Giáo trình Thông gió và điều hòa không khí - Chương 2: Ảnh hưởng của môi trường không khí và chọn thông số tính toán các hệ thống điều hoà không khí
CHƯƠNG II
ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG KHÔNG
KHÍ VÀ CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ
Môi trường không khí xung quanh chúng ta có tác động rất lớn trực tiếp đến con người
và các hoạt động khác của chúng ta. Khi cuộc sống con người đã được nâng cao thì nhu cầu
về việc tạo ra môi trường nhân tạo phục vụ cuộc sống và mọi hoạt động của con người trở
nên vô cùng cấp thiết.
Môi trường không khí tác động lên con người và các quá trình sản xuất thông qua
nhiều nhân tố, trong đó các nhân tố sau đây ảnh hưởng nhiều nhất đến con người:
- Nhiệt độ không khí t, oC;
- Độ ẩm tương đối ϕ, %;
- Tốc độ lưu chuyển của không khí ω, m/s;
- Nồng độ bụi trong không khí Nbụi, %;
- Nồng độ của các chất độc hại Nz; %
- Nồng độ ôxi và khí CO2 trong không khí; NO2, NCO2, %;
- Độ ồn Lp, dB.
Dưới đây chúng ta sẽ nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố đó.
2.1 ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
ĐẾN CON NGƯỜI
2.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh đối với con người. Cơ thể con người có nhiệt
độ xấp xỉ 37oC. Trong quá trình vận động cơ thể con người luôn luôn thải ra môi trường nhiệt
lượng qtỏa. Lượng nhiệt do cơ thể toả ra phụ thuộc vào cường độ vận động: vận động càng
nhiều thì nhiệt lượng toả ra càng lớn. Vì vậy để duy trì thân nhiệt cơ thể thường xuyên trao
đổi nhiệt với môi trường xung quanh. Để thải nhiệt ra môi trường cơ thể có 02 hình thức trao
đổi:
- Truyền nhiệt ra môi trường do chênh lệch nhiệt độ ∆t. Nhiệt lượng trao đổi theo dạng này
gọi là nhiệt hiện qh.
- Thải nhiệt ra môi trường do thoát mồ hôi hay còn gọi là toả ẩm. Nhiệt lượng trao đổi
dưới hình thức này gọi là nhiệt ẩn qâ.
Mối quan hệ giữa 2 hình thức thải nhiệt và nhiệt toả của cơ thể được thể hiện bởi
phương trình sau đây:
qtỏa = qh + qâ
(2-1)
Đây là một phương trình cân bằng động, giá trị của mỗi một đại lượng trong phương trình
có thể thay đổi tuỳ thuộc vào cường độ vận động, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ chuyển động của
không khí môi trường xung quanh vv... Trong phương trình đó qâ là đại lượng mang tính chất
điều chỉnh, giá trị của nó lớn nhỏ phụ thuộc vào mối quan hệ của qtoả và qh để đảm bảo
phương trình (2-1) luôn luôn cân bằng.
12
- Nếu cường độ vận động của con người không đổi thì qtoả = const, nhưng qh giảm, chẳng
hạn khi nhiệt độ môi trường tăng, ∆t = tct-tmt giảm; khi tốc độ gió giảm hoặc khi nhiệt trở
tăng. Phương trình (2-1) mất cân bằng, khi đó cơ thể sẽ thải ẩm, qâ xuất hiện và tăng dần nếu
qh giảm.
- Nếu nhiệt độ môi trường không đổi, tốc độ gió ổn định và nhiệt trở cũng không đổi thì
qh = const, khi cường độ vận động tăng qtoả tăng, phương trình (2-1) mất cân bằng, khi đó cơ
thể cũng sẽ thải ẩm, qtoả càng tăng cao thì qâ cũng tăng lên tương ứng.
Nếu vì một lý do gì đó mất cân bằng thì sẽ gây rối loạn và sinh đau ốm
Quan hệ giữa nhiệt hiện và nhiệt ẩn theo nhiệt độ môi trường được thể hiện trên hình
2-1.
Hình 2.1. Quan hệ giữa nhiệt hiện qh và nhiệt ẩn qâ theo nhiệt độ phòng
- Nhiệt hiện : Truyền nhiệt từ cơ thể con người vào môi trường xung quanh
dưới 3 phương thức: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Nhiệt hiện qh phụ thuộc vào độ chênh nhiệt
độ giữa cơ thể và môi trường xung quanh ∆t = tct-tmt, tốc độ chuyển động của dòng không khí
và nhiệt trở (áo quần, chăn vv . . . )
Đặc điểm của nhiệt hiện là phụ thuộc rất nhiều vào ∆t = tct-tmt : khi nhiệt độ môi
trường tmt nhỏ hơn thân nhiệt, cơ thể truyền nhiệt cho môi trường, khi nhiệt độ môi trường lớn
hơn thân nhiệt thì cơ thể nhận nhiệt từ môi trường. Khi nhiệt độ môi trường khá bé, ∆t = tct-
tmt lớn, qh lớn, cơ thể mất nhiều nhiệt nên có cảm giác lạnh và ngược lại khi nhiệt độ môi
trường lớn khả năng thải nhiệt ra môi trường giảm nên có cảm giác nóng.
Khi nhiệt độ môi trường không đổi, tốc độ không khí ổn định thì qh không đổi. Nếu cường độ
vận động của con người thay đổi thì lượng nhiệt hiện qh không thể cân bằng với nhiệt toả qtoả
Để thải hết nhiệt lượng do cơ thể sinh ra, cần có hình thức trao đổi thứ 2, đó là toả ẩm.
- Nhiệt ẩn: Nhiệt truyền ra môi trường dưới hình thức toả ẩm gọi là nhiệt ẩn. Tỏa ẩm có
thể xảy ra trong mọi phạm vi nhiệt độ và khi nhiệt độ môi trường càng cao, cường độ vận
động càng lớn thì toả ẩm càng nhiều. Nhiệt năng của cơ thể được thải ra ngoài cùng với hơi
nước dưới dạng nhiệt ẩn, nên lượng nhiệt này được gọi là nhiệt ẩn.
Ngay cả khi nhiệt độ môi trường lớn hơn thân nhiệt (37oC), cơ thể con người vẫn thải được
nhiệt ra môi trường thông qua hình thức tỏa ẩm, đó là thoát mồ hôi. Người ta đã tính được
rằng cứ thoát 1 g mồ hôi thì cơ thể thải được một lượng nhiệt xấp xỉ 2500J. Nhiệt độ càng
cao, độ ẩm môi trường càng bé thì mức độ thoát mồ hôi càng nhiều.
Nhiệt ẩn có giá trị càng cao khi hình thức thải nhiệt bằng truyền nhiệt không thuận lợi.
Rỏ ràng rằng, con người có thể sống trong một phạm vi thay đổi nhiệt độ khá lớn, tuy
nhiên nhiệt độ thích hợp nhất đối với con người chỉ nằm trong khoảng hẹp. Nhiệt độ và độ
ẩm thích hợp đối với con người có thể lấy theo TCVN 5687-1992 cho ở bảng 2-1 dưới đây.
13
Bả ng 2-1: Thông số vi khí hậu tiện nghi ứng với trạng thái lao động
Trạng thái lao động
Mùa Hè
ϕ, %
Mùa Đông
ϕ, % ω, m/s
toC
toC
ω, m/s
Nghỉ ngơi
22 - 24 60 - 75 0,1-0,3 24 - 27 60 - 75 0,3-0,5
22 - 24 60 - 75 0,3-0,5 24 - 27 60 - 75 0,5-0,7
20 - 22 60 - 75 0,3-0,5 23 - 26 60 - 75 0,7-1,0
18 - 20 60 - 75 0,3-0,5 22 - 25 60 - 75 0,7-1,5
Lao động nhẹ
Lao động vừa
Lao động nặng
Trên hình 2.2 biểu thị đồ thị vùng tiện nghi của hội lạnh, sưởi ấm, thông gió và điều hoà
không khí của Mỹ giới thiệu. Đồ thị này biểu diễn trên trục toạ độ với trục tung là nhiệt độ
đọng sương ts và trục hoành là nhiệt độ vận hành tv, nhiệt độ bên trong đồ thị là nhiệt độ hiệu
quả tương đương. Nhiệt độ vận hành tv được tính theo biểu thức sau:
αdl .tk + αbx .tbx
(2-2)
tv =
αdl + αbx
tk, tbx - Nhiệt độ không khí và nhiệt độ bức xạ trung bình, oC;
αđl, αbx - Hệ số toả nhiệt đối lưu và bức xạ, W/m2.K
Nhiệt độ hiệu quả tương đương được tính theo công thức:
tc = 0,5.(tk + tæ ) −1,94. ωK
(2-3)
tư - Nhiệt độ nhiệt kế ướt, oC;
ωK - Tốc độ chuyển độ của không khí, m/s.
Hình 2.2. Đồ thị vùng tiện nghi theo tiêu chuẩn ASHRAE (Mỹ)
Nhiệt độ hiệu quả tương đương xác định ảnh hưởng tổng hợp của các yếu tố : nhiệt độ,
độ ẩm và tốc độ chuyển động của không khí đến con người.
14
Theo đồ thị tiện nghi, nhiệt độ hiệu quả thích hợp nằm trong khoảng 20÷26oC, độ ẩm
tương đối khoảng 30÷70%, nhiệt độ đọng sương 2÷15oC.
Rỏ ràng theo đồ thị này vùng tiện nghi của Mỹ có những điểm sai khác so với TCVN.
Trên hình 2.3 là đồ thị vùng tiện nghi được biểu diễn theo trục tung là nhiệt độ nhiệt kế ướt
tư và trục hành là nhiệt độ nhiệt kế khô tk, nhiệt độ ở giữa là nhiệt độ hiệu quả tc.
Theo đồ thị này vùng tiện nghi nằm trong khoảng nhiệt độ nhiệt kế ướt từ 10÷20oC,
nhiệt độ nhiệt kế khô từ 18÷28oC và nhiệt độ hiệu quả từ 17÷24oC.
Hình 2.3. Đồ thị vùng tiện nghi theonhiệt độ tk và tư
2.1.2 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối
Độ ẩm tương đối có ảnh hưởng lớn đến khả năng thoát mồ hôi vào trong môi trường
không khí xung quanh. Quá trình này chỉ có thể xảy ra khi ϕ < 100%. Độ ẩm càng thấp thì
khả năng thoát mồ hôi càng lớn, cơ thể sẽ cảm thấy dễ chịu.
Độ ẩm quá cao, hay quá thấp đều không tốt đối với con người.
- Khi độ ẩm cao: Khi độ ẩm tăng lên khả năng thoát mồ hôi kém, cơ thể cảm thấy rất
nặng nề, mệt mỏi và dễ gây cảm cúm. Người ta nhận thấy ở một nhiệt độ và tốc độ gió
không đổi khi độ ẩm lớn khả năng bốc mồ hôi chậm hoặc không thể bay hơi được, điều đó
làm cho bề mặt da có lớp mồ hôi nhớp nháp.
15
Hình 2.4. Giới hạn miền mồ hôi trên da
Trên hình 2.4 biểu thị miền xuất hiện mồ hôi trên bề mặt da. Theo đồ thị này ta thấy,
ứng với một giá trị độ ẩm nhất định, khi nâng nhiệt độ lên một giá trị nào đó thì trên bề mặt da
xuất hiện lớp mồ hôi và ngược lại khi độ ẩm cao trên bề mặt da xuất hiện mồ hôi ngay cả khi
nhiệt độ không khí khá thấp. Ví dụ ở độ ẩm trên 75% thì xuất hiện mồ hôi ngay cả khi nhiệt
độ dưới 20oC.
- Độ ẩm thấp: Khi độ ẩm thấp mồi hôi sẽ bay hơi nhanh làm da khô, gây nứt nẻ chân
tay, môi vv. ... Như vậy độ ẩm quá thấp cũng không tốt cho cơ thể.
Độ ẩm thích hợp đối với cơ thể con người nằm trong khoảng tương đối rộng ϕ= 60÷
75% và có thể chọn theo TCVN 5687-1992 nêu ở bảng 2-1.
2.1.3 Ảnh hưởng của tốc độ không khí
Tốc độ không khí xung quanh có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và trao đổi
chất (thoát mồ hôi) giữa cơ thể con người với môi trường xung quanh. Khi tốc độ lớn cường
độ trao đổi nhiệt ẩm tăng lên. Vì vậy khi đứng trước gió ta cảm thấy mát và thường da khô
hơn nơi yên tĩnh trong cùng điều kiện về độ ẩm và nhiệt độ.
Khi nhiệt độ không khí thấp, tốc độ quá lớn thì cơ thể mất nhiều nhiệt gây cảm giác
lạnh. Tốc độ gió thích hợp tùy thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ gió, cường độ lao động, độ
ẩm, trạng thái sức khỏe của mỗi người vv...
Trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta chỉ quan tâm tốc độ gió trong vùng làm
việc, tức là vùng dưới 2m kể từ sàn nhà. Đây là vùng mà một người bất kỳ khi đứng trong
phòng đều lọt hẳn vào trong khu vực đó (hình 2.5).
Hình 2.5. Giới hạn vùng làm việc
Tốc độ không khí lưu động được lựa chọn theo nhiệt độ không khí trong phòng nêu ở
bảng 2-2. Khi nhiệt độ phòng thấp cần chọn tốc độ gió nhỏ , nếu tốc độ quá lớn cơ thể mất
nhiều nhiệt, sẽ ảnh hưởng sức khoẻ .
Để có được tốc độ hợp lý cần chọn loại miệng thổi phù hợp và bố trí hợp lý .
16
Bảng 2.2. Tốc độ tính toán của không khí trong phòng
Nhiệt độ không khí, oC
Tốc độ ωk, m/s
< 0,25
0,25 ÷ 0,3
0,4 ÷ 0,6
0,7 ÷ 1,0
1,1 ÷ 1,3
1,3 ÷ 1,5
16 ÷ 20
21 ÷ 23
24 ÷ 25
26 ÷ 27
28 ÷ 30
> 30
Theo TCVN 5687:1992 tốc độ không khí bên trong nhà được quy định theo bảng 2-3.
Bảng 2.3. Tốc độ không khí trong nhà qui định theo TCVN 5687 : 1992
Loại vi khí hậu
Vi khí hậu tự nhiên
Vi khí hậu nhân tạo
Mùa Hè
≥ 0,5 m/s
0,3 m/s
Mùa Đông
≤ 0,1 m/s
0,05
Như vậy, ở chế độ điều hoà không khí, tốc độ gió thích hợp khá nhỏ. Vì vậy người thiết kế
phải hết sức chú ý đảm bảo tốc độ hợp lý.
2.1.4 Ảnh hưởng của bụi
Độ trong sạch của không khí là một trong những tiêu chuẩn quan trọng cần được
khống chế trong các không gian điều hoà và thông gió. Tiêu chuẩn này càng quan trọng đối
với các đối tượng như bệnh viện, phòng chế biến thực phẩm, các phân xưởng sản xuất đồ điện
tử, thiết bị quang học .. vv
Bụi là những phần tử vật chất có kích thước nhỏ bé khuếch tán trong môi trường
không khí.
Khi trong không khí có các chất độc hại chiếm một tỷ lệ lớn thì nó sẽ có ảnh hưởng
đến sức khỏe con người: ảnh hưởng đến hệ hô hấp, thị giác và chất lượng cuộc sống. Đặc biệt
đối với đường hô hấp, hạt bụi càng nhỏ ảnh hưởng của chúng càng lớn, với cỡ hạt 0,5 ÷10µm
chúng có thể thâm nhập sâu vào đường hô hấp nên còn gọi là bụi hô hấp. Mức độ tác hại của
mỗi một chất tùy thuộc vào bản chất của bụi, nồng độ của nó trong không khí, thời gian tiếp
xúc của con người, tình trạng sức khỏe, kích cỡ hạt bụi vv. . .
- Kích thước càng nhỏ thì càng có hại vì nó tồn tại trong không khí lâu và khả năng thâm
nhập vào cơ thể sâu hơn và rất khó khử bụi. Hạt bụi lớn thì khả năng khử dễ dàng hơn nên ít
ảnh hưởng đến con người.
- Về bản chất : Bụi có 2 nguồn gốc hữu cơ và vô cơ. Nói chung bụi vô cơ có hại hơn bụi
hữu có vì thường có kích thước nhỏ hơn và có số lượng lớn hơn, thường gặp hơn trong thực
tế. Nhất là tình hình các đô thị Việt Nam hiên nam đang trong quá trình cải tạo và xây dựng
toàn diện.
- Nồng độ bụi cho phép trong không khí phụ thuộc vào bản chất của bụi và thường
được đánh giá theo hàm lượng ôxit silic (SiO2) và được lấy thao bảng 2.4 dưới đây:
Bảng 2.4. Nồng độ cho phép của bụi trong không khí
Hàm lượng SO2,
Nồng độ bụi cho phép của
không khí trong khu làm việc
Zb < 2 mg/m3
Nồng độ bụi cho phép của
không khí tuần hoàn
Zb < 0,6 mg/m3
< 1,2
%
Z > 10
2 ÷ 10
2 ÷ 4
17
< 2
Bụi amiăng
< 1,8
4 ÷ 6
< 2
Theo TCVN 5687:1992 nồng độ bụi cho phép của các chất được cho cụ thể theo bảng 2.5
dưới đây.
Bảng 2.5. Nồng độ cho phép của các loại bụi theo TCVN 5687:1992
STT
Loại bụi Nồng độ cho
phép
mg/l
1,0
1
2
Bụi khoáng và bụi hưu cơ
Bụi chứa trên 70% SiO2
2,0
3
Bụi chứa từ 10% đến 70% SiO2
2,0
4
5
6
7
8
9
Bụi amiăng và bụi hỗn hợp chứa trên 10% amiăng
Hydro phốtpho
Anhydrid phốtpho
Phốtpho vàng
Muối axit florua quy về HF
Hydro florua
0,0001
0,001
0,00003
0,001
0,0005
30
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
Bụi sợi thuỷ tinh và sợi khoáng
Bụi xilicát (bột tan, olivin ..) chứa dưới 10% SiO2
Bụi borit,apatit,fosforic,ximăng chứa dưới 10% SiO2
Bụi đá mài nhân tạo
Bụi ximăng, đất sét, đá khoáng và hỗn hợp chúng không chứa SiO2
Bụi than, bụi than - đất, chứa trên 10% SiO2
Bụi than chứa dưới 0% SiO2
Bụi thuốc lá và bụi chè
4,0
5,0
5,0
6,0
2,0
10,0
3,0
2,0
Bụi nguồn gốc thực động vật (bông, đay, gỗ, ..) chứa trên 10% SiO2
Bụi nguồn gốc thực động vật chứa dưới 0% SiO2
Bụi bột ép và chất dẻo amin
Các loại bụi khác
Clorua mêtilen
Clomêtyltriccloxinlan
Clorôpen
Têtra clorua cacbon CCl4
Extralin
Epiclohydrin
4,0
6,0
10,0
0,05
0,001
0,002
0,02
0,003
0,002
0,2
0,3
0,1
0,05
0,9
0,01
2,0
Etilaxetat
Ête êtilic
Hêcxacloxiclôhexan (hỗn hợp các đồng phân)
Hêcxacloxiclôhexan (đồng phân γ)
Hêcxaclobenzôn
Heptaclo
Dinitroxotocrizôn
Octametil
0,02
0,2
0,5
Pôliclopinen
Pentaclonitrôbenzôn
Dinitroxotocrizôn
Tiofốt
Clorindan
Clotan
3,0
0,05
0,01
0,2
0,005
Etil phốtpho thuỷ ngân
18
43
STT
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
Etil clorid thuỷ ngân
0,005
mg/m3
2,0
0,001
0,1
0,5
1,0
6,0
4,0
0,1
0,5
0,3
4,0
0,3
0,5
0,01
2,0
0,1
Loại bụi
Dôn kim loại, á kim và hợp kim của chúng
Nhôm, ôxist nhôm, hợp chất nhôm
Berilli và hợp chất
Vanadi và hợp chất: Khói oxit vanadi
Bụi oxit vanadi
Fêrôvanadi
Vônfram, carbid vônfram
Ôxit sắt
Ôxit cátmi
Côban (ôxit côban)
Macgan
Molipđen
Asen và anhydrid As
Kền và ôxit kền
Chì, hợp chất vô cơ của chì
Xelen
Anhydrid xelua
Clorua thuỷ ngân HgCl2
Oxit tantali
Telua
0,1
10,0
0,01
10,0
0,05
0,1
0,015
0,075
0,1
Oxit tatan
Tori
Triclophenoliat đồng
Uran (hỗn hợp hoà tan)
Uran (hỗn hợp không hoà tan)
Anhydrid crôm, crômet, bicroomat quy ra Cr2O3
Oxit kẽm
5,0
5,0
0,5
Ziniconi
Dôn bari quy ra NaOH
2.1.5 Ảnh hưởng của các chất độc hại
Trong quá trình sản xuất và sinh hoạt trong không khí có
thể có lẫn các chất độc hại như NH3, Clo vv. . . Đó là những
chất rất có hại đến sức khỏe con người.
Cho tới nay không có tiêu chuẩn chung để đánh giá mức độ ảnh hưởng tổng hợp của
các chất độc hại trong không khí. Theo TCVN 5687 : 1992 nồng độ các chất độc hại của
không không khí trong phòng cho ở bảng 2.5 dưới đây.
Bảng 2.6. Nồng độ cho phép của một số chất theo TCVN 5687:1992
TT
Tên chất
Nồng độ TT
cho phép
mg/Lít
Tên chất
Nồng độ
cho phép
mg/m3
0,01
0,01
0,0001
0,01
1
2
3
4
5
Acrolein
0,0007
0,1
0,02
55 Anhydric sunfuarơ
56 Hydro sunfua
57 Metafos
Amilaxetat
Amoniắc
Anilin
0,003
0,005
58 Mety axetat
59 Metyl hexylxeton
Axêtandehit
0,2
19
6
7
8
9
Axêtôn
0,2
0,3
0,1
0,02
0,2
60 Êt metylic của axit aoxylic
61 Metyl propilxeton
62 Metylsytoc
0,02
0,2
0,0001
0,2
0,01
0,005
0,05
0,2
0,05
0,2
1,0
Dung môi xăng
Xăng nhiên liệu
Bezen
63 Metyletylamin
64 Monôbutilamin
65 Monômêtylamin
66 Monôclostyrôn
67 Rượu butilic
68 Rượu mêtylic
69 Rượu propylic
70 Rượu etylic
10 Butyl axêtat
11 Vinyl axêtat
12 Hexaghen
13 Hexamêtilen diizoxiznat
14 Điôxin
0,01
0,001
0,00005
0,01
0,02
0,05
15 Diclobenzôn
16 Diclostirôn
17 Diclofiniltricloxilan
18 Dicloêtan
0,001
0,01
71 Xtyrôn
72 Têtralin
0,05
0,1
19 1,1- Dicloêtilen
20 Diêtilamin
21 Izôprôpilnitrat
22 Iốt
23 Camfora (long não)
24 Caprolactam
25 Dầu hoả
26 Xidilin
27 Xilen (Dimetil benzen)
28 Ligzôin
29 Hêxamêtilen diamin
30 Hycrazin hiđrathdrazin
31 Dêclin
32 Divinyl, giả butilen
33 Dimêtilamin
34 Dimêtilformemid
35 Danil
0,05
0,03
0,005
0,001
0,003
0,01
0,3
0,093
0,05
73 Têtrauytrometan
74 Têtracloheptan
75 Têtraclopentan
76 Têtraclopropan
77 Tereametyl chì
78 Toluudin
79 Toluulendizoxianat
80 Toluen
81 Trinytrotoluen
82 Triclobenzen
83 Tricloetylen
84 Spirit trắng
0,0003
0,001
0,001
0,001
0,000005
0,003
0,0005
0,05
0,001
0,1
0,05
0,3
0,3
0,005
0,001
0,005
0,001
0,0005
0,01
0,3
0,001
0,0001
0,1
0,1
0,001
0,01
Nhóm Hydro cacbua qui ra C
Axit axetic
85
86
Fênylmêtyldicloxilan
Fênôn
87
88
Focmandehic
Fosghen
0,01
89
90
36 Dinitrobenzôn
37 Dinitrotolu
38 Hydroasen
0,001
0,001
0,0003
0,0001
Suynfua cacbon
Sylvan
91
92
0,001
0,3
Dầu thông
39 M-31
93
Dầu salven
Rượu amylic
Fuafurol
Clo
(etylmelapatandiồntphat)
40 Băng phiến
41 Rượu không no thuộc
chuổi béo
42 Nitryl của axit acylic
43 Các hợp chất của
nitrobenzen
44 Nitrobutan
45 Nitrometan
46 Nitropropa
47 Nitroêtan
48 Nitrobenzôn
49 Ozôn
50 Ôxit ni tơ tính sang N2O5
51 Oxit cácbon
52 Oxit etylen
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
0,1
0,01
0,01
0,001
0,05
0,001
0,0005
0,001
0,03
0,01
0,005
0,2
0,02
0,002
0,0005
0,001
Clobenzôn
Difenyl clo hoá
Oxit difenyl clo hoá
Băng phiến clo hoá
Clorua vinyl
Hydro clorua, axit clohidric
Pirydin
Propil axêtat
Thuỷ ngân
Hydro xianua và các muối
Xianmhidric quy về HCN
Xiclohecxanon
Xiclohecxaronocxin
0,03
0,03
0,03
0,03
0,003
0,0001
0,005
0,02
0,001
0,005
0,00001
0,0003
0,01
0,01
53 Picalin
54 Axit sunfuaric, anhydric
20
sunfua
0,001
2.1.6 Ảnh hưởng của khí CO2 và tính toán lượng gió tươi cung cấp
Khí CO2 không phải là một khí độc, nhưng khi nồng độ của chúng lớn thì sẽ làm giảm
nồng độ O2 trong không khí, gây nên cảm giác mệt mỏi. Khi nồng độ quá lớn có thể dẫn đến
ngạt thở, kích thích thần kinh, tăng nhịp tim và các rối loạn khác.
Trong các công trình dân dụng, chất độc hại trong không khí chủ yếu là khí CO2 do
con người thải ra trong quá trình sinh hoạt.
Bảng 2-7 dưới đây trình bày mức độ ảnh hưởng của CO2 theo nồng độ của nó trong không
khí. Theo bảng này khi nồng độ CO2 trong không khí chiếm 0,5% theo thể tích là có thể gây
nguy hiểm cho con người. Nồng độ cho phép của CO2 trong không khí thường lấy là 0,15%
theo thể tích.
Bảng 2.7. Ảnh hưởng của nồng độ CO2 trong không khí
Nồng độ CO2
% thể tích
0,07
0,10
0,15
0,20-0,50
> 0,50
Mức độ ảnh hưởng
- Chấp nhận được ngay cả khi có nhiều người trong phòng
- Nồng độ cho phép trong trường hợp thông thường
- Nồng độ cho phép khi dùng tính toán thông gió
- Tương đối nguy hiểm
- Nguy hiểm
- Hệ thần kinh bị kích thích gây ra thở sâu và nhịp thở gia
tăng. Nếu hít thở trong môi trường này kéo dài thì có thể gây
ra nguy hiểm.
4 ÷ 5
8
- Nếu thở trong môi trường này kéo dài 10 phút thì mặt đỏ
bừng và đau đầu
18 hoặc lớn hơn - Hết sức nguy hiểm có thể dẫn tới tử vong.
Căn cứ vào nồng độ cho phép có thể tính được lượng không khí cần cung cấp cho 1 người
trong 1 giờ như sau:
VCO2
VKK
=
(2-4)
β − a
trong đó:
- VCO2 là lượng CO2 do 01 người thải ra trong 1 giờ, m3/h.người
- β Nồng độ CO2 cho phép, % thể tích. Thường chọn β = 0,15
- a Nồng độ thể tích của CO2 có trong không khí bên ngoài môi trường, % thể tích.
Thường người ta chọn a=0,03%.
- VK : Lượng không khí tươi cần cung cấp cho 1 người trong 1 giờ, m3/h.người
Lượng CO2 do 01 người thải ra phụ thuộc vào cường độ lao động, nên Vk cũng phụ
thuộc vào cường độ lao động. Các đại lượng này có thể lấy theo bảng 2-8 dưới đây
Bảng 2.8. Lượng CO2 do một người phát thải và lượng khí tươi cần
cấp trong một giờ
(m3/h.người)
Cường độ vận động
- Nghỉ ngơi
VCO2
,
VK, m3/h.người
m3/h.người
β=0,1
β=0,15
10,8
0,013
18,6
21
- Rất nhẹ
- Nhẹ
- Trung bình
- Nặng
0,022
0,030
0,046
0,074
31,4
43,0
65,7
18,3
25,0
38,3
61,7
106,0
Trong trường hợp trong không gian điều hoà có hút thuốc lá, lượng không khí tươi cần
cung cấp đòi hỏi nhiều hơn, để loại trừ ảnh hưởng của khói thuốc và có thể lấy theo bảng 2-9.
Bảng 2.9. Lượng khí tươi cần cung cấp khi có hút thuốc
Mức độ hút thuốc,
điếu/h.người
0,8 ÷ 1,0
Lượng không khí tươi
cần cung cấp, m3/h.người
13 ÷ 17
1,2 ÷ 1,6
20 ÷ 26
2,5 ÷ 3
3 ÷ 5,1
42 ÷ 51
51 ÷ 85
2.1.7 Ảnh hưởng của độ ồn
Độ ồn ảnh hưởng đến con người thông qua các nhân tố sau:
- Anh hưởng đến sức khoẻ: Người ta phát hiện ra rằng khi con người làm việc lâu dài
trong khu vực có độ ồn cao thì lâu ngày cơ thể sẽ suy sụp, có thể gây một số bệnh như: Stress,
bồn chồn và gây các rối loạn gián tiếp khác. Độ ồn tác động nhiều đến hệ thần kinh và sức
khoẻ của con người.
- Anh hưởng đến mức độ tập trung vào công việc hoặc đơn giản hơn là gây sự khó chịu
cho con người. Ví dụ các âm thanh của quạt trong phòng thư viện nếu quá lớn sẽ làm mất tập
trung của người đọc và rất khó chịu. Độ ồn trong các phòng ngủ phải nhỏ không gây ảnh
hưởng đến giấc ngủ của con người, nhất là những người lớn tuổi.
- Anh hưởng đến chất lượng công việc. Chẳng hạn trong các phòng Studio của các đài phát
thanh và truyền hình, đòi hỏi độ ồn rất thấp, dưới 30 dB. Nếu độ ồn cao sẽ ảnh hưởng đến
chất lượng âm thanh.
Vì vậy độ ồn là một tiêu chuẩn quan trọng không thể bỏ qua khi thiết kế một hệ thống
điều hòa không khí. Đặc biệt các hệ thống điều hoà cho các đài phát thanh, truyền hình, các
phòng studio, thu âm thu lời thì yêu cầu về độ ồn là quan trọng nhất.
Độ ồn cho phép trong các công trình có thể tham khảo theo bảng 2.10 dưới đây
Bảng 2.10. Độ ồn cho phép trong phòng
Giờ trong
Độ ồn cực đại cho phép,
Khu vực
ngày
dB
Cho phép
Nên chọn
- Bệnh viện, Khu điều dưỡng
6 - 22
22 - 6
35
30
40
40
50
85
30
55
40
40
30
30
35
35
45
80
30
50
35
30
- Giảng đường, lớp học
- Phòng máy vi tính
- Phòng làm việc
- Phân xưởng sản xuất
- Nhà hát, phòng hòa nhạc
- Phòng hội thảo, hội họp
- Rạp chiếu bóng
- Phòng ở
6 - 22
22
22 - 6
6 - 22
22 - 6
30
45
40
50
30
35
30
45
- Khách sạn
- Phòng ăn lớn, quán ăn lớn
2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẾN SẢN XUẤT
Con người là một yếu tố vô cùng quan trọng trong sản xuất. Các thông số khí hậu có
ảnh hưởng nhiều tới con người tức cũng có ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng sản phẩm
một cách gián tiếp.
Ngoài ra các yếu tố khí hậu cũng ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm. Trong
phần này chúng ta chỉ nghiên cứu ở khía cạnh này. Nhiều sản phẩm đòi hỏi tiến hành sản xuất
trong những điều kiện khí hậu rất nghiêm ngặt. Dưới đây chúng ta đánh giá mức độ ảnh
hưởng của các yếu tố đó.
2.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ có ảnh hưởng đến nhiều loại sản phẩm. Một số quá trình sản xuất đòi hỏi
nhiệt độ phải nằm trong một giới hạn nhất định. Ví dụ:
- Kẹo Sôcôla: 7 - 8 oC
- Kẹo cao su: 20oC
- Bảo quả rau quả: 10oC
- Đo lường chính xác: 20 - 24 oC
- Dệt : 20 - 32oC
- Chế biến thịt, thực phẩm: Nhiệt độ cao làm sản phẩm chóng bị thiu.
Bảng 2.11 dưới đây là tiêu chuẩn về nhiệt độ và độ ẩm của một số quá trình sản xuất
thường gặp
Bảng 2.11. Điều kiện công nghệ của một số quá trình
Quá trình
Xưởng in
Công nghệ sản xuất
- Đóng và gói sách
- Phòng in ấn
- Nơi lưu trữ giấy
- Phòng làm bản kẽm
Nhiệt độ, oC
21 ÷ 24
24 ÷ 27
20 ÷ 33
21 ÷ 33
3 ÷ 4
Độ ẩm, %
45
45 ÷ 50
50 ÷ 60
40 ÷ 50
50 ÷ 70
80 ÷ 85
50 ÷ 60
45 ÷ 65
45 ÷ 55
50 ÷ 65
70 ÷ 80
60
40 ÷ 50
38
40 ÷ 50
45 ÷ 55
60
50 ÷ 60
60 ÷ 70
- Nơi lên men
- Xử lý malt
- Ủ chín
Sản xuất bia
Xưởng bánh
10 ÷ 15
18 ÷ 22
16 ÷ 24
24 ÷ 27
18 ÷ 24
27
- Các nơi khác
- Nhào bột
- Đóng gói
- Lên men
- Chế biến bơ
- Mayonaise
- Macaloni
- Lắp ráp chính xác
- Gia công khác
- Chuẩn bị
- Kéo sợi
- Dệt
16
24
Chế biến thực phẩm
Công nghệ chính xác
21 ÷ 27
20 ÷ 24
24
27 ÷ 29
27 ÷ 29
27 ÷ 29
Xưởng len
23
- Chải sợi
- Xe sợi
- Dệt và điều tiết cho sợi
22 ÷ 25
22 ÷ 25
22 ÷ 25
55 ÷ 65
60 ÷ 70
70 ÷ 90
Xưởng sợi bông
2.2.2 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối
Độ ẩm cũng có ảnh nhiều đến một số sản phẩm nếu không thoả mãn những điều kiện yêu
cầu:
* Khi độ ẩm cao có thể gây nấm mốc cho một số sản phẩm nông nghiệp và công
nghiệp nhẹ, chẳng hạn như trong công nghệp thuốc lá, sợi dệt, dày da vv . . .
Ví dụ
+ Sản xuất bánh kẹo: Khi độ ẩm cao thì kẹo chảy nước. Độ ẩm thích hợp cho
sản xuất bánh kẹo là ϕ = 50-65%
+ Ngành vi điện tử, bán dẫn: Khi độ ẩm cao làm mất tính cách điện của các mạch điện
* Khi độ ẩm thấp sản phẩm sẽ khô, giòn không tốt có thể gây gãy vỡ các sản phẩm
hoặc bay hơi làm giảm chất lượng sản phẩm hoặc hao hụt trọng lượng.
Ví dụ công nghiệp thuốc lá và dệt, khi độ ẩm nhỏ, hơi nước bay hơi nhiều các sợi
thuốc lá, sợi vải quá khô rất dễ gãy. Trong kỹ thuật chế biến thực phẩm, rau quả, độ khô lớn
làm bay hơi nước giảm số lượng và chất lượng thực phẩm.
2.2.3 Ảnh hưởng của vận tốc không khí.
Tốc độ không khí cũng có ảnh hưởng đến sản xuất nhưng ở một khía cạnh khác
* Khi tốc độ lớn: Trong nhà máy dệt, sản xuất giấy vv. . sản phẩm nhẹ sẽ bay khắp
phòng hoặc làm rối sợi. Trong một số trường hợp thì sản phẩm bay hơi nước nhanh làm giảm
chất lượng và trọng lượng. Ngoài ra tốc độ cao cũng ảnh hưởng đến người làm việc trong
phòng đặc biệt các khu vực nhiệt độ thấp.
Vì vậy trong một số xí nghiệp sản xuất người ta cũng qui định tốc độ không khí
không được vượt quá mức cho phép.
* Khi chọn tốc độ nhỏ:
tuần hoàn gió trong phòng quá
thấp thì khả năng trao đổi không khí bị hạn chế nên có những
ảnh hưởng nhất định. Lượng hơi ẩm hoặc nhiệt có thểvtích tụ
tại một số vùng nhất định trong phòng, ít nhiều ảnh hưởng đến
con người và chất lượng sản phẩm trong phòng.
2.2.4 Ảnh hưởng của độ trong sạch của không khí.
Độ trong sạch của không khí được thể hiện qua nồng độ bụi có trong không khí, nồng độ
đã được dẫn ra trong các tài liệu chuyên môn cho từng loại bụi.
Có nhiều ngành sản xuất yêu cầu phải thực hiện trong gian cực kỳ trong sạch. Ví dụ như
ngành sản xuất hàng điện tử bán dẫn, phim ảnh, sản xuất thiết bị quang học. Một số ngành
khác cũng đòi hỏi môi trường trong sạch như ngành sản xuất và chế biến thực phẩm và các
ngành sản xuất khác.
24
2.3 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ĐIỀU HOÀ KHÔNG
KHÍ
2.3.1 Khái niệm về điều hoà không khí
Không gian điều hoà luôn luôn chịu tác động của nhiểu loạn bên trong và bên ngoài làm
cho các thông số của nó luôn luôn có xu hướng xê dịch so với thông số yêu cầu đặt ra. Vì vậy
nhiệm vụ của hệ thống điều hoà không khí là phải tạo ra và duy trì chế độ vi khí hậu đó.
Điều hòa không khí còn gọi là điều tiết không khí là quá trình tạo ra và giữ ổn định các
thông số vi khí hậu của không khí trong phòng theo một chương trình định sẵn không phụ
thuộc vào điều kiện bên ngoài.
Khác với thông gió, trong hệ thống điều hòa , không khí trước khi thổi vào phòng đã được
xử lý về mặt nhiệt ẩm. Vì thế điều tiết không khí đạt hiệu quả cao hơn thông gió.
2.3.2 Phân loại các hệ thống điều hoà không khí
Cho đến nay có rất nhiều cách phân loại các hệ thống điều hoà không khí dựa trên
những cơ sở rất khác nhau. Dưới đây trình bày 2 cách phổ biến nhất :
1) Theo mức độ quan trọng của các hệ thống điều hoà : Người ta chia ra
làm 3 cấp như sau:
• Hệ thống điều hòa không khí cấp I
Là hệ thống điều hoà có khả năng duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà với mọi phạm
vi thông số ngoài trời, ngay tại cả ở những thời điểm khắc nghiệt nhất trong năm về mùa Hè
lẫn mùa Đông.
• Hệ thống điều hòa không khí cấp II
Là hệ thống điều hoà có khả năng duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà với sai số
không qúa 200 giờ trong 1 năm, tức tương đương khoảng 8 ngày trong 1 năm. Điều đó có
nghĩa trong 1 năm ở những ngày khắc nghiệt nhất về mùa Hè và mùa Đông hệ thống có thể
có sai số nhất định, nhưng số lượng những ngày đó cũng chỉ xấp xỉ 4 ngày trong một mùa.
• Hệ thống điều hòa không khí cấp III
Hệ thống điều hoà có khả năng duy trì các thông số tính toán trong nhà với sai số không
qúa 400 giờ trong 1 năm, tương đương 17 ngày.
Khái niệm về mức độ quan trọng mang tính tương đối và không rõ ràng. Chọn mức độ
quan trọng là theo yêu cầu của khách hàng và thực tế cụ thể của công trình. Tuy nhiên hầu hết
các hệ thống điều hoà trên thực tế được chọn là hệ thống điều hoà cấp III.
Việc chọn cấp của các hệ thống điều hoà không khí có ảnh hưởng đến việc chọn các thông
số tính toán bên ngoài trời trong phần dưới đây.
2) Theo phương pháp xử lý nhiệt ẩm :
• Hệ thống điều hoà kiểu khô
Không khí được xử lý nhiệt ẩm nhờ các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt. Đặc điểm của việc
xử lý không khí qua các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt là không có khả năng làm tăng
dung ẩm của không khí . Quá trình xử lý không khí qua các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt
tuỳ thuộc vào nhiệt độ bề mặt mà dung ẩm không đổi hoặc giảm. Khi nhiệt độ bề mặt thiết bị
nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương ts của không khí đi qua thì hơi ẩm trong nó sẽ ngưng tụ lại trên
bề mặt của thiết bị, kết quả dung ẩm giảm. Trên thực tế, quá trình xử lý luôn luôn làm giảm
dung ẩm của không khí.
• Hệ thống điều hoà không khí kiểu ướt
25
Không khí được xử lý qua các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hổn hợp. Trong thiết bị này không
khí sẽ hổn hợp với nước phun đã qua xử lý để trao đổi nhiệt ẩm. Kết quả quá trình trao đổi
nhiệt ẩm có thể làm tăng, giảm hoặc duy trì không đổi dung ẩm của không khí.
3) Theo đặc điểm khâu xử lý nhiệt ẩm :
• Hệ thống điều hoà cục bộ
Là hệ thống nhỏ chỉ điều hòa không khí trong một không gian hẹp, thường là một phòng.
Kiểu điều hoà cục bộ trên thực tế chủ yếu sử dụng các máy điều hoà dạng cửa sổ , máy điều
hoà kiểu rời (2 mãnh) và máy điều hoà ghép.
• Hệ thống điều hoà phân tán
Hệ thống điều hòa không khí mà khâu xử lý nhiệt ẩm phân tán nhiều nơi. Có thể ví dụ
hệ thống điều hoà không khí kiểu khuyếch tán trên thực tế như hệ thống điều hoà kiểu VRV
(Variable Refrigerant Volume ) , kiểu làm lạnh bằng nước (Water chiller) hoặc kết hợp nhiều
kiểu máy khác nhau trong 1 công trình.
• Hệ thống điều hoà trung tâm
Hệ thống điều hoà trung tâm là hệ thống mà khâu xử lý không khí thực hiện tại một trung
tâm sau đó được dẫn theo hệ thống kênh dẫn gió đến các hộ tiêu thụ. Hệ thống điều hoà trung
tâm trên thực tế là máy điều hoà dạng tủ, ở đó không khí được xử lý nhiệt ẩm tại tủ máy điều
hoà rồi được dẫn theo hệ thống kênh dẫn đến các phòng.
4) Theo đặc điểm môi chất giải nhiệt
• Giải nhiệt bằng gió (air cooled)
Tất cả các máy điều hoà công suất nhỏ đều giải nhiệt bằng không khí, các máy điều
hoà công suất trung bình có thể giải nhiệt bằng gió hoặc nước, hầu hết các máy công suất lớn
đều giải nhiệt bằng nước.
• Giải nhiệt bằng nước (water cooled)
Để nâng cao hiệu quả giải nhiệt các máy công suất lớn sử dụng nước để giải nhiệt cho thiết
bị ngưng tụ. Đối với các hệ thống này đòi hỏi trang bị đi kèm là hệ thống bơm, tháp giải nhiệt
và đường ống dẫn nước.
5) Theo khả năng xử lý nhiệt
• Máy điều hoà 1 chiều lạnh (cooled only air conditioner)
Máy chỉ có khả năng làm lạnh về mùa Hè về mua đông không có khả năng sưởi ấm.
• Máy điều hoà 2 chiều nóng lạnh (Heat pump air conditioner)
Máy có hệ thống van đảo chiều cho phép hoán đổi chức năng của các dàn nóng và
lạnh về các mùa khác nhau. Mùa Hè bên trong nhà là dàn lạnh, bên ngoài là dàn nóng về mùa
đông sẽ hoán đổi ngược lại.
6) Theo đặc điểm của máy nén lạnh
Người ta chia ra các loại máy điều hoà có máy nén piston (reciprocating compressor),
trục vít (screw compressor), kiểu xoắn, ly tâm (Scroll compressor).
7) Theo đặc điểm, kết cấu và chức năng của các máy điều hoà
Theo đặc điểm này có rất nhiều cách phân loại khác nhau.
26
2.3.3 Chọn thông số tính toán bên ngoài trời
Thông số ngoài trời được sử dụng để tính toán tải nhiệt được căn cứ vào tầm quan trọng
của công trình, tức là tùy thuộc vào cấp của hệ thống điều hòa không khí và lấy theo TCVN
5687 - 1992 như bảng 2-11 dưới đây:
Bảng 2.12. Nhiệt độ và độ ẩm tính toán ngoài trời
Hệ thống
Mùa Hè
Mùa Đông
Nhiệt độ tN , oC
Nhiệt độ tN , oC
Độ ẩm ϕN, %
Độ ẩm ϕN, %
tmax
tmin
Hệ thống cấp I
TB
max
TB
min
tmax + t
tmin + t
Hệ thống cấp
II
13−15
max
13−15
min
tmax
tmin
ϕ
ϕ
TB
max
TB
min
t
t
Hệ thống cấp
III
Trong đó :
tmax , tmin Nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất tuyệt đối trong năm đo lúc 13÷15 giờ, tham khảo
phụ lục PL-1
ttbmax , ttb
Nhiệt độ của tháng nóng nhất trong năm, tham khảo phụ lục PL-2, và PL-3.
min
ϕm13a−x15 , ϕm13in−15 - Độ ẩm đo lúc 13-15 giờ của tháng nóng nhất và lạnh nhất trong năm.
Hình 2.6. Thông số tính toán bên ngoài trời
♦ ♦ ♦
27
16 trang
20560
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Thông gió và điều hòa không khí - Chương 2: Ảnh hưởng của môi trường không khí và chọn thông số tính toán các hệ thống điều hoà không khí", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_thong_gio_va_dieu_hoa_khong_khi_chuong_2_anh_huon.pdf
