THIẾT KẾ CHE NẮNG, THÔNG GIÓ, CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM, CÁCH ÂM

VẬT LÝ KIẾN TRÚC
Xác định Qđl và Qmh cho hai TH sau:
Nhiệt độ không khí tk = 30oC; e = 28,9
mmHg, (Φ =90%) vận tốc gió v = 0,5
m/s.
 Nhiệt độ không khí tk = 30oC; e = 28,9
mmHg, (Φ =90%) vận tốc gió v = 1 m/s
Bạn có nhận xét gì từ kết quả tính toán
trên?


1


VẬT LÝ KIẾN TRÚC
Chương 2
THIẾT KẾ CHE NẮNG, THÔNG GIÓ, CÁCH
NHIỆT, CÁCH ẨM, CÁCH ÂM
THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.1 Mục đích và yêu cầu của thiết kế thông gió
tự nhiên
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
2.3 Thiết kế thông gió tự nhiên và nhân tạo
2.

2


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN

2.1 Mục đích và yêu cầu của TGTN
 Mùa nóng nếu con người sống và làm việc
trong căn phòng đóng cửa sẽ cảm thấy nóng
bức, ngột ngạt,... Đó là do khả năng tỏa nhiệt
bằng đối lưu và bốc hơi mồ hôi bị hạn chế
trong khi nhiệt độ môi trường cao.
 Mùa lạnh nếu con người sống và làm việc
trong căn phòng mở cửa sẽ cảm thấy giá lạnh.
Đó là do gió mùa lạnh làm tăng mức độ tỏa
nhiệt của con người dưới dạng đối lưu trong
khi nhiệt độ môi trường thấp.
3


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN

2.1 Mục đích và yêu cầu của TGTN





Trong điều kiện khí hậu nước ta, việc khai thác
và hạn chế gió tự nhiên theo mùa nhằm đảm bảo
tiện nghi vi khí hậu cho con người sống và làm
việc trong nhà là một vấn đề đặc biệt quan trọng.
Người ta gọi các biện pháp kiến trúc để đạt được
các mục đích trên là tổ chức thông gió tự nhiên.

Ngược lại, thông gió xảy ra khi có sự dịch
chuyển của không khí nhờ sự làm việc của các
hệ thống cơ khí như quạt máy, điều hoà không
khí gọi là thông gió nhân tạo.
4


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.1 Mục đích và yêu cầu của TGTN
 Đối với nhà dân dụng:





Tăng cường tốc độ chuyển động của không
khí trong phòng vào mùa nóng và hạn chế
gió thổi vào mùa lạnh;
Tăng diện tích các khu vực trong nhà có gió
xuyên qua trong mùa nóng.
Thải khói nhà bếp, mùi hôi của khu vệ sinh ra
ngoài để không ảnh hưởng đến phòng ở và
làm việc.
5


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …

2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.1 Mục đích và yêu cầu của TGTN
 Đối với nhà công nghiệp: Ngoài các mục
đích trên còn phải đáp ứng các mục đích:
 Thải lượng nhiệt thừa do máy móc, thiết bị và
con người sinh ra chống nóng;
 Thải các hơi độc hại và bụi khói công nghiệp
ra ngoài, thay đổi không khí ô nhiễm trong
xưởng bằng không khí trong sạch ngoài trời.
 Thải hơi nước trong các nhà sản sinh nhiều
hơi nước, chống ẩm cho các công trình
6


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.1 Mục đích và yêu cầu của TGTN
 Đối với tiểu khu nhà ở:
 Làm cho toàn tiểu khu được thông thoáng,
đảm báo gió mát mùa hè thổi đến mọi công
trình.
 Tránh hiện tượng nhà trước chắn gió của
nhà sau và tránh hiện tượng gió thổi bụi khói,
khí độc hại của khu công nghiệp vào khu dân
cư.
7


Chương 2

…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN

2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Không khí trong nhà chuyển động được
là nhờ:
 Sự chênh lệch áp lực khí động giữa trong
nhà và ngoài nhà do gió gây ra (gọi tắt là
áp lực khí động).
 Sự chênh lệch trọng lượng riêng giữa
không khí trong và ngoài nhà do nhiệt độ
khác nhau gây ra (gọi tắt là áp lực nhiệt).
8


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Thông gió nhờ áp lực khí động
 Vận tốc gió có thể coi là những vectơ song
song với mặt đất và có xu hướng tăng dần
theo chiều cao.
 Tuy nhiên, tùy thuộc địa hình mà sự biến thiên
vận tốc gió theo chiều cao từ mặt đất không
giống nhau.
 Nơi có nhiều vật cản (nhà cửa, cây cối, …)
vận tốc gió ở gần mặt đất giảm đi rõ rệt.
9

Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …

Gradien vận tốc gió phụ thuộc địa hình

10


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Thông gió nhờ áp lực khí động
 Dù không khí rất nhẹ, (khối lượng riêng khoảng



1,2 kg/m3) khi chuyển động tạo nên áp lực lên mặt
các vật cản.
Áp lực này tỷ lệ thuận với bình phương vận tốc
gió.

11


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong

nhà

ρ 0v 2
Pg =
, kg / m 2
2
Trong đó:
Pg – áp lực gió Pa (N/m2)
ρ0 - khối lượng riêng của không khí
V - vận tốc gió (m/s)
12


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Thông gió nhờ áp lực khí động
Khi gió thổi đến một ngôi nhà đơn độc sẽ phát




sinh hiện tượng sau:
Ở mặt đón gió, không khí bị ngăn lại, vận tốc giảm
đi, động năng biến thành thế năng và như vậy trên
mặt đón gió áp lực không khí ngoài nhà lớn hơn
áp lực không khí trong nhà.
Nếu đục lỗ ở mặt tường, không khí sẽ chuyển
động từ ngoài vào trong. Ta nói, trên mặt nhà đó

có áp lực khí động dương và kí hiệu bằng dấu (+).
13


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Thông gió nhờ áp lực khí động




Khi gió thổi đến một ngôi nhà đơn độc sẽ phát
sinh hiện tượng sau:
Ở mặt sau nhà, hai đầu hồi và mái, luồng gió sẽ
tách khỏi vật thể, uốn cong, lượn qua. Do hiện
tượng tách dòng này, tại khu vực sát mặt tường
và mái xuất hiện vùng gió xoáy với áp lực khí
động âm kí hiệu bằng dấu (-).
Nếu đục lỗ trên mặt tường và mái trên vùng áp lực
âm, không khí sẽ chuyển động từ trong ra ngoài.
14


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Thông gió nhờ áp lực khí động

Sự tạo thành vùng áp lực dương và âm do
gió

15


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Thông gió nhờ áp lực khí động
a. Mái cong
b. Mái bằng
c. Mặt bằng
hình chữ
nhật
d. Mặt bằng
hình chữ L

Luồng gió uốn quanh nhà

16


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …


Thông gió nhờ áp lực nhiệt

Sự tạo thành vùng áp lực dương và âm do áp lực nhiệt.

17


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà

Thông gió nhờ áp lực nhiệt






Sự chênh lệch nhiệt độ không khí ở bên trong và
bên ngoài nhà làm cho trọng lượng riêng của
không khí khác nhau. Đây là nguyên nhân sinh ra
gió do sức đẩy trọng lực.
Thông thường, không khí trong nhà nóng hơn,
trọng lượng riêng nhỏ hơn, nên nhẹ, bay lên cao,
thoát ra lỗ cửa phía trên, trong khi không khí ngoài
nhà nặng hơn, tràn vào qua cửa phía dưới để lấp
chỗ trống.
Sau đó, phần không khí nặng này lại được đốt
nóng và bay lên cao, cứ như vậy, không khí lưu
thông liên tục qua nhà.

18


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Thông gió nhờ áp lực nhiệt




Những nguồn nhiệt đốt nóng không khí trong nhà
chủ yếu bao gồm: lượng nhiệt độ con người sản
sinh ra; lượng nhiệt truyền qua kết cấu vào nhà và
lượng nhiệt do sản xuất sản sinh ra (lò đúc, lò sấy,
máy móc, đèn điện, bếp đun v.v...)
Trong đó, chỉ có nguồn nhiệt do các quá trình sản
xuất nóng (xưởng đúc, luyện gang thép, buồng
sấy...) sinh ra mới có khả năng tạo thành tốc độ
không khí đáng kể.
19


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Thông gió nhờ áp lực nhiệt
 Áp suất do tác dụng của nhiệt gây ra được

xác định theo công thức:
Pt = h (γ1- γ2), kg/m2
 Trong đó:

h- độ cao chênh lệch giữa các tâm cửa gió
vào và cửa gió ra;

γ1- γ2- trọng lượng riêng của không khí ở
cửa gió vào và cửa gió ra.
20


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà

Thông gió nhờ áp lực nhiệt




Trong điều kiện khí hậu nước ta, nhà dân dụng và
nhà công nghiệp có quá trình sản xuất nguội thì
sức đẩy trọng lực thường rất nhỏ, gió trong nhà
chủ yếu là lợi dụng gió tự nhiên thổi thẳng qua nhà
để nhà được thông gió tốt .
Đối với nhà công nghiệp có quá trình sản xuất
nóng, thường tồn tại đồng thời cả áp lực khí động
và áp lực nhiệt. Hai loại áp lực này có thể tác dụng

cùng chiều hoặc ngược chiều. Người thiết kế cần
tận dụng cả hai để loại thế áp này và dùng các
biện pháp để cho chúng tác động cùng chiều với
nhau.

21


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Mục đích chính của thông gió tự nhiên là :




Tăng cường tốc độ gió, do hiệu quả làm mát
phòng phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của
không khí càng lớn, con người toả nhiệt càng
nhanh và về mùa hè càng cảm thấy mát.
Mở rộng phạm vi diện tích có gió thổi qua trong
khu vực con người sinh hoạt và làm việc, (khu
vực này có thể giới hạn từ độ cao cách mặt sàn
khoảng 0,2m đến 2m) do phạm vi bí gió trong
phòng càng nhỏ, việc bố trí chỗ làm việc, sinh
hoạt càng dễ dàng.

22

Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Đánh giá thông gió tự nhiên
Người ta thường dùng các chỉ tiêu sau đây để đánh



giá hiệu quả của TGTN
Vận tốc gió và diện tích được thông gió trong
phòng.
Tuy nhiên:

Vận tốc gió chỉ có thể xác định được bằng thực
nghiệm, còn diện tích được thông gió thường
được xác định trên các thí nghiệm mô hình.

Trong thiết kế chỉ có thể đánh giá theo kinh
nghiệm mang ý nghĩa định tính.

23


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Đánh giá thông gió tự nhiên

 Hệ số thông thoáng Kth
Kth = K1. K2

∑ viVi
K1 =
vnV

K2 =

V − ∑ Vlg
V

Trong đó:
vi, Vi - vận tốc gió trung bình trong thể tích được thông gió i
vlg - thể tích vùng lặng gió trong phòng;
V - thể tích phòng; V = ∑Vi + Vlg;
vn - tốc độ gió tính toán ngoài nhà.

24


Chương 2
…., THIẾT KẾ THÔNG GIÓ, …
2. THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.2 Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
 Đánh giá thông gió tự nhiên
 Hệ số thông thoáng Kth


Đối với nhà dân dụng có thể xác định K1; K2

theo công thức:

∑ vi Fi
K1 =
vn F

K2 =

F − ∑ Flg
F

Trong đó:
Fi, Flg, F là các diện tích tương ứng với các thể tích Vi,
Vlg, V trong công thức trên

25