Khí hậu và Vi khí hậu trong vật lý kiến trúc

Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 1/21
Chơng I
Khí hậu, vi khí hậu kiến trúc v con ngời

Phần I: kháI quát khí hậu
* Các yếu tố khí hậu liên quan đến công trình kiến trúc:
- Mặt trời và Bức xạ mặt trời,
- Nhiệt độ và Độ ẩm không khí,
- Gió, Ma.
* Khi giải các bài toán kiến trúc - khí hậu, chúng ta cần tính đến giá trị của Bức xạ mặt trời
(BXMT) trực tiếp hoặc tổng cộng chiếu tới các bề mặt của kết cấu công trình. Cờng độ của
BXMT thay đổi tuỳ thuộc vào vị trí của bề mặt khảo sát so với tia nắng mặt trời nh: các tờng
bao quang (mặt đứng), mái nhà (mặt ngang). Hoặc xét cùng một vị trí thì ở các thời điểm khác
nhau trong ngày vị trí của mặt trời thay đổi do vậy BXMT cũng khác nhau. Để xác định vị trí
của mặt trời chúng ta cần nghiên cứu Chuyển động biểu kiến của mặt trời.
I.1. Mặt trời và chuyển động biểu kiến của mặt trời:


Trái đất ngày 22/6 - Hạ Chí

Mô hình bầu trời biểu kiến
Quy luật chuyển động của trái đất quay xung quanh mặt trời
(PP là trục của mặt quỹ đạo chuyển động của trái đt)
(tr17, sách Các giải pháp kiến trúc khí hậu Việt nam của P Gs.TS.Phạm Đức Nguyên).
- Mặt hoàng đạo (tất cả vị trí của Mặt trời trong một năm) nghiêng với Mặt phẳng xích
đạo hay (XDBT-xích đạo bầu trời) một góc - xích độ(góc lệch của mặt trời). Giao
Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 2/21

tuyến của hai mặt phẳng này trùng với đờng thẳng nối hai ngày Xuân phân và Thu
phân.
+ Ngày Xuân phân và Thu phân: =O
0
mặt trời mọc chính Đông và lặn chính
Tây => quỹ đạo mặt trời trên biểu đồ ở chính Đông-Tây.
+ Ngày Đông chí : = -23,5
0
quỹ đạo mặt trời dịch chuyển về phía Nam.
+ Ngày Hạ chí : =+23,5
0
- quỹ đạo mặt trời dịch chuyển về phía Bắc.
=> -23,5
0
+23,5
0

- Theo định luật chuyển động tơng đối, trong một ngày đêm, mặt trời quay một vòng
tròn quanh trái đất.
- Đứng ở điểm A(điểm quan sát) trên mặt đất có vĩ độ V(vĩ độ của điểm quan sát)
quan sát mặt trời chuyển động, mặt phẳng di chuyển của mặt trời trong một ngày kết hợp với
mặt phẳng thẳng đứng đi qua hớng chính Đông - Tây tạo thành một góc V: Mặt trời ở trên
mặt phẳng chân trời là ban ngày và khi xuống thấp dới chân trời là ban đêm.

Bầu trời biểu kiến(hình không gian và hình chiếu đứng) .
(tr18, sách Các giải pháp kiến trúc khí hậu Việt nam của P Gs.TS.Phạm Đức Nguyên)

* Hai Cách xác định vị trí mặt trời:

Vị trí của mặt trời trên bầu trời vào một

thời điển bất kì đợc xác định bằng hai
toạ độ cầu là góc độ cao h và góc
phơng vị A

Cách xác định vị trí của mặt trời
(tr20, sách Các giải pháp kiến trúc khí
hậu Việt nam của P Gs.TS.Phạm Đức
Nguyên).
a. Cách 1: Dùng công thức tính toán:
Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 3/21
Sinh

= sin.sinV + cos.cosV.cosZ
(I.1)
S
đg
=S

. cos h

.cos(A

- a)
Trong đó:
h

- góc độ cao mặt trời.
- xích độ: (T6=+23.27; T5,7=+20.12;

T4,8=+12.06; T3,9=+0; T12=-23.27).
V - vĩ độ của địa điểm quan sát.
A

- góc phơng vị của mặt trời.




=
hcos
sinZ cos

Asin
(I.2)
cosV h cos
sinV sinh
0
0

sin
cos
0

=A

(I.3a)
Z - góc giờ, tính nh sau: lúc 12 giờ
(giờ trung bình mặt trời) thì Z = 0, cứ
trớc hay sau đó một giờ lấy Z = 15

o
.
Ví dụ lúc 14 giờ 20.

oo
Z 3515.
'60
'20
152
0
=+ì=

Từ các công thức trên, có thể suy ra công thức để tính độ dài của ngày, góc phơng
vị của mặt trời lúc mọc và lặn, cũng nh độ cao của mặt trời lúc 12 giờ tra nh
sau:
- Góc phơng vị của mặt trời khi mọc (hay lặn) khi đó h

= 0, từ công thức (I.3a):
cosV

sin
cos =
o
A
(I.3b)
- Độ cao mặt trời lúc 12 giờ tra khi đó cos Z = 0: từ công thức (I.1):
h = 90
o
- V + (I.4)
- Giờ mặt trời mọc hay lặn: từ công thức (I.2) có:

cosV cos
sin -h sin


V
Z
sin
cos =

ệ Giờ mặt trời mọc hay lặn: h = 0 -> Cos Z = - tgV tg

b. Cách 2: Dùng biểu đồ chuyển động biểu kiến của mặt trời:
* Nguyên tắc xây dựng biểu đồ:
Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 4/21


Phơng pháp dựng biểu đồ quỹ đạo chuyền động biểu kiến của mặt trời
(tr20,22, sách Các giải pháp kiến trúc khí hậu Việt nam của P Gs.TS.Phạm Đức Nguyên)


Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 5/21


Biểu đồ quỹ đạo chuyền động biểu kiến của mặt trời tại Hà Nội, vĩ độ V=21
0
B,

có thể áp dụng cho: Hà tây, Hoà Bình, Hải Dơng, Hng Yên, Quảng Ninh, Bắc Ninh,
Bắc Giang. Vĩnh Phúc, Sơn La, Hải Phòng, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình.
(trích phụ lục 1, tr293, sách Nhiệt và khí hậu kiến trúc của Gs.TSKH.Phạm Ngọc Đăng)


Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 6/21
I.2. Bức xạ mặt trời:

Sơ đồ bức xạ nhiệt của mặt trời chiếu xuống mặt đất.
Cờng độ nhiệt bức xạ mặt trời tác dụng lên bề mặt công trình kiến trúc đợc biểu thị
thông qua tổng lợng bức xạ mặt trời (I) chiếu xuống đến mặt đất gồm 2 thành phần:
trực xạ (S) do tia nắng trực tiếp chiếu tới và tán xạ (D) do bầu trời khuyếch tán tới:

I = S + D (kCal/m2.h) (I.6)
*Chú ý:
Để tính đợc các thành phần S và D phải dựa vào:
- S


: Trực xạ chiếu lên mặt phẳng vuông góc với tia nắng mặt trời.
- D
ng
: Tán xạ trên mặt ngang.

Sơ đồ xác định trực xạ

Sơ đồ xác định trực xạ chiếu lên mặt ghiêng

Tính trực xạ S(kCal/m2.h)trên các mặt công trình:
+ Trực xạ trên mặt ngang(mái bằng):
S
ng
= S

. sin h
0
(I.7)
+ Trực xạ trên mặt đứng hớng a:
S
đ
= S

. cos h
0
. cos(A
0
- a) (I.8)
+ Trực xạ trên mặt nghiêng
0
hớng a:
Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 7/21
S

= S
ng
. cos + S

đ
. sin = S


. sin h
0
. cos + S


. cos h
0
. cos(A
0
- a) sin (I.9)

Tính tán xạ D(kCal/m2.h):
+ Trên mặt đứng: D
đ
= 1/2D
ng
(I.10)
+ Trên mặt nghiêng : D

= D
ng
- (D
ng
- D
đ
) .

90


Số liệu tính toán của cờng độ tổng xạ (I) ở Hà nội trong mùa nóng
(hàng trên là kcal/m
2
h, hàng dới W/m
2
)
Trên các mặt phẳng thẳng đứng ở các hớng

Đại lợng
Trên
mặt
nằm
ngang
Nam Đông
hoặc tây
Đông
Nam hoặc
Tây Nam
Đông
Bắc
hoặc
Tây Bắc
Bắc
Trị số trung bình ngày
I
tb
366

425
75
87
157
182
124
144
152
176
115
133
Biên độ dao động ngày
AI
741
860
180
210
565
660
426
495
507
590
153
176
Thời điểm xuất hiện trị số cức
đại (giờ)
12 12 8 hay 16 9 hay 15 8 hay 16
8 và
16

Trị số tính toán của bức xạ mặt trời (Hệ số bảo đảm K
bđ
):
Hệ số bảo đảm K
bđ
là hệ số xét đến tính bền vững của công trình dới tác động của các yếu tố
khí hậu (bức xạ, nhiệt, ẩm, gió). Công trình yêu cầu chất lợng sử dụng càng cao thì hệ số bảo
đảm thiết kế càng lớn. Hệ số bảo đảm của công trình chính là hệ số bảo đảm của các yếu tố khí
hậu cần đạt đợc khi thiết kế.
Bảng hệ số bảo đảm vi khí hậu trong nhà dân dụng vào mùa nóng
Đặc tính sử dụng công trình Hệ số bảo đảm K
bđ
Nhà có yêu cầu vệ sinh cao
1,0
Nhà thờng xuyên có ngời ở, hay chế độ nhiệt ẩm ổn định 0,9
Nhà có ngời sử dụng trong một khoảng thời gian trong
ngày
0,7
Nhà có ngời sử dụng trong một khoảng thời gian rất ngắn
trong ngày
0,5
I.3 Các thông số vật lý của không khí và biểu đồ không khí ẩm:
1. Các thông số vật lý của không khí:
Môi trờng sống của chúng ta hiện nay chính là không khí ẩm nó bao gồm không khí khô
và hơi nớc (KK
ẩm
= KK
khô
+ Hơi nớc).
Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 8/21
a. Dung ẩm của không khí: ký hiệu d (g/kg k.k.khô) đo bằng số gam hơi nớc chứa trong 1
kg không khí khô. VD: nếu trong 1,018 kg không khí ẩm có 18g hơi nớc => k.k đó có d = 18
(g/kg k.k.khô). ở trạng thái bão hoà ký hiệu: D.
b. áp suất hơi nớc: (vapour pressure) hay là áp suất phần hơi nớc trong không khí, ký hiệu e
(mmHg) hay Pa(N/m
2
), 1mmHg = 1,333*10
2
N/m
2
. ở trạng thái bão hoà ký hiệu: E.
c. Độ ẩm không khí:
+ Độ ẩm tuyệt đối (absolute humidity): ký hiệu
f (g/m
3
): là số gam hơi nớc chứa trong 1m
3

không khí. ở trạng thái bão hoà ký hiệu: F.
+ Độ ẩm tơng đối (relative humidity): ký hiệu
(%), tỷ số giữa độ ẩm của không khí ở
trạng thái khảo sát so với trạng thái bão hoà hơi nớc của không khí đó (ở cùng một nhiệt độ):
= f/ F*100% = d/D*100% = e/E*100% .
d. Nhiệt độ:
* Quy đổi nhiệt độ:
0
C = (1.8
0

C + 32)
0
F
0
F = {(
0
F 32)/1.8}
0
C
0
K =
0
C + 273

Thiết bị đo nhiệt độ (nhiệt kế khô ớt-Asman):
+ Nhiệt độ khô- dry temperature (t
k
,
0
C): nhiệt độ của kk đợc đo
bằng nhiệt kế thuỷ ngân thông thờng(bầu thuỷ ngân để khô)
+ Nhiệt độ ớt wet-bult temperature (t

,
0
C): nhiệt độ của kk
đợc đo bằng nhiệt kế thuỷ ngân với bầu thuỷ ngân đợc bọc bông hay
vải luôn ẩm ớt.

Nhiệt kế khô ớt

+ Nhiệt độ điểm sơng (t
S
,
0
C): Là nhiệt độ tại đó hơi nớc có trong không khí đạt tới trạng
thái bão hoà (hơi nớc d trong không khí đọng thành từng hạt nớc nhỏ nh hạt sơng) mà
dung ẩm d = const (không đổi).
* Tại t
S
: e = E
(tS)
hoặc
(tS)
= 100% (tại đây t
k
= t

).
* Hiện tợng trong thực tế: Mùa Đông có HT sơng mù tháng 3, 6(chuyển Đông => Hè). do
t
0
kk
t
S
; HT đổ mồ hôi nền nhà do t
0
bề mặt nền nhà

t
S
Khả năng chứa hơi nớc cực đại của một khối không khí phụ thuộc vào nhiệt độ của nó.
Nhiệt độ càng cao không khí càng chứa đợc nhiều hơi nớc.
Trị số tính toán của nhiệt độ và độ ẩm không khí về mùa nóng ở Hà Nội
Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 9/21
Nhiệt độ và độ ẩm
trung bình trong
ngày
Nhiệt độ cực đại và
độ ẩm cực tiểu
tơng ứng
Nhiệt độ cực tiểu và
độ ẩm cực đại
tơng ứng
Hệ số bảo
đảm của
nhiệt độ
K
bđ
(t
n
)
Biên độ dao
động nhiệt độ
trong ngày
A(t
n

) = t
n,tb
(
0
C)
t
n,tb
(
0
C)

n,tb
(%)
t
n
max

(
0
C)

n
min

(%)
t
n
min

(

0
C)

n
max

(%)
0,99 5,8 32,3 65 38 45 28,7 94
0,9 4,1 30,3 85 34,4 65 27,2 96
0,7 3,7 29 90 32,7 75 26,3 96
0,5 3,6 28 90 31,7 80 25,5 96
e. Thể tích riêng của không khí (specific volume): ký hiệu V(m
3
/kg).
f. Nhiệt dung hay Enthaphy của không khí: ký hiệu H(kJ/kg), là lợng nhiệt chứa trong một
đơn vị khối lợng không khí, so với lợng nhiệt của không khí khô ở 0
0
C. Gồm hai thành phần:
+ Nhiệt hiện (sensible heat): ký hiệu H
S
là lợng nhiệt làm tăng nhiệt độ của phần
không khí khô.
H
S
= 1,005*t
K
; (kJ/kg.k.k.khô)
Trong đó : 1,005 kJ/kg - nhiệt dung riêng của không khí khô.
+ Nhiệt ẩn (latent heat): ký hiệu H
l

là lợng nhiệt do sự có mặt của hơi nớc trong
không khí. Đó là lợng nhiệt cần thiết để làm bay hơI toàn bộ lợng hơi ẩm trong không khí
(nhiệt ẩm bay hơi).
H
l
= d*h
l
; (kJ/kg.k.k.khô)
Trong đó : h
l
- nhiệt dung riêng của hơi nớc ở nhiệt độ không khí khô.
+ Do vậy: H = H
S
+ H
l
= 1,005*t
K
+ d*h
l
; (kJ/kg.k.k)
g. Trọng lợng riêng của không khí:
k
Trọng lợng riêng của không khí là trọng lợng tính bằng kg của 1m
3
không khí. Trọng
lợng riêng của không khí khô phụ thuộc vào áp suất khí quyển và nhiệt độ của không khí. ứng
với áp suất khí quyển là P
kq
= 760 mmHg và nhiệt độ không khí t
K

= 0
0
C thì khối lợng riêng
của không khí khô
0
= 1,293 kg/m
3
.
Trọng lợng riêng của không khí khô ở nhiệt độ t
0
C đợc xác địng theo công thức sau:
273
1
293,1
273
1
0
,
tt
khot
+
=
+
=


, kg/m
3
- t nhiệt độ của không khí (
0

C).
Trọng lợng riêng của không khí ẩm (trong kk có chứa hơi nớc):

T
e
khotamt
176,0
,.
=

, kg/m
3
- e: áp suất riêng của hơi nớc có trong không khí, mmHg.
Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 10/21
- T: nhiệt độ tuyệt đối của không khí T = t + 273,
0
K.
Nh vậy, trọng lợng riêng của không khí ẩm (không khí thông thờng) nhỏ hơn trọng lợng
riêng của không khí khô.
Trọng lợng của không khí khô có trong 1m
3
không khí ẩm:

=
T
eP
kq
amkkkho
465,0
./

, kg/m
3
kk.ẩm
- t nhiệt độ của không khí (
0
C).
- P
kq
- áp suất khí quyển =760 mmHg.
h. Biểu đồ không khí ẩm, biểu đồ t - d:
Tất cả các đại lợng vật lý của một trạng thái môi trờng không khí có thể biểu diễn trên một
biểu đồ không khí ẩm (Psychrometric Chart) hay còn gọi là biểu đồ nhiệt ẩm, biểu đồ t - d.

Biểu đồ nhiệt ẩm, biểu đồ t - d.
i. Phân tích các sự biến đổi trạng thái không khí theo biểu đồ t - d:
- Trạng thái của không khí đợc xác định bằng một điểm trên Biểu đồ t-d (biểu đồ nhiệt
- ẩm) tại điểm đó cho biết các giá trị: t
K
, t

, d, , e, V. Nếu biết hai giá trị bất kỳ trong
sáu giá trị trên thì hoàn toàn có thể xác định đợc các giá trị còn lại.


Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 11/21
Qúa trình hút ẩm đặc biệt Giảm t
K
, giữ cố định d
Giảm t
K
, dung ẩm d

Tăng ẩm đoạn nhiệt


Giảm ẩm đoạn nhiệt

Giảm ẩm ngng tụ


A

B
C
H
A
Nhiệt độ khô,

o
C
H
B
H
C
Dung ẩm, g/kg
d
C
t
B
t
A

=100

A

B

C
d
B
t
C
d
A
Enthalpy, kJ/kg

Giảm ẩm ngng tụ đa môi trờng

VKH về vùng tiện nghi
Quá trình trộn khí

*Quá trình trộn khí:
Không khí ở trạng thái A (điểm A ) có nhiệt độ khô bằng t
A
, dung ẩm d
A
, khối lợng
không khí khô là m
A
, không khí ở trạng thái B (điểm B ) có nhiệt độ khô bằng t
B
, dung ẩm d
B
,
khối lợng không khí khô là m
B
. Nếu đem hòa trộn hai khối khí này sẽ có đợc hỗn hợp khí ở
trạng thái C. Điểm C nằm trên đờng thẳng AB chia AB thành 2 đoạn tỉ lệ nghịch với khối
lợng không khí khô của 2 trạng thái A và B, tức là:
A
B
m
m
CB
CA
=

Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 12/21
trong đó: m
A
là khối lợng không khí khô ở trạng thái A, m
B
là khối lợng không khí khô ở
trạng thái B.
Dựa vào hình vẽ, áp dụng quy tắc tam giác đồng dạng có thể tìm đợc các biểu thức sau:
Nhiệt độ của hỗn hợp khí:
BA
BBAA
C
mm
tmtm
t
+
+
=


Enthalpy của hỗn hợp khí:
BA
BBAA
C
mm
HmHm
H
+
+

=


Dung ẩm của hỗn hợp khí:
BA
BBAA
C
mm
dmdm
d
+
+
=


I.4. Đặc điểm khí hậu Việt Nam:
- Nớc ta thuộc loại khí hậu nhiệt đới ẩm - gió mùa, với sự tác động của nhiều loại gió khác
nhau:
+ Gió mùa: Mùa hè lục địa nóng nên gió thổi từ đại dơng vào lục địa theo hớng Tây Nam,
Mùa Đông thổi ngợc lại từ lục địa ra đại dơng theo hớng Đông Bắc.
+ Gió Phơn:

Hình 18. Hiệu ứng Phơn (Foehn)
+ Gió Bridơ: gió thổi ven bờ đại dơng, ven biển, các hồ lớn: ban ngày thổi từ biển vào, ban
đêm thổi từ đất liền ra.
+ Gió núi - thung lũng: vùng núi cao ban ngày nhiệt độ đỉnh núi cao hơn thung lũng gió thổi từ
thung lũng lên đỉnh núi, ban đêm nhiệt độ đỉnh núi hạ thấp do mất nhiệt nhanh hơn thung lũng
nên gió thổi từ đỉnh núi xuống.
- Hớng, vận tốc và tần xuất gió:
Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 13/21

Biểu thị hoa gió
- Do lãnh thổ kéo dài 15 vĩ tuyến: từ 8
0
30 Bắc (Cà Mau) đến 23
0
22 Bắc (Đồng văn), khí hậu
VN có thể chia làm hai miền Bắc và Nam có ranh giới đèo Hải Vân (vĩ độ 16
0
B).
1.Vùng khí hậu phía Bắc:
- Khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa có mùa đông lạnh.
- Không có khí hậu bốn mùa theo mặt trời, chỉ có hai mùa theo mùa gió là Mùa Đông lạnh ma
ít và Mùa hè nóng ma nhiều; có một thời gian chuyển tiếp ngắn (T4 và T10-11).
- Khí hậu không ổn định, diễn biến phức tạp.
- Chịu tác động gió phơn tây nam (tồn tại dải ven biển phía Đông Trờng Sơn)
2. Vùng khí hậu phía Nam: Khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình
- Nhiệt độ cao và ổn định ít thay đổi t
0
tb
=26 - 27
0
C.
Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 14/21
- Một năm phân hai mùa theo ma ẩm: mùa khô trùng mùa đông độ ẩm 85%, mùa ma trùng
mùa hè độ ẩm 75%.

- Khí hậu ít biến động.
3. Phân vùng khí hậu xây dung:

Phân vùng khí hậu Việt Nam












Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 15/21
Phần iI: vi khí hậu kiến trúc v con ngời
II.1. Vi khí hậu (VKH) trong phòng:
- Khí hậu ngoài nhà do khí hậu của một vùng tác động lên công trình kiến trúc.
- Khí hậu ngoài nhà (bức xạ mặt trời, nhiệt độ, độ ẩm, gió, ma)tác động lên công trình
thông qua các kết cáu bao che bên ngoài (mái. tờng, cửa đI, cửa sổ, nền) và tạo nên môi
trờng VKH trong nhà hay trong phòng.

Khí hậu ngoài nhà và VKH trong phòng
- Con ngời sống trong nhà sẽ có cảm giác nhiệt khác nhau phụ thuộc vào các yếu tố:
+ 4 yếu tố khí hậu: t
K

, %, tốc độ gió
g
(m/s), t
i
- nhiệt độ của các bề
mặt trong phòng.
+ 1 yếu tố sinh lý : sự tự sản nhiệt của cơ thể ngời M (kCal/h).
1. Nhiệt độ không khí trong phòng t
K
,
0
C
- Nhiệt độ k.k trong phòng không giống nhau ở các vị trí khác nhau => dùng trị số trung bình
tại các điểm khác nhau.
- Nhiệt độ cũn
g
tha
y
đổi tron
g
n
g
à
y
, thể hiện sự tha
y
đổi thôn
g

q

ua biên đọ dao độn
g
nhiệt độ:
At
K
= t
K
max
t
K
tb
Trong đó: - At
K
: biên độ dao động nhiệt độ,
0
C
- t
K
max
: nhiệt độ cực đại của k.k trong phòng,
0
C
- t
K
tb
: nhiệt độ trung bình của k.k trong phòng,
0
C
2. Độ ẩm không khí trong phòng , %
- Đợc xác định theo dung ẩm, độ ẩm tơng đối hay chênh lệch t

K
và t

.
3. Vận tốc chuyển động của không khí trong phòng hay vận tốc gió
g
, m/s
- Cũng giống nh nhiệt độ, độ ẩm vận tốc k.k không đều => xét trị số trung bình.
4. Nhiệt độ các bề mặt trong phòng t
i
,
0
C
- Nhiệt độ các bề mặt trong phòng khác nhau và khác nhau ngay trên cùng một bề mặt => có
thể xác định bằng trị số trung bình:


=
i
ii
tb
S
St
t

Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 16/21
Trong đó: t
i

: nhiệt độ trung bình của bề mặt diện tích S
i
,
0
C.
- Trong thực nghiệm ngời ta hay dùng nhiệt kế cầu đen để đánh giá nhiệt độ các bề mặt trong
phòng => xác định đợc trị số nhiệt độ bức xạ trong phòng:


t
b
= t
cđ
+ 2,8 v (t
cđ
- t
K
)
Trong đó:
t
cđ
- nhiệt độ cầu đen;
0
C
t
K
- nhiệt độ không khí trong phòng;
0
C

g
- vận tốc gió trong phòng;

m/s
Nhiệt kế cầu đen
*** 4 yếu tố của VKH đồng thời tác động lên con ngời => có cảm giác nóng lạnh khác
nhau. Khi có cảm giác dễ chịu gọi là đạt đợc điều kiện tiện nghi VKH (hay tiện nghi
nhiệt).
II.2. Sự trao đổi nhiệt của cơ thể ngời với môi trờng
1. Sự trao sản nhiệt của cơ thể ngời:
- Con ngời lao động => sản nhiệt M, kCal/h (metabolism).
- M tính chất lao động, đặc điểm sinh lý cơ thể, lứa tuổi.

Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 17/21
(Với trẻ em nhân hệ số 0,8)
- Sự sản nhiệt tốc độ thải nhiệt ra môi trờng(mất nhiệt do lạnh nhiều thì phải sản nhiệt
nhiều).
2. Sự trao đổi nhiệt của cơ thể với môi trờng:
- Các dạng trao đổi nhiệt: đối lu, bức xạ, dẫn nhiệt, toát mồ hôi
- Lợng nhiệt trao đổi vào: quần áo mặc, t thế con ngời và điều kiện vi khí hậu.
- Điều kiện có đợc sự thoải mái (tiện nghi nhiệt):
Q
H
= Q
L
- Q
H
:Lợng nhiệt do cơ thể sinh ra M kCal/h.

- Q
L
:Lợng nhiệt trao đổi với môi trờng xung quanh.
a. Lợng nhiệt trao đổi bằng đối lu (ký hiệu q
đ
):
)35(87,8
Kd
tvq =
, kCal/h
b. Lợng nhiệt trao đổi bằng bức xạ (ký hiệu q
b
):
q
b
= 2,16 (35 t
b
) kCal/h
c. Lợng nhiệt trao đổi bằng dẫn nhiệt (ký hiệu q
dn
): xảy ra khi cơ thể tiếp xúc trực tiếp với các
kết cấu công trình (cha co công thức xác định)
d. Lợng nhiệt đo bức xạ mặt trời chiếu trực tiếp vàongời (ký hiệu q
mt
).
q
mt
= (1 - a)*F
mt
*I

Trong đó:
- a: hệ số phản bức xạ của mặt da hay quần áo
Da Trắng Vàng Đen ấn độ Đen Châu
phi
a 0.45 0.4 0.22 0.16

Quần áo Trắng Hồng Xanh CN Đen
a 0.75 0.33 0.21 - 0.33 0.07 - 0.14
- F
mt
(m
2
) : diện tích bề mặt cơ thể bị nắng chiếu
+ Ngồi: F
mt
= 0.25 m
2
.
+ Đứng: F
mt
= 0.6 m
2
.
e. Lợng nhiệt mất do bay hơi mồ hôi (ký hiệu q
mh
):
q
mh
= 29,1 *
g

0.8
*(42 - e) kCal/h
Trong đó: e - áp lực riêng của hơi nớc chứa trong k.k (mmHg)
f. Lợng nhiệt mất hay hấp thụ theo đờng hô hấp (ký hiệu q
hh
):
q
hh
= 0,24 * G
K
(36,5 t
K
) kCal/h
Trong đó: G
K
lợng k.k hô hấp trong một giờ của ngời (kg/h).
Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 18/21
*** Qua sự phân tích các lợng nhiệt trao đổi trên, chúng ta có Phơng trình cân bằng
nhiệt giữa cơ thể với môi trờng:
M q
đ
q
b
+ q
mt
- q
mh
- q

lv
q
dn
q
hh
q= 0
Trong đó: - q: lợng nhiệt thừa hay thiếu của ngời liên quan đến cảm giác nhiệt.
- q
lv
: lợng nhiệt tổn hao cho làm việc cơ học của con ngời, chiếm khoảng 5-35%
lợng nhiệt sản sinh của ngơid do lao động chân tay và trí óc gây ra.

3. Đánh giá chế độ vi khí hậu và công trình:
- Căn cứ 3 chỉ tiêu:
t
0
hiệu quả tơng đơng (t
hq
0
C), chỉ số Zôilen-Korencốp (H), cờng độ
nhiệt Benđinh-Hats (B%).
a. Nhiệt độ hiệu quả tơng đơng (t
hq
0
C):
t
hq
= f(t
K
, , V) => chỉ tiêu do hội thông gió Mỹ đa ra 3 biến số: t

K
, , V với t
K
t
R
.
Định nghĩa: t
hq
là t
0
KK trong điều kiện = 100% ; V = 0 m/s mà nó khiến con ngờốic
cảm giác nóng lạnh tơng đơng các môi trờng khí hậu có t, , V khác nhau trong điều kiện t
K

t
R
, lao động bình thờng.
Xác định t
hq
: 2 cách Công thức và Biểu đồ t
hq

+ Công thức:
v.,)tt.(,t
Ư
Khq
94150 +=

Phạm vi dễ chịu:
- Mùa hè: thq = 17,5 - 26,70C

- Mùa đông: thq = 15,7 - 23,50C
Biểu đồ nhệt độ hiệu quả t
hq
:

Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 19/21
Bảng trị số giới hạn của cảm giác nhiệt của ngời Việt Nam
xác định theo nhiệt độ hiều quả tơng đơng - t
hq

b. chỉ số Zôilen-Korencốp: (H)
H = 0,24 (t
K
+ t
R
) + 0,1d 0,09(37,8 t
K
) v )
- d: dung ẩm
Trong đó: - t
R
: t
0
trung bình mặt trong kết cấu.
- t
K
: t
0

KK trong phòng.
- v : tốc độ gió
H

Cảm giác nhiệt
Mùa đông Mùa hè
Rất lạnh
Lạnh
Hơi lạnh
Dễ chịu
Hơi nóng
Nóng
Rất nóng
<7,1
7,1
-
-
- 10
11,1 14,9
15
-
13,8 16,3
-
17,5
19,1
>19,1
c. chỉ số cờng độ nhiệt: (B) hay do H.S.Bendinh và T.F.Hats (Mỹ) đề xuất:
%100
max
Qdl Qbx M

%100
max QmhQmh
Qmhcanthai
B


==
Tiêu chuẩn đánh giá theo B:
Cảm giác nhiệt Chỉ số B
Lạnh
Dễ chịu
Hơi nóng
Rất nóng
< 0
0 - 30%
40 - 60%
80%
4. Điều kiện tính toán VKH trong phòng và phơng hớng giải quyết VKH ở nớc ta:
a. Điều kiện tiện nghi tổng thể:
Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 20/21
Khi xét điều kiện này tức là con ngời đứng ở giữa phòng và chịu tác động đồng thời của 4 yếu
tố vi khí hậu. Điều kiện này làm cơ sở thiết kế và kiểm tra giải pháp kết cấu và kiến trúc toàn
phòng.
Theo đó nhiệt độ bề mặt kết cấu cho phép tính theo công thức sau:
)5,29(
1
5,29
K

v
v
cf
bm
t
k
k


+

,
0
C
b. Điều kiện tiện nghi cục bộ:
Điều kiện này xét đến khi con ngời sống và làm việc gần mặt kết cấu nóng, lạnh hoặc cạnh lò
nung nóngĐiều kiện này dùng làm cơ sở thiết kế hoặc kiểm tra các giải pháp kết cấu cục bộ,
nh xét khả năng cách nhiệt của từng kết cấu mái nhà, các mặt tờng, ta có các công thức xác
định các giá trị nhiệt độ cho phép của các bề mặt nh sau:
+ Đối với mặt nóng:
xng
cf
n

+


4
29
,

0
C
+ Đối với mặt lạnh:
xng
cf
l




8
27
,
0
C

ng-x
hệ số góc bức xạ giữa vi phân diện tích bề mặt cơ thể con ngời và bề mặt kết cấu x ,
xác định bằng:
l
x
xng
8,01=



x khoảng cách vi phân diện tích bề mặt cơ thể ngời và bề mặt kết cấu.
l kích thớc đặc trng của bề mặt kết cấu,
Fl =
(F diện tích bề mặt kết cấu).

*Ví Dụ:
Cho một phòng ở sát mái có kích thớc R x D x C = 4m x 6m x 4m.
Hãy xác định nhiệt độ mặt trần mái tối đa cho phép là bao nhiêu.
Giải: Tính vói chiều cao ngời trung bình 1,6m , ta có: x = 4m-1,6m=2,4m
608,0
64
4,2
8,01 ==

x
xng

suy ra:
C
cf
n
0
6,35
608,0
4
29 =+

.

Bài giảng Phần Nhiệt - Chơng i: khí hậu, vkh kiến trúc&con ngời - GV: THS.KTS. Nguyễn đăng thịnh

Trang 21/21
5. Giải pháp thiêt kế kiến trúc xây dung nâng cao điều kiện tiện nghi VKH ở VN:


Hết Chơng I