nghiên cứu các điều kiện tiện nghi và đánh giá tối ưu trong phòng học

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH</b>

<b> </b>

<b>Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2024</b>

<b>ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP</b>

<b>NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT</b>

<b>ĐÁNH GIÁ TỐI ƯU TRONG PHÒNG HỌC </b>

<b>GVHD: TS. ĐẶNG HÙNG SƠNSVTH: VÕ QUỐC SƠN</b>

<b> NGUYỄN QUỐC ANH DI THANH THƯ</b>

SKL 0 1 2 4 9 0

<b>NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN TIỆN NGHI VÀ </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

<b>MSSV: 20147077</b>

<b>SVTH: NGUYỄN QUỐC ANHMSSV: 20147239</b>

<b>SVTH: DI THANH THƯ MSSV: 20147338 </b>

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 01 năm 2024

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM <b>CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM </b>

<i>TP. Hồ Chí Minh, ngày….tháng.…năm.… </i>

<b>NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP </b>

Họ tên sinh viên: 1. Di Thanh Thư MSSV: 20147338

<i> Điện thoại: 0869208854 </i>

2. Võ Quốc Bảo MSSV: 20147077

<i> Điện thoại: 0762542167 </i>

3. Nguyễn Quốc Anh MSSV: 20147239

<i> Điện thoại: 0813761496 </i>

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật nhiệt Khoá: 2020 Lớp: 201471A, 201471B, 201472C

Giảng viên hướng dẫn: TS. Đặng Hùng Sơn

Quyển báo cáo thuyết minh Đồ án tốt nghiệp.

<b>4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 25/09/2023 5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 18/01/2024 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

`

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 01 năm 2024

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

i

<b>LỜI CẢM ƠN </b>

Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy, cô trong Bộ môn Công nghệ Nhiệt – Điện lạnh đã giúp đỡ và hỗ trợ chúng em trong thời gian vừa qua để có thể đạt đến chặng đường cuối cùng của quãng đường sinh viên. Qua bốn năm học tại trường không ngắn cũng không dài, nhưng những kiến thức mà thầy cô đã dạy đối với chúng em vơ cùng q báu và hữu ích đã giúp cho chúng em có được nền tảng để hồn thiện đồ án tốt nghiệp trong chặng đường cuối cùng.

Bên cạnh đó, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy Đặng Hùng Sơn đã tận tâm hỗ trợ, trực tiếp hướng dẫn cho chúng em trong quá trình thực hiện đồ án. Trong quá trình làm việc, thầy đã ln đồng hành và đưa ra nhiều giải pháp, hướng đi và cùng chúng em tháo gỡ những khó khăn và chia sẻ những kinh nghiệm quý báu. Hơn hết những trải nghiệm, kiến thức mà chúng em được tiếp thu trong quá trình thực hiện đồ án cùng thầy và các thành viên trong nhóm sẽ là hành trang giúp cho chúng em tự tin trước khi đi làm.

Trong q trình thực hiện sẽ khơng tránh khỏi những sai sót, chúng em rất mong nhận được những đóng góp ý kiến quý báu từ quý thầy cơ để có thể chỉnh sửa và hồn thiện bài luận và đạt được kết quả tốt đẹp nhất.

Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn!

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

ii

<b>TÓM TẮT </b>

Trong nghiên cứu này nhóm đồ án sẽ nghiên cứu về các điều kiện tiện nghi và đánh giá tối ưu các điều kiện tiện nghi trong phòng học A303 tại khu A trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

Trong q trình nghiên cứu, nhóm xác định được 5 yếu tố chính gây ảnh hưởng đến trường nhiệt độ và nồng độ CO<small>2</small> bên trong phòng học. Các yếu tố được xác định: Số lượng người ngồi trong phòng (A); Mốc thời gian (B); Tốc độ gió tại miệng gió (C); Góc thổi của dàn lạnh (D); Nhiệt độ cài đặt của phịng (E). Nhóm thực hiện nghiên cứu dựa trên phương pháp quy hoạch thực nghiệm của Taguchi, từ đó chọn được bảng hoạch định trực giao cho các yếu tố đã xác định. Nhóm tiếp tục tiến hành thực nghiệm để thu thập số liệu và xử lí số liệu theo phương pháp Taguchi và phương pháp ANOVA. Nhóm sử dụng phần mềm thống kê MiniTab để phân tích và đánh giá các số liệu thu thập được để xác định yếu tố nào gây ảnh hưởng nhiều nhất đến trường nhiệt độ và nồng độ CO<small>2</small> bên trong phòng học. Dựa trên kết quả nhận được để đánh giá trường hợp tối ưu nhất cho sự tiện nghi của con người ở bên trong phịng học.

Sau q trình xử lí số liệu và khảo sát kết quả thực nghiệm bằng phương pháp Taguchi và phương pháp ANOVA.

- Để đánh giá sự tiện nghi về nhiệt cho con người ta dựa vào đồ thị S/N (Signal/Noise), phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố theo Regression Analysis và đưa ra sự kết hợp tối ưu nhất giữa các yếu tố là 32 người, thời gian là 9h, tốc độ gió ở mức 3, góc thổi 24<small>o</small>, nhiệt độ cài đặt là 25<small>o</small>C. Yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến vùng tiện nghi nhiệt là nhiệt độ cài đặt (E).

- Để đánh giá sự tiện nghi về nồng độ CO<small>2</small> ta dựa vào đồ thị S/N (Signal/Noise), phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố theo Regression Analysis và đưa ra sự kết hợp tối ưu nhất giữa các yếu tố:

+ Dựa vào đồ thị S/N (Signal/Noise) và đưa ra sự kết hợp tối ưu nhất giữa các yếu tố theo phương pháp Taguchi: 32 người, thời gian là 9h, tốc độ gió ở mức 3, góc thổi 24<small>o</small>, nhiệt độ cài đặt là 21<small>o</small>C. Yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến nồng độ CO<small>2</small> là góc thổi (D). + Dựa vào phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố theo Regression Analysis thì yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến nồng độ CO<small>2</small> là thời gian (B).

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

1.4 Phương pháp nghiên cứu. ... 3

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM ... 4

2.1 Cơ sở lý thuyết ... 4

2.1.1 Giới thiệu đối tượng nghiên cứu và tính tốn tải ... 4

2.1.1.1 Đối tượng nghiên cứu... 4

2.1.1.2 Tính tốn tải ... 4

2.1.1.3 Thiết lập sơ đồ điều hịa khơng khí ... 14

2.1.2 Nghiên cứu trong và ngoài nước ... 15

2.1.2.1 Nghiên cứu trong nước... 15

2.1.2.2 Nghiên cứu ngoài nước ... 16

2.1.3 Các phương pháp nghiên cứu ... 19

2.1.3.1 Phương pháp Taguchi ... 19

2.1.3.2 Phương pháp phân tích phương sai (Analysis of variance – ANOVA) ... 28

2.1.3.3 Phần mềm Minitab ... 34

2.2 Cơ sở thực nghiệm ... 36

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

iv

2.2.1 Giới thiệu về phương pháp thực nghiệm. ... 36

2.2.2 Phân loại nghiên cứu thực nghiệm ... 36

2.2.3 Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ... 37

2.2.4 Ý nghĩa thực nghiệm ... 37

2.2.5 Ưu và nhược điểm thực nghiệm ... 38

Chương 3. THIẾT LẬP THỰC NGHIỆM VÀ THU THẬP SỐ LIỆU ... 39

4.1.1 Nhiệt độ trung bình và đánh giá sự tiện nghi theo gradient nhiệt độ (VATD). ... 50

4.1.1.1 Tính giá trị nhiệt độ trung bình của 15 điểm khảo sát tại độ cao 0.1 m và 1.1 m. ... 50

4.1.1.2 Đánh giá tiện nghi nhiệt theo gradient nhiệt độ (VATD) ... 50

4.1.2 Xử lí số liệu nhiệt độ theo Taguchi và Anova ... 79

4.1.2.1 Sử dụng phần mềm Minitab kiểm tra theo phương pháp Taguchi. ... 82

4.1.2.2 Sử dụng phần mềm Minitab để kiểm tra phương pháp ANOVA. ... 85

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

v

4.2.2.1 Sử dụng phần mềm Minitab kiểm tra theo phương pháp Taguchi ... 103

4.2.2.2 Sử dụng phần mềm Minitab để kiểm tra phương pháp ANOVA. ... 105

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ... 106

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

vi

<b>DANH MỤC HÌNH ẢNH </b>

Hình 2.1 Sơ đồ tính các nguồn nhiệt hiện và nhiệt ẩn chính. ... 5

Hình 2.2 Sơ đồ tuần hoàn một cấp cho dàn lạnh 2 khối ... 14

Hình 2.3 Sơ đồ tuyến tính về mối quan hệ giữa nhiệt độ và PMV. ... 15

Hình 2.4 Sơ đồ khái qt các trình tự dự án mơ phỏng ... 16

Hình 2.5 Cách bố trí sinh viên theo 2 trường hợp: Bố trí theo cách ngồi thường (trái) và bố trí theo chỗ ngồi hình Zigzag (phải) ... 17

Hình 2.6 Sự khác nhau về chỉ số trường nhiệt độ (<small>o</small>C) và nồng độ CO<small>2</small> (ppm) giữa 2 cách bố trí chỗ ngồi ... 17

Hình 2.7 Nồng độ các chất trong khơng khí giữa mùa có sưởi và mùa khơng sưởi... 19

Hình 2.8 Sự ảnh hưởng của nồng độ các chất khí trong phịng đến chỉ số IRR (chỉ số bệnh tật) và p-Value (mức độ tin cậy) ... 19

Hình 2.9 Giao diện phần mềm Minitab ... 35

Hình 3.1 Kích thước mặt bằng phịng ... 39

Hình 3.2 Mơ hình 3D phịng học A303 được dựng bằng REVIT... 40

Hình 3.3 Thiết bị đo nồng độ CO<small>2</small> của hãng EXTECH ... 41

Hình 3.4 Cảm biến đo nhiệt độ trong phịng... 41

Hình 3.5 Thước lá ... 42

Hình 3.6 Hộp giấy carton ... 42

Hình 3.7 Khảo sát góc thổi của dàn lạnh ... 44

Hình 3.8 Sơ đồ bố trí chỗ ngồi cho 32 người ... 45

Hình 3.9 Sơ đồ bố trí chỗ ngồi cho 48 người ... 45

Hình 3.10 Sơ đồ bố trí chỗ ngồi cho 64 người ... 46

Hình 3.11 Sơ đồ bố trí vị trí đặt cảm biến nhiệt độ... 46

Hình 3.12 Vị trí cảm biến nhiệt độ 1 – 5 và 6 – 10 trong phịng ... 46

Hình 3.13 Vị trí cảm biến nhiệt độ 11 – 15 trong phịng ... 47

Hình 3.14 Vị trí đặt cảm biến nhiệt độ lần lượt tại độ cao 1.1 m và 0.1 m ... 47

Hình 3.15 Sơ đồ bố trí vị trí đặt thiết bị đo nồng độ CO<small>2</small> ... 47

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

vii

Hình 3.16 Vị trí đặt thiết bị đo nồng độ CO<small>2</small> ... 48

Hình 4.1 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 1 ... 51

Hình 4.2 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 1 ... 52

Hình 4.3 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 1 ... 52

Hình 4.4 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 2 ... 52

Hình 4.5 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 2 ... 53

Hình 4.6 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 2 ... 53

Hình 4.7 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 3 ... 53

Hình 4.8 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 3 ... 54

Hình 4.9 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 3 ... 54

Hình 4.10 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 4 ... 54

Hình 4.11 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 4 ... 55

Hình 4.12 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 4 ... 55

Hình 4.13 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 5 ... 55

Hình 4.14 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 5 ... 56

Hình 4.15 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 5 ... 56

Hình 4.16 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 6 ... 56

Hình 4.17 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 6 ... 57

Hình 4.18 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 6 ... 57

Hình 4.19 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 7 ... 57

Hình 4.20 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 7 ... 58

Hình 4.21 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 7 ... 58

Hình 4.22 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 8 ... 58

Hình 4.23 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 8 ... 59

Hình 4.24 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 8 ... 59

Hình 4.25 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 9 ... 59

Hình 4.26 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 9 ... 60

Hình 4.27 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 9 ... 60

Hình 4.28 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 10 ... 61

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

viii

Hình 4.29 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 10 ... 61

Hình 4.30 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 10 ... 61

Hình 4.31 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 11 ... 62

Hình 4.32 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 11 ... 62

Hình 4.33 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 11 ... 62

Hình 4.34 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 12 ... 63

Hình 4.35 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 12 ... 63

Hình 4.36 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 12 ... 63

Hình 4.37 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 13 ... 64

Hình 4.38 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 13 ... 64

Hình 4.39 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 13 ... 64

Hình 4.40 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 14 ... 65

Hình 4.41 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 14 ... 65

Hình 4.42 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 14 ... 65

Hình 4.43 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 15 ... 66

Hình 4.44 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 15 ... 66

Hình 4.45 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 15 ... 66

Hình 4.46 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 16 ... 67

Hình 4.47 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 16 ... 67

Hình 4.48 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 16 ... 67

Hình 4.49 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 17 ... 68

Hình 4.50 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 17 ... 68

Hình 4.51 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 17 ... 68

Hình 4.52 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 18 ... 69

Hình 4.53 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 18 ... 69

Hình 4.54 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 18 ... 69

Hình 4.55 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 19 ... 70

Hình 4.56 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 19 ... 70

Hình 4.57 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 19 ... 70

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

ix

Hình 4.58 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 20 ... 71

Hình 4.59 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 20 ... 71

Hình 4.60 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 20 ... 71

Hình 4.61 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 21 ... 72

Hình 4.62 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 21 ... 72

Hình 4.63 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 21 ... 72

Hình 4.64 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 22 ... 73

Hình 4.65 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 22 ... 73

Hình 4.66 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 22 ... 73

Hình 4.67 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 23 ... 74

Hình 4.68 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 23 ... 74

Hình 4.69 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 23 ... 74

Hình 4.70 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 24 ... 75

Hình 4.71 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 24 ... 75

Hình 4.72 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 24 ... 75

Hình 4.73 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 25 ... 76

Hình 4.74 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 25 ... 76

Hình 4.75 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 25 ... 76

Hình 4.76 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 26 ... 77

Hình 4.77 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 26 ... 77

Hình 4.78 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 26 ... 77

Hình 4.79 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 1-5 của thí nghiệm 27 ... 78

Hình 4.80 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 6-10 của thí nghiệm 27 ... 78

Hình 4.81 Đồ thị độ chênh lệch nhiệt độ tại điểm 11-15 của thí nghiệm 27 ... 78

Hình 4.82 Số liệu nhập vào phần mềm Minitab. ... 82

Hình 4.83 Bước chọn mục kiểm chứng. ... 82

Hình 4.84 Bước chọn cơng thức kiểm chứng. ... 83

Hình 4.85 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của các yếu tố. ... 84

Hình 4.86 Bước chọn mục kiểm chứng. ... 85

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

x

Hình 4.87 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 1 ... 87

Hình 4.88 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 2 ... 88

Hình 4.89 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 3 ... 88

Hình 4.90 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 4 ... 89

Hình 4.91 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 5 ... 89

Hình 4.92 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 6 ... 90

Hình 4.93 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 7 ... 90

Hình 4.94 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 8 ... 91

Hình 4.95 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 9 ... 91

Hình 4.96 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 10 ... 92

Hình 4.97 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 11 ... 92

Hình 4.98 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 12 ... 93

Hình 4.99 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 13 ... 93

Hình 4.100 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 14 ... 94

Hình 4.101 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 15 ... 94

Hình 4.102 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 16 ... 95

Hình 4.103 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 17 ... 95

Hình 4.104 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 18 ... 96

Hình 4.105 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 19 ... 96

Hình 4.106 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 20 ... 97

Hình 4.107 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 21 ... 97

Hình 4.108 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 22 ... 98

Hình 4.109 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 23 ... 98

Hình 4.110 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 24 ... 99

Hình 4.111 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 25 ... 99

Hình 4.112 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 26 ... 100

Hình 4.113 Đồ thị nồng độ CO<small>2</small> tại các điểm khảo sát của thí nghiệm 27 ... 100

Hình 4.114 Số liệu nhập vào Minitab ... 103

Hình 4.115 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của các yếu tố ... 104

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

xi

<b>DANH MỤC BẢNG </b>

Bảng 2.1 Lượng bức xạ mặt trời lớn nhất R<small>Tmax</small> vào phòng ... 7

Bảng 2.2 Kết quả tính tốn nhiệt của phịng (W) ... 14

Bảng 2.3 Bảng Taguchi L27 . ... 20

Bảng 2.4 Lựa chọn ma trận trực giao L<small>N</small> . ... 23

Bảng 2.5 Bảng tiêu chuẩn với giá trị trung bình thí nghiệm ... 23

Bảng 2.6 Bảng thí nghiệm tiêu chuẩn với giá trị SN ... 25

Bảng 2.7 Bảng giá trị trung bình của tỷ số SN ... 27

Bảng 2.8 Bảng tính tốn cho phương pháp phương sai một yếu tố ... 29

Bảng 2.9 Phân tích phương sai hai yếu tố đối với dạng tổng quát ... 31

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của máy DaiKin ... 40

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật máy đo nồng độ khí CO<small>2</small> ... 41

Bảng 3.3 Bảng mơ tả các yếu tố ... 43

Bảng 3.4 Bảng yếu tố và mức các yếu tố ... 43

Bảng 3.5 Ma trận trực giao L27 theo thực nghiệm ... 44

Bảng 3.6 Dữ liệu nhiệt độ tại vị trí 0.1 m và 1.1 m ... 48

Bảng 3.7 Dữ liệu nồng độ CO<small>2</small> ... 49

Bảng 4.1 Xử lí nhiệt độ trung bình của 15 điểm tại độ cao 0.1 m và 1.1 m ... 50

Bảng 4.2 Bảng tính độ chênh lệch nhiệt độ giữa độ cao 0.1 m và 1.1 m. ... 80

Bảng 4.3 Kết quả tính tốn Taguchi bằng phần mềm Minitab. ... 83

Bảng 4.4 Bảng phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố theo Regression Analysis. ... 85

<i>Bảng 4.5 Xử lí số liệu nồng độ CO</i><small>2</small> tại 9 điểm trong phòng ... 86

Bảng 4.6 Giá trị trung bình nồng độ CO<small>2 </small>tại 9 điểm của 27 thí nghiệm ... 101

Bảng 4.7 Kết quả tính tốn Taguchi bằng phần mềm Minitab ... 103

Bảng 4.8 Bảng phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố theo Regression Analysis ... 105

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

ANOVA Analysis Of Variance (Phương pháp phân tích phương sai) Adj SS Sum of Squares (Điều chỉnh tổng bình phương)

Adj MS Mean Square (Điều chỉnh bình phương trung bình) Coef Coefficients (Hệ số)

ĐHKK Điều hịa khơng khí F – Value Giá trị kiểm định.

HSI Heat Stress Index (Chỉ số gánh nặng nhiệt)

HVAC ^{Heating, Ventilation and Air Conditioning (Gọi chung là hệ thống điều hịa}khơng khí)

IAQ Indoor air quality (Chất lượng khơng khí trong phịng)

IEQ Indoor environment quality (Chất lượng khơng khí mơi trường) IRR Infrared-reflective (Chỉ số bệnh tật)

Ppm Parts per million (Đơn vị để đo mật độ đối với thể tích) P - Value Giá trị chính xác.

PAU Primary air handling unit (Bộ xử lí khơng khí)

PMV Predicted mean vote (Chỉ số dự đốn trung bình theo phiếu đánh giá) R-sq (adj) Hệ số xác định hiệu chỉnh

R-sq (pred) Hệ số xác định dự đoán

R-sq Residual Squared (Hệ số xác định R bình phương) S Sum (Tổng giá trị)

SE Coef Hệ số sai số

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

xiii

Std Độ lệch chuẩn (Standard deviation)

SPSS ^{Statistical Package for the Social Science (Gói thống kê cho khoa học xã}hội)

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TC Thermal comfort (Tiện nghi nhiệt) T – Value Giá trị hiệu chỉnh

VATD ^{Vertical Air Temperature Difference (Sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu với}mắt cá chân)

VIF Variance-inflating Factor (Hệ số phóng đại phương sai) VOCs Volatitle organic compounds (Các hợp chất hữu cơ bay hơi)

n Tổng quan sát của các nhóm N<small>i</small> Số lần thử cho i thí nghiệm

MSW

Phương sai nội nhóm

MSB

Phương sai giữa các nhóm

MSK

Phương sai giữa các nhóm (cột)

MSH

Phương sai giữa các khối (hàng)

MSE

Phương sai phần dư

s Độ lệch chuẩn

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

xiv

SN Tín hiệu nhiễu (Signal to Noise)

SS

₁ Độ lệch phương nhóm 1

SS

₂ Độ lệch phương nhóm 2

SS

_k Độ lệch phương nhóm k

SST

Tổng các độ lệch bình phương chung

SSK

Tổng các độ lệch bình phương giữa các nhóm (cột)

SSH

Tổng các độ lệch bình phương giữa các nhóm (hàng)

SSE

Tổng các độ lệch bình phương phần dư

SSW

Tổng các lệch phương

Δt

Độ chênh nhiệt độ,<small>o</small>C

u Số thử nghiệm của thí nghiệm mơ phỏng x̅ Trung bình chung của mẫu

X_ij Nhân tố theo cột và hàng

X_i Trung bình riêng của từng khối cột X_j Trung bình riêng của từng khối hàng y Giá trị đáp ứng

y̅ Giá trị đáp ứng trung bình

<b>3. Ký hiệu Hy Lạp </b>

α Hệ số tỏa nhiệt, W/m<small>2</small>K δ Chiều dày, m

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

1

<b>CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu đề tài. </b>

<b>1.1.1 Thông số đánh giá. </b>

Trong xã hội hiện đại, hơn 70% số lượng người trên tồn cầu có xu hướng dành thời gian cho các không gian trong nhà như nhà ở và văn phịng; do đó, cần có các phương pháp sưởi ấm hoặc làm lạnh một cách thoải mái, thân thiện với môi trường và quan trọng hơn hết là tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, một số nhà khoa học cho rằng nghiên cứu về phân tích sử dụng năng lượng cho môi trường nhằm đảm bảo độ tiện nghi khó có thể thực hiện một cách tối ưu được. [1]

Trong quá trình đánh giá chỉ số tiện nghi trong khơng gian điều hịa, cụ thể tại khơng gian phịng học A303 tầng 3 khu A trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, các thơng số và tiêu chí cần quan tâm hàng đầu trong thực nghiệm của nhóm bao gồm: trường nhiệt độ (chỉ số VATD) và nồng độ CO<small>2</small> trong khơng khí. Quan trọng hơn hết, các yếu tố bên ngồi như nhiệt độ mơi trường hay thời tiết và thời gian thực hiện đo đạc, chỉ số bức xạ ngồi trời trong ngày đều có ảnh hưởng rất lớn đến những chỉ số trường nhiệt độ và nồng độ CO<small>2</small>trong khơng gian điều hịa.

<b>1.1.2 Tiêu chuẩn đánh giá. </b>

Trên thế giới đã có rất nhiều tổ chức, cơ quan uy tín của các chuyên gia ban hành những tiêu chuẩn, giới hạn mức tối đa cho phép về nồng độ CO<small>2</small> được duy trình khơng gian cần điều hòa. Các tiêu chuẩn và quy định được thiết lập nhằm mục đích mang lại sự thiết kế tối ưu, an tồn cho hệ thống điều hịa khơng khí cho các dự án tại trường học, building, khách sạn…. mang lại cảm giác tiện nghi và an toàn về sức khỏe cho người sử dụng. Tại Mỹ, tiêu chuẩn ASHRAE 62-2001 về giới hạn các chỉ số nồng độ các chất độc hại tồn tại trong khơng khí có điều hịa. Tiêu chuẩn chỉ rõ, độ chênh lệch nồng độ CO<small>2</small> tồn tại khơng gian tịa nhà cao tầng so với khơng khí khơng được vượt q 700 ppm. Giả sử nồng độ CO<small>2</small> trong khơng khí bên ngồi trời là 400 ppm thì nồng độ CO<small>2</small> trong khơng gian điều hịa phải duy trì ở mức dưới 1100 ppm. Và trong khơng gian lớp học thì nồng độ CO<small>2</small> trong khơng khí được xem là lý tưởng khi đạt từ khoảng 400-1000 ppm [2]. Tại Việt Nam, TCVN 5687: 2010 về thơng gió –

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

2

ĐHKK – Tiêu chuẩn thiết kế, tại phụ lục D quy định về giới hạn nồng độ cho phép của hóa chất và bụi trong khơng khí vùng làm việc, trong đó nồng độ khí Carbon dioxide trong 1 ca làm việc (8 giờ) chỉ được tiếp xúc dưới 900 ppm và nếu tiếp xúc trong 15 phút và khơng q 4 lần tiếp xúc thì nồng độ không được vượt quá 1800 ppm trong 1 ca làm việc (8 giờ) [3]. Đánh giá sự tiện nghi về nhiệt dựa vào tiêu chuẩn ASHRAE Standard 55-2020 Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, theo tiêu chuẩn thì sự chênh lệch nhiệt độ tại vị trí ngang đầu và mắt cá chân không được hơn 3<small>o</small>C. [20]

Bên cạnh đó những quy chuẩn về độ tiện nghi nhiệt theo giá trị nhiệt độ cũng được khuyến cáo. Với TCVN 5687-2010, nhiệt độ cài đặt được thiết kế của khơng khí bên trong nhà nhằm đảm bảo tiện nghi nhiệt sẽ phụ thuộc vào trạng thái lao động, thông thường tại lớp học trạng thái lao động là nghĩ ngơi tĩnh tại do đó khoảng nhiệt độ khuyến cáo mang lại cảm giác không căng thẳng về nhiệt sẽ giao động từ 25-28<small>o</small>C với tốc độ gió từ 0.5-0.6 m/s (vào mùa hè) và từ đó tính tốn được lượng nhiệt chuyển hóa bên trong cơ thể (metabolism) từ đó sẽ tính tốn được chỉ số gánh nặng nhiệt HSI, và nếu chỉ số HSI này giao động trong khoảng từ 0-10 thì cảm giác nhiệt ở mức bình thường, khơng hoặc ít có căng thẳng về nhiệt. [3]

<b>1.2 Lí do chọn đề tài. </b>

Theo những nghiên cứu từ các nhà khoa học, sự thoải mái về nhiệt có liên quan mật thiết đến sức khỏe tinh thần và năng suất của mỗi con người. [4] Trong một số lớp học được thực hiện khảo sát tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, chúng em nhận thấy sự phân bố tiện nghi về nhiệt là khơng đồng đều. Có những phịng học mang lại cảm giác rất căng thẳng về nhiệt và ngược lại có những phịng học lại khơng đạt đủ tiêu chuẩn về tiện nghi nhiệt. Điều đó có tác động rất lớn đến hiệu suất học tập cũng như sức khỏe của các sinh viên trong không gian điều hịa.

Trường nhiệt độ, chất lượng khơng khí là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến vùng tiện nghi trong khơng gian cần điều hịa. Bên cạnh trường nhiệt độ thì chất lượng khơng khí trong phịng học là một trong những vấn đề được đặt ra hàng đầu, bởi thế giới vừa trải qua sự bùng nổ của đại dịch COVID-19 trong 2 năm qua, do đó các vấn đề về nồng độ bụi, các hạt lơ lửng trong khơng khí như VOCs hay khí CO<small>2</small> được các nhà khoa học cho là có ảnh hưởng trong sự khuếch tán các mầm bệnh cũng như tác động đến q trình hơ hấp hay các

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

3

bệnh lí liên quan đến hơ hấp. Bên cạnh đó, các chỉ số về nhiệt độ, nồng độ CO<small>2</small> cũng bị chi phối bởi các điều kiện vi khí hậu bên ngồi. Vậy nên, nhận thức được tầm quan trọng của tiện nghi nhiệt có ảnh hưởng to lớn đến hiệu suất làm việc và sức khỏe của con người, nhóm chúng em đã quyết định nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu các điều kiện tiện nghi và đánh giá tối ưu trong phòng học”.[4]

<b>1.3 Mục đích nghiên cứu. </b>

Bên cạnh điều chỉnh nhiệt độ cài đặt, thì chất lượng khơng khí cũng có ảnh hưởng to lớn đến tiện nghi trong khơng gian điều hịa. Nồng độ CO<small>2</small> và nhiệt độ khơng khí trong lớp học bị ảnh hưởng rất nhiều với nhiệt độ và điều kiện vi khí hậu bên ngồi. Ta có những biện pháp tối ưu trường nhiệt độ và tiết kiệm năng lượng cũng như duy trì nồng độ chất lượng khơng khí ở mức lí tưởng nhằm đảm bảo sức khỏe và hiệu quả học tập của sinh viên trong phòng học.

<b>1.4 Phương pháp nghiên cứu. ➢ Phương pháp Taguchi </b>

<b>➢ Phương pháp ANOVA (phân tích phương sai) ➢ Phương pháp thực nghiệm </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

<b>2.1.1.2 Tính tốn tải </b>

<b>a) Giới thiệu về cơng trình </b>

Đối tượng: Phịng học A303.

Địa điểm: Khu A trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Kích thước: 10.09 × 9.80 × 3.415 m.

Vì đây là phịng học thơng thường, khơng u cầu hệ thống ĐHKK có độ chính xác cao, nên chọn hệ thống điều hịa khơng khí cấp III với:

• Điều kiện ngồi trời:

Nhiệt độ: t<small>N</small> = 34.6<small>o</small>C (Bảng 1.9, trang 20, [6]) Độ ẩm: φ<small>N</small> = 55%

Tra đồ thị t-d ta có: I<small>N </small>= 84.5 kj/kg, d<small>N</small> = 19 g/kgkkk • Điều kiện trong phòng:

Nhiệt độ: t<small>T</small> = 26^oC

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Hình 2.1 Sơ đồ tính các nguồn nhiệt hiện và nhiệt ẩn chính [6].

<b>Tính tốn các nguồn nhiệt hiện – nhiệt ẩn ❖ Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q<small>11</small></b>

Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q<small>11</small> được xác định theo công thức:

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

6

e = ε_c× ε_ds× ε_mm× ε_kh × ε_m× ε_r (2.4) Trong đó:

- ε_c: Hệ số ảnh hưởng của độ cao theo mực nước biển, xác tính theo cơng thức: ε_c = 1 + ^H

Độ cao so với mực nước biển ở Thành phố Hồ Chí Minh là 40 m. ε_c = 1+ ⁴⁰

1000^{× 0.023 =1.00092}Vì vậy ta chọn ε_c = 1 để thuận tiện cho việc tính toán.

- ε_ds: Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh giữa nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát so với nhiệt độ đọng sương của khơng khí ở trên mặt nước biển là 20<small>o</small>C, xác tính theo cơng thức:

▪ Hệ số hấp thụ của kính: α_k = 0.15, ▪ Hệ số phản xạ của kính: ρ_k = 0.08, ▪ Hệ số xuyên qua của kính: τ_k = 0.77, ▪ Hệ số kính: ε_m = 0.94

- ε_r: Hệ số mặt trời kể đến ảnh hưởng của kính khác kính cơ bản và khơng màn che, ε_r = 1 và R_T được thay bằng nhiệt bức xạ vào phịng khác kính cơ bản R_K (Trang 124, [6]), từ đó ta tính được hệ số hiệu chỉnh e như sau:

e = 1 × 0.95 × 1 × 1.17 × 0.94 × 1 = 1.044

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

7

Thành phố Hồ Chí Minh có vĩ độ 10<small>o</small> Bắc từ đó tra bảng 4.2 (trang 131, [6]), kết hợp với công thức trên ta được:

<b>Bảng 2.1 Lượng bức xạ mặt trời lớn nhất R</b>_Tmax vào phòng

G^′ = 1800 × 0.2 × 41.91 = 15087.6 (kg)

Ta tra bảng 4.11 (trang 143, [6]) ta xác định được khối lượng đơn vị của sàn bê tông cốt thép là 2400 (kg/m³), sàn bê tơng của phịng học dày 300 mm và có diện tích là 98.89 m². Khối lượng đơn vị tường là 1800 (kg/m<small>3</small>), tường dày 200 mm và có diện tích là 66.93 m<small>2</small>. Vậy khối lượng tường không tiếp xúc với bức xạ mặt trời:

G^′′= (2400 × 0.3 × 98.89) + (1800 × 0.2 × 66.93) = 95295.6 (kg)

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

8

Từ cơng thức (2.7): g_s =^{(15087.6+0,5×95295.6)}

<b>❖ Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do Δt: Q<small>21</small></b>

Do phía trên phòng học là mái nên nhiệt hiện truyền qua mái được tính theo cơng thức:

Trong đó:

Q₂₁: Dịng nhiệt đi vào khơng gian cần điều hịa do sự tích nhiệt của các kết cấu mái và do độ chênh lệch nhiệt độ của khơng khí giữa bên ngồi và bên trong, W

F: Diện tích mái chịu bức xạ mặt trời, m²

k: Hệ số truyền nhiệt qua mái, phụ thuộc vào kết cấu vật liệu làm mái, W/m<small>2</small>K. Tra bảng 4.9 và 4.15 (Trang 140 và 145, [6]).

Δt_td: Độ chênh lệch nhiệt độ tương đương,℃

+ Đối với mái phía trên là sân thượng, tiếp xúc trực tiếp với khơng gian ngồi: ∆t_td= (t_N− t_T) +^ε^S^{× R}^N

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

9

Vậy: ∆t_td= (t_N-t_T) + ^ε<small>s.R</small>_N

<small>α</small>_N = (34.6 − 26) + ^{0.52 x 896.6}

<small>20</small> = 31.91 °C Dựa vào bảng 4.9 (Trang 140, [6]), ta được k = 2.67 (W/m<small>2</small>K)

<b>* Tính cho phịng học ở tầng 3 </b>

Diện tích mái tiếp xúc khơng gian ngồi trời: F = 98,89 (m<small>2</small>)

Thế vào công thức (2.9): Q₂₁ = 2.67 × 98.89 × 31.91 = 8425.4 (W)

<b>❖ Nhiệt hiện truyền qua vách Q<small>22</small></b>

Nhiệt truyền qua vách Q<small>22</small> gồm 2 thành phần:

- Do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà Δt = t_N− t_T

- Do bức xạ mặt trời vào tường, tuy nhiên phần nhiệt này được coi bằng khơng tính tốn. Nhiệt truyền qua vách cũng được tính theo biểu thức ở trang 142 tài liệu [6]:

Q₂₂ = ∑Q_2i = k_i × F_i × ∆t = Q_22t+ Q_22c+ Q_22k, W (2.11) Trong đó:

Q_22t: Nhiệt hiện truyền qua tường, W Q_22c: Nhiệt hiện truyền qua cửa ra vào, W Q_22k: Nhiệt hiện truyền qua kính cửa sổ, W

k_i: Hệ số truyền nhiệt của tường, cửa ra vào và kính của sổ, W/m²K F_i: Diện tích của tường, cửa ra vào và kính cửa sổ, m²

∆t: Chênh lệch nhiệt độ giữa khơng khí bên ngồi và bên trong khơng gian điều hoà, <small>o</small>C

<b>Nhiệt truyền qua tường Q<small>22t</small>: </b>

Trong đó:

F_t: Diện tích bề mặt tường, m<small>2</small>∆t: Độ chênh lệch nhiệt độ, ℃

k_t: Hệ số truyền nhiệt qua tường, W/m<small>2</small>K. Được xác định theo công thức:

1α_N^{+ ∑}

δ_iλ_i ⁺

1α_T

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

10

Trong đó:

α_N = 20 W/m<small>2</small>K: Hệ số toả nhiệt phía ngồi tường khi tiếp xúc trực tiếp với khơng khí bên ngồi;

α_N = 10 W/m<small>2</small>K: Hệ số toả nhiệt phía ngồi tường khi tiếp xúc gián tiếp với khơng khí bên ngồi;

α_T = 10 W/m<small>2</small>K: Hệ số toả nhiệt phía trong nhà;

δ_i: Độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường (m). Ta có: δ_V = 0.01 m; δ_g = 0.18 m λ_i: Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường W/mK. Theo bảng 4.11 (Trang 143, [6]), ta có: λ_v = 0.93 W/mK; λ_g = 0.81 W/mK.

Trường hợp tiếp xúc trực tiếp với lớp khơng khí bên ngồi:

20^{+ 2 ×}0.010.93⁺

= 2.54 (W/m²K) Trường hợp tiếp xúc gián tiếp với khơng khí bên ngồi:

10^{+ 2 ×}0.010.93⁺

<b>Nhiệt truyền qua cửa ra vào Q<small>22c </small>và kính cửa sổ Q<small>22k</small></b>

Vì cửa ra vào và cửa sổ có vật liệu làm giống nhau là kính trong suốt và dày 6 mm nên ta tính nhiệt truyền qua cửa ra vào và cửa số theo công thức như sau:

Trong đó:

F: Diện tích kính của cửa sổ và cửa ra vào, m²∆t: Hiệu nhiệt độ giữa bên trong và ngoài nhà, <small>o</small>C k: Hệ số truyền nhiệt qua cửa kính, W/m<small>2</small>K

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

11

<b>* Tính tốn cho phịng học tại tầng 3: </b>

- Độ chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài nhà: Δt = t_N– t_T = 34.6 − 26 = 8.6<small>0</small>C - Diện tích của cửa ra vào là 27 m²

- Kính đặt đứng, cấu tạo 1 lớp nên ta tra bảng 4.13 (trang 144, [6]), từ đó suy ra được hệ số truyền nhiệt k qua kính vào mùa hè là 5.89 W/m²K.

Vậy nhiệt truyền qua cửa ra vào và kính cửa sổ của phịng học là: Q_22c+ Q_22k = 5.89 × 27 × 8.6 = 1367.66 (W) Vậy: Q₂₂ = Q_22t+ Q_22c + Q_22k = 915.48 + 1367.66 = 2283.14 (W)

<b>❖ Nhiệt truyền qua nền Q<small>23</small></b>

Nhiệt truyền qua nền cũng được tính theo cơng thức như sau:

<b>❖ Nhiệt hiện toả ra do thiết bị </b>

<b>Nhiệt hiện toả ra do đèn chiếu sáng Q<small>31</small></b>

Tất cả khơng gian trong phịng đều cần đến nguồn chiếu sáng bằng các loại đèn điện, có hai loại thường được sử dụng là đèn huỳnh quang và đèn sợi tóc. Nguồn nhiệt toả ra thì các thiết bị này cũng góp phần làm cho phịng nóng lên. Vì vậy khí tính tốn tải lại ta cần xác định các nguồn nhiệt này. Cách tính đơn giản là chỉ cần tính tổng cơng suất của mỗi bóng đèn, nên Q<small>31</small> có thể được xác định theo cơng thức như sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

12

Trong đó:

N: Tổng cơng suất ghi trên bóng đèn, W

<b>* Tính tốn cho phịng học tại tầng 3: </b>

Vì đây là loại đèn Led Panel dạng tấm 600 x 600 mm của hãng MPE, ta tra thông số kỹ thuật có được N = 40W

Tổng số lượng đèn có trong phịng học: 12 cái Vậy nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng:

Q₃₁ = 12 × 40 = 480 (W)

<b>Nhiệt hiện toả ra do thiết bị Q<small>32</small> </b>

Trong đó:

N_i: Cơng suất điện ghi trên dụng cụ, W

<b>* Tính tốn cho phịng học tại tầng 3: </b>

Vậy lượng nhiệt toả ra của một tivi vào phòng học là 120 (W) Q₃₂ = ∑N_i = 1 × 120 = 120 (W)

<b>❖ Nhiệt hiện và ẩn do con người tỏa ra Q<small>4h</small> và Q<small>4â</small></b>

Nhiệt hiện do người tỏa ra chủ yếu là đối lưu và bức xạ, được xác định theo công thức như sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

13

Tra bảng 4.18 (trang 149, tài liệu [6]), ta xác định được phịng là phịng học, có nhiệt độ cài đặt là 26<small>o</small>C và mức độ hoạt động là ngồi và hoạt động nhẹ. Nên từ đó ta xác định được nhiệt hiện và nhiệt ẩn cho người ở trong phòng lần lượt là q_h = 60 Wvà q_a = 60 W.

<b>* Tính tốn cho phịng học tại tầng 3: </b>

Nhiệt hiện: Q_4h = n × q_h = 33 × 60 = 1980 W Nhiệt ẩn: Q_4â = n × q_â = 33 × 60 = 1980 W

Vậy nhiệt tỏa ra do người là: Q₄ = Q_4h+ Q_4â = 1980 + 1980 = 3960 W

<b>❖ Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Q<small>N</small></b>

Phịng học khơng có hệ thống cấp gió tươi sơ bộ và cũng khơng có thơng gió bằng quạt nên Q_N = 0.

<b>❖ Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q<small>5h</small> và Q<small>5â</small></b>

Khơng gian điều hịa được làm kín để chủ động kiểm sốt được lượng gió tươi cấp cho phịng nhằm tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn có hiện tượng rị lọt khơng khí qua khe cửa sổ, cửa ra vào và khi mở cửa do người ra vào. Hiện tượng này xảy ra càng mạng khi chênh lệch nhiệt độ trong nhà và ngoài trời càng lớn Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt được xác định theo công thức (trang 151, [6]) như sau:

Q_5h = 0.39ξ×V×(t_N− t_T), W (2.20) Q_5â = 0.84 × ξ × V × (d_N− d_T), W (2.21) Trong đó:

V: thể tích phịng (m³)

ξ: hệ số kinh nghiệm, tra bảng 4.20 trang 151 tài liệu [6] ta xác định được ξ = 0.7

<b>* Tính tốn cho phịng học tại tầng 3: </b>

V = 10.09 × 9.8 × 3.415 = 337.7 (m³)

Q_5h = 0.39 × ξ×V×(t_N− t_T) = 0.39 × 0,7 × 337,7 × (34.6 − 26) = 792.85 (W) Q_5â = 0.84 × ξ×V×(d_N− d_T) = 0.84 × 0,7 × 337,7 × (19 − 12.8) = 1231.11 (W) Vậy nhiệt tỏa do gió lọt là: Q₅ = Q_5h + Q_5â = 792.85 + 1231.1 = 2023.96 (W)

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

- Nhiệt hiện và ẩn tỏa từ bán thành phẩm

Tuy nhiên, các tổn thất nhiệt trong các trường hợp trên là nhỏ nên ta có thể bỏ qua, do đó Q₆ = 0.

<b>Bảng 2.2 Kết quả tính tốn nhiệt của phòng (W) Q<small>11 </small>Q<small>21 </small>Q<small>22 </small>Q<small>23 </small>Q<small>31 </small>Q<small>32 </small>Q<small>4 </small>Q<small>N </small></b>

<b>Q<small>5 </small>Q<small>0 </small>Q<small>4h </small>Q<small>4a </small>Q<small>hN </small>Q<small>aN </small></b>

2489 8425.4 2283.14 927 480 120 1980 1980 0 0 2023.96 20708.5

<b>2.1.1.3 Thiết lập sơ đồ điều hịa khơng khí </b>

Hình 2.2 Sơ đồ tuần hồn một cấp cho dàn lạnh 2 khối

Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau: Khơng khí trong tại khơng gian điều hịa có trạng thái T qua cửa lấy gió có van điều chỉnh 1 được đưa vào buồng xử lý nhiệt ẩm 2 tại đây khơng khí được xử lí theo chương trình định sẵn đến một trạng thái O ≡ V nhất định nào đó và được quạt 3 vận chuyển theo đường ống gió 4 vào phịng 6 qua các miệng thổi 5. Khơng khí tại miệng thổi 5 sau khi vào phòng nhận nhiệt thừa Q<small>T</small> và ẩm thừa W<small>T</small> và giữ ngun trạng thái khơng khí T. Chu trình như thế cứ tiếp tục tuần hồn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

Hình 2.3 Sơ đồ tuyến tính về mối quan hệ giữa nhiệt độ và PMV.

Kết quả của phương pháp đánh giá mức độ tiện nghi theo phương pháp hệ số hiệu chỉnh với yếu tố kì vọng ePMV-AC trong điều kiện phịng học có điều hịa và mang lại kết quả chính xác. Vì vậy, khơng có phịng học thơng gió tự nhiên nào đáp ứng tiện nghi nhiệt cho người học. Vì vậy, cần có những điều chỉnh về thơng gió, xây dựng, bố trí thời gian sử dụng hợp lý, quy định trang phục… để cải thiện sự thoải mái nhiệt của người học. Đặc biệt là có thể điều chỉnh thơng gió và độ ẩm bằng cách thiết lập hệ thống quạt và phun sương có sự điều khiển lưu lượng gió và độ ẩm theo chỉ số PMV. Ngoài ra, đối với các phịng có điều hồ khơng khí thì cần phải điều chỉnh nhiệt độ cài đặt phù hợp với nhiệt độ tiện nghi theo buổi sáng và buổi chiều để góp phần tiết kiệm năng lượng [8].

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

16

<b>2.1.2.2 Nghiên cứu ngồi nước </b>

<b>a). Dự đốn và tối ưu hóa tiện nghi nhiệt, chất lượng khơng khí và năng lượng, mức tiêu thụ của các phịng máy lạnh thơng thường dựa trên mơ hình dự đốn Hybrid. </b>

Hệ thống HVAC mang lại sự thoải mái trong mơi trường điều hịa, nhưng chúng thường tiêu thụ một lượng lớn năng lượng trong để đạt được mức độ thoải mái về nhiệt và chất lượng khơng khí trong nhà (IAQ). Việc cân bằng sự thoải mái về nhiệt, chất lượng khơng khí và tiêu thụ năng lượng là một nhiệm vụ đầy thách thức. Vì vậy, nhóm nghiên cứu gồm Fangli Hou, Jun Ma, Helen H.L. Kwok, Jack C.P. đã phát triển một dự đoán nhanh và tối ưu hóa chất lượng, sự thoải mái của người sử dụng và mức tiêu thụ năng lượng và mối liên hệ mật thiết giữa cách bố trí chỗ ngồi của sinh viên có ảnh hưởng rất lớn đến trường nhiệt độ và nồng độ CO<small>2</small> trong không gian giảng đường.

Hình 2.4 Sơ đồ khái quát các trình tự dự án mơ phỏng

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

17

Hình 2.5 Cách bố trí sinh viên theo 2 trường hợp: Bố trí theo cách ngồi thường (trái) và bố

trí theo chỗ ngồi hình Zigzag (phải)

Hình 2.6 Sự khác nhau về chỉ số trường nhiệt độ (<small>o</small>C) và nồng độ CO<small>2</small> (ppm) giữa 2 cách bố trí chỗ ngồi

Sau khi tính tốn sắp xếp bố trí vị trí ngồi của các sinh viên có trong giảng đường và tiến hành mơ phỏng cho 2 trường hợp bố trí (bố trí ngồi bình thường và bố trí ngồi theo hình zigzag). Phần mềm mơ phỏng xuất kết quả trường nhiệt độ và nồng độ CO<small>2</small> cho 2 trường hợp trên. Ta thấy rằng khi bố trí các chỗ ngồi theo cách thông thường, ở độ cao 1.1m và tốc độ gió là 0.9 m sự tích tụ nhiệt phân bố tập chung cao tại khu vực trung tâm. Với trường hợp các sinh viên được bố trí theo hình dạng Zigzag, sự tập chung về nhiệt thấp hơn so với khi các sinh viên ngồi bình thường và có hệ thống thơng gió trong khu vực điều hịa. Xét đến sự phân bố nồng độ CO<small>2</small>, khi ấy sự ảnh hưởng về cách bố trí tập chung lượng người ảnh hưởng rõ rệt đến sự thay đổi về chỉ số CO<small>2</small>.

</div>