CH NG 8 THÔNG GIÓ 8.1 Thông gió 8.1.1 Phân loại Khái niệm Trong quá trình sản xuất và sinh hoạt của con ng i th ng sinh ra các chất độc hại và thải vào trong phòng. Do đó một yêu cầu không thể thiếu đ ợc là phải thực hiện thông gió. Quá trình thông gió thực chất là quá trình thay đổi không khí trong phòng đã ô nhiễm bằng không khí mới bên ngoài tr i. Phân loại 1. Theo hướng chuyển động của gió Ng i ta chia ra các loại sau : - Thông gió kiểu thổi : Thổi không khí sạch vào phòng và không khí trong phòng thải ra bên ngoài qua các khe h của phòng nh chênh lệch cột áp - Thông gió kiểu hút : Hút xả không khí bị ô nhiễm ra khỏi phòng và không khí bên ngoài ràn vào phòng theo các khe h nh chênh lệch cột áp. - Thông gió kết hợp : Kết hợp cả hút xả lẫn thổi vào phòng, đây là ph ng pháp hiệu quả nhất. 2. Theo động lực tạo ra thông gió - Thông gió tự nhiên : Là hiện t ợng trao đổi không khí trong nhà và ngoài tr i nh chênh lệch cột áp. Th ng cột áp chênh lệch do nhiệt độ khác nhau là phổ biến nhất. - Thông gió cưỡng bức : Quá trình thông gió thực hiện bằng quạt. 3. Theo phương pháp tổ chức - Thông gió tổng thể : Thông gió tổng thể cho toàn bộ phòng hay công trình - Thông gió cục bộ : Thông gió cho một khu vực nhỏ đặc biệt trong phòng hay các phòng có sinh các chất độc hại lớn. 8.1.2 Lưu lượng thông gió L u l ợng gió sử dụng để thông gió đ ợc tính phụ thuộc vào mục đích thông gió. Mục đích đó có thể là khử các chất độc hại, thải nhiệt thừa, ẩm thừa phát sinh trong phòng, khử bụi...vv. L= G , m3 / h yc − yo 8.1.2.1 Lưu lượng thông gió khử khí độc trong đó G - L ợng chất độc hại tỏa ra phòng , g/h yc - Nồng độ cho phép của chất độc hại (tham khảo bảng 2.8), g/m3 yo - Nồng độ chất độc hại trong không khí thổi vào, g/m3 175 (8-1) 8.1.2.2 Lưu lượng thông gió khử hơi nước thừa L= G hn , kg / h d max − d o (8-2) Ghn - L ợng h i n ớc toả ra phòng , kg/h dmax - Dung ẩm cực đại cho phép của không khí trong phòng, g/kg do - Dung ẩm của không khí thổi vào phòng, g/kg L= Gb , m3 / h Sc − So (8-3) 8.1.2.3 Lưu lượng thông gió khử bụi trong đó: Gb - L ợng bụi thải ra phòng, g/h Sc - Nồng độ bụi cho phép trong không khí, g/m3 So - Nồng độ bụi trong không khí thổi vào, g/m3 L= QT , kg / h Ir − Iv (8-4) 8.1.2.4 Lưu lượng thông gió khử nhiệt thừa QT- L ợng nhiệt thừa trong phòng, kCal/h Ir, Iv - Entanpi của không khí thổi vào và hút ra phòng, KCal/kg. Trong tr ng hợp không khí trong phòng chỉ toả nhiệt mà không tỏa h i ẩm thì có thể áp dụng công thức : L= QT , kg / h (8-5) 0,24(t r − t v ) tr, tv - Nhiệt độ của không khí thổi vào và hút ra phòng, oC Nhiệt dung riêng của không khí Ck = 0,24 kCal/kg.oC Khi tính toán cần l u ý - Nhiệt độ không khí trong phòng lấy theo yêu cầu vệ sinh và công nghệ của quá trình sản xuất. - Nhiệt độ không khí vào phải thoả mãn điều kiện vệ sinh tv > tT - a . Giá trị a tuỳ thuộc vị trí lắp đặt miệng thổi nêu ch ng 4. - Nhiệt độ không khí ra : Có thể lấy bằng nhiệt độ không khí trong phòng. Nếu miệng hút đặt cao thì tính theo công thức sau : tR = tT + β(H-Z) (8-6) H - Khoảng cách từ mặt sàn đến miệng hút, m Z - Chiều cao vùng làm việc, m β - Gradien nhiệt độ theo chiều cao. + Thông th ng : β = 0,2 ÷ 1,5 oC/m + Đối với rạp hát, rạp chiếu bóng : β = 0,2 ÷ 0,3 + Đối với x ng nguội : β = 0,4 ÷ 1,0 + Đối với x ng nóng : β = 1 ÷ 1,5 176 8.1.3 Bội số tuần hoàn Khi thông gió theo yêu cầu điều kiện vệ sinh nói chung mà không vì một mục đích cụ thể nào đó thì ng i ta tính l u l ợng gió thông gió dựa vào bội số tuần hoàn. Bội số tuần hoàn là số lần thay đổi không khí trong phòng trong một đ n vị th i gian. K = Vkk/Vgm (8-7) trong đó K - Bội số tuần hoàn Vkk - L u l ợng không khí cấp vào phòng, m3/h Vgm - Thể tích gian máy, m3 Bảng 8-1 : Bội số tuần hoàn và lưu lượng gió thông gió, m3/h TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Nhiệt độ tT, oC Khu vực thông gió Nhà ở Phòng hộ gia đình (tính cho 1m2 diện tích sàn) Nhà bếp Phòng tắm Phòng vệ sinh (xí, tiểu) Phòng vệ sinh : Tắm và xí tiểu Phòng vệ sinh chung Phòng sinh hoạt tập thể trong ký túc xá, phòng học chung Khách sạn Phòng ngủ (tính cho 1 ng i) Khu vệ sinh riêng - Phòng 1 gi ng - Phòng 2 gi ng Khu vệ sinh chung - Cho 1 chậu xí - Cho 1 chậu tiểu Bệnh xá, trạm xá Phòng bệnh nhân (tính cho 1 gi ng) Phòng phụ Phòng cho trẻ s sinh bú Phòng bác sĩ Phòng X quang, chiếu xạ Phòng chuẩn bị dụng cụ mổ, khử trùng Phòng vật lý trị liệu, răng hàm mặt Nhà xác Công trình thể thao Phòng tập luyện, thi đấu - Cho 1 vận động viên - Cho khán giả Bể b i trong nhà 177 Bội số tuần hoàn hoặc l u l ợng gió tuần hoàn (m3/h) 18 ÷ 20 (3) - 15 25 16 25 16 18 (60) (25) (25) (50) (50) 6 - 20 (30) - 25 25 (50) (60) - 16 16 (50) (25) - 20 25 22 20 20 18 20 2 2 2 1 4 3 3 3 (40) 1,5 1,5 1 3 1 2 - 15 15 26 - (80) (20) (20) 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Phòng thay quần áo cạnh bể b i Phòng nghỉ của VĐ viên, lớp học Khu vệ sinh Rạp hát, rạp chiếu bóng, câu lạc bộ Phòng khán giả Hành lang Căng tin Phòng hút thuốc Phòng vệ sinh (tính cho 1 chậu xí hoặc chậu tiểu) Phòng nghỉ của nhạc công Phòng máy chiếu phim 2 20 18 23 2 2 (100) 16 16 18 16 16 Theo tính toán 5 10 (100) 2 - 18 16 5 3 3 3 8.2 Thông gió tự nhiên Thông gió tự nhiên là hiện t ợng trao đổi không khí trong nhà và ngoài tr i do chênh lệch mật độ không khí. Thông gió tự nhiên đ ợc thực hiện nh gió, nhiệt hoặc tổng hợp cả hai. Thông gió tự nhiên bao gồm : - Thông gió do thẩm lọt - Thông gió do khí áp : nhiệt áp và áp suất gió - Thông gió nh hệ thống kênh dẫn 8.2.1 Thông gió tự nhiên dưới tác dụng của nhiệt thừa Khi nhiệt độ trong phòng lớn h n nhiệt độ bên ngoài thì giữa chúng có sự chênh lệch áp suất và do đó có sự trao đổi không khí bên ngoài với bên trong. Các phần tử không khí trong phòng có nhiệt độ cao, khối l ợng riêng nhẹ nên bốc lên cao, tạo ra vùng chân không phía d ới phòng và không khí bên ngoài sẽ tràn vào thế chổ. phía trên các phần tử không khí bị dồn ép và có áp suất lớn h n không khí bên ngoài và thoát ra ngoài theo các cửa gió phía trên. Nh vậy một độ cao nhất định nào đó áp suất trong phòng bằng áp suất bên ngoài, vị trí đó gọi là vùng trung hoà H2 = h2.( γ N − γ T ) F2 Mæïc âàó ng aïp t ,γ T Hình 8thông gió T Vuìng trung hoaì t ,γ N N H1 = h1.( γ N − γ T ) F1 Trên hình 8-1 biểu thị sự phân bố chênh lệch cột áp trong nhà và ngoài tr i. 178 1 : Nguyên lý do nhiệt áp - Cột áp tạo nên sự chuyển động đối l u không khí là: H = g.h.(ρN - ρT ) (8-8) h = h1 + h2 - Là khoảng cách giữa các cửa cấp gió và cửa thải, m - Cột áp tạo ra sự chuyển động của không khí vào phòng: H1 = g.h1.(ρN - ρT ) (8-9) H2 = g.h2.(ρN - ρT ) - Cột áp xả khí ra khỏi phòng: (8-10) Tốc độ không khí chuyển động qua các cửa vào và cửa thải : ω1 = ρN 2 .H 1 ω2 = 2 gh1 ( ρ N − ρ T ) = ρT 2 .H 2 ρN = 2 gh2 ( ρ N − ρ T ) ρT (8-11) (8-12) - L u l ợng không khí qua các cửa là : L1 = F1.ω1.µ1 L2 = F2.ω2.µ2 (8-13) (8-14) F1, F2 : Diện tích cửa vào và cửa thải, m2 µ1, µ2 : Hệ số l u l ợng của cửa vào và cửa thải. Thay vào ta có: L1 = F1 .µ1 . L2 = F2 .µ 2 . 2 gh1 ( ρ N − ρ T ) ρN 2 gh2 ( ρ N − ρ T ) chế độ ổn định ta có L1 = L2 hay: F1.ω1.µ1 = F2.ω2.µ2 Từ đây ta rút ra : Giải hệ ph ng trình ρT (8-15) (8-16) (8-17) F1 µ 2 h2 .ρ N h = = α. 2 . F h1 h 2 µ1 h1 .ρ T (8-18) F1 µ 2 h2 .ρ N 2 . = = α. F2 µ1 h1 .ρ T h1 h = h1 + h2 Và thay vào ph ng trình tính l u l ợng ta có l u l ợng không khí trao đổi trong tr ng hợp này là : L u l ợng không khí trao đổi phụ thuộc vào độ cao h và độ chênh mật độ giữa bên trong và ngoài. Tr ng hợp đặc biệt khi F1 = F2 và µ1 = µ2 L= 2 gh( ρ N − ρ T ) ρ ( F1 µ1 ) 2 N 179 ρ T + ( F2 µ 2 ) 2 (8-20) (8-19) L = F .µ . 2.g .h( ρ N − ρ T ) ρ N + ρT 8.2.2 Thông gió tự nhiên dưới tác dụng áp suất gió. Ng i ta nhận thấy khi một luồng gió đi qua một kết cấu bao che thì có thể tạo ra độ chênh cột áp 2 phía của kết cấu : - phía tr ớc ngọn gió : Khi gặp kết kết cấu bao che tốc độ dòng không khí giảm đột ngột nên áp suất tĩnh cao, có tác dụng đẩy không khí vào gian máy. - Ng ợc lại phía sau công trình có dòng không khí xoáy quẩn nên áp suất giảm xuống tạo nên vùng chân không, có tác dụng hút không khí ra khỏi gian máy. Cột áp (hay độ chân không) do gió tạo ra có giá trị: Hg = Kkd. ρN.ω2g / 2 = Kkđ.γω2g / 2g (8-21) Kkđ - Hệ số khí động ωg - Tốc độ gió , m/s ρN - Khối l ợng riêng của không khí bên ngoài tr i, kg/m3 Hệ số Kkđ đ ợc xác định bằng thực nghiệm, ng i ta tạo ra những luồng gió gió thổi vào các mô hình các công trình đó rồi đo áp suất phân bố trên các điểm cần xét trên mô hình rồi dựa vào lý thuyết t ng tự suy ra áp suất trên công trình thực. Hệ số Kkđ đ ợc lấy nh sau : - Phía đầu gió : Kmax = 0,8 th ng lấy k = 0,5 ÷ 0,6 - Phía khuất gió : Kmin = - 0,75 th ng lấy k = - 0,3 Hệ số Kkđ không phụ thuộc vào tốc độ mà phụ thuộc vào góc thổi của không khí vào so với nhà , hình dạng nhà và vị trí t ng đối giữa các nhà với nhau Nếu tính ảnh h ng của nhiệt áp và khí áp ta có l u l ợng không khí trao đổi là L1 = F1 .µ1 .[ 2.g .h1 ( ρ N − ρ T ) ρN + ω g . K kd ], m 3 / s (8-22) Sử dụng thông gió tự nhiên do khí áp cần phải khéo léo bố trí các cửa vào và cửa thải mới đem lại hiệu quả cao. - Về mùa hè độ chênh nhiệt độ trong phòng vào ngoài tr i thấp nên việc thông gió do khí áp chủ yếu nh áp suất gió. - Về mùa Đông độ chênh lớn nên việc thông gió do khí áp tăng, nh ng l u l ợng không khí trao đổi cần ít do nhiệt thừa giảm, vì thế nên khép các cửa thông gió lại một phần. + Việc sử dụng thông gió tự nhiên đối với các phòng lớn rất kinh tế và hiệu quả vì hầu nh không có chi phí vận hành. + Tuy nhiên có nh ợc điểm là phân phối gió không đều, không chủ động đ a đ ợc tới n i yêu cầu 8.2.3 Thông gió tự nhiên theo kênh dẫn gió Việc thông gió do nhiệt áp có nh ợc điểm là khi kết cấu công trình xây dựng không kín thì có rất nhiều cửa gió vào và ra . Kết quả chênh lệch độ cao giữa các cửa hút và thải nhỏ nên l u l ợng không khí trao đổi sẽ giảm. Mặt khác nhiều công trình phức tạp có nhiều tầng, muốn thải gió lên trên nh thông gió tự nhiên không dễ dàng thực hiện đ ợc. Vì thế ng i ta sử dụng các kênh dẫn gió để đ a gió lên cao và hút những n i cần thiết trong công trình. 180 Các kênh gió th ng đ ợc bố trí kín bên trong các kết cấu xây dựng. phía đỉnh của kênh gió th ng có các nón để chắn m a, nắng. Để tránh hiện t ợng quẩn gió các ống thông gió cần nhô lên cao hẳn so với mái nhà 0,5m. Cột áp do kênh gió tạo nên là: H = g.h. (ρN - ρT ), N/m2 Cột áp do kênh tạo nên cũng phụ thuộc mùa và có giá trị lớn về mùa đông. Về phía bên trong ng i ta sử dụng các miệng hút có tính chất trang trí kết hợp . Với hệ thống này không cần phải thực hiện thổi gió vào phòng mà nh thông gió thẩm lọt để bù lại l ợng gió thoát ra. Việc tính độ cao kênh gió đ ợc thực hiện nh sau: - Căn cứ vào l u l ợng thông gió yêu cầu, tiết diện kênh gió ta xác định đ ợc tốc độ gió : ω = L/F , m/s - Trên c s tốc độ và tiết diện xác định tổng tr lực ∆p = Σ∆pcb + Σ∆pms - Chiều cao h phải đủ lớn để khắc phục tr lực đ ng ống , hay : H = g.h. (ρN - ρT ) > Σ∆pcb + Σ∆pms 8.3 Thông gió cưỡng bức Thông gió nh quạt gọi là thông gió c ỡng bức 8.3.1 Phân loại các hệ thống thông gió cưỡng bức Các quạt thông gió sử dụng cho các công trình th ng có 2 loại chủ yếu : - Thông gió cục bộ : Là thông gió cho một khu vực nhỏ hẹp. Trong công nghiệp để thực hiện thông gió cục bộ ng i ta th ng sử dụng 2 cách : Thông gió thổi cục bộ và thông gió hút cục bộ. Trong các công trình dân dụng khi thông gió cục bộ ng i ta sử dụng các quạt gắn t ng, gắn trần và hút trực tiếp không khí từ bên trong phòng thổi ra bên ngoài . Ngoài ra để thông gió ng i ta có thể thổi không khí bên ngoài vào phòng, tuy nhiên nếu phòng có sinh ra nhiều chất độc hại thì không đ ợc làm theo cách này vì nh vậy các khí độc có thể tràn ra các phòng xung quanh . - Thông gió tổng thể : Thông gió tổng thể là thông gió cho một vùng rộng hoặc một tập hợp gồm nhiều phòng. Để thực hiện đ ợc thông gió tổng thể cần thiết phải có hệ thống kênh gió. Quạt thông gió th ng đặt trên laphông và có l u l ợng lớn. Thông gió tổng thể có thể kết hợp với hệ thống điều hoà trung tâm với chức năng cung cấp khí t i cho hệ thống. 8.3.2. Thông gió cục bộ 8.3.2.1. Thông gió cục bộ trong công nghiệp * Thông gió thổi cục bộ : Khi cần thông gió cho một khu vực nhỏ ví dụ nh khu vực nhiệt độ cao và có nhiều chất độc hại ng i ta bố trí các miệng thổi gió tại vị trí ng i đang làm việc . Các miệng thổi th ng có dạng hoa sen Trong một số tr ng hợp khác ng i ta sử dụng thiết bị làm mát kiểu di động . Thiết bị này gồm b m, quạt và một tủ đứng bên trong có bố trí các vòi phun n ớc, lớp lọc chắn n ớc. Không khí trong phòng đ ợc quạt hút vào thiết bị , đi qua ngăn phun n ớc trao đổi nhiệt ẩm và hạ nhiệt độ tr ớc khi thổi ra làm mát . * Thông gió hút cục bộ : 181 - Chụp hút : Chụp hút là dạng hút cục bộ đ n giản và phổ biến , th ng đ ợc sử dụng để hút thải gió nóng , bụi, khí độc có tính chất nhẹ h n không khí Nếu chụp có dạng chữ nhật thì kích th ớc của chụp đ ợc xác định nh sau: A = a + 0,8 Za , m B = b + 0,8 Za , m trong đó a, b là kích th ớc các cạnh của vật sinh chất độc hại A, B Kích th ớc chụp chữ nhật Za - Khoảng cách từ chụp tới chụp hút Nếu chụp hút dạng tròn thì đ ng kính của miệng chụp xác định nh sau D = dH + 0,8 Za trong đó dH là đ ng kính của vật phát sinh chất độc hại Góc loe của chụp ϕ th ng đ ợc lấy là 60o, hs = 0,1 ÷ 0,3m - Tủ hút : Tủ hút dùng để hút thải các loại khí độc bên trong tủ để thải ra ngoài. Khác với chụp hút, tủ hút là n i ng i công nhân thực hiện các thao tác công việc. - Phểu hút : Phểu hút đ ợc sử dụng để thải các loại bụi, h i độc các thiết bị công nghệ nh máy móc gia công c khí, máy dệt ..vv 8.3.2.2. Trong dân dụng Để thực hiện thông gió cho các phòng nhỏ và tiếp xúc với không khí ngoài tr i ng i ta th ng lắp đặt các quạt gắn t ng. Tuỳ từng tr ng hợp mà có thể chọn giải pháp hút thải không khí trong phòng hay thổi cấp khí t i vào phòng. Vêt nåí Khung gäù Miãû ng thäø i Mä tå Khung theïp Cæía âoïng måítæûâäü ng Quạt khung Hình 8-2 : Lắp đặt quạt gắn t nhựa a) b) Quạt khung sắt ng Trên hình 8-2 trình bày 2 kiểu quạt thông gió hay đ ợc sử dụng. Quạt khung nhựa hình thức phù hợp các công trình dân dụng, quạt khung sắt thuồng đ ợc sử dụng trong các xí nghiệp công nghiệp. Cách lắp đặt quạt thông gió kiểu gắn t ng đ n giãn. Tuy nhiên không phải phòng nào cũng lắp đặt đ ợc. Đối với các phòng nằm sâu trong công trình ng i ta sử dụng quạt thông gió đặt trên laphông cùng hệ thống kênh thông gió, miệng hút, miệng thổi. 182 Hình 8-3 : Quạt thông gió gắn t ng GENUIN Trên hình 8-3 là quạt thông gió của hãng GENUIN th ng hay đ ợc sử dụng để thông gió cục bộ . Quạt này có thể gắn t ng hoặc trần với các thông số kỹ thuật và mỹ thuật rất tốt. Các đặc tính kỹ thuật của quạt trình bày trên bảng 8-2. Bảng 8-2 : các thông số quạt gắn t ng GENUIN MODEL Điện Công L Độ ồn áp suất, W m3/phút dB APB 15 APB 20 APB 25 APB 30 220 V 220 V 220 V 220 V 24 28 36 48 4,8 8,1 12,6 18 37 40 43 48 Kích th ớc, mm A 150 200 250 300 B 250 303 350 400 E 190 240 290 340 G 88 71 80 90 H 53 83 58 87 F 53 50 50 44 QUAÛ T 8.3.3. Thông gió tổng thể Hình 8-4 : S đồ bố trí quạt thông gió Trên hình 8-4 là một ví dụ về thông gió tổng thể. Quạt sử dụng thông gió tổng thể ng là quạt dạng ống hoặc các quạt ly tâm.. Để thông gió cho các phòng lớn hoặc nhiều phòng một lúc ng i ta sử dụng thông gió kiểu tổng thể. *** th 183