Bài 1: Thông gió tự nhiên 1. Mục đích: Bài này giúp sinh viên:
- Hiểu được phân bố áp suất gió trên bề mặt công trình.
- Hiểu được nguyên tắc thông gió tự nhiên cho công trình nhờ áp suất gió. - Đo vận tốc gió.
- Đo phân bố áp suất gió trên bề mặt công trình.
- Tính lưu lượng thông gió qua công trình 2. Lý thuyết cơ bản:
Gọi  và  là áp suất tĩnh và vận tốc dòng gió xa phía trước công trình. Khi gió thổi
qua công trình, các mặt đón gió của công trình có áp suất lớn hơn  trong khi các
mặt khuất gió có áp suất nhỏ hơn . Hệ số áp suất được định nghĩa:  −   =  1 2  (1.1)
với p là áp suất đo tại một điểm trên bề mặt;  là khối lượng riêng của không khí.
Khi các cửa lấy gió được bố trí trên các mặt của công trình, gió sẽ đi vào công trình từ
các cửa lấy gió có hệ số Cp lớn hơn và thoát ra ngoài qua các cửa có hệ số Cp nhỏ
hơn. Đó là hiệu ứng thông gió tự nhiên nhờ hiệu ứng gió.
Gọi A là diện tích cửa lấy gió. Do hiệu ứng co hẹp khi dòng khí di chuyển xuyên qua
cửa, diện tích hữu dụng Areff của dòng khí nhỏ hơn diện tích thực A.
Lưu lượng không khí đi qua cửa lấy gió có diện tích A bằng: 2 2
 =   = .  (1.2)
Trong đó Cd được gọi là hệ số lưu lượng;  là chênh lệch áp suất phía trong và phía ngoài cửa lấy gió. 1
Hệ số Cd của cửa lấy gió thông thường có thể lấy bằng hệ số Cd của lỗ thành mỏng và bằng 0,61.
Chênh lệch áp suất  có thể được xác định thông qua hệ số áp suất: 1  = 
2  |( − )| (1.3)
Với Cp là hệ số áp suất bên ngoài cửa lấy gió và Cpi là hệ số áp suất bên trong nhà.
Giả sử có 3 cửa lấy gió, gió đi vào cửa 1 và đi ra ở hai cửa còn lại. Các cửa có diện
tích bằng nhau. Theo điều kiện bảo toàn thể tích (xem dòng khí là không nén được):  =  + 
Từ công thức (1.2) và (1.3):   
| −  | = | −  | + | −  | (1.4) 3. Mô tả thí nghiệm:
Mô hình thí nghiệm được mô tả như trên Hình 1-1.
Hình 1-1. Mô hình thí nghiệm.
Mô hình nhà có dạng hình hộp lập phương với kích thước mỗi cạnh bằng 20cm được
làm từ nhựa Mica trong. Ba cửa lấp gió được bố trí ở tâm mặt trước, tâm mặt sau và
tâm mặt bên. Kích thước mỗi cửa lấy gió bằng 4cm x 4cm. Bên trên mỗi cửa lấy gió ở
khoảng cách 2cm là các lỗ để đo áp suất tĩnh. Một lỗ đo áp suất được bố trí ở tâm của 2
sàn hầm gió để đo áp suất bên trong mô hình. Áp suất dòng khí được đo bằng ống
Pitot được bố trí ở khoảng cách 20cm trước mô hình.
Mô hình được đặt bên trong khu vực thử nghiệm của hầm gió như trên Hình 1-2. Khu
vực thử nghiệm có kích thước 1m x 1m. Mô hình được đặt trên tấm phẳng cách sàn
của hầm gió ở khoảng cách bằng 20cm. Hình 1-2.
4. Hướng dẫn thí nghiệm: I.
AN TOÀN: Kiểm tra bên trong và bên ngoài hầm gió để đảm bảo không có
vật cản hay vật có thể bị hút vào hầm gió. II.
Gắn Máy đo vận tốc gió. III.
Đọc giá trị nhiệt độ không khí trên máy đo vận tốc gió. Ghi nhiệt độ không khí
vào đầu tài liệu phút trình. Từ nhiệt độ không khí, tra khối lượng riêng và độ
nhớt. Ghi hai giá trị vào đầu tài liệu Phúc trình. IV.
Chỉnh khối lượng riêng không khí trong máy đo áp suất cho phù hợp với nhiệt độ không khí. V. Mở công tác hầm gió. VI.
Trên biến tần, kiểm tra nút điều chỉnh phải trả về 0 => nhấn RUN (nút màu
xanh) => Vặn từ từ nút điều chỉnh tốc độ quạt để có số vòng quay khoảng 500 vòng/phút. VII.
Đọc giá trị vận tốc gió trên máy đo vận tốc gió. Ghi số vòng quay và vận tốc gió vào Bảng 1. 3 VIII.
Nối ống đo áp po vào áp kế, đọc và ghi giá trị po vào Bảng 1. IX.
Lặp lại bước VIII cho các giá trị p1, p2, p3, và pi. X.
Chỉnh số vòng quay quạt lên 700 vòng/phút. Đọc và ghi giá trị vận tốc vào
Bảng 1. Đo và ghi các giá trị áp suất po, p1, p2, p3, và pi. vào bảng 1. XI.
Thực hiện bước X cho thêm hai vòng quay bằng 900 vòng/phút và 1100 vòng/phút.
XII. Để kết thúc, vặn từ từ nút điều chỉnh tốc độ động cơ về 0 => nhấn nút STOP
(màu đỏ) trên Bộ biến tần. Chờ đến khi quạt biến tần ngừng chạy thì tắt công tắc
nguồn của động cơ. Tháo hai máy đo và sắp xếp vào hộp.
Lưu ý cách nối ống đo áp vào máy đo áp:
Trên thân máy có 2 đầu “+” và “-“.
Nếu giá trị áp suất cần đo là ÂM: khi gắn vào đầu “-“ sẽ được hiển thị trên máy là giá
trị DƯƠNG; Khi gắn vào đầu “+” sẽ được hiển thị trên máy giá trị ÂM.
Nếu giá trị áp suất cần đo là DƯƠNG: khi gắn vào đầu “-“ sẽ được hiển thị trên máy
là giá trị ÂM; Khi gắn vào đầu “+” sẽ được hiển thị trên máy giá trị DƯƠNG.
Do máy chỉ thể hiện đúng giá trị DƯƠNG, nên khi kết nối nên chọn cổng thích hợp
để luôn có giá trị DƯƠNG trên máy, cụ thể nên:
- Đo po bằng đầu “+”, đọc được giá trị DƯƠNG, ghi giá trị DƯƠNG
- Đo p1 bằng đầu “+”, đọc được giá trị DƯƠNG, ghi giá trị DƯƠNG.
- Đo p2, p3, pi bằng đầu “-”, đọc được giá trị DƯƠNG, ghi giá trị ÂM.
Lưu ý cách đọc giá trị áp suất và vận tốc:
Do hai giá trị này được hiển thị 1 lần/ 1 giây và thay đổi liên tục nên để có kết quả đo
tốt, hãy tìm giá trị trung bình của nhiều giá trị.
Dùng nút HOLD trên máy để đọc các giá trị tức thời. Ghi lại 20 giá trị và tìm giá trị
trung bình từ 20 giá trị đó. 4
5. Hướng dẫn viết báo cáo
Số Reynolds được tính theo công thức:   = 
Với V là vận tốc gió, D là kích thước mỗi cạnh nhà, D=0,2m, và  là độ nhớt động học của không khí.
Ghi vào Bảng 2 số Reynolds tương ứng với từng vận tốc gió.
Hệ số áp suất được tính theo công thức (1.1). Lần lượt tính Cp1, Cp2, Cp3 và Cpi. Kết
quả ghi vào Bảng 2. Ghi giá trị Cpi và bảng 3, cột “Cpi đo”.
Dùng công thức (1.4) để tính Cpi cho từng lần đo. Ghi kết quả vào Bảng 3, cột “Cpi tính”.
Lưu lượng qua từng cửa lấy gió được tính theo công thức (1.2) và (1.3) và theo “Cpi
tính”. Kết quả ghi vào Bảng 3. Nhận xét:
- Các hệ số Cp có giống nhau cho bốn giá trị vận tốc gió? Nếu khác nhau, hãy
nhận xét mối quan hệ giữa Cp và Re. Giải thích mối quan hệ đó.
- So sánh hệ số “Cpi đo” và “Cpi tính”. Hệ số nào chính xác hơn? Tại sao? Giải
thích sự sai lệch? Cách khắc phục sự sai lệch này?
- So sánh giá trị Q1 với Q2 + Q3?
- Nếu mở thêm cửa lấy gió ở tường đối diện lỗ đo áp suất số 3, các hệ số áp suất
Cp và lưu lượng gió qua từng cửa sẽ thay đổi như thế nào? 5 Tài liệu tham khảo:
1. Awbi H., Ventilation of Buildings, Second edition, Spon Press, 2003.
2. Szokalay S.V., Introduction to architectural science, Second edition, Elsevier, 2008.
Phụ lục: TÍNH CHẤT KHÔNG KHÍ THEO NHIỆT ĐỘ 6