra cña tÊm ch¾n ®øng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: L = B. cotgγ - d B – kho¶ng c¸ch tõ tÊm ®øng ®Õn c¹nh cöa ®èi diÖn

d) TÊm che tr−íc cöa (h×nh 7.1 d) Tr−íc tiªn, chän trÞ sè Lc theo yªu cÇu cÊu t¹o. TrÞ sè Lc th−êng ®−îc quyÕt ®Þnh theo yªu cÇu th«ng giã, ¸nh s¸ng vµ nghÖ thuËt kiÕn tróc, th«ng th−êng lÊy b»ng 0,6 – 1,2m, tuú theo cöa sæ nhá hay to.

(7.4) Khi biÕt Lc råi ta x¸c ®Þnh ®−îc chiÒu cao Hc: Hc = Lc.tgh.cosγ

Vµ chiÒu dµi däc t−êng Dc:

62

(7.5) Dc = H.cotgh.sinγ

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

H – chiÒu cao cña cöa sæ.

e) KÕt cÊu che n¾ng hçn hîp (võa ®øng võa ngang) KÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng hçn hîp ë mét h−íng bÊt kú ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: tr−íc tiªn tÝnh chiÒu dµi ®ua ra cña tÊm ngang vµ tÊm ®øng theo c¸c c«ng thøc (6.1) vµ (6.4), sau ®ã dùa vµo c¸c trÞ sè võa tÝnh ®−îc vµ yªu cÇu cÊu t¹o cña mÆt chÝnh mµ chän lùa kÝch th−íc ®−a ra cña kÕt cÊu che n¾ng hçn hîp hîp lý. 7.1. X¸c ®Þnh kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng b»ng ph−¬ng ph¸p biÓu ®å

Ph−¬ng ph¸p kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng b»ng ph−¬ng ph¸p biÓu ®å lµ ph−¬ng ph¸p sö dông phèi hîp c¸c biÓu ®å chØ tiªu che n¾ng vµ biÓu ®å phô trî hai hÖ ®−êng cong chiÕu c¸ch ®Òu víi sù hiÓu biÕt vÒ ®−êng viÒn che n¾ng cña c¸c lo¹i kÕt cÊu che n¾ng.

a) Kh¸i niÖm vÒ ®−êng viÒn che n¾ng cña kÕt cÊu che n¾ng ViÖc thiÕt kÕ che n¾ng vµ chiÕu n¾ng cã thÓ xuÊt ph¸t tõ ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh gi¸n tiÕp. Ng−êi ta kh«ng trùc tiÕp x¸c ®Þnh bãng ®æ cña vËt d−íi ¸nh n¾ng mµ l¹i x¸c ®Þnh m¶ng trêi bÞ che khuÊt do kÕt cÊu che n¾ng g©y nªn khi nh×n tõ ®iÓm ®ang xÐt. Ph−¬ng ph¸p nµy cã −u ®iÓm lµ cã thÓ dïng ®Ó thiÕt kÕ che n¾ng vµ c¶ chiÕu n¾ng, x¸c ®Þnh thêi gian chiÕu n¾ng t¹i mét ®iÓm nµo ®ã còng nh− tÝnh kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng cÇn thiÕt cho c¶ cöa sæ, ®Òu nhanh chãng h¬n.

63

ViÖc x¸c ®Þnh ®−êng viÒn che n¾ng cña kÕt cÊu che n¾ng tiÕn hµnh nh− sau: lÊy mét ®iÓm 0 ë trªn mÆt ph¼ng n»m ngang lµm t©m, vÏ mét h×nh b¸n cÇu. B¸n cÇu lµ ®−îc gäi lµ bÇu trêi gi¶ t−ëng, ®iÓm O lµ ®iÓm nh×n (h×nh 7.2). PhÝa trªn ®iÓm 0 cã tÊm ch¾n MNPQ n»m ngang. Tõ ®iÓm O nh×n lªn bÇu trêi, tÊm ch¾n MNPQ sÏ che khuÊt mét m¶ng trêi ZN’P’Q’. NÕu nh− mÆt trêi n»m trong m¶ng trêi ZN’P’Q’ th× sÏ kh«ng chiÕu vµo ®iÓm O ®−îc, ng−îc l¹i, nÕu mÆt trêi n»m ngoµi m¶ng ZN’P’Q’ th× ®iÓm O sÏ ®−îc chiÕu n¾ng. H×nh chiÕu cña ZN’P’Q’ trªn mÆt n»m ngang lµ ON’’P’’Q’’ , N”P” vµ P”Q” chÝnh lµ 2 ®−êng viÒn che n¾ng cña 2 c¹nh NP vµ PQ cña tÊm che ngang MNPQ cÇn t×m. NÕu c¹nh MQ vµ NP kÐo dµi v« h¹n th× ®−êng viÒn do c¹nh NP sÏ lµ cung CP”N”D, cßn nÕu c¹nh MN vµ PQ kÐo dµi v« h¹n th× ®−êng viÒn do c¹nh PQ sÏ lµ cung AP”Q”B.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

64

H×nh 7.2: C¸ch x¸c ®Þnh ®−êng viÒn che n¾ng cña kÕt cÊu che n¾ng n»m ngang Tr−êng hîp cã tÊm che ®øng MNPQ m¶ng bÇu trêi bÞ che sÏ lµ CM’N’P’. H×nh chiÕu cña CM’N’P’ lªn trªn mÆt b»ng sÏ lµ CM”N”P”, cung M”N” chÝnh lµ mét phÇn cña ®−êng viÒn che n¾ng do c¹nh MN cña tÊm che ®øng MNPQ t¹o nªn. NÕu c¸c c¹nh MN vµ PQ kÐo dµi v« tËn vÒ 2 phÝa th× ®−êng viÒn che n¾ng sÏ lµ cung AM”N”B trªn mÆt b»ng (h×nh 7.3).

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

H×nh 7.3: C¸ch x¸c ®Þnh ®−êng viÒn che n¾ng cña kÕt cÊu che n¾ng th¼ng ®øng

65

Víi c¸c kÕt cÊu che n¾ng cã thÓ ®−îc biÓu thÞ b»ng 2 gãc che ngang vµ che ®øng nh− trªn (H×nh 7.4)

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

H×nh 7.4: C¸c gãc che cña kÕt cÊu che n¾ng ®øng vµ ngang

Tõ H×nh 7.4 ta thÊy c¸c kÕt cÊu che n¾ng th«ng th−êng sÏ t¹o thµnh nh÷ng

66

m¶ng trêi bÞ che khuÊt cã h×nh d¸ng nh− h×nh mói b−ëi. C¸c hµng c©y hay c«ng tr×nh ch¾n tr−íc mÆt cöa sæ th«ng th−êng còng cã ®−êng viÒn che n¾ng t−¬ng tù. Cho nªn ®Ó dÔ dµng x¸c ®Þnh ®−êng viÒn che n¾ng cña vËt ch¾n chiÕu trªn mÆt b»ng, gÇn ®©y ng−êi ta øng dông biÓu ®å m¹ng l−íi hai hÖ ®−êng cong chiÕu c¸ch ®Òu. BiÓu ®å nµy ®−îc thµnh lËp bëi h×nh chiÕu c¸ch ®Òu cña c¸c ®−êng cong do c¸c mÆt ph¼ng ngang vµ däc xoay quanh ®−êng kÝnh b¸n cÇu cña vßm trêi gi¶ t−ëng, chia bÇu trêi thµnh tõng mói c¸ch ®Òu nhau 100 (H×nh 7.5)

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

H×nh 7.5 BiÓu ®å ®−êng viÒn che n¾ng ngang vµ ®øng §Ó thuËn tiÖn trong khi thiÕt kÕ chiÕu n¾ng vµ che n¾ng, ng−êi ta thµnh lËp biÓu ®å nµy cã kÝch th−íc b»ng biÓu ®å chuyÓn ®éng biÓu kiÕn cña mÆt trêi. DÜ nhiªn lµ c¸c ®−êng cong khi chiÕu xuèng l¹i d·n ra c¸ch ®Òu nhau cho phï hîp víi c¸ch chiÕu cña biÓu ®å chuyÓn ®éng biÓu kiÕn cña mÆt trêi.

b)Ph−¬ng ph¸p biÓu ®å x©y dùng vïng che n¾ng c¶ n¨m Nh− trªn ®· nãi, nÕu bãng h×nh chiÕu cña mÆt trêi trªn mÆt ngang n»m trong ph¹m vi ®−êng viÒn che n¾ng cña kÕt cÊu che n¾ng th× n¾ng kh«ng thÓ chiÕu vµo phßng ®−îc. V× vËy nguyªn t¾c thiÕt kÕ che n¾ng biÓu ®å lµ lµm thÕ nµo ®Ó ph¹m vi ®−êng viÒn che n¾ng phñ kÝn ph¹m vi giíi h¹n chØ tiªu che n¾ng ë h−íng ®ã. §iÓm chuÈn cÇn che n¾ng (tøc lµ ®iÓm xuÊt ph¸t cña gãc α vµ β cña cöa sæ) lµ ®iÓm n»m trªn c¹nh trong cña bËc cöa sæ

67

Ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ lµ ®Æt biÓu ®å phô trî hai hÖ ®−êng cong chiÕu c¸ch ®Òu (h×nh 7.5), vÏ trªn giÊy can, chång lªn biÓu ®å “chØ tiªu che n¾ng” sao cho trôc 0 –0 cña biÓu ®å 6,9 trïng víi h−íng cña mÆt cöa sæ, t©m cña hai biÓu ®å trïng nhau. PhÇn diÖn tÝch chØ tiªu che n¾ng n»m phÝa nöa vßng trßn theo h−íng cöa sæ chÝnh lµ ph¹m vi chØ tiªu che n¾ng cña cöa ®ang xÐt. Sau ®ã ta t×m c¸c ®−êng cong nµo (®èi víi kÕt cÊu che n¾ng n»m ngang) hay ®−êng xuyªn t©m nµo (®èi víi kÕt cÊu che n¾ng th¼ng ®øng) cña biÓu ®å hai hÖ ®−êng cong cã thÓ bäc kÝn ph¹m vi chØ tiªu che n¾ng cña cöa th× c¸c trÞ sè gãc ghi trªn c¸c ®−êng ®ã chÝnh lµ gãc α vµ β (®Ó x¸c ®Þnh kÝch th−íc cöa sæ) cÇn t×m

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

L

A W

B W

L W

M W

H

D W

C W

F W

E W

P

W1

W2

L1

N

H×nh 7.7

αBC

αAB

αAD

αCD

A C B M B VÝ dô (H×nh 7.7) H×nh vÏ ph¸c mét nhµ chê ¤ t« buýt t¹i Hµ Néi h−íng vÒ phÝa §«ng Nam (vÏ quy −íc lµ 2 tÊm che ®øng liªn kÕt víi 1 tÊm che ngang). KÝch th−íc trªn h×nh vÏ ®o b»ng mÐt : L=4m, L1=3 m, W=1,5 m, H=2m, W1=0,5 m, W2=1,0 m. H·y vÏ vïng che n¾ng c¶ n¨m cña ®iÓm R vµ tõ ®ã x¸c ®Þnh thêi gian che n¾ng c¸c th¸ng trong n¨m. Bµi gi¶i:

h n ¹ c u Õ i h c t Æ M

P1 F E F P3 N MÆt chiÕu ®øng

βAE

M

A B

βMN

P2

D C

MÆt chiÕu b»ng

H×nh 7.8

Dïng phÐp chiÕu h×nh trªn 3 mÆt ph¼ng sÏ x¸c ®Þnh ®−îc c¸c gãc nh×n thÊy bÇu trêi do c¸c c¹nh cña 3 tÊm che nh− sau:

68

tgαAD=2/3→αAD=arctg(2/3) ≈33o tgαBC =2/1→αBC =arctg(2/1) ≈63o tgαCD =2/1→αCD =arctg(2/1) ≈63 o º tgαAB =2/0,5→αAB =arctg(4) ≈76 o º tgβAE =0,5/3→βAE =arctg(0,5/3) ≈9o tgβMN =0,5/1→βMN =arctg(0,5/1) ≈26o

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

αAD=33 o

αBC=63 o

βAF =9o

βGH=26 o

αDC=63 o

Dùa vµo kÕt qu¶ tÝnh to¸n vµ sö dông biÓu ®å ®−êng viÒn che n¾ng vÏ vïng che n¾ng lµ vïng g¹ch chÐo (H×nh 7.9) lªn giÊy can sao cho h×nh nµy cã cïng b¸n kÝnh víi biÓu ®å ®−êng viÒn che n¾ng vµ biÓu ®å mÆt trêi.

H×nh 7.9: Vïng che n¾ng c¶ n¨m

ChËp h×nh biÓu diÔn vïng che n¾ng c¶ n¨m h×nh biÓu ®å mÆt trêi sÏ x¸c ®Þnh thêi gian che n¾ng c¸c th¸ng trong n¨m.

X¸c ®Þnh c¸c gãc che cÇn thiÕt cña kÕt cÊu che n¾ng. Kh«ng ph¶i lóc nµo còng ph¶i che n¾ng, thêi gian cÇn che n¾ng ®−îc x¸c ®Þnh cã thÓ b»ng nhiÒu yÕu tè. NhiÒu t¸c gi¶ cho r»ng cÇn ph¶i x¸c ®Þnh b»ng 2 ®iÒu kiÖn ®ång thêi sau:

69

Khi nhiÖt ®é hiÖu qu¶ do nhiÖt ®é tæng ngoµi nhµ g©y ra ≥ 27 oC Bøc x¹ chiÕu trªn mÆt nhµ ≥ 230 Kcal/m2.h ( 267 W/m2 ) Dùa vµo nh÷ng ®iÒu kiÖn nãi trªn cã thÓ dùng ®−îc vïng cÇn che n¾ng trªn biÓu ®å mÆt trêi cßn gäi lµ vïng chØ tiªu che n¾ng. Trªn H×nh 7.10 lµ vÝ dô vïng chØ tiªu che n¾ng ®−îc dùng cho Hµ Néi.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

H×nh. 7.10- Ph¹m vi cÇn che n¾ng cho nhµ ë vïng Hµ Néi HiÖu qu¶ che n¾ng do c¸c c«ng tr×nh x©y dùng xung quanh ®−îc m« t¶ trªn h×nh 7.11

70

H×nh 7.10. Vïng che n¾ng do c¸c c«ng tr×nh xung quanh

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Ch−¬ng VII1

Th«ng giã tù nhiªn

I. Nh÷ng nguyªn lý chung.

,1

MËt ®é kh«ng khÝ ë nhiÖt ®é t cho tr−íc ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau:

1

+

293 t 273

(8.1) ρt =

MËt ®é kh«ng khÝ cµng cao th× ¸p suÊt cµng lín. Th«ng th−êng kh«ng khÝ cã xu h−íng khuyÕch t¸n tõ n¬i cã mËt ®é cao tíi n¬i cã mËt ®é thÊp h¬n, tøc lµ chuyÓn ®éng tõ n¬i ¸p suÊt cao ®Õn n¬i ¸p suÊt thÊp. NÕu dùa vµo c«ng thøc trªn ®Ó suy diÔn th× ®iÒu ®ã còng cã nghÜa lµ nÕu kh«ng khÝ sÏ thæi tõ n¬i ¸p suÊt cao tíi n¬i ¸p suÊt thÊp th× còng ®ång nghÜa víi viÖc kh«ng khÝ sÏ thæi tõ n¬i nhiÖt ®é thÊp tíi n¬i nhiÖt ®é cao ( bëi v× nÕu t1> t2 th× ρt1<ρt2).

Nh− vËy th«ng giã ®−îc g©y ra hoÆc bëi chªnh lÖch ¸p suÊt do t¸c dông cña luång giã quanh nhµ hoÆc do chªnh lÖch nhiÖt ®é trong ngoµi nhµ (¸p suÊt tÜnh hay cßn gäi lµ hiÖu øng èng khãi ) hoÆc ®ång thêi c¶ hai t¸c dông.

L−u l−îng kh«ng khÝ vµo nhµ sÏ phô thuéc vµo chªnh lÖch ¸p suÊt trong ngoµi nhµ vµ sù c¶n trë dßng khÝ cña lç th«ng giã.

Trong ®ã ρt lµ mËt ®é kh«ng khÝ ë nhiÖt ®é t (oC ); 1,293 lµ khèi l−îng xÊp xØ tÝnh b»ng kg cña 1 m3 khèi khÝ th«ng th−êng ë nhiÖt ®é t= 0 oC (273oK).

§Ó cã thÓ s¬ bé ®o¸n nhËn ®−îc qu¸ tr×nh th«ng giã sÏ x¶y ra nh− thÕ nµo ®èi khi thiÕt kÕ c«ng tr×nh, cÇn ph¶i n¾m v÷ng 2 nguyªn t¾c chuyÓn ®éng cña giã nh− sau: ¸p suÊt khÝ ®éng vµ ¸p suÊt nhiÖt.

II. ¸p suÊt khÝ ®éng.

71

Khi mét ng«i nhµ ®øng ch¾n luång giã thæi th× mÆt tr−íc ng«i nhµ sÏ cã ¸p suÊt d−¬ng vµ ®−îc gäi lµ mÆt ®ãn giã ( wind ward); cßn mÆt sau ng«i nhµ sÏ cã ¸p suÊt ©m vµ ®−îc gäi lµ mÆt khuÊt giã ( lee ward). Theo quy luËt khÝ ®éng häc, t¹i mÆt l−ng giã sÏ h×nh thµnh mét vïng giã quÈn vµ lÆng giã ( vïng g¹ch g¹ch vµ cã c¸c mòi tªn chØ h−íng giã ng−îc l¹i ). B»ng thÝ nghiÖm vµ kinh nghiÖm thùc tÕ ®· cho thÊy: nhµ cµng cao vïng lÆng giã cµng dµi; nhµ cµng dµi vïng lÆng giã cµng réng; nhµ cµng dÇy vïng lÆng giã cµng nhá.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

H×nh 8.9: Giã thæi qua c«ng tr×nh ®øng ®éc lËp Theo ph−¬ng ph¸p Becnulli ta cã sù phô thuéc gi÷a ¸p suÊt vµ tèc ®é ®−îc biÓu diÔn theo c«ng thøc sau:

. 2vρ 2

[ ] N 2m

. mkg 2 2 . ms

kg 2.sm

  

  

  

  

= = (8.2) Pgiã= Pgiã =

Trong ®ã: ρ- mËt ®é kh«ng khÝ v- tèc ®é giã Pgiã- ¸p suÊt giã Trong hÖ SI ph−¬ng tr×nh lµ:

Pgiã = 0,612.v2 (Pa) (8.3)

Trong ®ã: v= m/sec ; P: Pascal

- Nhµ ®¬n ®éc ë n¬i tho¸ng: 9 m/s - Nhµ ë n«ng th«n: 3 m/s ®Õn 5,5 m/s - Nhµ ë trung t©m thµnh phè: 3 m/s

72

Tèc ®é giã chia lµm 3 nhãm: CÇn chó ý tíi 2 ®iÒu sau: Thø nhÊt v× vËn tèc giã t¨ng theo chiÒu cao do ®ã khi chiÒu cao t¨ng h¬n 10 m th× ph¶i lÊy tèc ®é giã cao h¬n; thø hai v× ¸p suÊt giã t¸c ®éng lªn c¶ c¸c mÆt nhµ nªn trong tÝnh to¸n ph¶i lÊy chªnh lÖch ¸p suÊt trung b×nh.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

100

m

Ngo¹i «

B;i trèng

Trung t©m thµnh phè

80

, µ h n o a c u Ò i h C

60

40

20

0

0

20

40

60

80

100

120

Chªnh lÖch ¸p suÊt, Pa

H×nh 8-9a: Chªnh lÖch ¸p suÊt d−íi t¸c ®éng cña giã

P

H×nh 8.10: Chªnh lÖch vËn tèc giã g©y ra t¹i c¸c vïng

≈ 1.29

P∆

P∆

. 2vρ 2

2 205.1

2 ρ

Tõ ®Þnh luËt Becnulli P = → v = =

III. ¸p suÊt nhiÖt (¸p suÊt träng lùc) (gièng nh− èng khãi)

XÐt 2 cöa sæ A vµ B ë d−íi vµ ë trªn c¸ch nhau mét kho¶ng c¸ch H ( h×nh 8.11).

73

nhiÖt ®é trong nhµ lµ Ti, ngoµi nhµ lµ To ( nhiÖt ®é tuyÖt ®èi) .

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

H×nh 8.11: M« t¶ hiÖu øng èng khãi

XÐt 2 cét khÝ cao H. Cét B ®Æt trong èng khãi lµ cét khÝ nãng cã chiÒu cao H,

To Ti cét A lµ cét khÝ l¹nh.

H

A B

H×nh 8.12: TÝnh to¸n ¸p suÊt nhiÖt

lÇn tØ lÖ víi nhiÖt ®é tøc lµ: m = 1,293 x , kg MËt ®é kh«ng khÝ ë 0oC (273oK) b»ng 1,293 kg/m3, cã nghÜa lµ 1 m3 kh«ng khÝ ë 273oK sÏ cã khèi l−îng b»ng 1,293 kg. V× mËt ®é kh«ng khÝ tû lÖ víi nhiÖt ®é tuyÖt ®èi cho nªn t¹i nhiÖt ®é T nµo ®Êy mét khèi l−îng m cïng thÓ tÝch Êy sÏ thay ®æi mét sè 273 T

,1

,1

Suy nh− sau: T¹i 273K cã m = 1,293 kg T¹i T cã m = ? BiÕt r»ng m tØ lÖ nghÞch víi T (khi nãng th× mËt ®é thÊp).

=

,1

273 T

273 T

1

+

293 T 273

293 t 273

3

,1

205

Do ®ã: → ? = 1,293x( ) = = (®pcm) Khi t= 20oC th× m = 1.205kg ? 293

=ρ

mkg /

khi to = 20oC →

Gi¶ sö nhiÖt ®é cét A lµ To K vµ cét B lµ T1K, khi ®ã khèi l−îng cét khÝ A vµ B trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch sÏ b»ng.

Cét A

273 oT

).H kg m = (1,293.

74

Cét B

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

273 T 1

m = (1,293. ).H kg

V× ¸p suÊt lµ lùc trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch nªn ¸p suÊt cét A sÏ b»ng ( P = mg, g= 9,81 kg/m2).

273 oT

P = 9,81.(1,293. ).H , Pa

Vµ cét B sÏ b»ng:

273 T 1

P = 9,81.(1,293. ).H , Pa

Ký hiÖu ∆P lµ chªnh lÖch ¸p suÊt t¹i c¸c ®iÓm A vµ B, ta cã: (víi chó ý T1 >To v× cét B nãng, cét A l¹nh), cét l¹nh ¸p suÊt cao h¬n.

273 T 1

273 oT

∆P = 9,81H [(1,293. ) – (1,293. )]

1 T 1

1 T 1

1 oT

1 oT

= 9,81.H.1,293.273( - ) = 3462 H ( - ) , Pa

IV. T¸m nguyªn t¾c th«ng giã tù nhiªn.

1. Nguyªn lý th«ng giã 1: Kh«ng khÝ lu«n thæi tõ n¬i ¸p suÊt cao tíi n¬i ¸p suÊt thÊp.

H×nh 8.1. 2. Nguyªn lý th«ng giã 2:Kh«ng khÝ cã khèi l−îng ( do ®ã cã qu¸n tÝnh ) vµ nã sÏ tiÕp tôc cho ®Õn lóc bÞ c¶n bëi c«ng tr×nh hoÆc gÆp luång giã kÕ tiÕp.

75

H×nh 8.2. 3. Nguyªn lý th«ng giã 3: T¸c ®éng tæng hîp cña giã trªn hiÖn tr−êng lµ rÊt réng, chÝnh nhê ®ã mµ mét dßng khÝ ®· bÞ ®æi h−íng ( do c©y cèi vµ nhµ cöa che ch¾n ) sÏ trë l¹i h−íng cò vµ tèc ®é cò ban ®Çu.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

H×nh 8.3. 4. Nguyªn lý th«ng giã 4: Dßng khÝ ch¶y tÇng ( laminar ) sÏ ch¶y tr−ît ®èi víi dßng khÝ liÒn kÒ víi cïng mét h−íng vµ cïng mét vËn tèc. Sù ®æi h−íng tõ tõ vÉn kh«ng lµm thay ®æi b¶n chÊt ch¶y tÇng, trong khi ®ã sù ®æi h−íng ®ét ngét sÏ t¹o thµnh “dßng ch¶y xo¸y”. Nh− vËy cã thÓ thÊy r»ng khi gÆp vËt c¶n ®Æt gÇn vu«ng gãc víi h−íng giã thæi th× ë mÆt l−ng giã sÏ xuÊt hiÖn dßng ch¶y xo¸y.

H×nh 8.4. 5. Nguyªn lý th«ng giã 5: §ã chÝnh lµ hiÖu øng Bernoulli. Khi giã thæi qua tiÕt diÖn c¸nh m¸y bay, ¸p suÊt ë phÇn phÝa trªn sÏ gi¶m ®i so víi phÇn d−íi v× dßng khÝ ph¶i t¨ng tèc ®é ®Ó v−ît qua mét kho¶ng c¸ch lín h¬n.

76

H×nh 8.5.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

6. Nguyªn lý th«ng giã 6: §ã chÝnh lµ hiÖu øng th¾t dßng ( hiÖu øng Venturi). HiÖu øng nay lµm cho tèc ®é dßng khÝ t¨ng lªn khi mét dßng ch¶y tÇng bÞ th¾t l¹i ®Ó ®i qua mét lç hæng ( bëi v× cïng mét l−u l−îng khÝ song ph¶i v−ît qua mét tiÕt diÖn hÑp). NÕu sù th¾t l¹i lµ ®ét ngét th× sÏ xuÊt hiÖn dßng ch¶y rèi, nh− vËy sù t¨ng tèc ®é do hiÖu øng th¾t dßng sÏ gi¶m bít.

H×nh 8.6. 7. Nguyªn lý th«ng giã 7: HiÖu øng “èng khãi”. XuÊt hiÖn khi kh«ng khÝ ë bªn trong nhµ nãng lªn, trë nªn nhÑ h¬n kh«ng khÝ ngoµi nhµ vµ sÏ tho¸t ra ngoµi nhµ theo lç cöa më phÝa trªn.

H×nh 8.7.

77

8. Nguyªn lý th«ng giã 8: HiÖn t−îng th«ng giã xuyªn phßng ( cross- ventilation) x¶y ra khi cã cöa giã vµo vµ cöa giã ra.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

H×nh 8.8.

V.TÝnh to¸n th«ng giã tù nhiªn . 1. L−u l−îng giã qua lç cöa

B»ng thùc nghiÖm, IHVE (Institute of Heating and Ventilation Engenering ViÖn kü thuËt s−ëi vµ th«ng giã )

V = 0,827. A .(∆P) 5,0 (8.4)

V : l−u l−îng (m3/s) A: diÖn tÝch lç (m2)

P∆ : chªnh lÖch ¸p suÊt trªn thiÕt diÖn ngang cña lç [ Pa]

P∆ [m3/s] (8.5)

NÕu giã thæi qua nhiÒu lç cöa ®Æt song song th×:

V

P

827

,0

=

∆

V = 0,827.(ΣA1).

A

2 A

2 2

[ m3/s] (8.6) NÕu c¸c lç cöa ®Æt nèi tiÕp nhau th×: AA 1 . 2 + 1

. 2vρ 2

nªn hiÖu ¸p suÊt lµ hµm cña v2 vµ v× vËn tèc giã tû lÖ víi c¨n bËc 2 V× Pgiã=

cña ¸p suÊt nªn phèi hîp c¶ 2 ®iÒu nãi trªn ta cã:

V = const . A.v hay V = E . A.v (8.7)

78

Trong ®ã: E- hiÖu qu¶ th«ng giã cña lç cöa cã gi¸ trÞ 0,5 – 0,6 nÕu giã thæi vu«ng gãc víi bÒ mÆt bÊt kú cña lç cöa. Ph−¬ng tr×nh (8.7) ®óng khi diÖn tÝch lç vµo b»ng diÖn tÝch lç ra. NÕu diÖn tÝch lç kh¸c nhau th× ph¶i dïng hÖ sè hiÖu chØnh theo h×nh vÏ.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

1,5

1

è s Ö H

0,5

0

0

1

2

3

4

5

TØ sè diÖn tÝch lç cöa tho¸t giã/hót giã

H×nh 8.12: HÖ sè tÝnh tíi sù kh¸c nhau cña tØ sè diÖn tÝch tho¸t/diÖn tÝch hót

NÕu h−íng giã chÕch 45o th× l−u l−îng V sÏ gi¶m ®i 50% VÝ dô 1: H−íng giã vu«ng gãc víi mét mÆt nhµ cã v = 3 m/s. Tæng diÖn tÝch giã vµo lµ 1 m2 ®Òu ®Æt ë mÆt ®ãn giã, tæng diÖn tÝch giã ra lµ 1m2 vµ ®Òu ë mÆt l−ng giã. TÝnh l−u l−îng víi gi¶ thiÕt E = 0,6.

Gi¶i: V = 0,6.A.v = 0,6.1.3 = 1,8 m3/s

VÝ dô 2: Nhµ x©y dùng ë gi÷ thµnh phè cao h¬n 20 m. Tæng diÖn tÝch giã vµo b»ng 1m2 ®Æt ë mÆt ®ãn giã, diÖn tÝch giã ra 1m2 ®Æt ë mÆt l−ng giã. TÝnh l−u l−îng.

Gi¶i: Tõ h×nh 1 tra ®−îc ∆P = 11Pa

∆

P

1. AA 2 2 + 2 AA 1 2

Theo ph−¬ng tr×nh V = 0,827 víi A1= A2= 1m2

1

11

Ta cã:

2

V = 0,827 = 1,94 m3/s

VÝ dô 3: L−u l−îng lµ bao nhiªu nÕu nhµ ®Æt ë chç trèng.

1

70

Gi¶i: Tra h×nh 1 cho ta ∆P = 70 Pa tõ ®ã:

2

V = 0,827 = 4,89 m3/s

NÕu cöa giã ra lµ 0,5 m2 th× l−u l−îng b»ng bao nhiªu?

79

VÝ dô 4: Gi¶i:

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

70

2

5,0

5,0.1 2 + 1

V = 0,827 = 3,09 m3/sec

VÝ dô 5:

76,13

2

Phßng cã lç cöa diÖn tÝch 1 m2, bè trÝ ë ®é cao thÊp, lç thø 2 cã cïng diÖn tÝch vµ ë cao h¬n 20 m. X¸c ®Þnh l−îng do ¸p suÊt träng tr−êng g©y ra nÕu nhiÖt ®é trong nhµ lµ 21o, ngoµi nhµ lµ 5oC. Gi¶i: t1- to = 21 – 5 = 16o Chªnh lÖch ¸p suÊt lµ ∆P = 0,043H(t1- to) = 0,043 x 20 x 16 = 13,76 Pa Tõ ph−¬ng tr×nh: 1 V = 0,827 = 2,17 m3/s

2. T¸c dông ®ång thêi cña giã vµ ¸p suÊt träng tr−êng. NÕu cã t¸c ®éng ®ång thêi cña c¶ 2 ¸p suÊt th× l−u l−îng ®i qua lç kh«ng ®¬n thuÇn lµ tæng l−u l−îng.

giãP∆

(8.8) Vgiã= 0,827.A

nhP∆

(8.9) VnhiÖt= 0,827.A

Trong khi ®ã:

Σ∆P (mµ chó ý: ∆PΣ = ∆Pn + ∆Pg)

VΣ = 0,827.A

NÕu ∆Pn = ∆Pg th×:

nP∆2

gP∆2

= 0,827.A VΣ= 0,827.A

2 Vnh hay VΣ = hoÆc 2 Vgiã

β+1

∆+∆ P n

giãP∆

P g

. NÕu ∆Pnh= β.∆Pgiã ( β<1) tøc lµ ¸p suÊt nhiÖt < ¸p suÊt giã th× tõ c«ng thøc: = 0,827.A VΣ = 0,827.A

β+1

= .Vgiã

β+1

β+1

n»m trong kho¶ng 1 → 1,4; khi β < 0,5 th× ≈ 1. Gi¸ trÞ

VËy kÕt luËn: Khi l−u l−u l−îng kh«ng khÝ do nhiÖt (hoÆc giã) lín h¬n nhiÒu so víi giã (hoÆc nhiÖt) th× l−u l−îng tæng sÏ b»ng l−u l−îng cña thµnh phÇn cã ¸p suÊt lín h¬n. 3. Giã rß qua khe cöa.

NÕu ®é thÈm thÊu kh«ng khÝ khi ®ãng kÝn cöa:

V = λ(∆P)n.f (8.10)

80

Trong ®ã: n = 0,63; f-hÖ sè søc c¶n; λ - hÖ sè tØ lÖ.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

4. Tæng l−u l−îng kh«ng khÝ rß.

VΣ = γ. Lkhe.Ap (8.11) CÇn nhí: tæng l−u l−îng kh«ng khÝ rß kh«ng ph¶i lµ tæng c¸c l−u l−îng thµnh phÇn.

5. Th«ng giã lµm m¸t.

QTG = C.ρ.V (∆t) , [W] (8.12)

Trong ®ã:

QTG: dßng nhiÖt (W)

J

C- nhiÖt dung riªng cña kh«ng khÝ (J/kg.K) - mËt ®é (kg/m3) V- l−u l−îng th«ng giã (m3/s) ∆t- chªnh lÖch nhiÖt ®é bªn trong vµ bªn ngoµi nhµ (K hoÆc oC).

K.kg

V× ρ th−êng lÊy b»ng 1,2 kg/ m3, cßn C ≈ 103 = 0,24 kcal/kgoC ( 1 Kcal ≈

=

4,187 KJ), do ®ã:

Q TG 3 . , t . 1021 ∆

Q TG t . 1200 ∆

V = m3/s (8.13)

NÕu tÝnh l−u l−îng trong 1 giê vµ gäi Vp lµ thÓ tÝch phßng, n- béi sè th«ng giã

(V

Luu

luong

khong

th× (Air Change Rates – ACR hoÆc Air change per Hour- ACH) [ n: sè lÇn/giê]

n

lan,

/

gio

=

the(V

tich

phong

3 )h/m,khi 3 )m,

P

(8.14)

Theo “The Engineering ToolBox 2005”:

n=15-20 lÇn/giê n=4 lÇn/giê n=4-12 lÇn/giê n=8-12 lÇn/giê n=12-15 lÇn/giê cho c¸c buång m¸y tÝnh cho c¸c th− viÖn cho c¸c líp häc cho c¸c bÖnh viÖn cho c¸c b¶o tµng

Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam n¨m 2008 L−u l−îng giã ngoµi (giã t−¬i) cho c¸c

Lo¹i phßng, c«ng tr×nh

Sè lÇn (béi sè) trao ®æi kh«ng khÝ, lÇn/h

C«ng së Phßng ¨n kh¸ch s¹n, c¨ng tin Cöa hµng, siªu thÞ XÝ nghiÖp, nhµ m¸y Phßng häc Nhµ h¸t, r¹p chiÕu bãng S¶nh, hµnh lang, cÇu thang, lèi ra Phßng t¾m, phßng vÖ sinh Phßng bÕp (th−¬ng nghiÖp, ký tóc x¸, xÝ nghiÖp) Ga ra « t« Trung t©m cøu háa Phßng m¸y b¬m cÊp tho¸t n−íc

6 10 6 6 8 8 4 10 20 6* 6 8

phßng ®−îc th«ng giã c¬ khÝ ph¶i ®¶m b¶o:

81

QTG= 1200.∆t.V , W (8.15)

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

.nVp 3600

V = m3/sec (8.16)

t

Vp.n = = 3QTG/∆t (8.17)

. 3600 QTG 3 ∆.10.2,1 t n.Vp ∆ 3

(8.18) hay QTG=

Chó ý: QTG tÝnh theo W VÝ dô 6:

NhiÖt d− trong mét phßng lµ 4250 W. Muèn duy tr× nhiÖt ®é phßng ë 210C ph¶i thæi kh«ng khÝ ngoµi nhµ 180C vµo. Gi¶ sö chªnh lÖch ¸p suÊt t¹i thiÕt diÖn ngang lµ 15 pa, h·y tÝnh diÖn tÝch lç giã vµo (coi lç giã vµo b»ng lç giã ra)

Gi¶i:

∆t = 21 –18 =30C

3 =1,18 m3/s

4250 3.10.2,1

. QTG 3 ∆.10.2,1

t

= V =

∆ p

Tõ ph−¬ng tr×nh

1. AA 2 + 2 2 A A 1 2 V× A1 = A2 = A nªn

A

15

V =0,827

2

= 2,26A do ®ã 1,18 m3/s = 2,26A -> A = 0,52 V =0,827

VÝ dô 7: Phßng häc cã khèi tÝch 250 m3. Muèn duy tr× nhiÖt ®é phßng ë 260C ph¶i thæi kh«ng khÝ ngoµi nhµ 220C vµo. Gi¶ sö líp häc ®Æt ë n¬i tho¸ng giã, h·y tÝnh diÖn tÝch lç giã vµo (coi lç giã vµo b»ng lç giã ra)

Gi¶i: Theo ®iÒu kiÖn ®Çu bµi chän béi sè th«ng giã n b»ng 5, vËn tèc giã thæi

v=9m/s ®èi víi nhµ ë n¬i tho¸ng giã.

∆t = 26 –22 =40C,

250. 5 3600

.nVp 3600

V = =0,35 m3/s =

t

n.Vp ∆ 3

45 ×× 3

TÝnh theo QTG theo (8-18) th× 250 = =1666,667 W QTG=

=

Tõ ®©y tinh V theo (8-13)

, 1666 667 . 1200 4

QTG t . 1200 ∆

V = = 0,35 m3/s .

Hai c¸ch tÝnh cho cïng mét kÕt qu¶.

∆ p

Tõ ph−¬ng tr×nh

1. AA 2 + 2 2 A A 2 1

82

V =0,827

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

50

V× ∆P=0,612 x 92= 50pa vµ A1 = A2 = A, nªn

A 2

= 4,14A do ®ã 0,35 m3/s = 4,14A -> A = 12 m2. V =0,827

6. Mét sè s¬ ®å vÒ gi¶i ph¸p øng dông th«ng giã tù nhiªn.

83

H×nh 8.4 ThiÕt kÕ tÊm ch¾n giã ¶nh h−ëng ®Õn luång giã trong nhµ: a. RÊt tèt b. XÊu, c. Tèt, d. XÊu, e. RÊt tèt, f. Tèt, g. XÊu, h. XÊu.

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

84

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

B¶ng tham sè nhiÖt Èm cña vËt liÖu th«ng th−êng

Tªn vËt liÖu

Tû nhiÖ t c, kcal/ kg0 Träng l−îng ®¬n vÞ γ, kg/m3 HÖ sè dÉn nhiÖt λ Kcal/m h0C HÖ sè dÉn Èm µ.102 g/m.h. mmHg §é dÉn nhiÖt ®é K,10 3 m2/h HÖ sè hµm nhiÖt (khi Z=24h) S,Kcal/ m2h0C

1900 500 300 0,3 0,11 0,08 0,2 0,2 0,2 0,79 1,10 1,33 5,46 1,70 1,12 0,35 5,2 -

2500 2400 2200 1800 1500 1200 1000 1000 800 600 400 800 600 1,75 1,33 1,1 0,75 0,6 0,45 0,35 0,34 0,25 0,18 0,13 0,25 0,18 0,2 3,50 2,77 0,2 0,29 1,72 0,2 2,08 0,19 2,11 0,18 2,08 0,18 1,94 1,70 0,2 1,56 0,2 1,50 0,2 1,63 0,2 1,56 0,2 1,50 0,2 15,14 12,93 13,55 8,41 6,69 5,04 4,06 4,22 3,24 2,38 1,65 3,24 2,38 0,4 0,6 0,9 1,2 1,4 1,8 1 1 1,7 2,7 2,45 2,85 I.VËt liÖu ami¨ng TÊm vµ b¶n xi m¨ng ami¨ng 1 TÊm c¸ch nhiÖt xi m¨ng ami¨ng 2 TÊm c¸ch nhiÖt xi m¨ng ami¨ng 3 II. TÊm bª t«ng 4 Ngãi xim¨ng l−íi thÐp Bª t«ng cèt thÐp 5 Bª t«ng ®¸ vì vµ ®¸ d¨m 6 Bª t«ng g¹ch vì 7 Bª t«ng nhÑ (Bª t«ng xØ) 8 Bª t«ng nhÑ (Bª t«ng xØ) 9 10 Bª t«ng nhÑ (Bª t«ng xØ) 11 Bª t«ng bät hÊp h¬i nãng 12 Bª t«ng bät hÊp h¬i nãng 13 Bª t«ng bät hÊp h¬i nãng 14 Bª t«ng bät hÊp h¬i nãng 15 Bª t«ng bät xilic¸t hÊp h¬i nãng Bª t«ng bät xilic¸t hÊp h¬i nãng vµ 400 0,13 0,2 1,63 1,65 3,25

16 17 Bª t«ng bät xilic¸t hÊp h¬i nãng III. VËt liÖu th¹ch cao 18 TÊm th¹ch cao èp mÆt t−êng 1000 1000 0,2 0,35 0,2 0,2 1,00 1,75 3,30 4,28 0,72 1,4 TÊm th¹ch cao vµ miÕng th¹ch cao nguyªn chÊt 1000 0,32 0,19 1,68 3,99 2 19 20 Bª t«ng th¹ch cao xØ lß IV. VËt liÖu ®Êt nung, vËt liÖu ®Öm, m¶ng g¹ch x©y vµ líp tr¸t

21 §Êt sÐt nÐn chÆt vµ g¹ch ®Êt sÐt 22 G¹ch méc 23 §Êt mïn d−íi vËt kiÕn tróc 24 C¸t kh« dïng lµm vËt liÖu ®Öm 2000 1600 1800 1600 1400 0,8 0,6 1 0,5 0,45 0,2 2,00 0,25 1,50 2,78 0,2 1,56 0,2 1,61 0,2 9,15 7,93 9,71 6,47 5,74 1,3 2,3 - 2,2 2,5 VËt liÖu ®Öm b»ng ®Êt mïn kh« ®; qua sµng

85

25 26 §Êt xilic¸t dïng lµm líp ®Öm 27 G¹ch phæ th«ng x©y víi v÷a nÆng 28 X©y víi v÷a nhÑ 29 G¹ch xilic¸t x©y víi v÷a nÆng 600 1800 1700 1900 1350 0,15 0,7 0,65 0,75 0,5 1,25 0,2 0,21 1,85 0,21 1,82 1,97 0,2 0,21 1,76 2,17 8,32 7,79 8,64 6,09 4 1,4 1,6 1,4 2 30 1300 0,45 0,21 1,65 5,67 - G¹ch nhiÒu lç (γ = 1300) x©y víi v÷a nhÑ G¹ch nhiÒu lç (105 lç) x©y víi v÷a nÆng 31

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Tªn vËt liÖu

Tû nhiÖ t c, kcal/ kg0 Träng l−îng ®¬n vÞ γ, kg/m3 HÖ sè dÉn nhiÖt λ Kcal/m h0C HÖ sè dÉn Èm µ.102 g/m.h. mmHg

1300 0,5 §é dÉn nhiÖt ®é K,10 3 m2/h 0,21 1,83 HÖ sè hµm nhiÖt (khi Z=24h) S,Kcal/ m2h0C 5,98 - G¹ch nhiÒu lç (60 lç) x©y víi v÷a nÆng

1800 1700 1600 0,8 0,75 0,7 0,2 0,2 0,2 2,22 2,21 2,19 8,68 8,17 7,66 1,2 1,3 1,6

V. VËt liÖu than, xØ

225 1000 700 500 1400 1400 1200 1600 1600 1400 1400 1200 1000 700 0,06 0,25 0,19 0,14 0,5 0,55 0,45 0,75 0,6 0,6 0,45 0,4 0,2 0,2 0,4 0,67 0,18 1,39 0,18 1,51 0,18 1,56 0,18 1,98 0,18 2,18 0,18 2,08 2,34 0,2 0,2 1,88 0,25 1,71 0,25 1,29 0,19 1,75 0,24 0,83 0,35 0,82 1,19 3,43 2,50 1,82 5,74 6,02 5,04 7,93 7,09 7,41 6,42 4,89 3,54 3,58 2,5 2,6 2,9 3 - 1,5 1,8 1,8 1,8 1,6 1,6 1,8 0,72 1

32 33 V÷a nÆng vµ v÷a tr¸t xi m¨ng 34 V÷a tam hîp vµ v÷a tr¸t tam hîp 35 V÷a v«i 36 TÊm c¸ch nhiÖt b»ng than bïn 37 XØ lß 38 XØ lß 39 XØ lß cao ë tr¹ng th¸i h¹t 40 G¹ch xØ 41 V÷a xØ nhÑ 42 V÷a xØ nhÑ 43 V÷a v«i tr¸t mÆt ngoµi 44 V÷a v«i tr¸t mÆt trong 45 V÷a v«i tr¸t mÆt ngoµi tÊm nan gç 46 V÷a v«i tr¸t mÆt trong tÊm nan gç 47 V÷a tr¸t v«i trén xØ quÆng 48 TÊm èp mÆt b»ng th¹ch cao 49 TÊm sîi èp Ðp cøng èp mÆt VI. VËt liÖu cuén 50 GiÊy c¸c bª t«ng 51 GiÊy c¸c t«ng th−êng 52 GiÊy c¸c t«ng gîn sãng 1000 700 150 600 4,28 3,10 0,87 2,87 0,2 0,15 0,055 0,15 0,35 0,57 0,35 0,61 0,35 1,05 0,35 0,71 - - - -

53 GiÊy tÈm dÇu th«ng, nhùa ®−êng bi tum VII. c¸c s¶n phÈm n«ng nghiÖp TrÊu 250 0,18 1,61 2,30 - 0,44 8

400 320 300 360 0,12 0,08 0,09 0,09 0,35 0,86 0,36 0,69 0,35 0,86 0,36 0,69 2,10 1,55 1,57 1,75 - - - -

2500 200 500 300 0,65 0,05 0,14 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2 1,30 1,25 1,40 1,67 9,22 0,72 1,91 1,25 0 6,5 0,3 0,3

IX. VËt liÖu gç, li-e

550 0,15 0,6 0,45 3,60

86

550 0,3 0,6 0,91 5,09 0,82** 4,3 54 55 C©y l¸c 56 R¬m 57 TÊm Ðp b»ng r¬m 58 TÊm Ðp b»ng c©y l¾c 1900 VIII. VËt liÖu thuû tinh 59 KÝnh cöa sæ 60 Sîi thuû tinh 61 Thuû tinh h¬i vµ thuû tinh bät 62 Thuû tinh h¬i vµ thuû tinh bät 63 Gç th«ng vµ gç tïng (ngang thí) 64 Gç th«ng vµ gç tïng (däc thí)

GVCC. PTS. Nguyễn Văn Muôn VẬT LÝ KIẾN TRÚC–Phần 1: Môi trường nhiệt ẩm (11/2011)

Tªn vËt liÖu

Tû nhiÖ t c, kcal/ kg0 Träng l−îng ®¬n vÞ γ, kg/m3 HÖ sè dÉn nhiÖt λ Kcal/m h0C HÖ sè dÉn Èm µ.102 g/m.h. mmHg

-nt- -nt-

65 Mïn c−a 66 Mïn c−a ®; cã thuèc chèng môc 67 Mïn c−a trén víi nhùa th«ng 68 Gç d¸n 69 TÊm b»ng sîi gç Ðp 70 71 72 TÊm gç mÒm (gç li-e) 250 300 300 600 600 250 150 250 150 §é dÉn nhiÖt ®é K,10 3 m2/h 0,6 0,53 0,55 0,67 0,45 0,74 0,42 0,6 0,6 0,39 0,60 0,43 0,60 0,56 0,50 0,48 0,45 0,74 HÖ sè hµm nhiÖt (khi Z=24h) S,Kcal/ m2h0C 1,77 2,18 1,88 3,76 3,63 1,60 1,09 1,40 0,94 0,08 0,11 0,1 0,15 0,14 0,065 0,05 0,06 0,05 3,4 3,5 3,3 0,3 1,5 1,20 4,50 0,50 0,60

TÊm ®−îc chÕ t¹o tõ phÕ phÈm gç li-e X. C¸c vËt liÖu kh¸c

73 74 Th¶m dïng trong nhµ (th¶m l«ng) 75 B«ng kho¸ng chÊt 76 B«ng kho¸ng chÊt 150 200 250 600 0,05 0,06 0,065 0,20 0,45 0,74 0,18 1,67 0,18 1,44 0,55 0,61 0,94 0,75 0,88 4,16 4,50 6,50 6,00 1,40

87

77 78 TÊm Silicat bÒ mÆt in hoa vµ tÊm xi m¨ng silicat in hoa -nt- -nt- 400 250 0,14 0,10 0,55 0,64 0,55 0,73 2,84 1,90 1,40 1,40 79