MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, bên cạnh những lợi ích thấy rõ, chúng ta cũng phải đối mặt với nhiều hệ lụy tiêu cực, một trong số đó phải kể đến đó là hiện tượng trái đất nóng lên hay còn gọi là sự nóng lên toàn cầu.1 Điều này khiến nhiệt độ trung bình của không khí và các đại dương trên Trái Đất tăng lên theo các quan sát trong các thập kỷ gần đây. Khi cơ thể chúng ta ở trong nhiệt độ nóng quá lâu sẽ gây ra những hệ lụy như đột quỵ nhiệt, nhiệt độ quá cao làm cơ thể tiết nhiều mồ hôi gây mệt mỏi, giảm năng suất làm việc ,….Hiện nay 1 phương pháp phổ biến mà con người chúng ta sử dụng để làm hạ nhiệt độ xuống đó là sửa dụng máy lạnh. Tuy nhiên do việc sử dụng máy lạnh đồng nghĩa với việc liên tục thực hiện quá trình giãn nở khí đoạn nhiệt khiến cho Entropy( tức là sự hỗn loạn của các phân tử khí của môi trường) chỉ thay đổi theo chiều hướng tăng Entropy khiến cho trái đất ngày 9 Tieu luan càng nóng lên, gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Cứ nóng thì ra dung máy lạnh, Hình 1.2 dung máy lạnh thì lại càng nóng, tạo nên 1 vòng tuần hoàn không thể nào thay đổi.
Bên cạnh đó, hỗn hợp khí dùng trong các máy lạnh như các khí: CFC( CFC còn có tên là Chlorofluorocarbon. Là hợp chất Khí này là một hợp chất của các chất hữu cơ như: cacbon, clo và flo.3 10 Tieu luan + Về tác hại của khí CFC đến tính mạng con người: - Khi hít chất CFC với nồng độ lớn sẽ gây ngộ độc hệ thần kinh trung ương. Theo cơ quan nghiên cứu về Khoa học Môi trường, với nồng độ đủ lớn thì người hít sẽ có triệu chứng nhiễm độc tương tự như uống rượu .Bên cạnh đó còn xuất hiện triệu chứng chóng mặt, đau đầu, run và co giật. - Ngoài ra, việc hít phải chất CFC cũng có thể làm rối loạn nhịp tim dẫn đến tử vong.
Đặc biệt, khi tiếp xúc với số lượng lớn các chất CFC có thể gây ngạt thở + Tác hại của khi CFC đến nguồn nước: - Khi CFC ngấm vào nước sẽ thay đổi các tính chất hóa – lý – sinh của nước.4 nước trở nên độc hại đối với con người. - Đặc biệt, với ảnh hưởng trên sẽ làm giảm sự đa dạng sinh học của nước. Do đó, ảnh hưởng ô nhiễm nguồn nước là tương đối lớn có thể lớn hơn môi trường đất. 11 Tieu luan Hình 1.5 +Tác hại của khí CFC đến tầng Ozone: CFC là những hóa chất do con người tổng hợp để sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp và từ đó xâm nhập vào khí quyển.
12 Tieu luan Đặc biệt, CFC 11, CFCl3, CFCl2 (hay freon). Đặc biệt là F12 là những chất thông dụng của CFC. Bên cạnh đó, thì một lượng nhỏ CFC khác là CHC1F2 (hoặc F22), CCl4 và CF4 cũng xâm nhập vào khí quyển.6 * CFC ảnh hưởng đến tầng ozon như thế nào - Cả hai hợp chất CFC 11 và CFC 12 hoặc freon đều mang lại hiệu quả cao về mặt kinh tế. Do đó, ứng dụng của các hợp chất trên tăng nhanh trong các thập niên vừa qua.
Với dạng tồn tại sol khí nên F11 và F12 làm tổn thương tầng ozon. - Nhưng hiện nay, các hợp chất trên vẫn đang được sản xuất và tăng về số lượng nên khả năng ảnh hưởng đến tầng ozon ngày càng cao. - Trong thực tế thì CFC có tính ổn định cao và khó bi phân hủy. Khi ở thượng tầng khí quyền thì CFC được tia cực tím phân hủy.
Tốc độ phân hủy CFC tăng nhanh nếu tầng ozon bị tổn thương. - Hiện nay, tình trạng ô nhiễm thế giới đang tăng cao 13 Tieu luan - Mặt khác không phải ai cũng có điều kiện để có thể lắp đặt hệ thống máy lạnh do nó có chi phí cao và hao phí điện nhiều ngoài ra máy lạnh còn mang lại rất nhiều nhược điểm như gây khô gia,dị ứng nhiễm trùng đường hô hấp, không thân thiện với môi trường,….Từ những điều trên tụi em dã quyết định chọn dề tài thiết kế hệ thống tôn tản nhiệt với hy vọng giảm bớt đi cái nắng nóng cho những gia đình có thu nhập thấp , cho những người dị ứng với mùi máy lạnh, thân thiện với môi trường. - Một lý do khác khiến nhóm chúng em chọn đề tài này xuất phát từ hoàn cảnh chung Hình 1.7 của cả nhóm. Mái nhà của chúng em đều được lợp độc nhất một lớp tôn chỉ dùng để che nắng che mưa, và thật là khủng khiếp với cái nắng ở Việt Nam hiện tại.
Như đã được nêu ở trên, hiện tượng trái đất nóng lên là một hiện tượng toàn cầu, Việt Nam cũng không là một ngoại lệ. Ta có thể dễ dàng thấy được sự thay đổi của riêng khí hậu Việt Nam qua của số trận bão diễn ra hằng năm và nhiệt độ khắc nghiệt mà bản thân chúng ta cảm nhận qua mỗi năm – Nhiệt độ vào mùa hè ngày càng nóng hơn, đôi khi 14 Tieu luan nắng nóng ở những tháng sau hè kéo dài, cùng với đó là thiên tai, hạn hán, lũ lụt…. Gần như nguyên nhân cho mọi thiên tai đó chính là sự nóng lên toàn cầu.8 - Chúng ta đang trong giai đoạn “phục hồi” cho trái đất, trồng nhiều cây xanh, cũng như hạn chế các khí thải bằng các phương tiện đi lại chạy bằng điện – Đó là những phương tiện của tương lai, là phương tiện góp phần cứu lấy trái đất,… Giữa nhiều đề tài khoa học trong các lĩnh vực khác nhau, nhóm chúng em nhận thấy chúng mình nên thực hiện một dự án cho một sản phẩm vừa thân thiện với môi trường, vừa là giải pháp giúp con người phần nào giảm thiểu được, thích nghi được với sự thay đổi nhiệt độ thất thường hiện nay của trái đất, nhóm chúng em đã họp bàn và suy nghĩ thực hiện dự án: “ Tôn tản nhiệt”. Là một ý tưởng mới mẻ chưa từng có trên thị trường, khá khó khan trong việc tìm hiểu thông tin nhưng nhóm chúng em đã cố gắng hết sức, mày mò nghiên cứu để trình bày được ý tưởng của mình một cách đầy đủ nhất, mong “Tôn tản nhiệt” sẽ trở thành 15 Tieu luan 1.2 Mục tiêu của đề tài - Đưa ra thị trường một hệ thống tôn tản nhiệt hoàn chỉnh, dễ sử dụng , dễ lắp đặt - Gía cả hợp với đại đa số người dân - Hệ thống làm mát thân thiện với môi trường.
- Qua quá trình hoàn thiện sản phẩm kỹ thuật, nhóm có cơ hội làm quen với quy trình tiến hành chế tạo 1 sản phẩm kỹ thuật. Có cơ hội tiếp thu các kinh nghiệm, kỹ năng làm việc nhóm hiệu quả, nhanh chóng, cách làm việc một cách có kế hoạch, có quy trình, có hệ thống. - Được tiếp cận với việc nêu ý tưởng, các phương pháp lên kế hoạch cho một dự án như thế nào, dự trù chuẩn bị nguyên vật liệu ra sao,… thông qua sự giúp đỡ của giảng viên bộ môn Nhập Môn Kỹ Thuật: PSG TS Lưu Thanh Tùng. 16 Tieu luan Hình 1.9 Hình ảnh về sản phẩm Tôn tản nhiệt được thiết kế bằng phần mềm CAD của Autodesk.
17 Tieu luan CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu về hệ thống tôn tản nhiệt - Hệ thống tôn tản nhiệt là hệ thống tôn dùng nước để làm mát, giúp hạ nhiệt độ trong nhà trong những ngày nắng nóng. - Hệ thống tôn tản nhiệt là một ý tưởng mới trong việc giúp điều hòa nhiệt độ trong phòng.1 18 Tieu luan -Hệ thống hoạt động dựa trên cách phát biểu thứ 1 nguyên lý II của nhiệt động lực học, hấp thụ nhiệt từ mặt trời trong cái nắng như đổ lửa của cái nóng Việt Nam. *Cách phát biểu 1 của Nguyên lý II Nhiệt động lực học: Nhiệt không thể truyền từ 1 vật nóng sang 1 vật nóng hơn Hình 2.2 Nguyên Lý II Nhiệt Động Lực Học 19 Tieu luan Hình 2.3 - Cấu tạo của hệ thống tôn tản nhiệt bao gồm có : + Một ống nước sẽ gắn trực tiếp vào đường nước máy của người dân sử dụng và ống nước này gắn trực tiếp lên hệ thống mái tôn để thực hiện việc bơm nước vào phần rỗng bên trong mái tôn + Hệ thống mái tôn cấu tạo như một khối hộp rỗng và được lót bên dưới là một tấm đệm chống thấm ( Tấm gỗ phủ 1 lớp sơn chống thấm) + Một ống nước còn lại lắp bên dưới hệ thống tôn và nó gắn với hệ thống lọc nước 20 Tieu luan + Sau khi nước di chuyển qua hệ thống lọc thì nó trực iếp xuống bồn nước để người dân tiếp tục sinh hoạt.2 Những mẫu tương tự có trên thế giới -Hiện tại nhóm chúng em chưa tìm được mẫu nào tương tự 2.3 Nguyên lý hoạt dộng của hệ thống tôn tản nhiệt - Nguyên lý hoạt động dựa trên sự cân bằng nhiệt, nguyên lý 2 của nhiệt động học - Lấy nước từ hệ thống sinh hoạt của nhà dân sau đó chạy lên hệ thống tôn, tiếp đến nước sẽ chạy qua hệ thống lọc rồi cuối cùng nước sẽ trở về bồn chứa và xả ra để người dân tiếp tục sử dụng sinh hoạt. -Mục đích là để lượng nhiệt mái tôn nhận được từ mặt trời sẽ trao đổi trực tiếp với nước có trong khoang, làm giảm nhiệt độ của mái tôn và duy trì nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian nhất định.
Hướng đi của nước Hình 2.4 21 Tieu luan Ánh nắng chiếu vào Nước Tấm đệm gỗ sơn chống thấm Hình 2.5 - Ánh nắng mặt trời cung cấp nhiệt lượng 120W-144W trên 1 mét vuông, làm cho Tôn nóng dần lên tỉ lệ thuận với thời gian chiếu sáng. Ở đây, chúng ta dùng nước để giảm nhiệt cho tôn, giúp giảm nhiệt độ phòng và duy trì ổn định. 22 Tieu luan Khóa van Hình 2.6 - Khóa van có tác dụng để điều chỉnh lượng nước trong khoang nước ở Tôn 23 Tieu luan Lớp bùn Lớp sỏi đá lọc Lớp cát Lớp than hoạt tính Bộ lọc nước sau sử dụng Hình 2.7 24 Tieu luan Bồn nước Hình - Bồn nước dùng để chứa nước sau khi 2. sử dụng 25 Tieu luan -Bộ lọc nước Hình 2.9 -Khóa van Hình 2.10 26 Tieu luan CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TÔN TẢN NHIỆT 3.1 Ý tưởng thiết kế - Mẫu thiết kế dựa trên Tấm Lấy Sáng Polycarbonate Rỗng Ruột Hình 3.1 Tấm Lấy Sáng Polycarbonate Rỗng Ruột 3.2 Dự kiến phương án thiết kế - Tìm hiểu thông tin: Các trang web về tôn, sự trao đổi nhiệt.