BÁO cáo bài tập lớn NHẬP môn kỹ THUẬT đề tài hệ THỐNG tôn tản NHIỆT

Khi cơ thể chúng ta ở trong nhiệt độ nóng quá lâu sẽ gây ra những hệ lụy như đột quỵ nhiệt, nhiệt độ quá cao làm cơ thể tiếtnhiều mồ hôi gây mệt mỏi, giảm năng suất làm việc ,…..Hiện nay

Lớp: L05

Nhóm: NO ONE LEFT BEHIND

Danh sách thành viên nhóm;

Bảng phân công nhiệm vụ

Bản kế hoạch thực hiện

* Bản kế hoạch trên là dự kiến tiến độ cho dự án.

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Chương 1: MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài Trang8 1.2 Mục tiêu của đề tài Trang 15

Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu về hệ thống tôn tản nhiệt Trang17 2.2 Nhữngmẫutươngtựcótrênthếgiới Trang20

2.4Nguyênlýhoạtđộngchung Trang20Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TÔN TẢNNHIỆT

3.10 Kết quả thực hiện được Trang 50

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình1.1 Trang6 Hình1.2 Trang7 Hình1.3 Trang7 Hình1.4 Trang8 Hình1.5 Trang10 Hình1.6 Trang11 Hình1.7 Trang12 Hình1.8 Trang13 Hình1.9 Trang15

Hình2.1 Trang17 Hình2 2 Trang18 Hình2.3 Trang19 Hình2.4 Trang20 Hình2.5 Trang21 Hình2.6 Trang22 Hình2.7 Trang23

Hình2.8 Trang24 Hình2.9 Trang25 Hình2.10 Trang25 Hình3.1 Trang26 Hình3.2 Trang28

*Các hình ảnh nguyên vật liệu

Hình A Trang29 Hình B Trang30 Hình C Trang31 Hình D Trang32 Hình E Trang33 Hình F Trang34 Hình G Trang35 Hình H Trang36 Hình I Trang37 Hình3.3 Trang44 Hình3.4 Trang45 Hình3.5 Trang47 Hình3.6 Trang48

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng1 Trang 49

Hình 1.1

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đềtài

Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, bên cạnh những lợi ích thấy rõ, chúng

ta cũng phải đối mặt với nhiều hệ lụy tiêu cực, một trong số đó phải kể đến đó là hiệntượng trái đất nóng lên hay còn gọi là sự nóng lên toàn cầu

Điều này khiến nhiệt độ trung bình của không khí và các đại dương trên Trái Đất tăng lên theo các quan sát trong các thập kỷ gần đây Khi cơ thể chúng ta ở trong nhiệt độ nóng quá lâu sẽ gây ra những hệ lụy như đột quỵ nhiệt, nhiệt độ quá cao làm cơ thể tiếtnhiều mồ hôi gây mệt mỏi, giảm năng suất làm việc ,… Hiện nay 1 phương pháp phổ biến mà con người chúng ta sử dụng để làm hạ nhiệt độ xuống đó là sửa dụng máy lạnh Tuy nhiên do việc sử dụng máy lạnh đồng nghĩa với việc liên tục thực hiện quá trình giãn nở khí đoạn nhiệt khiến cho Entropy( tức là sự hỗn loạn của các phân tử khí của môi trường) chỉ thay đổi theo chiềuhướng tăng Entropy khiến cho trái đất ngày

Hình 1.2

Hình 1.3

càng nóng lên, gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu Cứ nóng thì ra dung máy lạnh,dung máy lạnh thì lại càng nóng, tạo nên 1 vòng tuần hoàn không thể nào thay đổi.Bên cạnh đó, hỗn hợp khí dùng trong các máy lạnh như các khí: CFC(CFC còn cótên là Chlorofluorocarbon Là hợp chất Khí này là một hợp chất của các chất hữu cơnhư: cacbon, clo và flo.), Khí Halogen,…

Hình 1.4

+ Về tác hại của khí CFC đến tính mạng con người:

-Khi hít chất CFC với nồng độ lớn sẽ gây ngộ độc hệ thần kinh trung ương Theo cơ quan nghiên cứu về Khoa học Môi trường, với nồng độ đủ lớn thì người hít sẽ cótriệu chứng nhiễm độc tương tự như uống rượu Bên cạnh đó còn xuất hiện triệu chứng chóng mặt, đau đầu, run và cogiật

-Ngoài ra, việc hít phải chất CFC cũng có thể làm rối loạn nhịp tim dẫn đến tử vong.Đặc biệt, khi tiếp xúc với số lượng lớn các chất CFC có thể gây ngạtthở

+ Tác hại của khi CFC đến nguồn nước:

-Khi CFC ngấm vào nước sẽ thay đổi các tính chất hóa – lý – sinh của nước Do đó,nước trở nên độc hại đối với conngười

-Đặc biệt, với ảnh hưởng trên sẽ làm giảm sự đa dạng sinh học của nước.Do đó, ảnhhưởng ô nhiễm nguồn nước là tương đối lớn có thể lớn hơn môi trườngđất.

Hình 1.5

+Tác hại của khí CFC đến tầngOzone:

CFC là những hóa chất do con người tổng hợp để sử dụng trong nhiều ngành côngnghiệp và từ đó xâm nhập vào khíquyển

Đặc biệt, CFC 11, CFCl3, CFCl2 (hay freon) Đặc biệt là F12 là những chất thôngdụng của CFC Bên cạnh đó, thì một lượng nhỏ CFC khác là CHC1F2 (hoặcF22), CCl4 và CF4 cũng xâm nhập vào khí quyển.

Hình 1.6

* CFC ảnh hưởng đến tầng ozon như thế nào

-Cả hai hợp chất CFC 11 và CFC 12 hoặc freon đều mang lại hiệu quả cao về mặtkinh tế Do đó, ứng dụng của các hợp chất trên tăng nhanh trong các thập niên vừaqua Với dạng tồn tại sol khí nên F11 và F12 làm tổn thương tầngozon

-Nhưng hiện nay, các hợp chất trên vẫn đang được sản xuất và tăng về số lượngnên khả năng ảnh hưởng đến tầng ozon ngày càngcao

-Trong thực tế thì CFC có tính ổn định cao và khó bi phân hủy Khi ở thượng tầng khí quyền thì CFC được tia cực tím phân hủy Tốc độ phânhủyCFC tăng nhanh nếu tầng ozon bị tổnthương

-Hiện nay, tình trạng ô nhiễm thế giới đang tăngcao

Hình 1.7

- Mặt khác không phải ai cũng có điều kiện để có thể lắp đặt hệ thống máy lạnh do nó

có chi phí cao và hao phí điện nhiều ngoài ra máy lạnh còn mang lại rất nhiều nhược điểm như gây khô gia,dị ứng nhiễm trùng đường hô hấp, không thân thiện với môi trường,….Từ những điều trên tụi em dã quyết định chọn dề tài thiết kế hệ thống tôn tản nhiệt với hy vọng giảm bớt đi cái nắng nóng cho những gia đình có thu nhập thấp ,cho những người dị ứng với mùi máy lạnh, thân thiện với môitrường

- Một lý do khác khiến nhóm chúng em chọn đề tài này xuất phát từ hoàn cảnh chungcủa cả nhóm Mái nhà của chúng em đều được lợp độc nhất một lớp tôn chỉ dùng để che nắng che mưa, và thật là khủng khiếp với cái nắng ở Việt Nam hiện tại Như đã được nêu ở trên, hiện tượng trái đất nóng lên là một hiện tượng toàn cầu, Việt Nam cũng không là một ngoại lệ Ta có thể dễ dàng thấy được sự thay đổi của riêng khí hậuViệt Nam qua của số trận bão diễn ra hằng năm và nhiệt độ khắc nghiệt mà bản thân chúng ta cảm nhận qua mỗi năm – Nhiệt độ vào mùa hè ngày càng nóng hơn, đôi khi

nắng nóng ở những tháng sau hè kéo dài, cùng với đó là thiên tai, hạn hán, lũ lụt… Gần như nguyên nhân cho mọi thiên tai đó chính là sự nóng lên toàn cầu.

Hình 1.8

- Chúng ta đang trong giai đoạn “phục hồi” cho trái đất, trồng nhiều cây xanh, cũng như hạn chế các khí thải bằng các phương tiện đi lại chạy bằng điện – Đó là những phương tiện của tương lai, là phương tiện góp phần cứu lấy trái đất,… Giữa nhiều đề tài khoa học trong các lĩnh vực khác nhau, nhóm chúng em nhận thấy chúng mình nênthực hiện một dự án cho một sản phẩm vừa thân thiện với môi trường, vừa là giải phápgiúp con người phần nào giảm thiểu được, thích nghi được với sự thay đổi nhiệt độ thất thường hiện nay của trái đất, nhóm chúng em đã họp bàn và suy nghĩ thực hiện dựán: “ Tôn tản nhiệt” Là một ý tưởng mới mẻ chưa từng có trên thị trường, khá khó khan trong việc tìm hiểu thông tin nhưng nhóm chúng em đã cố gắng hết sức, mày mònghiên cứu để trình bày được ý tưởng của mình một cách đầy đủ nhất, mong “Tôn tản nhiệt” sẽ trởthành

1.2 Mục tiêu của đềtài

- Đưa ra thị trường một hệ thống tôn tản nhiệt hoàn chỉnh, dễ sử dụng , dễ lắpđặt

- Gía cả hợp với đại đa số ngườidân

- Hệ thống làm mát thân thiện với môi trường

- Qua quá trình hoàn thiện sản phẩmkỹthuật, nhóm có cơ hội làm quen với quy trình tiến hành chế tạo 1 sản phẩm kỹ thuật Có cơ hội tiếp thu các kinh nghiệm,

kỹ năng làm việc nhóm hiệu quả, nhanh chóng, cách làm việc một cách có kế hoạch, có quy trình, có hệthống

-Được tiếp cận với việc nêu ý tưởng, các phương pháp lên kế hoạch cho một dự

án như thế nào, dự trù chuẩn bị nguyên vật liệu ra sao,… thông qua sự giúp đỡcủa giảng viên bộ môn Nhập Môn Kỹ Thuật: PSG TS Lưu Thanh Tùng

Hình 1.9

Hình ảnh về sản phẩm Tôn tản nhiệt được thiết kế bằng phần

mềm CAD của Autodesk.

Hình 2.3

- Cấu tạo của hệ thống tôn tản nhiệt bao gồm có :

+ Một ống nước sẽ gắn trực tiếp vào đường nước máy của người dân sử dụng và ống nước này gắn trực tiếp lên hệ thống mái tôn để thực hiện việc bơm nước vào phần rỗngbên trong mái tôn

+ Hệ thống mái tôn cấu tạo như một khối hộp rỗng và được lót bên dưới là một tấmđệm chống thấm ( Tấm gỗ phủ 1 lớp sơn chống thấm)

+ Một ống nước còn lại lắp bên dưới hệ thống tôn và nó gắn với hệ thống lọc nước

Hướng đi của nước

Hình 2.4

+ Sau khi nước di chuyển qua hệ thống lọc thì nó trực iếp xuống bồn nước để ngườidân tiếp tục sinh hoạt

2.2 Những mẫu tương tự có trên thếgiới

-Hiện tại nhóm chúng em chưa tìm được mẫu nào tương tự

2.3 Nguyên lý hoạt dộng của hệ thống tôn tảnnhiệt

- Nguyên lý hoạt động dựa trên sự cân bằng nhiệt, nguyên lý 2 của nhiệt độnghọc

- Lấy nước từ hệ thống sinh hoạt của nhà dân sau đó chạy lên hệ thống tôn, tiếp đến

nước sẽ chạy qua hệ thống lọc rồi cuối cùng nước sẽ trở về bồn chứa và xả ra để ngườidân tiếp tục sử dụng sinhhoạt

-Mục đích là để lượng nhiệt mái tôn nhận được từ mặt trời sẽ trao đổi trực tiếp với nước có trong khoang, làm giảm nhiệt độ của mái tôn và duy trì nhiệt độ đó trong mộtkhoảng thời gian nhất định

- Ánh nắng mặt trời cung cấp nhiệt lượng 120W-144W trên 1 mét vuông, làm cho Tôn

nóng dần lên tỉ lệ thuận với thời gian chiếu sáng Ở đây, chúng ta dùng nước để giảm nhiệt cho tôn, giúp giảm nhiệt độ phòng và duy trì ổnđịnh

Hình 2.6

Khóa van

- Khóa van có tác dụng để điều chỉnh lượng nước trong khoang nước ởTôn

Hình 2.8

Bồn nước

- Bồn nước dùng để chứa nước sau khi sử dụng để làmmát.

Hình 2.10

Hình 2.9

-Bộ lọc nước

-Khóa van

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TÔN TẢN NHIỆT 3.1 Ý tưởng thiếtkế

- Mẫu thiết kế dựa trênTấm Lấy Sáng Polycarbonate RỗngRuột

Hình 3.1 Tấm Lấy Sáng Polycarbonate Rỗng Ruột

3.2 Dự kiến phương án thiếtkế

- Tìm hiểu thông tin: Các trang web về tôn, sự trao đổinhiệt.

- Thiết kế môhình

- Tìm kiếm vật liệu: Do tình hình Covid 19 hạn chế ra đưởng nên chúng em dự định

các vật liệu sẽ tìm ở các trang webonline

- Tiến hành thiết kế, lắp ráp sảnphẩm

- Thực nghiệm, chỉnh sửa sảnphẩm

- Khảo sát ý kiến người tiêudùng

- Đánh giá sảnphẩm

Hình 3.23.3 Bản thiếtkế

3.4 Nguyênliệu

B

D

E

F

G

H

I

a) Tôn lạnh với chiềudày

3.5 Chi phí cho vậtliệu:

1 Tôn lạnh với chiều dày 0,5mm – 69.000 đồng- 1 métvuông

2 Bồn: dùng bất cữ thứ gì có thể trữnước.

3 Ống nhựa Phuy 21 – dài 8m – dày 3mm- 70.000 đồng

co L phuy 21 – 2 cái – 10.000đồng

co T phuy 21 – 1 cái – 30.000 đồng

4 keo dán ống nước bình minh- 200gram – 40.000đồng

5 khóa van – 2 cái – 20,000đồng

6 miếng đệm gỗ sơn chống thấm – 40 x 30(cm) – 50.000đồng

7 Bộ lọc tự chế: Chi phí dự kiến 50.000đồng

=>Tổng chi phí dự kiến: 420.420 đ ồ n g

3.6 Thông số và tính toán kỹ thuật của thiếtkế

*Tính toán kỹ thuật (thử nghiệm):

Ta sẽ tính nhiệt độ cân bằng của hệ “Tôn tản nhiệt”dựa trên các thông số đã

cho sau 1 giờ dưới ánh nắng mặt trời

-Nhiệt lượng mà mặt trời cung cấp cho trong 1 giây là 120144 (J))

Các dữ liệu:Nhiệt lượng trong 1 giờ Q = 132 x 3600 =475200 (J)

Nhiệt dung riêng của thép : c1 ( thành phần chính của thép):

nhiệt lượng từ ánh nắng mặt trời, dùng công thức tính nhiệtlượng:

Phép tính:

Vậy nhiệt độ tăng thêm của tôn sẽ xấp xỉ 2,23 độ K

Xét nhiệt độ cơ bản của tôn là 25oC = 298oK => Nhiệt độ mái tôn sau 1 giờ sẽ

xấp xỉ 298oK + 2,23oK = 300,23oK.

Tính nhiệt độ trung bình của hệ nước và tôn:

Nhiệt độ của tôn lấy nhiệt độ như trên, nhiệt độ của nước lấy bằng 298oK

(25oC), quá trình này tôn sẽ tỏa nhiệt, còn nước sẽ thu nhiệt đúng theo

nguyên lý II của nhiệt động lực học.

Hình 3.2

m1.c1.(T2+n.Q ) + m2.c2.T2

m1.c1

m1.c1 + m2.c2 =T

Xét sau n giờ, lượng nhiệt nhận được sẽ là 475200 x n (J))

Công thức tính nhiệt độ của hệ sau n giờ:

*Giả sử nắng kéo dài 4 tiếng thì theo công thức T= 298,24oK

* Với công thức trên thì nhiệt độ 298-299oK sẽ được duy trì nếu nhận nhiệt lượng từ ánh sang mặt trời trong 15 giờ

Lưu ý: Mọi tính toán nhóm chúng em thực hiện chỉ là ước tính Do kiến thức về lĩnh vực này còn hạn hẹp nên có thể nhóm chúng em đã bỏ ra nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến sự cân bằng nhiệt của hệ mà em đã kể trên.

3.7 Ứng dụng của hệ thống tôn tảnnhiệt

- Tản bớt nhiệt nóng giúp điều hòa không khí trong nhà mát hơn Việc điều hòa trong nhà mang lại rất nhiều ứng dụng như giúp tạo môi trương làm việc sảng khoái đạt hiệu quả cao hơn , giảm nguy cơ đột quỵ nhiệt khi thời tiết thayđổi.

- Thay thế cho máy lạnh đối với những gia đình có thu nhập thấp vẫn có thể sử

dụng

- Thay thế cho máy lạnh để giảm bớt sự ô nhiễm môi trường do khí CFC HCFC

có thể gây phá hủy tầngozon….

3.8 Ưu điểm và những cải tiến của hệ thống tôn tảnnhiệt

- Giữ lại được nguồn nước => tiết kiệm kinhtế

- Hiệu quả hơn so với tôn lạnh thôngthường

- Giải quyết được vấn đề nóng bức những ngày hè của nhữnghộ gia

đìnhthunhập khôngcao

- Thân thiện với môi trường ( không tiêu tốn điệnnăng)

- Dễ vận hành và sữa chửa thaythế

Hình 3.33.9 Các phương án củanhóm:

-Những cách chống nóng cho mái tôn hiện có bao gồm:

Sơn chống nóng

Hình 3.4

xuất sơn đã cho ra mắt rất đa dạng sản phẩm sơn sở hữu khả năng chống nóng việc phun loại sơn này lên mái tôn sở hữu thể làm giảm sự hấp thụ nhiệt của mái Theo kiểm nghiệm thì sau khi phun loại sơn này nhiệt độ mái tôn có thể giảm từ 5 – 10 độ.’

Phương án 1:Khi mái tôn mới cần sơn chống nóng, sơn cách nhiệt, khi đó mái tôn sẽ

chưa bị rỉ sét, nên khi sơn chống nóng không cần phải lớp lót chống rỉ, chống ăn mòn nữa Quy trình chuẩn của sơn cho mái tôn là vệ sinh sạch bềmặt rồi phủ sơn 2 - 3lớpsơn chống nóng là được, độ dày 250 - 350 microns thì cần định mức 8m2/lít/1lớp

Phương án 2:khi mái tôn cũ đã bị rỉ sét thì cần phải chống rỉ trước rồi mới phủ sơn

chống nóng Quy trình chuẩn là vệ sinh, loại bỏ rỉ sét bằng lùi nhùi hoặc bằng máy chànhám, sau đó rửa bằng nước sạch để khô rồi mới tiến hành sơn một lớp sơn lót chống

rỉ, sau đó sơn phủ sơn cách nhiệt hoặc sơn 2 - 3 lớp chống nóng

Phương án 3: Khi mái tôn trước đây đã sơn rồi, nay sơn cần sơn lại Quy trình sơn

mái tôn chuẩn là loại bỏ các lớp sơn không đạt bám dính tốt bằng hóa chất hoặc bằngmáy rồi sau đó vệ sinh sạch, không để bụi bẩn hoặc vết nhơ Những khu vực bị rỉ sét cần sử dụng sơn lót chống rỉ giàu kẽm để hạn chế sự ăn mòn, sau đó mới sử dụng sơnchống nóng hoặc sơn cách nhiệt

Phương án 4:Đối với hệ tường, vách tôn hay tường bê tông hướng đón mặt trời như

các hướng tây thì vào buổi chiều sẽ rất nóng nên cần phủ lớp sơn cách nhiệt hoặc sơnchống nóng, những vị trí bị rỉ sét thì xử lý như trên nếu bề mặt còn đẹp thì cứ phủ 2 hoặc 03 lớp sơn cách nhiệt hoặc chống nóng là được

Chi phí sơn chống nóng cho 1 mét vuông tôn hiện tại dao động từ 50.000-80.000 đồng, là một biện pháp kết hợp hoàn hảo với mô hình tôn tản nhiệt dể tối ưu hiệu quả chống nóng

Làm trần nhựa thạch cao giúp chống nóng

*Trần nhựa thạch cao

Hình 3.5

Trần nhựa, trần thạch cao cũng là biện pháp chống nóng cho mái tôn đang được ưachuộng Hiện nay bởi sản phẩm này vừa sở hữu tính thẩm mỹ lại sở hữuhiệu quả chống nónghoàn hảo

Trần thạch cao sở hữu loại trần nổi và trần chìm Cả hai loại trần này đều được sửdụng rấtphổ biến bởi Nó sở hữu thể tạo được những đường nét trang trí tuy nhiên, mức giá thành của loại trầnnàyhơi cao, khoảng150.000 đồng/m2 trởlên

Bộ phun sương mái tôn

* Bộ phun sương trên mái tôn

Hình 3.6

Như chúng ta đã biết thì hiện nay, những công trình như là nhà ở hay là xí nghiệp vàchuồng trại thì người ta sẽ chọn vật liệu tôn làm phần lợp bên trên Điều này khiến chomặttôntrởnênrấtnóngchỉsaumộtthờigianngắnvànhữngngườingồidướicũngthực sự mệt mỏi vìnắngnóng

Và sự hấp thụ nhiệt mạnh của tôn sẽ khiến cho người dùng ởđâycực kì khó chịu vìnóng.Bêncạnhđó,hiệuquảkhilắpđặthệthốngphunnướcđểkhắcphụccáinóngoiả cho nênnăng suất lao động của công nhân trong nhà máy trở nên tăng lên đángkể

Không chỉ có như vậy, gia súc gia cầm, vật nuôi trong nhà được lợp bằng mái tôn cũngsẽảnhhưởngnghiêmtrọngvìmấtđộẩmcũngnhưlàdịchbệnhrấtdễlâylantrongmùa nắng nóngvới quy mô nuôi nhốt chuồng trại hiện nay Vì vậy phun sương mái tôngiúp vật nuôi phát triển vàsinh trưởng tốt trong mùa hè nắngnóng