Phan 1 môi trường nhiệt ẩm chương 1,2,3

 Chương 1: Khí hậu ngoài nhà và vi khí hậu trong công trình kiến trúc.. MÔI TRƯỜNG NHIỆT - ẨM Chương 1: Khí hậu ngoài nhà và vi khí hậu trong công trình kiến trúc Chương 2: Truyền nhiệ

Phần 1: Môi trường Nhiệt - Ẩm

 Chương 1: Khí hậu ngoài nhà và vi khí hậu trong công trình kiến trúc

 Chương 2: Truyền nhiệt ổn định

 Chương 3: Truyền nhiệt dao động

 Chương 4: Truyền ẩm

 Chương 5: Che nắng

 Chương 6: Thông gió tự nhiên

Phần 2 : Môi trường Âm thanh

 Chương 1: Các khái niệm cơ bản về âm thanh

 Chương 2: Âm học phòng

 Chương 3: Cách âm

Phần 3: Môi trường Ánh sáng

 Chương 1: Các khái niệm cơ bản

 Chương 2: Chiếu sáng tự nhiên

 Chương 3 Chiếu sáng nhân tạo

 Chương 4: Chiếu sáng công cộng trong đô thị

MỤC LỤC

Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Khoa Quy hoạch Đô thị - Nông Thôn

Bộ môn Sinh thái và QHMT Đô thị

PHẦN 1 MÔI TRƯỜNG NHIỆT - ẨM

Chương 1: Khí hậu ngoài nhà và vi khí hậu

trong công trình kiến trúc

Chương 2: Truyền nhiệt ổn định

Chương 3: Truyền nhiệt dao động Chương 4: Truyền ẩm

Chương 5: Che nắng Chương 6: Thông gió tự nhiên

CHƯƠNG 1 KHÍ HẬU NGOÀI NHÀ VÀ VI KHÍ

HẬU TRONG CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC

Các yếu tố khí hậu liên quan đến

4 VỊ TRÍ ĐẶC BIỆT CỦA TRÁI ĐẤT SO VỚI MẶT TRỜI

1.1.1 MẶT TRỜI VÀ BỨC XẠ MẶT TRỜI

BỐN VỊ TRÍ ĐẶC BIỆT CỦA TRÁI ĐẤT SO VỚI MẶT TRỜI

1.1.1 MẶT TRỜI VÀ BỨC XẠ MẶT TRỜI (cont)

TÍNH VỊ TRÍ MẶT TRỜI.

 GÓC CAO ĐỘ : h o : hợp bởi tia nắng và

hình chiếu của nó trên mặt phẳng

ngang

 GÓC PHƯƠNG VỊ : A o : hợp bởi hình

chiếu tia nắng trên mặt phẳng ngang

qua điểm quan sát O với hướng Nam

của điểm quan sát

1.1.1 MẶT TRỜI VÀ BỨC XẠ MẶT TRỜI (Cont)

CÁCH XÁC ĐỊNH GÓC CAO ĐỘ VÀ

GÓC PHƯƠNG VỊ BẰNG CÔNG THỨC

sin h o = sin φ cos δ + cos φ cos δ cos z

sin h o sin φ - sin δ

cos A o = -

cos h o cos φ

φ : Vĩ độ địa lý nơi quan sát

δ : Góc nghiêng giữa mặt phẳng xích đạo

trái đất và mặt hoàng đạo (mặt phẳng trái đất

quay xung quanh mặt trời)

z : Góc giờ Lúc 12h trưa z = 0, cứ trước hay

sau đó 1 giờ lấy z = 15 0

1.1.1 MẶT TRỜI VÀ BỨC XẠ MẶT TRỜI (Cont)

Tia xuyên tâm chỉ góc phương vị (A o )

1.1.1 MẶT TRỜI VÀ BỨC XẠ MẶT TRỜI (Cont)

Quỹ đạo biểu kiến của mặt trời tại hai vòng bắc cực và nam cực

1.1.1 MẶT TRỜI VÀ BỨC XẠ MẶT TRỜI (cont)

TÍNH BỨC XẠ MẶT TRỜI

 Cường độ BXMT tác dụng lên bề

mặt công trình kiến trúc bao gồm:

 Trực xạ,S, kCal/m 2 h : do tia nắng

trực tiếp chiếu tới

 Tán xạ, D, kCal/m 2 h : do bầu trời

 Tính các thành phần S và D phải dựa vào:

S ┴ : Trực xạ chiếu lên mặt phẳng vuông góc với tia

S đ = S ┴ cos h o cos (A o - a) Trực xạ trên mặt nghiêng α o hướng a:

S α = S ng cos α + S đ sin α

TÍNH TÁN XẠ D:

Trên mặt đứng: D đ = 1/2 D ng Trên mặt nghiêng α: D α = D ng (1+cosα)/2

Trong khi tính toán theo công thức cần chú ý rằng khi (AO- a) > 90O,thi giá trị cos (AO- a) sẽ âm, do đó thành phần trực xạ lúc này sẽ mang giá trị âm, Trong trưường hợp này phải coi trực xạ bằng 0 vi tia nắng mặt trời không chiếu vào mặt tưường mà chiếu vào phía sau.

KHÔNG KHÍ ẨM

CÁC THÔNG SỐ CỦA KHÔNG KHÍ ẨM

a) Độ ẩm tuyệt đối: là lượng hơi nước chứa trong 1 đơn vị không khí ẩm

Biểu thị bằng 3 đại lượng :

- Lượng ẩm f (g/m 3 ) : là lượng hơi nước thực tế chứa trong 1 m 3 không khí ẩm

- Dung ẩm d (g/kg kkk) : Là lượng hơi nước thực tế chứa trong một khối không khí ẩm có 1 kg khối không khí khô

- Áp suất riêng hơi nước e (mmHg) : là áp suất riêng của phần hơi nước trong không khí ẩm

b) Độ ẩm tuyệt đối bão hòa: F,D, E là lượng hơi nước tối đa có thể chứa được trong 1 đơn

vị không khí ẩm ở áp suất và nhiệt độ nhất định

E ≈ t o , t ↑ =>> E ↑

c) Độ ẩm tương đối:

φ = d / D x 100% (%) = f / F x 100% (%) = e / E x 100% (%)

d) Nhiệt độ điểm sương , t S : là nhiệt độ tại đó trong không khí đạt tới trạng thái bão hòa

- Cách xác định: xem biểu đồ, tra bảng

e) Nhiệt dung của không khí ẩm, H, (Kcal/kg.kkk) là nhiệt lượng chứa trong khối không khí

ẩm có 1 kg không khí khô < 1 kcal/kg.kkk = 4,1868 kJ/kg.kkk >

- Cách xác định: xem biểu đồ

Không khí ẩm = Không khí khô + hơi nước

1.1.2 KHÔNG KHÍ ẨM

1.1.2 KHÔNG KHÍ ẨM (Cont)

f) Biểu đồ không khí ẩm (hay

còn gọi là Biểu đồ nhiệt ẩm

 Đường độ ẩm bão hòa

(Đường độ ẩm tương đối

t s = 17,5 0

ĐỊNH NGHĨA:

Là sự vận động của không khí từ nơi áp

suất cao đến nơi áp suất thấp hoặc từ

nơi nhiệt độ thấp đến nơi có nhiệt độ

- Nam bán cầu lên

- Biển vào lục địa

1.1.3 GIÓ

PHÂN LOẠI GIÓ

 Gió địa phương : do ảnh hưởng

của địa hình

• Gió núi và thung lũng :

- Ngày: gió thổi từ thung lũng

lên đỉnh núi

- Đêm: Gió thổi từ đỉnh núi

xuống

• Gió miền duyên hải:

- Ngày: Gió thổi từ biển vào đất

ĐẠI LƢỢNG BIỂU THỊ GIÓ

Đánh giá bằng chiều dày lớp nước (mm)

tạo trên mặt phẳng mưa rơi

1.1.4 MƯA

(Sv tự đọc)

1.2.1 Đặc điểm khí hậu Việt Nam

1.2.2 Phân vùng khí hậu xây dựng

Cảm giác nhiệt (C j ) của con người

phụ thuộc vào 4 yếu tố khí hậu và 1

- Con người khi lao động

 Các dạng trao đổi nhiệt: đối lưu, bức xạ, dẫn nhiệt, toát mồ hôi…

 Lượng nhiệt trao đổi phụ thuộc vào: quần áo mặc, tư thế con người và điều kiện

vi khí hậu

1.3.2 SỰ TRAO ĐỔI NHIỆT CỦA CƠ THỂ VỚI MÔI TRƯỜNG

NHIỆT HIỆU QUẢ TƯƠNG ĐƯƠNG t hq :

Định nghĩa: t hq là nhiệt độ không khí trong điều kiện φ = 100%, V = 0 m/s mà nó khiến con người có cảm giác nóng lạnh tương đương các môi trường khí hậu có t,

φ, V khác nhau trong điều kiện nhiệt độ bức xạ trung bình của các bề mặt phòng bằng nhiệt độ không khí (t R = t K ), lao động bình thường

1.3.3 ĐÁNH GIÁ CHẾ ĐỘ VI KHÍ HẬU CÔNG TRÌNH

BIỂU ĐỒ NHIỆT HIỆU QUẢ TƯƠNG

ĐƯƠNG t hq :

v , )

t t

- Dễ chịu nhất vào mùa đông: 23,3 0 C

- Dễ chịu nhất vào mùa hè: 24,4 0 C

 Cần đạt 2 yếu tố:

- Tiện nghi cho người sống và làm việc trong đó

- Phù hợp với điều kiện sản xuất và bảo quản vật tư, thiết bị

(yêu cầu 2 thường giả quyết bằng điều hòa không khí nhân tạo)

M+- qbx +- qdl +- qmh = 0

- Gió giúp lượng nhiệt trao đổi giữa người và MT lớn nhất

- Sau đó là nhiệt độ không khí, nhiệt độ bề mặt và độ ẩm

 Khí hậu nước ta: Yêu cầu phần lớn trên lãnh thổ là chống nóng

 Yêu cầu:

- Quan trọng nhất là giải pháp: Thông gió tốt

- Giải pháp hỗ trợ: Che nắng, chủ yếu ở mái và tường hướng Đ và T

1.4 PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT VI KHÍ HẬU TRONG CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC

SO SÁNH CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC KHÍ HẬU

Tòa nhà Dolphin Plaza, Mỹ Đình,

Hà Nội

MINH HỌA CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC KHÍ HẬU

Tòa nhà Dolphin Plaza, Mỹ Đình,

Hà Nội

MINH HỌA CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC KHÍ HẬU (Cont)

- 4 khối kiến trúc vuông vắn được sắp xếp theo hình nan quạt xòe Việc xoay nhẹ 2 tòa tháp 1 và 4 có hướng chếch tây – nam và chếch tây – bắc vừa tạo sự mềm mại uyển chuyển cho công trình vừa là giải pháp chống nắng và chống rét tốt nhất

- thiết kế thích nghi với đặc thù khí hậu nhiệt đới

- Thiết kế tách rời các khối nhà giúp các

- các khu chức năng có tầm nhìn rộng, tiếp

xúc trực tiếp với thiên nhiên Kết hợp các

yếu tố cây xanh mặt nước trong công

trình

Commerzbank: Frankfurt, Germany

MINH HỌA CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC KHÍ HẬU (Cont)

Một kiểu mẫu thiết kế hiệu quả năng lượng và thân thiện với môi trường

- Những khu vực mở cho phép sử dụng ánh sáng tự nhiên, giảm nhu cầu đối với ánh sáng nhân tạo Đồng thời nó đảm bảo các văn phòng

ở các cạnh tòa tháp có tầm nhìn ra thành phố hoặc các khu vườn

thông gió tự nhiên,

đóng vai trò như lá

phổi của tòa nhà,

đem không khí trong

lành vào văn phòng

từ trên cao

MINH HỌA CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC KHÍ HẬU (Cont)

- Tòa nhà có hình dạng của một tam giác đều có góc tròn Điều này

cho phép các tầng của tòa nhà và các trục ở ba góc được bố trí

xung quanh trung tâm cũng hình tam giác, mang đến cho tháp một

không gian mở và thông thoáng Điều này cho phép tăng cường

thông gió tự nhiên và tiết kiệm năng lượng

CHƯƠNG 2 TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH VÀ

TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CHO KẾT CẤU

BAO CHE THEO YÊU CẦU CHỐNG LẠNH

Trong một môi trường bất kì, tồn tại 2 điểm có nhiệt độ khác nhau sẽ xảy ra hiện

tượng truyền nhiệt giữa chúng Nhiệt năng sẽ đi từ nơi có nhiệt độ cao hơn đến

nơi có nhiệt độ thấp hơn

2.1 KHÁI NIỆM VỀ TRUYỀN NHIỆT

Dẫn nhiệt là quá trình truyền động năng của các phân tử, nguyên tử,

điện tử tự do khi chúng tiếp xúc nhau

Xảy ra ở:

Thể rắn Thể lỏng Thể khí

Vật liệu xây dựng :

Truyền nhiệt chủ yếu là do dẫn nhiệt

2.1.1 TRUYỀN NHIỆT BẰNG DẪN NHIỆT

a ĐỊNH NGHĨA:

Truyền nhiệt bằng đối lưu là phương thức truyền nhiệt xảy ra

chủ yếu ở chất lỏng và chất khí, xảy ra do sự dịch chuyển của

các khối chất

b Hiện tượng xảy ra:

Chảy tầng: (bề dày rất mỏng)

Các phân tử chất khí chuyển động song song với bề mặt kết cấu

Nhiệt truyền đi chủ yếu bằng dẫn nhiệt

Nhiệt trở lớn, biểu diễn bằng đường cong dốc

a ĐỊNH NGHĨA Là sự phóng nhiệt ra xung quanh bằng sóng điện từ

b Giải thích:

Dưới tác động nhiệt, các điện tử nội bộ bị kích thích làm cho một bộ

phận nhiệt năng phát ra xung quanh bằng sóng điện từ (e)

Bức xạ nhiệt lan truyền trong chân không

Tính chất tia nhiệt giống tia ánh sáng => Quy luật phản xạ, khúc xạ,

hấp thụ của ánh sáng có thể áp dụng cho tia nhiệt

Vật phản xạ hoàn toàn nhiệt năng: Vật đen tuyệt đối

Vật hấp thụ hoàn toàn nhiệt năng: Vật trắng tuyệt đối

Vật để hoàn toàn nhiệt xuyên qua : Vật trong suốt tuyệt đối

Vật liệu xây dựng : Vật xám

2.1.3 TRUYỀN NHIỆT BẰNG BỨC XẠ

t0 thấp

qdl

Kết cấu

Ngoài nhà hay Trong nhà

Lớp không khí

đối lu

4

) 100

Dẫn nhiợ̀t là quỏ trỡnh truyờ̀n

đụ̣ng năng của cỏc phõn tử,

nguyờn tử, điợ̀n tử tự do khi

chỳng tiờ́p xỳc nhau

DẪN NHIỆT

Bức xạ là sự phúng nhiợ̀t ra xung quanh bằng súng điợ̀n từ Dưới tỏc đụ̣ng nhiợ̀t, cỏc điợ̀n tử nụ̣i bụ̣ bị kớch thớch làm cho mụ̣t bụ̣ phận nhiợ̀t năng phỏt ra xung quanh bằng súng điợ̀n từ

Đối lưu là phương thức truyờ̀n nhiợ̀t xảy ra do sự dịch chuyờ̉n của cỏc khối chṍt

Hiợ̀n tượng xảy ra 2 thành phần:

Chảy tầng

Chảy rối

2.1 KHÁI NIỆM VỀ TRUYỀN NHIỆT (Cont)

Ԏn ,oC : Nhiệt độ mặt ngoài kết cấu

d, m : Chiều dày kết cấu

q 1 ,Kcal/m 2 h : Nhiệt từ trong phòng truyền đến mặt

trong kết cấu

q 2 ,Kcal/m 2 h : Nhiệt từ mặt trong truyền đến mặt ngoài

kết cấu

q 3 ,Kcal/m 2 h : Nhiệt từ mặt ngoài truyền ra ngoài

2.2 TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA KẾT CẤU NGĂN CHE 2.2.1 TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG MỘT LỚP

QUÁ TRÌNH :

a) Giai đoạn 1: Nhiệt từ trong phòng truyền đến

mặt trong kết cấu: (theo 2 phương thức: Đối lưu

& Bức xạ)

(1)

αt ,kcal/m2.h.oC : Hệ số trao đổi nhiệt của mặt

trong kết cấu

Lấy gần đúng: αt = 6,5 ÷ 7,5

tt ,oC : Nhiệt độ trong nhà

tn ,oC : Nhiệt độ ngoài nhà

Ԏt ,oC : Nhiệt độ mặt trong kết cấu

Ԏn ,oC : Nhiệt độ mặt ngoài kết cấu

d, m2: Chiều dày kết cấu

2.2.1 TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG MỘT LỚP (Cont.)

b) Giai đoạn 2:

Nhiệt từ mặt trong kết cấu truyền đến mặt

ngoài kết cấu:(theo phương thức: Dẫn nhiệt)

(Kcal/m ) 2 h) (2)

(

d

λ ,kcal/m2.h.oC : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu

2.2.1 TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG MỘT LỚP (Cont.)

tt ,oC : Nhiệt độ trong nhà

tn ,oC : Nhiệt độ ngoài nhà

Ԏt ,oC : Nhiệt độ mặt trong kết cấu

Ԏn ,oC : Nhiệt độ mặt ngoài kết cấu

d, m2: Chiều dày kết cấu

c) Giai đoạn 3:

Nhiệt truyền từ mặt ngoài kết cấu truyền ra

ngoài : (theo 2 phương thức: Đối lưu & Bức xạ)

Ԏn ,oC : Nhiệt độ mặt ngoài kết cấu

d, m2: Chiều dày kết cấu

TÍNH NHIỆT LƯỢNG TRUYỀN QUA KẾT CẤU

Điều kiện truyền nhiệt ổn định:(áp dụng định luật bảo

toàn năng lượng)

q 1 = q 2 = q 3 = q 0 = const (*)

Giải hệ 4 phương trình (*),(1),(2),(3)

=> Nhiệt lượng truyền qua kết cấu:

Đặt :R t = 1/α t : nhiệt trở mặt trong (m 2 h o C/Kcal)

R n = 1/α n : nhiệt trở mặt ngoài (m 2 h o C/Kcal)

R = d/λ : nhiệt trở kết cấu (m 2 h o C/Kcal)

 R o = R t + R + R n : tổng nhiệt trở kết cấu

(m 2 h o C/Kcal)

)(

q   

2.2.1 TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG MỘT LỚP (Cont.)

Nhiệt độ mặt trong, mặt ngoài :

n t

2.2.1.5 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TRAO ĐỔI NHIỆT MẶT TRONG, MẶT NGOÀI KẾT CẤU:

- Hệ số trao đổi nhiệt mặt trong kết cấu:

Phòng đóng kín cửa: αt = 6,5 ÷ 7,5

Khi : h/a < 0,3 => αt = 7,5 h/a > 0,3 => αt = 6,5 (h: chiều cao sườn; a: khoảng cách giữa các sườn) Phòng mở thoáng: αt = 4,3 - 3,8.v t 0,8

(v t : vận tốc gió trong phòng m/s)

- Hệ số trao đổi nhiệt mặt ngoài kết cấu:

Đối với tường : αn = 5 + 10 v n Đối với mái : αn = 7,5 + 2,2 v n Đối với các mặt trong tầng hầm mái: αn = 10

Trong truyền nhiệt ổn định: q i = q o

Vậy:

Trong đó: - : Nhiệt độ mặt trong lớp kết cấu thứ i, thứ tự theo

chiều truyền nhiệt

- : là tổng nhiệt trở các lớp kết cấu trước lớp i

2.2.2.1 TÍNH NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT CÁC LỚP KẾT CẤU

Tương tự công thức:

Suy ra:

) (t

R R

1

i t 1

i

1

i t

t

R

1 i

1

i t

0

n t t



i1

1 i

R

2.2.2 TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG NHIỀU LỚP

i



1 Kết cấu một lớp đồng chất theo hướng

thẳng góc với hướng truyền nhiệt

R = d / λ

2 Kết cấu nhiều lớp đồng chất theo hướng

thẳng góc với hướng truyền nhiệt

3 Kết cấu nhiều lớp gồm nhiều mảng vật

Xác định trị số nhiệt trở yêu cầu (R o yc )

 ĐIỀU KIỆN TIỆN NGHI NHIỆT

Đảm bảo nhiệt độ trong mặt kết cấu (Ԏ t ) phải không nhỏ hơn một trị số cho phép:

Khi đánh giá tính hợp lí kết cấu, dựa trên 2 tiêu chí sau:

- Nhiệt độ mặt trong kết cấu không quá thấp, không quá chênh lệch với nhiệt độ

phòng

t t - Ԏ t =< 5 oc

- Dòng nhiệt truyền ra ngoài nhỏ nhất

2.3 THIẾT KẾ CÁCH NHIỆT CHO K/CẤU NGĂN CHE THEO YÊU CẦU CHỐNG LẠNH

CHƯƠNG 3 TRUYỀN NHIỆT DAO ĐỘNG VÀ

TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CHO KẾT CẤU

BAO CHE THEO YÊU CẦU CHỐNG NÓNG

Mùa hè, m ặt ngoài công trình chịu tác động bởi:

- B ức xạ mặt trời (J)

- Nhiệt độ không khí ngoài nhà (t n )

>>> Có thể hợp nhất chúng thành nhiệt độ tổng ( t tổng ) tác dụng ngoài nhà

3.1 KHÁI NIỆM 3.1.1 HIỆN TƢỢNG

Do J và tn dao động chu kz T = 24h nên ttổng cũng dao động cùng chu

kz T = 24h

Dao động của nhiệt độ tổng ngoài nhà

3.1.1 HIỆN TƢỢNG (Cont)

Do kết cấu có khả năng hàm nhiệt nhất

định → khi ttổng dao động trong lòng kết

cấu, thì :

• Biên độ sẽ nhỏ dần

• Thời gian lệch pha sẽ lớn dần khi

vào sâu trong lòng kết cấu

Đặc tính ngăn cách luồng nhiệt dao động

của kết cấu được đặc trưng bởi:

• Chỉ tiêu nhiệt quán tính D

• Hệ số hàm nhiệt bề mặt Y của kết

cấu

3.1.1 HIỆN TƢỢNG (Cont)

3.1.2.1 NHIỆT ĐỘ TỔNG

ttd = ρ.J / αn (˚C): nhiệt độ tương

đương do bức xạ mặt trời gây ra

trên bề mặt công trình

J: Tổng xạ tác dụng lên bề mặt c.trình

ρ: Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của

bề mặt kết cấu

3.1.2.2 HỆ SỐ TẮT DẦN (γo): là độ nhỏ dần

của biên độ dao động khi truyền tới mặt

trong kết cấu

γo = At tổng / AƮt , (lần)

A Ʈ t : Biên độ dao động nhiệt độ mặt trong

3.1.2.3 ĐỘ TRỄ DAO ĐỘNG (Thời gian

chậm) (ζo ): là thời gian lệch pha giữa

lúc xuất hiện Ʈ t max hoặc Ʈ t min so với lúc

xuất hiện t tổng max hoặc t tổng min

ζ o = Z Ʈ t max – Z t tổng max , (giờ)

Z Ʈ t max : Thời điểm xuất hiện nhiệt độ mặt