TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

Các nghiên cứu và kinh nghiệm đã chỉ ra rằng, trong phần lớn các trường hợp thì con người sẽ cảm thấy dễ chịu trong vùng nhiệt độ khoảng từ 22oC đến 27oC và độ chênh lệch nhiệt độ giữa k

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ



VÕ HỒNG KHANH

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ

CHO THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI

HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

Tp Hồ Chí Minh Tháng 6 năm 2008

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ



TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ

CHO THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI

HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

Chuyên ngành: Cơ Khí Nhiệt Lạnh

K.s: VƯƠNG ĐÌNH BẰNG

Tp Hồ Chí Minh Tháng 6 năm 2008

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING

NONG LAM UNIVERSITY

FACULTY OF ENGINEERING & TECHNOLOGY



CALCULATING AND DESIGNING THE VENTILATION SYSTEM FOR THE E LIBRARY OF NONG LAM

UNIVERSITY OF HO CHI MINH CITY

Speciality: Heat-Refrigeration Engineering

Eng VUONG ĐINH BANG

Ho Chi Minh, city June - 2008

LỜI CẢM TẠ

Thành kính ghi ơn

Cha Mẹ đã sinh thành, nuôi dưỡng và giáo dục cho con nên người và cũng không ngừng khích lệ để con có được thành tựu như ngày hôm nay Để chuẩn bị cho con một khối hành trang bước vào đời, Cha Mẹ đã không quản khó ngại khổ, tần tảo một đời để nuôi con ăn học,

mà không một lời mong con đền đáp Công ơn Cha Mẹ thật cao dầy như trời biển Xin cho con mang theo bên mình tình yêu thương và công lao to lớn ấy trên suốt chặn đường đời còn nhiều khó khăn và thử thách ở phía trước để con có thêm niềm tin bước vào đời Con xin trọn đời ghi ơn Cha Mẹ

Chân thành cảm ơn

Thạc sĩ : Nguyễn Hùng Tâm đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn cho tôi trong suốt thời gian thực tập và viết luận văn Xin cảm ơn thầy đã không quản công khó nhọc giúp tôi hoàn thành tốt đề tài này

Ban Giám Hiệu, ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian học tập ở trường cũng như rèn luyện cho tôi thêm nhiều hiểu biết về cuộc sống

Cô Trần Thị Thu Thủy cùng một số cán bộ Thư Viện trường Đại Học Nông Lâm đã giúp tôi hoàn thành tốt đề tài này

Lời cuối cùng, tôi xin được gởi đến quý thầy cô và các bạn lời chúc sức khoẻ và thành đạt trong cuộc sống

Võ Hồng Khanh

TÓM TẮT

Đề tài "Tính toán và thiết kế hệ thống thông gió cho Thư Viện điện tử trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM"

Sinh viên thực hiện: Giáo viên hướng dẫn:

Kỹ sư: VƯƠNG ĐÌNH BẰNG

 Mục đích:

- Thông thoáng cho Thư Viện hiện có

 Nội dung:

- Khảo nghiệm quat hơi nước;

- Tính toán và thiết kế thông gió;

- Chọn quạt:

+ Tầng 1: Quạt hơi nước Fujistar FS085 và quạt hút Asia H100A;

+ Tầng 2: Quạt hơi nước Fujistar FS085 và quạt hút Asia H100A;

+ Tầng 3: Quạt hơi nước Fujistar FS085 và quạt hút Asia H100A

Sinh viên thực hiện: Giáo viên hướng dẫn:

Kỹ sư: VƯƠNG ĐÌNH BẰNG

SUMMARY Topic: “Calculating and designing the ventilation system for the E library of Nong Lam University of Ho Chi Minh City”

Eng : VUONG ĐINH BANG

 Purposes:

- Ventilating the E library

 Contents:

- Testing the water fan

- Calculating and designing the ventilation system;

- Chose fans;

- Calculating cost of the ventilation system

 The result had done in calculation:

- The E library’s sensible heat - The E library’s latent heat

+ The first floor : 41,49 kW/h + The first floor : 25200 g/h + The second floor: 128,29 kW/h + The second floor : 57150 g/h + The third floor : 127,56 kW/h + The third floor : 51000 g/h

- Chose fans:

+ The first floor: Evaporation cooling fan Fujistar FS085 and centrifugal fan

+ The second floor: Evaporation cooling fan Fujistar FS085 and centrifugal fan

+ The third floor: Evaporation cooling fan Fujistar FS085 and centrifugal fan Student’s signature Supervisor’s signature:

Eng: VUONG ĐINH BANG

MỤC LỤC

Trang tựa i

Lời cảm tạ iii

Tóm tắt iv

Mục lục viii

Bảng các chữ viết tắt xiii

Bảng chuyển đổi đơn vị xiv

Danh sách các bảng xv

Danh sách các hình xvi

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu 2

1.3 Yêu cầu 2

1.4 Thời gian và địa điểm 2

1.5 Giới hạn đề tài 2

Chương 2: TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI 3

2.1 Một số vấn đề chung về thông gió 3

2.1.1 Định nghĩa và phân loại thông gió 3

a Định nghĩa 3

b Phân loại 3

2.1.2 Mối quan hệ giữa môi trường và cơ thể con người 4

a Nhiệt độ t 0C 4

b Độ ẩm tương đối 5

2.1.3 Đánh giá và cải tạo môi trường vi khí hậu bằng giải pháp thông gió 6

a Nhiệt độ hiệu quả thq, 0C 6

b Chỉ số cường độ nhiệt Bendinh - Hats (B %) .6

c Chỉ số Zôilen - Kôrencốp (H ) 6

d Chỉ số bực bội (DI: Discomfort Index) 6

2.1.4 Tiêu chuẩn môi trường trong thông gió 7

a Tiêu chuẩn về nhiệt độ và độ ẩm trong phòng 7

b Tiêu chuẩn về bụi, khí có hại .7

c Tiêu chuẩn về tốc độ không khí 8

d Mối quan hệ giữa vận tốc không khí và nhiệt độ 8

e Tiêu chuẩn về tiếng ồn .9

f Gió tươi và hệ số thay đổi không khí .10

g Tiêu chuẩn về lưu lượng thông gió thải CO2 10

2.2 Tìm hiểu về không khí ẩm 10

2.2.1 Định nghĩa 10

2.2.2 Phân loại không khí ẩm 10

2.2.3 Các thông số chính biểu diễn trạng thái không khí ẩm 11

2.3 Một số quá trình nhiệt động cơ bản của không khí ẩm trong thông gió 11

2.3.1 Ẩm đồ (Psychrometric Chart) hay đồ thị t - d 11

2.3.2 Một số quá trình nhiệt động cơ bản của không khí ẩm 12

a Quá trình làm mát 12

b Quá trình hoà trộn 12

c Quá trình trao đổi nhiệt và ẩm đa biến 12

2.4 Tình hình áp dụng thông gió trên thế giới và trong nước 13

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 15

3.1 Dụng cụ phục vụ thí nghiệm, khảo nghiệm 15

3.2 Phương pháp thí nghiệm, khảo nghiệm 15

3.2.1 Phương pháp đo đạt 15

3.2.2 Phương pháp xác định nhiệt độ và ẩm độ của không khí tại Thư Viện 15

3.2.3 Phương pháp khảo nghiệm quạt hơi nước 16

3.2.4 Phương pháp xử lý số liệu, tính toán và thiết kế 16

a Phương pháp xử lý số liệu 16

b Phương pháp tính toán và thiết kế .16

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17

4.1 Khảo sát nhanh hiện trạng Thư Viện 17

4.1.1 Mục đích thực hiện 17

4.1.2 Kết quả và nhận xét 17

a Nhiệt độ và ẩm độ 17

b Kích thước các phòng 18

4.2 Khảo nghiệm quạt hơi nước 18

4.2.1 Mục đích thực hiện .18

4.2.2 Kết quả và nhận xét 19

4.3 Tính toán thiết kế thông gió Thư Viện 19

4.3.1 Các dữ liệu ban đầu 19

a Nhiệt độ trung bình và ẩm độ trung bình trong năm tại TP.HCM 19

b Nhiệt độ trung bình và ẩm độ trung bình tại Thư Viện 20

4.3.2 Lựa chọn phương án thực hiện 20

4.3.3 Tính toán phụ tải trong Thư Viện 20

4.3.3.1 Nhiệt hiện toả của phòng Qh .20

a Nhiệt hiện Q1 toả do máy móc thiết bị 20

b Nhiệt hiện Q2 toả do người 21

c Nhiệt Q3 toả do thắp sáng 23

d Nhiệt do bức xạ mặt trời qua của kính, mái che 24

4.3.3.2 Tính toán lượng ẩm thừa do người toả ra 27

4.3.3.3 Lượng CO2 do con người thải ra 28

4.3.3.4 Tính lượng không khí tươi cần cấp vào Thư Viện 29

4.3.3.5 Tính lượng không khí tươi cần hút ra 30

4.3.4 Tính toán khí động hệ thống thông gió cho tầng 2 31

4.3.5 Chọn quạt 34

a Quạt hơi nước 34

b Quạt hút hệ thống dạng ống tròn 35

4.3.6 Chi phí đầu tư và vận hành hệ thống 36

a Chi phí đầu tư 36

b Vận hành 36

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 37

5.1 Kết luận 37

5.2 Đề nghị 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

PHỤ LỤC 40

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT

- a, b là chiều dài và chiều rộng của ống hình chữ nhật, m;

- B: bề dầy kết cấu bao che, m;

- d: độ chứa hơi (g/kgkkk);

- Đèn loại 1: đèn huỳnh quang công suất 40W

- Đèn loại 2: đèn chữ U công suất 20W

- ft: diện tích mặt cắt ngang thực tế của đoạn ống, m2;

- kkk: không khí khô;

- l: chiều dài đoạn ống dẫn, m;

- Lh: lưu lượng không khí cần hút ra, m3/h;

- M: lượng nhiệt con người sản sinh ra do oxy hóa máu để duy trì sự sống và lao động (kcal/h);

- R: tổn thất áp suất trên 1 m chiều dài ống dẫn, Pa/m;

- tk: nhiệt độ không khí trong phòng (OC);

- tR: nhiệt độ bức xạ trung bình của các bề mặt trong phòng (oC);

- v: vận tốc dòng không khí (m/s)

BẢNG CHUYỂN ĐỔI ĐƠN VỊ

 Khối lượng riêng

 Khối lượng riêng của không khí khô tại 21 oC là 1,2 kg / m3

 Khối lượng riêng của không khí ẩm tại 21 oC và φ = 50% là 1,184 kg / m3

 Công suất

 1 HP = 0,7457 kW

DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 Giới hạn tiện nghi vi khí hậu trong nhà

Bảng 2.2 Thông số vi khí hậu tối ưu thích ứng với các trạng thái lao động Bảng 2.3 Tiêu chuẩn đánh giá theo B

Bảng 2.4 Tiêu chuẩn đánh giá theo H

Bảng 2.5 Tiêu chuẩn về ẩm độ và nhiệt độ trong phòng

Bảng 2.6 Tiêu chuẩn về bụi, khí có hại

Bảng 2.7 Tiêu chuẩn về tốc độ không khí

Bảng 2.8 Mối quan hệ giữa vận tốc không khí và nhiệt độ

Bảng 2.9 Tiêu chuẩn về tiếng ồn

Bảng 2.10 Lưu lượng thông gió thải CO2 cần thiết cho một người

Bảng 4.1 Nhiệt độ và ẩm độ bên trong và bên ngoài của Thư Viện

Bảng 4.2 Kích thước các phòng trong Thư Viện

BẢNG DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 Giới hạn miền có mồ hôi trên da

Hình 2.2 Ẩm đồ

Hình 2.3 Quá trình trao đổi nhiệt và ẩm đa biến

Hình 4.1 Biểu đồ nhiệt độ và ẩm độ trong năm tại TP.HCM

Hình 4.2 Sơ đồ tuyến hệ thống thông gió tầng 2

Chương 1

MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Thư Viện là nơi tập trung nhiều thông tin, kiến thức bổ ích và cần thiết cho con người trên nhiều lĩnh vực khác nhau thông qua sách, báo, tạp chí, internet… Do vậy, con người tìm đến đây để học tập, cập nhật thông tin, tìm hiểu về con người và đất nước mình cũng như của các dân tộc khác để mở mang kiến thức của bản thân…Với thời gian càng dài thì lượng nhiệt từ con người và các thiết bị thải ra trong phòng càng cao Đặc biệt nhất là những ngày nắng nóng, oi bức hay những buổi truy cập Internet thì lượng nhiệt đó càng nhiều hơn Nó sẽ gây ra cho con người cảm giác không được thoải mái, không còn say mê nghiên cứu hoặc làm giảm chất lượng của buổi học tập Các nghiên cứu và kinh nghiệm đã chỉ ra rằng, trong phần lớn các trường hợp thì con người sẽ cảm thấy dễ chịu trong vùng nhiệt độ khoảng từ 22oC đến 27oC và độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong phòng và nhiệt độ dòng không khí thổi trực tiếp vào cơ thể không nên vượt quá từ 3oC đến 6oC, với ẩm độ thích hợp từ 50% đến 70% và tốc độ chuyển động của không khí trong vùng ưu tiên khoảng chừng 0,25 m/s

Do đó, đảm bảo cho con người có một cảm giác thoải mái và dễ chịu đó là điều cần thiết Trong môi trường thích hợp thì con người sẽ phát huy cao độ khả năng tư duy cũng như khả năng tiếp thu của bản thân Để làm được điều này thì có nhiều phương án thực hiện Nhưng Thư Viện là nơi kinh doanh phi lợi nhuận nên khi lắp đặt

hệ thống điều hòa không khí hay thông gió thì vấn đề kinh tế được đặt lên hàng đầu Được sự phân công của khoa Cơ Khí - Công Nghệ trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, dưới sự hướng dẫn của thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm cùng với sự giúp đỡ của

một số cán bộ Thư Viện, đề tài “Tính toán và thiết kế hệ thống thông gió cho Thư Viện điện tử trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh” được tiến hành

1.4 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM

- Thời gian thực hiện đề tài 01/04/2008 - 09/06/2008

- Thư Viện và Khoa Cơ Khí trường Đại học Nông Lâm TP.HCM

1.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Thời gian thực hiện đề tài ngắn nên đề tài chỉ mới tính toán ở mức chú trọng đến việc tạo cảm giác thoải mái, dễ chịu cho đọc giả là chính

Chương 2 TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁO PHỤC VỤ

TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI 2.1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ THÔNG GIÓ

2.1.1 Định nghĩa và phân loại thông gió

a Định nghĩa /1/

Thông gió là quá trình trao đổi không khí trong nhà và ngoài trời để đảm bảo thải

ra ngoài nhiệt thừa, ẩm thừa, các chất độc hại… nhằm giữ cho các thông số vật lí - khí tượng không vượt quá giới hạn cho phép

b Phân loại /1/

 Phân loại theo phạm vi tác dụng:

+ Thông gió tổng thể: có tác dụng trên toàn bộ không gian của phòng

+ Thông gió cục bộ: có tác dụng trên một phạm vi hẹp của không gian tích nhiệt, ẩm hoặc độc hại nhiều hơn nơi khác

 Phân loại theo phương thức thực hiện:

+ Thông gió cưỡng bức: dùng quạt tạo ra dòng đối lưu cưỡng bức

+ Thông gió tự nhiên: lợi dụng sức gió hoặc lực nâng của không khí tạo ra dòng đối lưu tự nhiên

2.1.2 Mối quan hệ giữa môi trường và cơ thể con nguời /4/

- Không thể có tiêu chuẩn hoặc yêu cầu về môi trường giống nhau cho tất cả mọi người Tùy theo giới tính, tuổi tác, trạng thái cơ thể, mức độ vận động… mà lượng nhiệt cơ thể thải ra nhiều hay ít Từ đó mà chúng ta có biện pháp giải nhiệt cho hợp lý

- Trao đổi nhiệt giữa con người và môi trường xung quanh diễn ra theo hai hình thức: truyền nhiệt và tỏa ẩm

- Các thông số môi trường có ảnh hưởng lớn đến mức độ trao đổi nhiệt giữa cơ thể con người và môi trường là: nhiệt độ, độ ẩm tương đối và đặc điểm chuyển động

của dòng khí

a Nhiệt độ t, o C /4/

- Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh rõ rệt nhất đối với con người Do đây

là yếu tố quyết định sự truyền nhiệt giữa bề mặt da và môi trường không khí xung quanh

- Khi nhiệt độ môi trường nhỏ hơn 36oC thì cơ thể thải nhiệt vào môi trường bằng truyền nhiệt Nếu mất nhiệt nhiều quá mức thì cơ thể có cảm giác lạnh

- Khi nhiệt độ môi trường cao hơn 36oC thì cơ thể sẽ nhận một phần nhiệt từ môi trường nên sẽ có cảm giác nóng

Bảng 2.1 Giới hạn tiện nghi vi khí hậu bên trong nhà /11/

Loại hình Mùa hè Mùa đông

vi khí hậu t, oC φ, % v, m/s tR, oC t, oC φ, % v, m/s

-Vi khí hậu tự nhiên ≤ 29,5 ≤ 80 0,30 29 + 4 / B ≥ 21,5 ≤ 80 ≤ 0,10 -Vi khí hậu nhân tạo 25,5 60 - 70 ≥ 0,50 - 24,5 60 - 70 0,05

b Độ ẩm tương đối φ /4/

Đây là yếu tố quyết định điều kiện bay hơi vào không khí (φ < 100%) Khi không khí có độ ẩm vừa phải và nhiệt độ cao thì cơ thể sẽ đỗ mồ hôi gây cảm giác dễ chịu (khi bay hơi 1g mồ hôi, cơ thể thải được nhiệt lượng 2400 J) Khi độ ẩm quá lớn, mồ hôi khó thoát ra ngoài mà tạo ra một lớp nhờn trên bề mặt da

Hình 2.1 Giới hạn miền có mồ hôi trên da Bảng 2.2 Thông số vi khí hậu tối ưu thích ứng với các trạng thái lao động /11/

Trạng thái Mùa lạnh Mùa nóng

2.1.3 Đánh giá và cải tạo môi trường vi khí hậu bằng giải pháp thông gió

a Nhiệt độ hiệu quả tương đương (t hq , o C) /8/

Nhiệt độ hiệu quả tương đương là nhiệt độ không khí trong điều kiện φ = 100%;

v = 0 m/s mà nó khiến con người cảm giác nóng lạnh tương đương với các môi trường

có t, φ, v khác nhau khi M bình thường, tR = tK

b Chỉ số cường độ nhiệt Bendinh - Hats (B, %) /8/

Chỉ số cường độ nhiệt B = f (tK, φ, V, t, M) đánh giá chế độ vi khí hậu của mọi

công trình trong mọi trường hợp lao động

Bảng 2.3 Tiêu chuẩn đánh giá theo B

c Chỉ số bực bội (DI: Discomfort Index) /4/

Chỉ số bực bội DI là chỉ số xác định mức độ cảm nhận của cơ thể con người ứng

với từng trạng thái của môi trường không khí xung quanh có thoải mái hay khó chịu

d Chỉ số Zôilen - Kôrencốp (∑H) /8/

- ∑H = f (tK, φ, V, tR) để đánh giá môi trường vi khí hậu trong điều kiện lao động bình thường

- Ta có: ∑H = 0,24 * (tK + tR) + 0,1 * d - 0,09 * (37,8 - tK) * v1/2 (công thức 1)

Bảng 2.4 Chỉ tiêu đánh giá theo H

2.1.4 Tiêu chuẩn môi trường trong thông gió

a Tiêu chuẩn về nhiệt độ và độ ẩm trong phòng /4/

Bảng 2.5 Tiêu chuẩn về nhiệt độ và độ ẩm trong phòng

Mùa Nhiệt độ tt, oC Độ ẩm φt, %

Mùa hè 24 - 26 55 - 70

Mùa đông 20 - 22 55 - 70

b Tiêu chuẩn về bụi, khí có hại / 4/

- Bụi và khí có hại là những chất độc hại Nồng độ của chúng trong không khí zb

khí thường được cho theo mức độ độc hại và hàm lượng silic oxyt Nhưng trong Thư Viện, bụi và khí có hại chủ yếu là các hạt lơ lửng, khí CO, CO2 và các mùi toả ra từ sách báo cũng như từ con người

Bảng 2.6 Tiêu chuẩn về bụi, khí có hại

Chất Nồng độ cho phép

Các hạt lơ lửng nhỏ hơn 0,15 mg/m3 không khí

Nồng độ CO nhỏ hơn 0,001% theo thể tích

Nồng độ CO2 nhỏ hơn 0,1% theo thể tích

c Tiêu chuẩn về tốc độ không khí /3/

Bảng 2.7 Tiêu chuẩn về tốc độ không khí

Nhiệt độ không khí trong phòng, oC Tốc độ gió cho phép, m/s

d Mối quan hệ giữa vận tốc không khí và nhiệt độ /4/

Mối quan hệ giữa vận tốc không khí và nhiệt độ không khí được gọi là hiệu ứng vận tốc Nếu cùng điều kiện nhiệt độ và ẩm độ không khí, thì con người sẽ cảm thấy

dễ chịu hơn khi ở trong môi trường có dòng không khí chuyển động ở mức cho phép Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ không khí cũng tăng theo Do vậy, khi chọn tốc độ không khí thổi vào phòng ta cần phải lưu ý đến sự tương thích với nhiệt độ không khí xung quanh để tránh tạo cảm giác khó chịu cho con người

Bảng 2.8 Mối quan hệ giữa vận tốc không khí và nhiệt độ /4/

Nhiệt độ, oC 21 22 23 24

Tốc độ không khí, m/s 0,15 - 0,20 0,20 - 0,24 0,25 - 0,30 0,30 - 0,35

e Tiêu chuẩn về tiếng ồn /4/

Thư viện là nơi con người học tập, lao động trí óc Vì vậy, khi thiết kế bất kỳ một

hệ thống nào cũng phải chú ý đến vấn đề cách âm và giảm ồn, để tránh làm mất tập trung cho người đọc

Bảng 2.9 Tiêu chuẩn về tiếng ồn

Phòng ngủ, Phòng đọc sách của Thư Viện 35 35

Hội trường, phòng thí nghiệm, nhà trẻ 40 40

f Gió tươi và hệ số thay đổi không khí /11/

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 - 1992, lượng gió tươi cho một người một giờ đạt tối thiểu 20 m3/h.người và đạt tối thiểu 10% lưu lượng gió tuần hoàn và hệ số thay đổi không khí trong Thư Viện là 3 - 6 m3/h m3 phòng

g Tiêu chuẩn về lưu lượng thông gió thải CO2 /4/

CO2 không độc nhưng nồng độ cao sẽ làm giảm O2 trong không khí Do đó, ta cần cung cấp khí tươi để giảm nồng độ chúng xuống mức cho phép

Bảng 2.10 Lưu lượng thông gió thải CO2 cần thiết cho một người

Cường độ vận động VCO2 (m3/h người) L (m3/h người)

β = 0,1 β = 0,15 Nghỉ ngơi 0,013 18,6 10,8

- Không khí khô là không khí không chứa hơi nước

- Không khí ẩm là không khí có chứa hơi nước Trạng thái và số lượng của hơi nước có ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất và đặc điểm của không khí ẩm

2.2.2 Phân loại không khí ẩm /4/

Phụ thuộc vào mức độ bão hòa của không khí ẩm, có thể chia không khí ẩm

thành hai loại: không khí ẩm bão hòa và không khí ẩm chưa bão hòa

+ Không khí ẩm bão hòa là không khí ẩm mà ta không thể thêm vào nó bất kỳ một lượng hơi nước nào

+ Không khí ẩm chưa bão hòa là không khí ẩm vẫn còn khả năng tiếp nhận hơi nước

2.2.3 Các thông số chính biểu diễn trạng thái không khí ẩm /4/

- Độ ẩm tương đối φ: là tỉ số giữa lượng hơi nước có trong khối không khí ẩm so với lượng hơi nước có trong khối không khí đó khi làm cho nó bão hòa trong điều kiện đẳng nhiệt

- Độ chứa hơi d: biểu thị số lượng hơi nước có trong không khí ẩm tính trên 1kg không khí khô

- Nhiệt độ đọng sương tđs: là nhiệt độ không khí ẩm bão hòa có cùng phân áp suất hơi nước với không khí ẩm đang khảo sát

- Thể tích riêng v: là thể tích mà không khí ẩm choán chỗ tính theo 1 kg không khí khô

- Nhiệt ẩn qa: là nhiệt lượng bao gồm cả nhiệt lượng có trong hơi nước

- Nhiệt hiện qh: là nhiệt lượng không bao gồm nhiệt lượng có trong hơi nước

2.3 MỘT SỐ QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÔNG KHÍ ẨM TRONG THÔNG GIÓ

2.3.1 Ẩm đồ (Psychrometric Chart) hay đồ thị t - d /4/

Dùng để xác định các thông số cần thiết có liên quan đến trạng thái của không khí

ẩm như: nhiệt độ nhiệt kế khô, nhiệt độ nhiệt kế ướt, nhiệt độ đọng sương, entanpi, độ

ẩm tương đối, độ chứa hơi, thể tích riêng, phân áp suất của hơi nước trong không khí

ẩm

Hình 2.2 Ẩm đồ

- Dựa vào ẩm đồ ta có thể thay đổi trạng thái không khí theo yêu cầu Ta có thể biết được nhiệt độ đọng sương của không khí cũng như của thiết bị, từ đó mà tránh được hiện tượng đọng sương ảnh hưởng xấu tới máy móc và thiết bị

2.3.2 Một số quá trình nhiệt động cơ bản của không khí ẩm

a Quá trình làm mát /4/

Là quá trình hạ nhiệt độ của khối không khí bằng cách phun nước thành hạt nhỏ li

ti để nước nhận nhiệt của không khí Đây là quá trình tăng ẩm đoạn nhiệt (1 gam nước bốc hơi nhận 597,3 calo) hoặc dùng máy lạnh cửa sổ thực hiện quá trình hòa trộn đẳng

ẩm (d = const)

b Quá trình hòa trộn /4/

Là quá trình hòa trộn giữa hai khối không khí A(tA, φA) và B(tB, φB) có thành

phần khô GA kg và GB kg theo một tỉ lệ n = (GA/GB) >1 Trong tính toán thường coi đây là quá trình đoạn nhiệt

c Quá trình trao đổi nhiệt và ẩm đa biến /4/

Là quá trình thay đổi trạng thái của khối không khí cũ bằng cách bớt đi hoặc thêm vào cùng lúc cả nhiệt và ẩm Quá trình này được xem là quá trình hòa trộn giữa không khí bên ngoài cần hút vào với lớp không khí mỏng bão hòa ở sát bề mặt của hạt nước

Hình 2.3 Quá trình trao đổi nhiệt và ẩm đa biến

- Trên hình 2.3 biểu diễn quá trình trao đổi nhiệt và ẩm đa biến, điểm biểu diễn quá trình hoà trộn đang khảo sát nằm trên đường thẳng nối điểm A (biểu diễn trạng thái không khí tiếp xúc với nước) với một điểm nào đó nằm trên đường φ = 100%, chính điểm nằm trên đường φ = 100% này biểu diễn lớp không khí bão hoà bao quanh

hạt nước Khi quá trình trao đổi nhiệt và ẩm diễn ra, nhiệt độ của nước sẽ bị thay đổi 2.4 TÌNH HÌNH ÁP DỤNG THÔNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC

- Ngay từ thời cổ đại con người đã biết đốt lửa để sưởi ấm vào mùa đông và tìm

vào các hang động mát mẻ vào mùa hè

- Varius Avitus, hoàng đế thành Rôm cho đắp cả một núi tuyết trong vườn thượng uyển để mùa hè có thể thưởng ngoạn những ngọn gió mát thổi vào cung điện

- Năm 1555, Agricola đã mô tả một công trình bơm không khí xuống giếng mỏ để cung cấp khí tươi cũng như điều hòa nhiệt độ cho công nhân mỏ

- Nhà bác học thiên tài, Leonardo de Vinci cũng đã thiết kế và chế tạo hệ thống thông gió cho một giếng mỏ

- Ở Anh, Humphrey Davy đã trình quốc hội một dự án cải thiện không khí cho

tòa nhà quốc hội

- Hiện nay, ở Việt Nam hệ thống thông gió sử dụng lưới lọc CeLpad 590 co đặt tính hấp thụ nước cao và không giải phóng nước ở dạng lỏng, lọc bụi tốt, thấm nước thường xuyên nhưng không bị mốc, không biến dạng Tuổi thọ của lưới là trên 5 năm Diện tích của hệ thống tiếp xúc với không khí thực tế gấp 100 lần so với diện tích chiếm chỗ Có thể sử dụng hệ thống Airflex ở những nơi làm việc sinh nhiệt lớn, có người qua lại đông, lưu thông không khí kém, không khí bị ô nhiễm, độc hại, có khí thải lớn như: Nhà máy dệt, nhuộm, ép nhựa, giầy da, luyện kim, gia công cơ khí, hoá chất, thực phẩm

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 3.1 DỤNG CỤ PHỤC VỤ THÍ NGHIỆM, KHẢO NGHIỆM

- Nhiệt kế nhiệt độ bầu khô, bầu ướt (0 - 50) oC sai số 1 oC;

- Thước thẳng, dụng cụ đo vận tốc không khí, la bàn;

- Thư Viện, con người, máy vi tính, ti vi, đèn

3.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM, KHẢO NGHIỆM

3.2.1 Phương pháp đo đạt

- Tiến hành đo chiều dài, chiều rộng và chiều cao các phòng của Thư Viện;

- Dùng phần mềm Autocad 2007 vẽ lại kết cấu mặt bằng của Thư Viện;

- Đếm số máy vi tính, ti vi, đèn, số người chứa tối đa trong Thư Viện

3.2.2 Phương pháp xác định nhiệt độ và ẩm độ của không khí tại Thư Viện

- Việc đo nhiệt độ, ẩm độ và vận tốc chuyển động của dòng không khí được thực hiện theo qui định của Bộ Xây Dựng Việt Nam về những Tiêu Chuẩn Xây Dựng Việt Nam - 306 - 2004: được tiến hành trên những khu vực bằng nhau, ở giữa các mặt phẳng cách các bề mặt trong của các tường ngoài và thiết bị cấp nhiệt là 0,5 m và ở giữa phòng (điểm cắt nhau giữa các đường chéo của phòng) trên cao độ 0,1 m; 0,6 m

và 1,7 m tính từ mặt sàn (do người trong phòng chủ yếu ở tư thế ngồi và ít đi lại)

- Phương pháp thực hiện: tiến hành đo nhiệt độ không khí trong Thư Viện và ngoài Thư Viện (nơi có bóng râm) vào lúc 9 giờ, 11 giờ, 14 giờ, 16 giờ trong ngày, thực hiện 3 ngày / tuần trong tháng tư và tháng năm năm 2008

3.2.3 Phương pháp khảo nghiệm quạt hơi nước

Đo lưu lượng thực tế, độ ồn của quạt hơi nước, vận tốc dòng không khí ra của quạt hơi nước, đo nhiệt độ không khí vào và ra khỏi quạt

3.2.4 Phương pháp xử lý số liệu, tính toán và thiết kế

a Phương pháp xử lý số liệu

Thu thập số liệu thô từ các thí nghiệm, khảo nghiệm Sau đó sử dụng các công thức trung gian và phần mềm Microsoft Excel cho việc tính toán và vẽ biểu đồ

b Phương pháp tính toán và thiết kế

- Tổng hợp tài liệu, chọn lọc và kế thừa;

- Khảo nghiệm quạt hơi nước có sẵn để chọn lựa các thông số cho phù hợp;

- Khảo nghiệm và tính trở lực hệ thống đường ống dẫn không khí đã có sẵn để lựa chọn quạt hút cho phù hợp;

- Tính toán và thiết kế thông gió;

- Lập bản vẽ chung;

- Chọn quạt;

- Ước tính chi phí đầu tư và vận hành của hệ thống

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 KHẢO SÁT NHANH HIỆN TRẠNG THƯ VIỆN

- Địa điểm: Thư Viện điện tử trường Đại học Nông Lâm TP.HCM;

- Thời gian thực hiện: 01 / 04 / 2008 đến 01 / 06 / 2008;

- Người thực hiện: Võ Hồng Khanh;

- Người kiểm tra: Th.S Nguyễn Hùng Tâm;

- Dụng cụ: sử dụng những dụng cụ đã liệt kê ở mục phương pháp và phương tiện

- Từ số liệu ở bảng trên cho thấy nhiệt độ bên ngoài thấp hơn bên trong các phòng của Thư viện và ẩm độ không khí bên ngoài Thư Viện rất thấp Do đó, ta phải tăng ẩm cho khối không khí trước khi đưa vào Thư Viện Việc tăng ẩm được thực hiện nhờ vào quạt hơi nước Nếu ta cấp không khí tươi bên ngoài vào với vận tốc nhất định sẽ giảm nhiệt độ bên trong Thư Viện và tạo cho người đọc một cảm giác được thoải mái hơn

b Kích thước các phòng

Bảng 4.2 Kích thước các phòng trong Thư Viện

Thể tích, m3 Chiều dài, m Chiều rộng, m Chiều cao, m

4.2 KHẢO NGHIỆM QUẠT HƠI NƯỚC

- Địa điểm: tại nhà Th.S Nguyễn Hùng Tâm (quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh);

- Ngày thực hiện: 24 / 04 / 2008;

- Người thực hiện: Võ Hồng Khanh;

- Người kiểm tra: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

4.2.1 Mục đích thực hiện

Đo vận tốc dòng không khí ra của quạt hơi nước, đo nhiệt độ không khí vào và ra khỏi quạt để biết được quá trình làm giảm nhiệt độ không khí cũng như biết được quá trình làm tăng ẩm cho khối không khí ra khỏi quạt

4.2.2 Kết quả và nhận xét

Bảng 4.3 Bảng nhiệt độ và ẩm độ trung bình

Vị trí Nhiệt độ Nhiệt độ Ẩm độ, bầu khô, oC bầu ướt, oC % Ngoài trời 35,3 25,9 47,5 Trong không gian chưa có quạt hơi nước 33,2 28,6 72,0 Trong không gian có quạt hơi nước 30,7 25,4 67,0

Qua bảng 4.2 cho thấy nhiệt độ trong không gian có quạt hơi nước hoạt động đã được hạ thấp xuống, đồng thời ẩm độ không khí được tăng lên so với ẩm độ không khí ngoài trời nhưng thấp hơn ẩm độ không khí trong không gian chưa có quạt hơi nước vì không khí đã được quạt thông thoáng

4.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÔNG GIÓ THƯ VIỆN

4.3.1 Các số liệu ban đầu

a Nhiệt độ trung bình và ẩm độ trung bình trong năm tại TP.HCM /10/

Biểu đồ nhiệt độ và ẩm độ trong năm tại TP.HCM

0 8 16 24 32 40 48 56 64

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Tháng

Nhiệt độ, oC

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Ẩm độ, %

Nhiệt độ Max Nhiệt độ Min Ẩm độ

b Nhiệt độ trung bình và ẩm độ trung bình tại Thư Viện Bảng 4.5 Nhiệt độ trung bình và ẩm độ trung bình của không khí tại Thư Viện

Vị trí Nhiệt độ Ẩm độ

trung bình, oC trung bình, %

Trong Thư Viện 34,2 59 Môi trường bên ngoài 34,0 57

4.3.2 Lựa chọn phương án thực hiện

+ Phương án 1: thông gió tự nhiên, lợi dụng lực nâng của không khí để làm giảm nhiệt độ Đây là phương án đảm bảo tối ưu về mặt kinh tế nhưng không giải nhiệt tốt

vì luồn không khí từ ngoài vào rất hạn chế do kiến trúc Thư Viện đã đươc xây dựng + Phương án 2: thông gió cưỡng bức bằng quạt hút Đây là phương án vừa tiết kiệm được kinh phí vừa đảm bảo giải nhiệt tốt đặc biệt là phòng máy vi tính

+ Phương án 3: sử dụng máy điều hòa Đây là phương án giải nhiệt tốt nhất nhưng chi phí vận hành rất tốn kém

- Do những yêu cầu về mặt kinh tế và tận dụng những thiết bị đã có sẵn nhằm giảm chi phí đầu tư ban đầu, nên phương án 2 đã được chọn

4.3.3 Tính toán phụ tải trong Thư Viện /9/

4.3.3.1 Nhiệt hiện tỏa của phòng Qh

Q1 - tỏa do máy móc thiết bị; Q2 - tỏa do người; Q3 - tỏa do đèn

a Nhiệt hiện Q1 tỏa do máy móc thiết bị

Nhiệt tỏa ra từ máy móc được tính theo công suất ghi trên máy:

Q1 = φ1 * φ2 * φ3 * φ4 * 860 * N kcal/h Trong đó: φ1: Hệ số sử dụng công suất máy (φ1 = 0,7); φ2: Hệ số tải trọng (φ2 = 0,6);

φ3: Hệ số đồng thời hoạt động nhiều máy (φ3 = 1);

φ4: Hệ số biến thiên công suất điện thành nhiệt (φ4 = 0,9);

860: Đương lượng chuyển hóa nhiệt - công;

N: công suất máy, kW (Ntivi = 0,125 kW; Nmáy tính = 0,5 kW);

=> Vậy tổng nhiệt do máy móc tỏa ra của Thư Viện Q1 = 32426,73 kcal/h = 37,71 kW

b Nhiệt hiện Q 2 tỏa do người

Nhiệt tỏa ra do người gồm hai thành phần:

Q2 = n * qn = n * (qbx + đl + qmh) kcal/h Trong đó:

qmh: nhiệt con người thải ra dưới hình thức đỗ mồ hôi, kcal/h;

n: số người trong phòng tương ứng;

qn: nhiệt hiện tỏa ra từ một người tính cho nam (nữ bằng 85% qh,), (tra theo bảng

1 phần phụ lục, giả sử nhiệt độ không khí trong phòng tp = 30oC thì qn = 125 kcal/h)

=> Vậy tổng nhiệt hiện do người tỏa ra Q2 = 111125 kcal/h = 129,24 kW