Thông gió tự nhiên dưới tác dụng của nhiệt thừa

Khi nhiệt độ trong phòng lớn hơn nhiệt độ bên ngoài thì giữa chúng có sự chênh lệch áp suất và do đó có sự trao đổi không khí bên ngoài với bên trong. Các phần tử không khí trong phòng có nhiệt độ cao, khối lượng riêng nhẹ nên bốc lên cao, tạo ra vùng chân không phía dưới phòng và không khí bên ngoài sẽ tràn vào thế chỗ. Ở phía trên các phần tử không khí bị dồn ép và có áp suất lớn hơn không khí bên ngoài và thoát ra ngoài theo các cửa gió phía trên. Như vậy ở một độ cao nhất định nào đó áp suất trong phòng bằng áp suất bên ngoài, vị trí đó gọi là vùng trung hoà.

Hình : Nguyên lý thông gió do nhiệt áp

Hình : Nguyên lý thông gió do nhiệt áp

  • Cột áp tạo nên sự chuyển động đối lưu không khí là:
    H = g.h.(
    ρN ρT )
    h = h1 + h2 – Là khoảng cách giữa các cửa cấp gió và cửa thải.
  • Cột áp tạo ra sự chuyển động của không khí vào phòng:
    H
    1 = g.h1.(ρN ρT )
  • Cột áp xả khí ra khỏi phòng:
    H
    2 = g.h2.(ρN ρT )\

Tốc độ không khí chuyển động qua các cửa vào và cửa thải :

  •  Lưu lượng không khí qua các cửa là :

F1, F2 : Diện tích cửa vào và cửa thải, m2
µ1, µ2 : Hệ số lưu lượng của cửa vào và cửa thải.
Thay vào ta có:

Ở chế độ ổn định ta có L1 = L2 hay:

Từ đây ta rút ra : Giải hệ phương trình

Và thay vào phương trình tính lưu lượng ta có lưu lượng không khí trao đổi trong trường hợp này :
Lưu lượng không khí trao đổi phụ thuộc vào độ cao h và độ chênh mật độ giữa bên trong và ngoài. Trường hợp đặc biệt khi F
1 = F2 µ1 = µ2

Thông gió tự nhiên dưới tác dụng áp suất gió 

Người ta nhận thấy khi một luồng gió đi qua một kết cấu bao che thì có thể tạo ra độ chênh cột áp 2 phía của kết cấu :

  • Ở phía trước ngọn gió : Khi gặp kết kết cấu bao che tốc độ dòng không khí giảm
    đột ngột nên áp suất tĩnh cao, có tác dụng đẩy không khí vào gian máy.
  • Ngược lại phía sau công trình có dòng không khí xoáy quẩy nên áp suất giảm xuống tạo nên vùng chân không, có tác dụng hút không khí ra khỏi gian máy. Cột áp (hay độ chân không) do gió tạo ra có giá trị:

K: Hệ số khí động
ωg : Tốc độ gió , m/s

ρN – Khối lượng riêng của không khí bên ngoài trời, kg/m3

Hệ số Kđược xác định bằng thực nghiệm, người ta tạo ra những luồng gió gió thổi vào các mô hình các công trình đó rồi đo áp suất phân bố trên các điểm cần xét trên mô hình rồi dựa vào lý thuyết tương tự suy ra áp suất trên công trình thực. Hệ số K được lấy như sau :

  • Phía đầu gió : Kmax = 0,8 thường lấy k = 0,5 ÷ 0,6
  • Phía khuất gió : Kmin = – 0,75 thường lấy k = – 0,3

Hệ số Kkhông phụ thuộc vào tốc độ mà phụ thuộc vào góc thổi của không khí vào so với nhà , hình dạng nhà và vị trí tương đối giữa các nhà với nhau. Nếu tính ảnh hưởng của nhiệt áp và khí áp ta có lưu lượng không khí trao đổi là

Sử dụng thông gió tự nhiên do khí áp cần phải khéo léo bố trí các cửa vào và cửa thải mới đem lại hiệu quả cao. 

  • Về mùa hè độ chênh nhiệt độ trong phòng vào ngoài trời thấp nên việc thông gió do khí áp chủ yếu nhờ áp suất gió.
  • Về mùa Đông độ chênh lớn nên việc thông gió do khí áp tăng, nhưng lưu lượng không khí trao đổi cần ít do nhiệt thừa giảm, vì thế nên khép các cửa thông gió lại một phần.
    + Việc sử dụng thông gió tự nhiên đối với các phòng lớn rất kinh tế và hiệu quả vì hầu như không có chi phí vận hành.
    + Tuy nhiên có nhược điểm là phân phối gió không đều, không chủ động đưa được tới nơi yêu cầu

Thông gió tự nhiên theo kênh dẫn gió

Việc thông gió do nhiệt áp có nhược điểm là khi kết cấu công trình xây dựng không kín thì có rất nhiều cửa gió vào và ra . Kết quả chênh lệch độ cao giữa các cửa hút và thải nhỏ nên lưu lượng không khí trao đổi sẽ giảm.Mặt khác nhiều công trình phức tạp có nhiều tầng, muốn thải gió lên trên nhờ thông
gió tự nhiên không dễ dàng thực hiện được. Vì thế người ta sử dụng các kênh dẫn gió để đưa gió lên cao và hút những nơi cần thiết trong công trình. 
Các kênh gió thường được bố trí kín bên trong các kết cấu xây dựng. Ở phía đỉnh của kênh gió thường có các nón để chắn mưa, nắng. Để tránh hiện tượng quẩn gió các ống thông gió cần nhô lên cao hẳn so với mái nhà 0,5m. Cột áp do kênh gió tạo nên là:
H = g.h. (
ρN ρT ), N/m2
Cột áp do kênh tạo nên cũng phụ thuộc mùa và có giá trị lớn về mùa đông. Về phía bên trong người ta sử dụng các miệng hút có tính chất trang trí kết hợp . Với hệ thống này không cần phải thực hiện thổi gió vào phòng mà nhờ thông gió thẩm lọt để bù lại lượng gió thoát ra.Việc tính độ cao kênh gió được thực hiện như sau:

  • Căn cứ vào lưu lượng thông gió yêu cầu, tiết diện kênh gió ta xác định được tốc độ
    gió: 
    ω = L/F , m/s
  • Trên cơ sở tốc độ và tiết diện xác định tổng trở lực
                                  ∆p = Σ∆pcb + Σ∆pms
  • Chiều cao h phải đủ lớn để khắc phục trở lực đường ống , hay :
    H = g.h. (
    ρN ρT ) > Σ∆pcb + Σ∆pms

Bạn có muốn đọc giáo trình Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí – PGS. TS Nguyễn Đức Lợi ?
Điền thông tin xuống dưới để nhận tài liệu này bạn nhé

 

Đặt câu hỏi hoặc để lại bình luận

avatar
  Subscribe  
Notify of