Thông gió tự nhiên

Bài viết hoặc phần này được cho là vi phạm bản quyền. Vi phạm bản quyền của văn bản : Các phần có giá trị phải được thể hiện (tối thiểu) bằng các từ khác nhau và chuyển sang phần khác (không nằm ngay dưới thẻ này). Bất cứ điều gì không được diễn đạt lại nên được loại bỏ. Đừng để lại nhiều hơn một câu có hình thức giống hệt như bản gốc trước khi thông báo bị xóa. (Một hoặc hai câu không được tính là vi phạm bản quyền. Nhiều hơn thế này có thể là một vấn đề.) Xem Appropedia:Vi phạm bản quyền
Vi phạm bản quyền của phương tiện truyền thông : Hình ảnh và phương tiện khác phải được xóa và/hoặc thay thế bằng phương tiện được cấp phép mở phục vụ cùng một mục đích.

Nếu thông báo này không chính xác, vui lòng để lại lời giải thích trên trang thảo luận .
Bình luận của người dùng đặt thông báo này: hình ảnh từ các trang web com

Đọc thêm...

Dữ liệu dự án

Vị trí	Kingston , Canada
Bản kê khai OKH	Tải xuống

Trong những năm đầu, cũng như ở các khu vực đang phát triển, con người không có công nghệ để thông gió cho các tòa nhà thông qua các bộ phận cơ và điện. Tuy nhiên, họ có thể cung cấp đủ hệ thống thông gió bằng cách thiết kế các tòa nhà của mình theo cách cho phép thông gió tốt mà không cần bất kỳ nguồn điện nào.

Đúng như tên gọi, thông gió tự nhiên liên quan đến việc trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài tòa nhà thông qua các phương pháp tự nhiên. Cách tiếp cận này thường sử dụng các lực tự nhiên sẵn có như gió và áp suất. Bằng cách thực hiện thông gió tự nhiên, có thể tiết kiệm được nhiều điện mà không làm giảm hoặc giảm chất lượng không khí bên trong, miễn là tòa nhà được thiết kế phù hợp. Hơn nữa, do không sử dụng nhiều năng lượng nên lượng khí thải thải vào khí quyển sẽ ít hơn, giúp ngăn ngừa thiệt hại thêm cho môi trường.

Phạm vi của dự án này bao gồm việc tiến hành nghiên cứu kỹ lưỡng về các nghiên cứu hiện có về thông gió tự nhiên, cũng như xác định thiết kế phù hợp nhất dựa trên vị trí cũng như các yếu tố bên ngoài khác.

Lý lịch

Tại bất kỳ thời điểm nào, có những luồng không khí chảy khắp hành tinh ở những áp suất nhất định, phụ thuộc vào độ cao và nhiệt độ. Khi có sự khác biệt giữa áp suất của các luồng không khí này, gió được hình thành khi không khí di chuyển từ vùng có áp suất cao hơn đến vùng có áp suất thấp hơn. Ở độ cao lớn hơn, vận tốc gió cao hơn, trong khi ở gần mặt đất, do ma sát, vận tốc gió thấp hơn. ^[2]

Các loại thông gió tự nhiên

Phụ thuộc vào lực lượng tự nhiên, rõ ràng có nhiều cách để áp dụng thông gió tự nhiên. Tùy chọn đầu tiên sử dụng lực gió, trong khi tùy chọn thứ hai dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ không khí và độ nổi (được gọi là hiệu ứng ngăn xếp).

Thông gió theo hướng gió

Sử dụng không khí tự nhiên để thông gió cho tòa nhà không chỉ ít tốn kém hơn mà còn ít gây hại cho môi trường nhờ sử dụng các thiết bị tiêu thụ lượng năng lượng thấp hơn nhiều so với hệ thống cơ khí. Với một tòa nhà được thiết kế phù hợp, việc sử dụng gió tự nhiên có thể mang lại chất lượng thông gió cao tương đương với những gì có thể đạt được với một hệ thống tiêu thụ nhiều năng lượng hơn.

Khi gió va chạm vào một tòa nhà, áp suất khác nhau sẽ được quan sát từ các phía khác nhau của tòa nhà. Phía có gió thổi vào sẽ có áp suất không khí cao hơn phía đối diện; điều này sẽ làm cho không khí ở phía có áp suất cao hơn chảy đến khu vực có áp suất thấp hơn, trong trường hợp này là bên trong tòa nhà. ^[3] Một lỗ mở khác ở phía áp suất thấp sẽ cho phép không khí bên trong lưu thông ra ngoài sang phía có áp suất không khí thấp hơn.

Để cải thiện luồng không khí đi qua tòa nhà, có thể sử dụng thiết bị thu gió ở cửa ra vào của tòa nhà để điều hướng không khí đi vào tốt hơn. Thiết bị đón gió đã được sử dụng để thông gió tự nhiên cho các tòa nhà trong vài thế kỷ qua và nhìn chung khá hiệu quả trong việc cải thiện lưu thông không khí khắp tòa nhà. Hình 3 bên dưới cho thấy tác dụng của một thiết bị hứng gió; Khi gió thổi về phía đóng của tòa nhà, nó phải di chuyển xung quanh tòa nhà và khi đi qua khe hở, sẽ kéo không khí từ bên trong tòa nhà ra ngoài. Đây được gọi là hiệu ứng Coandă, ^[5] thường thấy khi dòng chất lỏng bị biến dạng khi nó chảy qua một vật thể; chất lỏng bị hút vào bề mặt của vật thể. Bằng cách này, không khí trong lành được cung cấp liên tục khắp tòa nhà. Cần lưu ý rằng nhiều thiết bị thu gió có thể được điều khiển đóng mở ở các phía khác nhau để phù hợp với hướng gió di chuyển.

Thông gió theo hướng ngăn xếp

Hiệu ứng ngăn xếp, ^[8] như đã đề cập ngắn gọn ở trên, dựa trên thực tế là không khí ấm hơn dâng lên khi không khí mát hơn rơi xuống. Điều này là do mật độ khác nhau; khi không khí được làm nóng, nó trở nên loãng hơn, cho phép nó bay lên, đẩy không khí mát hơn xuống dưới. Tạo ra luồng không khí đi lên, khái niệm này rất quan trọng trong phương pháp thông gió theo hướng ngăn xếp.

Để phương pháp này hoạt động, khí hậu phải phù hợp, nghĩa là bên trong tòa nhà phải chứa không khí ấm hơn không khí bên ngoài. Với các lỗ mở ở các tầng thấp hơn và trên cùng của tòa nhà, không khí ấm áp bên trong sẽ bay lên và rời khỏi tòa nhà qua các khe hở ở phía trên, trong khi không khí mát hơn từ bên ngoài sẽ đi vào qua các khe hở gần phía dưới. Sự chênh lệch nhiệt độ lớn hơn sẽ làm cho hệ thống này rất hiệu quả. Một lần nữa, Hình 2 ở trên cho thấy hiện tượng này diễn ra cùng với hệ thống vận hành bằng gió; không khí mát mẻ đi vào tòa nhà ở tầng dưới của tòa nhà khi không khí ấm hơn từ bên trong bị đẩy ra ngoài qua giếng trời.

Hơn nữa, áp lực cũng liên quan đến hiệu ứng ngăn xếp. Điểm nằm giữa không khí ấm và mát là vùng áp suất trung tính; bất kỳ điểm nào dưới mức này sẽ có áp suất thấp hơn, do đó hút không khí từ bên ngoài vào. Phía trên đường áp suất trung tính, áp suất cao hơn, đẩy không khí thoát ra ngoài qua các khe hở gần đỉnh vào vùng có áp suất thấp hơn bên ngoài. Hình 4 dưới đây minh họa điều này.

Ưu điểm và nhược điểm

Bởi vì hệ thống thông gió điều khiển bằng gió và ống khói thường đi đôi với nhau trong các hệ thống thông gió tự nhiên nên rất khó tìm ra nhược điểm. Tuy nhiên, khi tách cả hai ra, mỗi phương pháp đều có những nhược điểm cũng như ưu điểm riêng.

Thông gió theo hướng gió

Ưu điểm: ^[3]

• Dựa vào sức mạnh tự nhiên (gió)
• Khi nó hoạt động, nó hoạt động ở cường độ rất cao
• Thích hợp cho hầu hết các khu vực trên thế giới, vì gió có ở khắp hành tinh
• Tương đối rẻ tiền
• Ít khí thải hơn, do tiêu thụ ít năng lượng hơn

Nhược điểm: ^[3]

• Các yếu tố không thể kiểm soát được, chẳng hạn như tốc độ và hướng gió
• Có thể mang không khí ô nhiễm vào các tòa nhà
• Gió mạnh sẽ dẫn đến nhiệt độ mát hơn không thể kiểm soát được

Thông gió theo hướng ngăn xếp

Ưu điểm: ^[3]

• Không cần gió; có thể hoạt động ngay cả khi không khí xung quanh hoàn toàn tĩnh lặng
• Dựa vào lực tự nhiên (chênh lệch áp suất và nhiệt độ)
• Kiểm soát nhiều hơn về vị trí các lỗ hở trong tòa nhà
• Sử dụng hầu như không tốn năng lượng so với các phương pháp thông thường, tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường

Nhược điểm: ^[3]

• Không thể kiểm soát nhiệt độ bên ngoài
• Có thể mang không khí ô nhiễm vào các tòa nhà

Cân nhắc thiết kế

Vì thiết kế tòa nhà rất quan trọng để thông gió tự nhiên có hiệu quả nên có nhiều điều cần cân nhắc khi xây dựng một tòa nhà sử dụng thông gió tự nhiên. Một vài trong số này được liệt kê dưới đây. ^{[3] [10]}

• Vị trí
• Định hướng tòa nhà
• Kích thước
• Vị trí mở (ví dụ: cửa sổ, cửa ra vào, ống khói) và đảm bảo các lỗ mở này không bị cản trở
• Vị trí tường
• Hướng gió
• Độ sâu dưới mặt đất tòa nhà được xây dựng tại
• Dung tích nhiệt

Lý tưởng nhất, một tòa nhà sử dụng hệ thống thông gió tự nhiên nên có các lỗ mở ở các tầng thấp hơn cũng như ở gần phía trên. Điều này sẽ cho phép hiệu ứng ngăn xếp diễn ra và nếu được thiết kế tốt, hệ thống thông gió theo hướng gió và theo hướng ngăn xếp có thể kết hợp để mang lại sự lưu thông không khí tối ưu. Hình 5 dưới đây minh họa điều này; khi gió đến phía bên trái của tòa nhà (phía áp suất cao), không khí mát được đẩy vào bên trong, được thể hiện bằng các mũi tên màu xanh. Điều này lại đẩy không khí ấm hơn bên trong ra phía bên phải (phía áp suất thấp), được biểu thị bằng các mũi tên màu đỏ. Đồng thời, khi không khí mát đi qua các tầng thấp hơn của tòa nhà, không khí ấm bên trong bị đẩy lên trên vì nó ít đậm đặc hơn. Không khí này sau đó rời khỏi tòa nhà qua các khe hở trên đỉnh tòa nhà, được biểu thị bằng các mũi tên màu cam.

Lý thuyết và tính toán

Mặc dù các tính toán liên quan đến chủ đề này khá tối thiểu nhưng yếu tố quan trọng nhất là tốc độ dòng thể tích của không khí. Điều này giúp xác định lượng không khí được lưu thông khắp bên trong tòa nhà và với kiến ​​thức đúng đắn về các biến số liên quan, việc lưu thông có thể được kiểm soát ở mức độ nhỏ.

Thông gió theo hướng gió

Phương trình 1 dưới đây minh họa cách tìm tốc độ dòng khí cho hệ thống thông gió điều khiển bằng gió.

_Gió Q = K*A*V (1) ^[11]

Ở đâu:

• _Gió Q = Lưu lượng thể tích của không khí (m3 ^/ h)
• K = Hệ số hiệu quả
• A = Diện tích mặt cắt ngang mở (m ² )
• V = Tốc độ gió ngoài trời (m/h)

Hệ số hiệu quả phần lớn phụ thuộc vào góc gió chạm vào tòa nhà; đối với các góc 45 độ, con số này thường được ước tính là khoảng 0,4, trong khi gió đập vào tòa nhà theo góc vuông góc sẽ có giá trị khoảng 0,8. ^[11]

Từ phương trình này, có thể kết luận rằng yếu tố duy nhất có thể kiểm soát được là diện tích mặt cắt ngang của lỗ mở. Điều này có thể được điều chỉnh trong các tháng khác nhau để tối ưu hóa việc thông gió. Ví dụ, trong những tháng mùa hè, nơi hầu như luôn mong muốn có không khí mát mẻ, trong lành thì diện tích cửa mở nên được đặt cao hơn. Mặt khác, trong những tháng mùa đông, khi không khí bên trong đã mát, diện tích mở nên giảm xuống sao cho chỉ đạt được lượng thông gió cần thiết để giữ cho không khí trong lành và sạch sẽ. Kiểm soát diện tích mặt cắt mở có thể liên quan đến cửa sổ hoặc mái che.

Thông gió theo hướng ngăn xếp

Phương trình 2 dưới đây cho thấy cách tính tốc độ dòng khí trong hệ thống thông gió điều khiển bằng ống khói.

Ở đâu:

• Q _s = Tốc độ dòng khí thoát ra ống khói (m ³ /s)
• A = Diện tích mặt cắt ngang của lỗ, giả sử cửa vào và cửa ra bằng nhau (m ² )
• C _d = Hệ số xả của lỗ mở, khoảng 0,65
• g = Hằng số hấp dẫn (9,81 m/s ² )
• H _d = Chiều cao từ điểm giữa cửa dưới đến đường áp trung tính (m)
• Ti ₌ Nhiệt độ bên trong (K)
• T _o = Nhiệt độ bên ngoài (K)

Tương tự như thông gió điều khiển bằng gió, diện tích mặt cắt ngang của các lỗ là yếu tố kiểm soát chính trong hệ thống thông gió điều khiển ngăn xếp. Độ cao mà tại đó cửa mở ở mức thấp hơn được lắp đặt cũng có thể được thay đổi bằng cách kết hợp nắp trượt trên cửa mở lớn, nhưng điều này sẽ không tạo ra sự khác biệt đáng kể đối với tốc độ dòng khí trừ khi cửa mở được làm quá lớn.

Chọn đúng vị trí

Lựa chọn vị trí xây dựng công trình có thông gió tự nhiên là một trong những yếu tố quan trọng nhất. Các khu vực khác nhau trên hành tinh có tốc độ và cường độ gió khác nhau và việc chọn một khu vực có lượng gió phù hợp sẽ đảm bảo hiệu quả tối đa.

Rõ ràng, một khu vực có khí hậu lạnh hơn có thể không được hưởng lợi nhiều từ hệ thống thông gió tự nhiên, vì nhiệt độ lạnh hơn sẽ khiến bên trong tòa nhà trở nên thấp hơn mong muốn. Khu vực thích hợp sẽ là khu vực có mùa hè và đêm tương đối mát mẻ, ^[13] và khu vực có lượng hoạt động gió khá lớn.

Gía cả và lợi ích

Mặc dù các nghiên cứu khác nhau được thực hiện cho thấy mức tiết kiệm khác nhau nhưng có một điều chắc chắn; thông gió tự nhiên sẽ tiết kiệm chi phí năng lượng. Các số liệu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau và mặc dù các con số có thể không trùng khớp nhưng mọi nghiên cứu đều cho thấy chi phí năng lượng giảm ít nhất 25% đối với các tòa nhà sử dụng hệ thống thông gió tự nhiên. Ví dụ về tiết kiệm năng lượng bao gồm 25-33%, ^[14] 25-50%, ^[15] và trong một trường hợp, thậm chí 85% ^[16] !

Tuy nhiên, tiền không phải là thứ duy nhất được tiết kiệm. Với ý tưởng bền vững, thông gió tự nhiên trở thành một lựa chọn rất hấp dẫn để giảm lượng khí thải. Hình 7 dưới đây so sánh lượng CO ₂ thải vào khí quyển của hệ thống tự nhiên và hệ thống cơ học.

Danh sách dưới đây nêu chi tiết nhiều khoản tiết kiệm và lợi ích khác có thể đạt được bằng cách thực hiện thông gió tự nhiên trong tòa nhà.

• Ít bụi hơn
• Cần ít nhiệt hơn
• Chi phí vận hành thiết bị cơ khí
• Ít không gian bị chiếm dụng bởi thiết bị
• Ít tiếng ồn
• Hoạt động khi mất điện ^[16]

Nhìn chung, thông gió tự nhiên là một giải pháp được khuyến khích sử dụng để tiết kiệm cả tiền bạc và môi trường, miễn là vị trí được đề cập phù hợp để các tòa nhà triển khai công nghệ này. Để thiết kế một hệ thống đa năng, sự kết hợp giữa hệ thống điều khiển bằng gió và ống khói sẽ hoạt động tốt nhất, như đã đề cập trước đó; nếu không khí trở nên tĩnh lặng, hiệu ứng ngăn xếp vẫn đảm bảo thông gió.

Người giới thiệu

Dữ liệu trang

Một phần của	Mech425
Từ khóa	thông gió
tác giả	Benjamin
Giấy phép	CC-BY-SA-3.0
Tổ chức	Đại học Nữ hoàng
Ngôn ngữ	Tiếng Anh (en)
Có liên quan	trang con , liên kết trang ở đây
Sự va chạm	6.435 lượt xem trang
Tạo	8 tháng 4 năm 2010 bởi Benjamin
Đã sửa đổi	28 tháng 2 năm 2024 bởi Felipe Schenone
Trích dẫn như	Benjamin (2010–2024). "Thông gió tự nhiên" . Appropedia . Truy cập ngày 14 tháng 5 năm 2024 .
Truy vấn API	cơ bản , ngữ nghĩa , html , tập tin , v.v.