LỜI MỞ ĐẦU
Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của đất nước, lao động sản xuất trong nền
công nghiệp luôn là vấn đề mang tính nền tảng. Hơn nữa, trong những năm gần đây,
nhiều khu công nghiệp lớn ở nước ta được hình thành với hàng loạt các nhà máy, xí
nghiệp và các dịch vụ kèm theo đã giải quyết việc làm cho một số lượng lao động
lớn. Tuy nhiên, trước tình hình phát triển nhanh và nhiều của các cơ sở công nghiệp,
dịch vụ…thì vấn đề môi trường, nhất làm môi trường lao động của người công nhân
lao động đang bị ô nhiễm bởi các yếu tố độc hại như: ô nhiễm nhiệt, bụi , hơi khí
độc, tiếng ồn, rung, nhiều chất phóng xạ, vi sinh vật gây bệnh. Mà môi trường lao
động là khoảng không gian nơi làm việc của người lao động, là môi trường không
khí, môi trường nước thải, chất thải rắn…có trong lao động sản xuất, tại nơi làm
việc của người công nhân lao động. Trong nhà máy, xí nghiệp, các cơ sở sản xuất,
kể cả hầm mỏ, không gian kín, công trường xây dựng…Môi trường lao động
thường bị ô nhiễm bởi con người tỏa nhiệt, các dây chuyền công nghệ, máy móc,
thiết bị sản xuất có quá trình gia nhiệt, phản ứng hóa học, sinh học, nguyên vật liệu
bị nghiền, tán, ép… làm sản sinh ra những lượng lớn nhiệt dư, bụi, hơi khí độc, ồn
rung, bức xạ có hại…Tức là tại nơi làm việc của người lao động là nguồn phát sinh
các yếu tố độc hại tập trung nhất. Nếu khi thiết kế máy móc, thiết bị công nghệ sản
xuất của các nhà khoa học, kỹ sư chưa tính hết các bộ phận, cơ cấu kèm đi theo
máy, nhằm thu gom hay hạn chế các yếu tố có hại đó thì chúng sẽ tung ra xung
quanh làm ô nhiễm môi trường lao động. Trong môi trường lao động thì có 10 yếu
tố độc hại. Nhưng theo khảo sát đánh giá của viện nghiên cứu Khoa học kỹ thuật
Quốc gia thì đã cho kết luận là hiện nay phần lớn các cơ sở sản xuất, trong các môi
trường lao động thì có 3 yếu tố có hại nổi trội nghĩa là các yếu tố này có mức độ
khắc nghiệt cao hơn các yếu tố còn lại. Đó là yếu tố: nhiệt nóng, bụi, hơi khí độc.
Cụ thể là tại các cơ sở sản xuất thường có nhiệt độ cao, người lao động bị nóng nực,
chịu vi khí hậu xấu chiếm đến 60%, nhất là vào mùa hè, hơn nữa giờ đây nhiệt độ
của trái đất ngày một nóng lên góp phần gia tăng nhiệt độ tại các nhà xưởng; Về
bụi, hơi khí độc thì vượt quá tiêu chuẩn cho phép cũng không giới 50%. Như vậy
cùng một lúc cả 3 yếu tố này đều vượt tiêu chuẩn cho phép, theo công thức đánh giá
cái mức độ khắc nghiệt tổng hợp của các yếu tố môi trường lao động thì thấy rằng 3
yếu tố này đã làm cho mức khắc nghiệt của điều kiện lao động nói chung được quan
tâm hiện nay. Cả 3 yếu tố này đều làm cho môi trường không khí bị ô nhiễm. Để có
thể giải quyết bài toán này thì ta giải quyết bài toán ô nhiễm môi trường không khí,
không những chỉ giải quyết cải thiện môi trường lao động mà ngày nay vấn đề đặt
ra làm sao giải quyết được bài toán môi trường lao động lại góp phần vào bảo vệ
môi trường chung. Có nghĩa là việc xem không khí ở ngoài các cơ sở sản xuất như
trước đây đã từng thực hiện là không khí ngoài trời thì mát, sạch, không nóng,
không có mùi hôi, ít bụi, ít vi trùng…cho nên bây giờ việc lấy không khí ngoài trời
vào để cải thiện môi trường lao động sẽ phải xem xét lại vì hiện nay do quá trình
công nghiệp hóa, hiện đại hóa và đô thị hóa mà làm cho môi trường không khí ngày
càng bị ô nhiễm với nhiệt độ cao khoảng 32
÷
39
o
C, nhiều bụi và hơi khí độc…cho
nên việc giải quyết môi trường lao động khó khăn hơn. Hơn thế nữa vấn đề để lấy
không khí sạch ở ngoài trời để cấp vào nơi làm việc cho người lao động để cải thiện
môi trường làm việc đã không còn hữu dụng nữa. Do đó nếu chúng ta cải thiện môi
trường lao động bằng lấy không khí bị ô nhiễm ngoài trời vào đã vô tình đẩy ô
nhiễm môi trường không khí, bụi, khí độc lại càng ô nhiễm môi trường hơn. Vì thế
trong công tác bảo hộ lao động một trong những yêu cầu quan trọng được đặt ra là
áp dụng các biện pháp kỹ thuật, công nghệ làm mát, làm sạch không khí trong nhà
xưởng với hệ thống thông gió và các thiết bị làm mát không khí, lắng lọc làm sạch
bụi, hơi khí độc… tại nơi làm việc. Vậy với vấn đề trên, đồ án “xây dựng quy
trình công nghệ để xử lý nhiệt nóng, bụi hơi khí độc” sẽ giải quyết bài toán ô
nhiễm không khí trong nhà xưởng.
MỤC LỤC
Trang
Mục lục
Lời mở đầu
Chương 1
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NHIỆT DƯ TRONG MÔI TRƯỜNG LAO ĐỘNG
1.1. Định nghĩa nhiệt dư..................................................................................
1.2. Nguồn phát sinh lượng nhiệt dư................................................................
1.3. Công nghệ xử lý nhiệt dư.........................................................................
Chương 2
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỤI TRONG MÔI TRƯỜNG LAO ĐỘNG......
2.1. Định nghĩa bụi..........................................................................................
2.2. Nguồn phát sinh bui..................................................................................
2.3. Phân loại bụi.............................................................................................
2.4. Tác hại của bụi.........................................................................................
2.5. Công nghệ xử lý bụi.................................................................................
Chương 3
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ HƠI KHÍ ĐỘC TRONG MÔI TRƯỜNG LAO ĐỘNG
......................................................................................................................
3.1. Khái niệm hơi khí độc..............................................................................
3.2. Tác hại của hơi khí độc.............................................................................
3.3. Công nghệ xử lý hơi khí độc.....................................................................
KẾT LUẬN......................................................................................................
Tài liệu tham khảo
Chương 1
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NHIỆT DƯ TRONG MÔI TRƯỜNG LAO ĐỘNG
1.1. Định nghĩa:
Trong sản xuất, cũng như trong sinh hoạt, con người sử dụng rất nhiều năng
lượng. Các dạng năng lượng này thường chuyển hoá và sinh ra nhiệt dư phát tán
vào trong không khí làm tăng nhiệt độ của môi trường.
Do đó, nhiệt dư trong sản xuất là lượng nhiệt tồn tại trong môi trường lao động của
nhà xưởng, là hiệu số giữa lượng nhiệt toả ra bên trong nhà xưởng và lượng nhiệt
tổn thất ra bên ngoài nhà. Vậy để giải quyết được vấn đề chống nhiệt, chúng ta cần
phải xác định được lượng nhiệt thừa toả ra trong phòng.
Ta có:
∑
du
Q
=
∑∑
==
−
n
i
tthat
n
i
toa
QQ
11
)(
Trong đó:
-
∑
du
Q
: Lượng nhiệt thừa còn lại trong nhà (kcal/h)
-
∑
=
n
i
toa
Q
1
: Tổng lượng nhiệt (kcal/h) toả ra trong nhà do các nguyên nhân sau:
• Toả nhiệt do người
• Toả nhiệt do thắp sáng và các máy móc dùng điện.
• Toả nhiệt do các quá trình công nghệ.
• Toả nhiệt do bức xạ mặt trời truyền qua kết cấu: tường, mái, trần, cửa, cửa
sổ, kính...
-
∑
=
n
i
tthat
Q
1
: Lượng nhiệt tổn thất ra ngoài nhà chỉ xẩy ra trong trường hợp nhiệt độ
bên trong nhà lớn hơn nhiệt độ bên ngoài nhà và lượng nhiệt này truyền qua kết cấu
bao che (tường, mái, trần, cửa…). (kcal/h)
1.2. Nguồn gốc phát sinh lượng nhiệt dư
Lượng nhiệt dư phát sinh từ:
-Bức xạ mặt trời: là lượng nhiệt do ánh nắng mặt trời qua cửa sổ, qua tường,
kính và mái vào nhà xưởng.
- Nhiệt của công nghệ: là lượng nhiệt phát sinh do sử dụng các công nghệ trong
quá trình sản xuất: máy móc, động cơ chạy bằng điện, lò nung, sấy…
- Nhiệt của hệ thống chiếu sáng: là lượng nhiệt tỏa ra do sử dụng các loại bóng
đèn chiếu sáng, quạt,…
- Nhiệt tỏa ra từ người lao động: là lượng nhiệt do con người tỏa ra trong quá trình
làm việc.
1.3. Tác hại của vi khí hậu nóng ảnh hưởng đến sức khỏe người công nhân lao
động và đối với sản xuất
1.3.1. Đối với sức khỏe người lao động
Khi làm việc trong môi trường gây ra cảm giác nóng (môi trường làm việc nóng,
nhiều lượng nhiệt dư) thì người công nhân lao động thoát mồ hôi nhiều, do đó họ sẽ
uống nhiều nước mà đa số nguồn nước uống trong các nhà máy xí nghiệp thì có khả
năng nước không được sạch lắm, có thể có thành phần hóa học, nhiều vi khuẩn, vi
trùng gây bệnh…Khi đó uống vào thì sẽ gây hại đến sức khỏe, mắc bệnh đường
ruột…Mà khi nóng quá thoát mồi hôi nhiều thì họ sẽ uống nhiều nước gây loãng
dịch vị (nước bọt) do đó sẽ gây ra rối loạn tiêu hóa, ăn không ngon ngủ không yên,
làm mất, yếu sức, mất muối, vitamin…dẫn đến cơ thể mất cân bằng, tay run, nhìn
không rõ, than thể mệt mỏi…do đó, làm việc dễ dẫn đến tai nạn lao động, hay mắc
bệnh tật: có thể là bệnh ngoài da (vì tích động mồ hôi ở da, nơi vi khuẩn, vi sinh vật
gây bệnh bám vào…), bệnh hô hấp (nóng quá người công nhân lao động thở nhiều,
thở gấp nên hít nhiều bụi, hơi khí độc tồn tại trong nhà xưởng), bệnh tim mạch vì
máu huyết lưu thông không tốt, say nóng, rối loạn thần kinh gây nhức đầu…
1.3.2. Đối với sản xuất
Khi làm việc trong môi trường nóng thì các sản phẩm làm ra có thể bị hư hại, thay
đổi chất lượng như công nghệ sản xuất bánh kẹo. Nhiệt độ, độ ẩm tương đối tăng
hay giảm làm cho nguyên vật liệu trong dây truyền sản xuất ra giảm kích cỡ, kích
thước (nở, co theo chiều dài, bề rộng), trở nên giòn hay bốc hơi nhanh (nếu là dung
dịch) cho nên vi khí hậu ảnh hưởng lớsn cho công nghệ sản xuất. Rõ nhất là bong,
sợi, vải trong ngành dệt, may khi nhiệt độ cao hơn 35
o
C, độ ẩm tương đối (
ϕ
) thấp
nhỏ hơn 45% thì lớp sáp bọc ngoài bông thiên nhiên như chảy ra, xơ sợi giảm sức
dai (xơ sợi dai nhất khi t= 22
÷
30
o
C,
ϕ
= 65
÷
75%) tức là dễ đứt sợi: công nhân phải
nối nhiều, bụi bông cũng nhiều nên sản phẩm loại A giảm, loại B tăng. Nếu tăng tốc
độ gió lên không phù hợp có nhiều công đoạn sản xuất sẽ tung bụi; bong sản phẩm ,
khó đảm bảo chất lượng. Tốc độ gió trong phân xưởng kéo sợi, may chỉ được đến
0,7m/s. Còn trong nhà máy in nếu
ϕ
không ổn định sẽ có thay đổi kích thước của
giấy và in màu sẽ kém chất lượng: tăng
ϕ
từ 50% đến 80% giấy in thay đổi kích
thước 0,08% cũng đủ làm lệch màu, hư hỏng hình ảnh in màu…Ngoài ra ô nhiễm
nhiệt còn ảnh hưởng đến những thiết bị máy móc làm năng xuất lao độn của máy
không cao, sản phẩm kém về chất lượng, giảm về số lượng gây tổn thất cho nhà
máy, xí nghiệp… dẫn đến năng suất lao động nhà máy giảm, lợi nhuận cũng giảm
theo và tài chính, lương của người lao động cũng ảnh hưởng đối với công việc làm
theo năng suất.
1.4. Các công nghệ và biện pháp kỹ thuật cơ bản để xử lý nguồn nhiệt dư
trong nhà xưởng
1.4.1. Tính tổng lượng nhiệt dư
∑
Q
trong xưởng để xác định lượng gió cần
cấp vào nhà làm mát công nhân
54321
QQQQQQ ++++=
∑
(kcal/h)
- Q
1
là lượng nhiệt dư công nghệ do chạy máy phát sinh ra
Q
1
=N.860.
1
η
.
2
η
.
3
η
.
4
η
(kcal/h)
Trong đó:
N :là công suất động cơ điện(điện sử dụng) kW
1
η
: hệ số sử dụng thiết bị từ 0,7
÷
0,9
2
η
: hệ số tải trọng; tính đến hiệu số công suất cực đại và công suất trung bình bằng
từ 0,4
÷
0,9
3
η
: hệ số làm việc đồng thời 0,3
÷
0,4
4
η
: hệ số năng lượng điện biến thành nhiệt lấy từ 0,1
÷
0,95
- Q
2
là nhiệt tỏa ra từ con người:
Lượng nhiệt do người toả ra gồm có nhiệt hiện và nhiệt ẩn. Nhiệt hiện (q
h
) có
tác dụng làm tăng nhiệt độ xung quanh nên trong thông gió khử nhiệt thừa phải tính
lượng nhiệt hiện này. Còn nhiệt ẩn này (q
â
) làm tăng quá trình bốc hơi mồ hôi trên
bề mặt da. Nhiệt ẩn tuy có làm tăng entanpi của không khí nhưng hầu như không
ảnh hưởng đến nhiệt độ. Khi tính toán hệ thống điều hoà không khí phải tính lượng
nhiệt toàn phần gồm cả nhiệt hiện và nhiệt ẩn (q
tp
= q
h
+ q
â
)
Lượng nhiệt do người toả ra được tính theo công thức:
Q
2
= n.q
h
(kcal/h) = 100.n (kcal/h)
Trong đó:
n: số người có trong phân xưởng
q
h
: (kcal/người.h): Lượng nhiệt hiện do một người toả ra trong một
giờ được xác định trung bình là 100kcal/h.
- Q
3
là lượng nhiệt tỏa ra do hệ thống chiếu sáng
Q
3
=N.860 (kcal/h)
Với: N là công suất điện dùng để chiếu sáng(kW)
- Q
4
là nhiệt lượng do ánh nắng mặt trời qua cửa kính vào nhà
Q
4
=F.q.
1
τ
.
2
τ
.
3
τ
.
4
τ
kcal/h)
F: diện tích cửa kính m2
q: cường độ bức xạ mặt trời qua mặt đứng (kcal/m
2
.h)
1
τ
: hệ số xuyên sáng qua kính; cửa 1 lớp 0,9; cửa 2 lớp 0,81
2
τ
: hệ số tính đến độ bẩn kính nhà máy 0,65
÷
0,8
3
τ
: hệ số che khuất của khung cửa
Kính 1 lớp trong khung gỗ
3
τ
=0,61
÷
0,64
Kính 1 lớp trong khung sắt
3
τ
= 0,75
÷
0,79
Kính 2 lớp trong khung gỗ
3
τ
= 0,30
÷
,55
4
τ
: hệ số che khuất bởi các hệ thống che nắng như:
“ Ô văng che nắng
4
τ
= 0,95
Lá sách che nắng
4
τ
= 0,70
Kính sơn trắng đục
4
τ
= 0,65
÷
0,80
Rèm cửa bên ngoài
4
τ
=0,70
Rèm cửa bên trong
4
τ
=0,40
- Q
5
: nhiệt truyền từ trên mái nhà qua mái, trần vào trong nhà
Công thức thực nghiệm gần đúng:
Q
5
=0,047.0,65.K.F.q
0
.
ε
= 0,031.K.F.q
0
.
ε
(kcal/h)
q
0
: cường độ bức xạ tháng nóng nhất
q
0
: ở vĩ độ Bắc 10
0
: 816
÷
820kcal/m
3
.h
16
0
: 818
÷
819kcal/m
3
.h
21
0
: 816
÷
818kcal/m
3
.h
F: diện tích hình chiếu mái lên mặt ngang; diện tích nền nhà
ε
: hệ số hấp thụ nhiệt của vật liệu lợp (mái); tôn mã kẽm bằng 0,65; tôn mạ kẽm
trắng(tôn lạnh)=0,5; ngói phibro xi măng =0,65; ngói màu đỏ=0,60(tấm lợp màu
trắng=0,4
÷
0,5; màu xám sẫm=0,7; màu đen =0,90).
K: Hệ số truyền nhiệt của mái và trần (kể cả hầm mái nếu có).
K=
trn
n
ng
aa
1
...
1
1
2
2
1
1
+++++
λ
δ
λ
δ
λ
δ
(kcal/m
2
.h.
o
C)
a
ng
và a
tr
là hệ số trao đổi nhiệt ở mặt ngoài và mặt trong(phụ thuộc vị trí mái)
- Sự tiếp xúc của không khí với mái nhà, với tường nhà ở bên ngoài a
ng
, a
ng
=20
- Sự tiếp xúc của không khí với mái nhà, với tường nhà ở bên trong a
tr
, a
tr
=7.5
1
δ
,
2
δ
,
n
δ
: bề dày các lớp vật liệu của mái, trần (m)
1
λ
,
2
λ
,
n
λ
: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu kcal/m.h.
o
C (mỗi loại vật liệu có một λ khác
nhau: gạch=0.6; tôn=50; gỗ bằng=0.3…)
Nếu là một lớp không khí để cách nhiệt thì tra bảng sau:
STT
Độ dày lớp
không khí
Nhiệt trở R=1/k
Tầng cách trở
Nhiệt truyền
từ trên xuống
Nhiệt truyền từ
dưới lên
1
2
3
4
5
6
10
20
30
50
100
150-300
0,17
0,19
0,20
0,20
0,20
0,19
0,15
0,17
0,18
0,18
0,18
0,19
0,18
0,21
0,23
0,25
0,25
0,26
1.4.2. Lượng nhiệt tổn thất ra bên ngoài:
Lượng nhiệt tổn thất ra ngoài nhà xưởng qua khe hở, kết cấu… chỉ xảy ra trong
trường hợp nhiệt độ bên trong nhà lớn hơn nhiệt độ bên ngoài nhà và lượng nhiệt
này truyền qua kết cấu bao che (tường, mái, trần, cửa…).
Nếu lượng nhiệt tổn thất ra bên ngoài càng lớn thì một phần lượng nhiệt dư trong
nhà xưởng sẽ mất đi. Như vậy ta phải cần làm một số giải pháp hợp lý và có hiệu
quả rõ rệt để giảm đi một phần lượng nhiệt dư trong nhà xưởng cũng có nghĩa là
tăng lượng nhiệt tổn thất ra bên ngoài .
1.4.2.1. Làm giảm lượng nhiệt từ bức xạ mặt trời qua cửa sổ, cửa kính và tường
- Sử dụng màn chắn ngoài và rèm bên trong cửa sổ.
- Trước nhà hay trước cửa ta có thể trồng cây xanh, xây hồ nước…
1.4.2.2. Làm giảm lượng nhiệt từ bức xạ mặt trời qua mái, trần nhà vào nhà xưởng
Nghĩa là ta phải làm giảm lượng nhiệt Q
5
.
Q
5
= 0,031.K.F.q
0
.
ε
(kcal/h) = 0,031.K.F. 820.
ε
(kcal/h)
Để giảm lượng nhiệt này thì ta cần phải giảm K,
ε
, F. Tuy nhiên với ba yếu tố này
thì ta không thể giảm được F, vì F là diện tích mặt sàn làm việc, được thiết kế đúng
với quy thì làm việc nên nhà xưởng không thể thu nhỏ lại được. Vậy ta chỉ có thể
giảm K và
ε
.
- Với K: Hệ số truyền nhiệt của mái và trần (kể cả hầm mái nếu có).
Do đó, để giảm K thì giữa mái và trần ta có thể làm nhiều lớp vật liệu, đặc biệt có
lớp không khí càng tốt. Nếu có thể ta nên làm la phong, khi đó lớp không khí giữa la
phong và mái nhà nóng lên thì ta nên sử dụng thông gió hầm mái (có thể sử dụng
quạt hút).
- Với
ε
: hệ số hấp thụ nhiệt của vật liệu lợp (mái). Do đó, để giảm
ε
thì ta nên lợp
tôn cho mái nhà bằng màu trắng có hệ số 0,4
÷
0,5 hay tôn lạnh với hệ số hấp thụ
nhiệt là 0,5…
- Ngoài ra, để có thể giảm lượng nhiệt Q
5
thì ta có thể dùng sơn để sơn trần, mái
nhà để chống nóng nên sơn hai lớp, lớp trên màu xám. Thường trong các nhà máy,
xí nghiệp nên dùng sơn KENEE để sơn. Với loại sơn này, dùng 1kg sơn được 4m
2
thì giảm được 2
o
C.
- Một phương pháp nữa để có thể làm giảm lượng nhiệt Q
5
là dùng nước tưới mái
nhà. Khi nước được tưới lên mái nhà, nó sẽ tạo ra những hạt nhỏ li ti bám vào mái
nhà làm ngăn cản, giảm bức xạ mặt trời truyền vào mái và truyền nhiệt đối lưu giữa
nước và mái. Vì nước có tính chất bay hơi khi gặp nhiệt độ cao nên khi nước bay
hơi thì làm giảm được một lượng nhiệt truyền từ mái vào nhà xưởng với 1 lít nước
bay hơi tương đương với một lượng nhiệt 597,3 kcal.
1.4.2.3. Làm giảm lượng nhiệt từ các thiết bị công nghệ
Đối với nhiệt phát sinh ra từ các thiết bị công nghệ như: lò nhiệt, lò sấy, lò nung, lò
hơi, các thiết bị chạy bằng động cơ điện…thì ta nên sử dụng phương pháp hút nhiệt
cục bộ, hút nhiệt chung bằng các máy , quạt hút nhiệt tại nơi phát sinh ra nguồn
nhiệt đó.
Ngoài ra, với lượng nhiệt do dùng hệ thống chiếu sáng và do con người thải ra thì
không có biện pháp để giảm nhưng với hệ thống chiếu sáng muốn giảm một phần
nhỏ của lượng nhiệt này thì ta có thể dùng tiết kiệm bằng cách sử dụng tối đa nguồn
ánh sáng mà nhà xưởng được thiết kế tùy vào ngành nghề mà có tiêu chuẩn về độ
rọi, sử dụng tiết kiệm khi không cần thiết,…
1.4.3. Công nghệ xử lý nhiệt dư để chống nóng, chống ô nhiễm không khí nơi
làm việc của người công nhân lao động
Ta thấy trong những năm gần đây, nhiệt độ trung bình của không khí ngoài trời tăng
lên rõ rệt và còn tiếp tục tăng lên vì sự nóng lên của trái đất mà nhiều dự báo có uy
tín trên thế giới đã thông báo. Theo nghiên cứu của phân viện bảo hộ lao động thành
phố Hồ Chí Minh thì số giờ nhiệt độ ngoài trời lớn hơn 35,5
o
C ở thành phố Hồ Chí
Minh (1960-1984) trung bình khoảng 400h đến 460h/năm. Ở Tây Ninh 450 đến
500h/năm. Ở Thủ Dầu Một 250 đến 300h/năm. Nhiệt độ trung bình năm từ
1970-1985 ở thành phố Hồ Chí Minh là 26,9
o
C còn từ 1990-2001 là 27,7
o
C tăng
mỗi năm khoảng 0,13
o
C. Điều đó dự báo là vào những năm 2002-2020 nhiệt độ
không khí ngoài trời vào thời gian nắng gắt luôn lớn hơn 34
o
C.
Tức là trong nhà máy xí nghiệp kể cả nhà dân dụng, công trình điều có vi khí hậu
nóng vào mùa nóng. Việc chống nóng (còn gọi là ô nhiễm nhiệt) trở thành một vấn
đề hết sức bức xúc, cấp bách. Vì khi mà có cảm giác nóng nực, ngột ngạt nặng nề,
kéo dài thì con người mệt mỏi, các yếu tố có hại khác như bụi, hơi khí độc … lại
luôn có nhiều trong không khí nơi làm việc; kể cả trong không gian nhà dân dụng,
ngoài đường sẽ trở nên độc hại hơn với cơ thể con người. Có thể nói nếu mà làm
mát được không khí vừa khử đi lượng nhiệt dư nơi làm việc của người lao động,
vừa tạo tâm lý thoải mái cho người công nhân lao động thì đã giải quyết được một
yếu tố môi trường cơ bản cho người lao động. Nói cách khác khống chế được nhiệt
độ, độ ẩm, vận tốc gió trong nhà xưởng đạt tiêu chuẩn vệ sinh cho phép là một
trong những việc làm hàng đầu về bảo vệ môi trường nước ta.
Khi mà đã tính toán được lượng nhiệt dư trong nhà xưởng thì ta có thể dùng các
công nghệ, biện pháp kỹ thuật cơ bản sau để khử lượng nhiệt dư trong nhà xưởng
1.4.3.1. Thông gió tự nhiên
Thông gió tự nhiên là hiện tượng trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài
nhà xưởng,dưới tác dụng của các yếu tố tự nhiên như gió, nhiệt dư hoặc tổng hợp cả
hai yếu tố gió và nhiệt dư. Dưới tác dụng của nhiệt tỏa ra, không khí phía trên
nguồn nhiệt bị đốt nóng và trở nên nhẹ hơn không khí nguội xung quanh. Không khí
nóng và nhẹ tạo thành luồng bốc lên cao và theo các cửa bên trên bốc ra ngoài.
Đồng thời không khí nguội xung quanh trong nhà xưởng và không khí matf ngoài
trời theo các cửa bên dưới đi vào thay cho phần không khí đã bốc lên cao làm hạ
thấp nhiệt độ trong phòng. Như vậy, nhờ có nguồn nhiệt mà hình thành được sự trao
đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài nhà xưởng. Trường hợp ngoài trời có gió
và thổi gió chính diện vào nhà thì trên mặt trước của nhà áp xuất của gió có trị số
dương gọi làm mặt đón gió, còn trên mặt phía sau thì áp suất có trị số âm gọi là mặt
khuất gió. Nếu trên mặt khuất gió và đồn gió có mở cửa thì gió sẽ thổi qua nhà từ
phía áp suất cao đến phía áp suất thấp. Kết quả ta vẫn được sự lưu thông và trao đổi
không khí giữa bên trong và bên ngoài nhà, nhưng khác với trường hợp trên, ở nay
sụ trao đổi không khí là do gió gây ra. Trong hai trường hợp thông gió tự nhiên nêu
trên, bằng cách bố trí hợp lý các cửa thông gió. Do đó người ta còn gọi các trường
hợp thông gió nói trên là thong gió có tổ chức.
Với thông gió tự nhiên chúng ta phải tính được lượng không khí trao đổi và điều
chỉnh được lượng không khí trao đổi ấy tùy theo điều kiện bên ngoài: nhiệt độ
không khí, độ ẩm, hướng và vận tốc gió.
Thông gió tự nhiên có hai nguyên lý hoạt động:
- Lợi dụng áp lực gió ngoài trời tổ chức cho thổi vào nhà xưởng, và không khí ngoài
trời thường mát, sạch hơn bên trong cho nên cách làm này sẽ cho không khí trong
nhà giảm nóng, nhưng thường tăng độ ẩm và phần nào giảm bụi, khí độc.
- Lợi dụng nguồn nhiệt dư có trong nhà xưởng như miệng lò, mặt công nghệ gia
công nhiệt, phản ứng hóa học sinh nhiệt… sẽ hình thành áp lực nhiệt hay là trên mặt
nóng sẽ hình thành luồng đối lưu nóng. Nếu tổ chức cho lượng khí nóng của luồng
đối lưu thoát ra ngoài trời bằng cửa trời, ống thông hơi, …với một lưu lượng ra L
ra
(m
3
/h) thì không khí ngoài trời sẽ lùa vào nhà xưởng một lưu lượng L
vào
= L
ra
(m
3
/h)
theo cửa mở tính sẵn. Tức là các cửa này về phía mà ở ngoài trời không khí sạch,
không bị ô nhiễm (trước cửa có nhiều cây cối, chậu cây kiểng, hồ nước hay bãi đất
trống; có sông rạch chảy ngay qua…)
Tính toán lượng gió cần thiết để khử lượng nhiệt dư trong nhà xưởng bằng công
thức sau:
L
cần
=
)(24,0
vàora
tt
Q
−
∑
Trong đó:
- t
ra
: là nhiệt độ cho phép nơi làm việc của người công nhân lao động trong nhà
xưởng (thường lấy t
ra
=32
o
C)
- t
vào
: nhiệt độ ngoài trời. (
o
C)
- L
cần
: là lưu lượng gió cần thiết để khử lượng nhiệt dư trong nhà xưởng (kg/h)
Để lưu lượng gió cần thiết để khử lượng nhiệt dư trong nhà xưởng là m
3
/h thì lấy
L
cần
(kg/h)/γ với γ=353/(273+ t
vào
) (kg/m
3
)
Và L
cần
chính là lượng gió được lấy từ gió ngoài trời vào qua cửa sổ của nhà xưởng
(L
gió cửa sổ
) và được tính bằng công thức sau:
L
gió cửa sổ
= μ.v
cs
.F
cs
.3600 (m
3
/h).
Trong đó:
- μ =0,65 : hệ số lưu lượng.
- v
cs
: vận tốc gió vào qua cửa sổ (m/s).
- F
cs
: diện tích cửa sổ ( diện tích cửa sổ =30% diện tích của bức tường). (m
2
)
Với thông gió tự nhiên có những ưu điểm:
- Lấy được gió trời, thường gió ngoài trời là gió tươi, trong sạch ít bị ô nhiễm, ít
bụi, không có mùi hôi, ít vi trùng…
- Là nguồn năng lượng tự nhiên, rẻ tiền, công nghệ sử dụng đơn giản, dễ tính toán.
- Gió trời hợp với sinh lý con người, tạo cảm giác dễ chịu, thoải mái cho người công
nhân lao động.
Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm, thông gió tự nhiên có những nhược điểm sau:
- Nếu nhà xưởng quy hoạch kém nghĩa là cửa trời, cửa sổ, thiết kế không phù hợp
với hướng gió, hay trước cửa không có cây cối, vòi nước, hồ nước…do đó không
lấy được gió thì không giải quyết được bài toán nhiệt dư bằng thông gió tự nhiên.
Với gió lấy vào là gió bị ô nhiễm với nhiệt độ t
o
≥
32
o
C thì dựa vào công thức trên
thì L
cần
=
∞
, nghĩa là lấy gió bao nghiêu cũng không làm mát cho công nhân, khi đó
lấy gió thấy bại.
- Đặc biệt, khi không có gió (gió lặng), nhất là vào mùa nóng thì thông gió tự nhiên
không lấy gió được, do đó nhà xưởng dùng quạt, gây tốn điện hay lắp máy điều hòa
thì tốn nhiều chi phí nên không khả thi.
1.4.3.2. Thông gió nhân tạo
- Thông gió nhân tạo hay còn gọi thông gió cơ khí là trường hợp thông gió có sử
dụng quạt chạy bằng động cơ điện để làm không khí chạy từ chỗ này sang chỗ khác.
Bằng máy quạt và đường ống nối liền với nó ta có thể lấy đi không khí sạch ngoài
trời thổi vào trong nhà hoặc hút không khí nóng và ô nhiễm trong nhà thải ra ngoài.
Như vậy thông gió nhân tạo có hai trường hợp: hệ thống thông gió cơ khí thổi vào
và hệ thống thông gió hút ra.
+ Trường hợp thổi vào thường được áp dụng khi chỉ cần đưa không khí mát và
trong sạch vào một số vị trí làm việc cần thiết, còn những khu vực khác của nhà
xưởng có thể sử dụng thông gió tự nhiên.
+ Trường hợp hút ra được áp dụng khi lượng trao đổi không khí tương đối nhỏ. Nó
còn được áp dụng trong các phòng có tỏa hơi khí độc hại… Khi hệ thống hút làm
việc, áp suất không khí trong các phòng đó sẽ thấp hơn so với xung quanh và nhờ
thế hơi khí độc không lan tỏa ra các phòng lân cận. Nếu xét đến phạm vi phục vụ
của các hệ thống thông gió, có thể phân chia chúng thành hai loại khác nhau: hệ
thống thông gió chung và hệ thống thông gió cục bộ.
- Sử dụng buồng phun mưa nhân tạo làm mát bốc hơi đoạn nhiệt: Làm mát không
khí bằng bốc hơi đoạn nhiệt là biện pháp rất quan trọng để chống nóng. Không khí
ngoài trời lúc nóng nhiều ( t
o
>35
o
C thì cũng là lúc
ϕ
< 60% ) tức là nếu phun nhiều
nước với các giọt nước nhỏ li ti thì nước bốc hơi mạnh và không khí sau đó sẽ giảm
nhiệt độ. Nước không chỉ làm lạnh mà chỉ là nước máy bình thường, nước giếng…
Phương pháp này đáp ứng được nhiều thời gian tạo ra vi khí hậu mát mẻ, không khí
cấp vào cho công nhân lao động ở nơi làm việc cũng sạch hơn. Có thể coi đây là hệ
thống điều hòa không khí cấp thấp. Để sử dụng tốt hệ thống này thì hiểu biết về các
quá trình trao đổi nhiệt ẩm giữa nước và không khí như sau
+ Khi nhiệt độ nước phun mà t
n
> t
k
(nhiệt độ không khí qua buồng phun). Không
khí đi qua buồng phun xong sẽ tăng nhiệt độ, tăng độ ẩm
ϕ
mạnh, I-d đếu tăng.
Quá trình này coi là quá trình làm ấm không khí vào mùa đông ở miền Bắc.
+ Khi t
n
= t
k
đây là quá trình đẳng nhiệt t = const trên biểu đồ I-d;
ϕ
, d , đều tăng.
+ Khi t
n
= t
ư
đây là quá trình làm mát bốc hơi đoạn nhiệt. Nước phun thường được
bơm từ các bể tuần hoàn: sau khi không khí tiếp xúc với các giọt nước nhỏ bốc hơi
mạnh, t
k
giảm, I = const, còn
ϕ
, d đều tăng. Theo kinh nghiệm thì nước phun chỉ có
2% bốc hơi sinh lạnh, còn 98% rơi lại vào bể tuần hoàn và sau một thời gian hệ
thống hoạt động t
n
= t
ư
( kể cả hiện tượng để một chậu nước với nhiệt độ 29
o
C trong
phòng sau một thời gian hơn một giờ nhiệt độ nước trong chậu giảm nhiệt độ t
ư
của
không khí ở đó. Cho nên thực tế lúc đầu nước trong chậu ấm, sau đó 1 giờ sẽ có
nhiệt độ = t
ư
(24
÷
25
o
C) nên rất mát.
Công thức tính lượng nước phun thông qua công thức tính hệ số phun:
kk
n
G
G
=
µ
=
c
n
L
G
.23,1
Với: - G
n
: lượng nước phun (kg/h)
- G
kk
: lượng không khí qua buồng phun (kg/h) và G
kk
= 1,23.L
cần
+ Khi t
n
< t
s
( nhiệt độ điểm sương) quá trình này làm cho không khí giảm nhiệt độ,
giảm
ϕ
, I, d đều giảm. Đây là quá trình làm mát và làm khô không khí. Thật là thú
vị khi phun nước vào không khí mà lại làm không khí khô đi mới thật là đặc biệt.
Trong hệ thống điều hòa không khí cấp cao thường sử dụng quá trình này khi cần
làm mát và giảm ẩm cho không khí và nước phun phải được làm lạnh đến 8 -12
o
C.
Hệ thống làm mát bốc hơi đoạn nhiệt là buồng trao đổi nhiệt ẩm sử dụng các vòi
phun ly tâm tạo ra giọt nước nhỏ để trong buồng hình thành một khối mù dày đặc,
còn có thể dùng buồng tưới nước làm ướt lên mặt bốc hơi tạo ra diện tích lớn ( là
các ống sứ, nhựa xếp sole và chiếm một chiều cao đáng kể; các vòi nước tưới liên
tục lên lớp vật liệu đó). Quạt ly tâm phun nước vào buồng cánh cũng là một dạng hệ
thống làm mát không khí đã được nhiều nơi ứng dụng có hiệu quả và có cấu tạo của
nó gọn nhẹ, chi phí không cao về quản lý, vận hành và bảo trì thì phải thận trọng
đúng phương pháp quy định. Không khí sau buồng phun mưa sẽ giảm nhiệt độ từ 3
÷
5
o
C,
ϕ
tăng đến 90
÷
95% sẽ được nén vào ống gió chính dẫn sâu vào trong xưởng
có dọc đường, có lắp các ống nhánh, có lấp các miệng thổi tạo ra các luồng gió đưa
thẳng trực tiếp vào cỏ thể người công nhân lao động hoặc thổi lượng không khí đều
khắp trong không gian nhà xưởng.
Với buồng phun mưa nhân tạo làm mát bốc hơi đoạn nhiệt thì có ưu điểm là vừa
làm mát vừa làm sạch không khí. Vì giảm nóng đi từ 5
÷
10
o
C, tăng ion (-), tăng
ϕ
.
Khi nhiệt động cao, càng nóng thì càng khô (ở miền Nam nếu t
o
> 33
o
C thì
ϕ
<60%)
bốc hơi càng nhiều, khả năng làm mát cao, dập bụi tốt với 70%, hấp thụ 30
÷
35%
hơi khí độc…; nước dễ kiếm chỉ cần nước không cặn, nước không ăn mòn thiết
bị…; Rẻ tiền chỉ bằng 1/3 chi phí khi dùng máy lạnh, mày điều hòa... và có thể giải
quyết được như trọn cả năm đối với các nhà máy xí nghiệp ở miền Nam; Tạo dư
âm, nghĩa là người công nhân lao động cảm thấy dễ chịu sau khi phun mưa làm mát
bốc hơi đoạn nhiệt; hiệu suất phun của buồng cao 90
÷
95%. Tuy nhiên, bên cạnh
những ưu điểm thì buồng phun mưa nhân tạo có những khuyết điểm:
- Buồng hơi lớn ( dài = 4,5m; rộng = 2,8m; cao = 1,8m) chiếm diện tích. Buồng có
lắp quạt để thổi gió vào: