CHƯƠNG 1. NHU CẦU VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ TRONG ĐỜI SỐNG VÀ CÔNG NGHIỆP 1. Điều hòa không khí là quá trình tạo ra và duy trì ổn định trạng thái không khí trong không gian điều hòa theo một chương trình định trước, không phụ thuộc vào trạng thái không gian ngoài trời. Trong đó các thông số yêu cầu cơ bản là nhiệt độ không khí, độ ẩm tương đối, sự tuần hoàn lưu thông phân phối không khí, độ sạch bụi, các tạp chất hóa học, tiếng ồn…được điều chỉnh trong phạm vi cho trước theo yêu cầu của không gian cần điều hòa không phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết đang diễn ra ở bên ngoài không gian điều hòa.
Vai trò và ứng dụng của điều hoà không khí. Điều Hoà Không Khí là một lĩnh vực quan trọng trong đời sống và kỹ thuật. Ngày nay kỹ thuật ĐHKK đã trở thành một ngành khoa học độc lập, phát triển vượt bậc và hỗ trợ đắc lực cho nhiều ngành khác. Điều hòa tiện nghi là nhu cầu không thể thiếu trong các tòa nhà, khách sạn, văn phòng, nhà hàng, các dịnh vụ du lịch, văn hóa y tế, thể thao mà còn cả trong các căn hộ… tạo cho con người có cảm giác thoải mái, dễ chịu nhất, nhằm nâng cao đời sống tăng tuổi thọ cũng như năng suất lao động của con người vì thế ĐHKK tiện nghi ngày càng trở nên quen thuộc.
Điều hòa công nghệ trong những năm qua đã gắn liền và bổ trợ với các ngành sản xuất như: Cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử, vi điện tử, kỹ thuật viễn thông, quang học, vi phẫu thuật, kỹ thuật quốc phòng, vũ trụ,… góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, đảm bảo quy trình công nghệ. Bởi vì các máy móc thiết bị hiện đại này chỉ có thể làm việc chính xác, an toàn và hiệu quả cao ở nhiệt độ, độ ẩm thích hợp. Điều hòa không khí không chỉ áp dụng cho các không gian cố định mà nó còn được áp dụng cho các không gian di động như ô tô, tàu thủy, xe lửa, máy bay. Ảnh hưởng của môi trường không khí đến con người và sản xuất.
Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến con người. Nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh rõ rệt nhất đối với con người. Do cơ thể sản sinh ra một lượng nhiệt nhiều hơn nó cần, cho nên để duy trì ổn định nhiệt độ bên trong cơ thể. Con người thải nhiệt ra môi trường xung quanh dưới ba hình thức đối lưu, bức xạ và bay hơi.
Truyền nhiệt bằng đối lưu: Khi nhiệt độ của lớp không khí tiếp xúc xung quanh cơ thể thấp hơn nhiệt độ của trên bề mặt da của cơ thể con người thì lớp không khí sẽ dần dần nóng lên và có xu hướng đi lên, khi đó lớp không khí lạnh hơn sẽ tiến lại thế chỗ và từ đó hình thành nên lớp không khí chuyển động bao quanh cơ thể, chính sự chuyển động đã lấy đi một phần nhiệt lượng thải vào môi trường. Ngược lại khi nhiệt độ lớp không khí tiếp xúc lớn hơn nhiệt độ bề mặt da thì cơ thể sẽ nhận một phần nhiệt của môi trường nên gây cảm giác nóng. Cường độ trao đổi nhiệt phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa nhiệt độ bề mặt cơ thể và không khí. Truyền nhiệt bằng bức xạ: Nhiệt từ cơ thể sẽ bức xạ cho bất kỳ bề mặt xung quanh nào có nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ của cơ thể truyền nhiệt.
Hình thức trao đổi nhiệt này hoàn toàn độc lập với hiện tượng đối lưu, cường độ trao đổi nhiệt phụ thuộc vào giá trị nhiệt độ và độ chênh lệch nhiệt độ giữa cơ thể và bề mặt các vật xung quanh quanh. Khi nhiệt độ không khí lớn hơn nhiệt độ cơ thể thì cơ thể vẫn phải thải nhiệt vào môi trường bằng hình thức tỏa ẩm (thở, bay hơi, mồ hôi…), toàn bộ nhiệt lượng cơ thể phải thải qua con đường bay hơi nước trên bề mặt da và mồ hôi. Sự đổ mồ hôi nhiều hay ít cũng phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ môi trường, ngoài ra còn phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của không khí và tốc độ lưu chuyển không khí quanh cơ thể. Khi nhiệt độ không khí xung quanh giảm xuống, cường độ trao đổi nhiệt đối lưu giữa cơ thể và môi trường sẽ tăng.
Cường độ này càng tăng khi độ chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt cơ thể và không khí càng tăng, nếu nhiệt độ chênh lệch này quá lớn thì nhiệt lượng cơ thể mất đi càng lớn và đến một mức nào đó sẽ bắt đầu gây cảm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2 giác khó chịu và ớn lạnh. Việc giảm nhiệt độ của các bề mặt xung quanh sẽ làm gia tăng cường độ trao đổi nhiệt bức xa. Ngược lại, nhiệt độ xung quanh tiến gần đến nhiệt độ cơ thể thì thành phần trao đổi nhiệt bức xạ sẽ giảm đi rất nhanh. Độ ẩm tương đối ().
Độ ẩm tương đối của không khí xung quanh là yếu tố quyết định mức độ bay hơi mồ hôi từ cơ thể vào không khí xung quanh. Sự bay hơi nước vào không khí chỉ diễn ra khi < 100%. Nếu không khí có độ ẩm vừa phải thì nhiệt độ cao, cơ thể đổ mồ hôi và mồ hôi bay hơi vào không khí được nhiều sẽ gây cho cơ thể cảm giác dễ chịu hơn (khi bay hơi 1g mồ hôi cơ thể thải được nhiệt lượng khoảng 2.500J, nhiệt lượng này tương đương với nhiệt lượng của 1m3 không khí giảm nhiệt độ đi 20C), nhưng nếu độ ẩm quá thấp thì mồ hôi sẽ bay hơi nhiều làm cho cơ thể mất nước nhiều gây cảm giác mệt mỏi. Nếu độ ẩm lớn quá, mồ hôi thoát ra ngoài da bay hơi kém (hoặc thậm chí không bay hơi được), trên da sẽ có mồ hôi nhớp nháp cơ thể sẽ cảm thấy khó chịu.
Tốc độ lưu chuyển không khí (k). Tùy thuộc vào dòng chuyển động của không khí mà lượng ẩm thoát ra từ cơ thể nhiều hay ít. Khi tăng tốc độ lưu chuyển không khí (k) thì lớp không khí bão hòa xung quanh bề mặt cơ thể càng dễ bị kéo đi để nhường chỗ cho lớp không khí khác, do đó khả năng bốc ẩm từ cơ thể sẽ tăng lên. Ngoài ra, chuyển động của dòng không khí cũng ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt bằng đối lưu.
Rõ ràng, quá trình tỏa nhiệt đối lưu càng mạnh khi chuyển động của dòng không khí càng lớn. Do đó về mùa đông, khi k lớn sẽ làm tăng sự mất nhiệt của cơ thể gây cảm giác lạnh, ngược lại về mùa hè sẽ làm tăng cảm giác mát mẻ. Đặc biệt trong điều kiện độ ẩm lớn thì k tăng sẽ làm tăng nhanh quá trình bay hơi mồ hôi trên da, vì vậy về mùa hè người ta thường thích sống trong môi trường không khí lưu chuyển mạnh (có gió trời hoặc có quạt). Nếu k lớn quá mức cần thiết dễ gây mất nhiệt cục bộ, làm cơ thể chóng mệt mỏi.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3 Bảng 1. Tốc độ gió cho phép (Bảng 1.1[1]) Nhiệt độ không khí trong phòng t [oC ] Tốc độ không khí trong phòng k [m/s] 16 ÷20 < 0,25 21÷23 0,25÷0,3 24÷25 0,4÷0,6 26÷27 0,7÷1,0 27÷28 1,1÷1,3 >30 1,3÷1,5 Trong điều kiện lao động nhẹ hoặc tĩnh tại, có thể đánh giá điều kiện tiện nghi theo nhiệt độ hiệu quả tương đương. k Trong đó: tk: Nhiệt độ nhiệt kế khô (0C) tư: Nhiệt độ nhiệt kế ướt (0C) k: Tốc độ không khí (m/s. Độ trong sạch của không khí.
Ngoài ba yếu tố t, , k đã nói ở trên, môi trường không khí còn phải bảo đảm độ trong sạch nhất định. Không khí bao giờ cũng lẫn nhiều tạp chất như bụi, các khí lạ và vi khuẩn. Tùy theo yêu cầu, ta phải dùng các biện pháp và thiết bị để khử bụi, khử hóa chất lạ và vi khuẩn, kết hợp với việc thay đổi không khí trong phòng. Các chất độc hại có trong không khí thường gặp có thể phân thành ba loại: - Bụi là các chất có kích thước nhỏ bé có thể xâm nhập vào cơ thể theo đường hô hấp (thở).
Khí CO2 và hơi nước không có độc tính nhưng nồng độ lớn sẽ làm giảm lượng O2 trong không khí. Chúng phát sinh do hô hấp của động vật, thực vật hoặc do đốt cháy các chất hữu cơ hoặc trong các phản ứng hóa học. - Các hóa chất độc hại dạng khí, hơi (hoặc một số dạng bụi) phát sinh trong quá trình sản xuất hoặc các phản ứng hóa học. Mức độ độc hại tùy thuộc vào cấu tạo hóa học và nồng độ của từng chất: có loại chỉ gây cảm giác khó chịu, có loại gây bệnh nghề nghiệp, có loại gây chết người khi nồng độ đủ lớn.
Độ ồn Độ ồn là một yếu tố quan trọng gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng tới thính giác và tâm lý con người. Bất cứ một hệ thống điều hoà nào cũng có các bộ phận có ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4 thể gây ra tiếng ồn ở một mức độ nhất định, nguyên nhân do: máy nén, bơm quạt, các ống dẫn không khí, các miệng thổi không khí. Tiêu chuẩn về độ ồn cực đại cho phép trong một số trường hợp theo tiêu chuẩn Đức Bảng 1.5 [1] Giờ trong Độ ồn cực đại cho phép, dB Trường hợp ngày Cho phép Nên chọn 6 ÷ 22 35 30 Bệnh nhân, trại điều dưỡng 22 ÷ 6 30 30 6 ÷ 22 40 35 Phòng ở 22 ÷ 6 30 30 6 ÷ 22 45 35 Khách sạn 22 ÷ 6 40 30 Phòng ăn lớn, quán ăn lớn, hiệu 50 45 cà phê nhỏ Phòng hội thảo, phòng họp 55 50 Giảng đường, phòng học 40 35 Phòng đặt máy tính 40 35 Văn phòng làm việc 50 45 Phân xưởng sản xuất 85 80 Nhà hát, phòng hòa nhạc 30 30 Rạp chiếu bóng 40 35 1. Ảnh hưởng của môi trường không khí đối với sản xuất.
Trước hết phải thấy rằng, con người là một trong những yếu tố quyết định năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Như vậy môi trường không khí trong sạch có chế độ nhiệt ẩm thích hợp cũng chính là yếu tố gián tiếp nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Mặt khác, mỗi ngành kỹ thuật lại yêu cầu một chế độ vi khí hậu riêng biệt, do đó ảnh hưởng của môi trường không khí không giống nhau. Nhìn chung các quá trình sản xuất đều kèm theo sự thải nhiệt, thải CO2 và nước, có khi cả bụi và hóa chất độc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5 hại vào môi trường không khí ngay bên trong không gian máy, làm cho nhiệt độ, độ ẩm không khí và độ trong sạch luôn bị biến động.