Mục đích nghiên cứu: Hiện nay sảy ra rất nhiều vụ cháy, nổ. Cháy nổ gây thiệt hại về tài sản cũng như tính mạng con người. Hệ thống phòng chữa cháy của nhiều gia đình cơ quan, xí nghiệp nhà máy chưa có hoặc hoạt động không tốt. Khi sảy ra cháy lực lượng chữa cháy cần phải có thời gian mới tiếp cận được hiện trường. Cuộc sống ngày phát triển sử đụng nhiều năng lượng, phát thải CO2 ra môi trường. Hệ thống điện luôn trong tình trạng quá tải, mùa hè thường mất điện. Nhà thông minh chưa có khả năng hỗ trợ chữa cháy và sử dụng tài nguyên năng lượng vĩnh cửu. Cần thiết phải đưa hệ thống hỗ trợ chữa cháy cho các ngôi nhà bằng việc thiết kế và tạo hỗn hợp: Thiết kế tường và trần bằng hỗn hợp Tro + Cát. Cần thiết phải sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời thay cho năng lượng điện bằng việc thiết kế mái nhà từ vỏ lon nước để tạo ra nước nóng 2. Trình tự tiến hành 1. Nhà có khả năng hỗ trợ chữa cháy: Thiết kế tường và trần nhà gồm 3 lớp: Lớp ngoài và lớp trong có thể sử dụng các loại vật liệu: Tôn, gỗ, tấm aluminum... yêu cầu những vật liệu có tiết diện này mỏng chống chịu được ảnh hưởng của thời tiết, môi trường. Ở giữa là lớp hỗn hợp tro+ cát chữa cháy. (Hỗn hợp 2 phần cát, 3 phần tro) để làm tường, trần nhà. Khi sảy ra cháy lớp bao trong (hoặc lớp ngoài) bị cháy, hỗn hợp chảy ra vùi dập đám cháy hỗ trợ giúp cho việc chữa cháy dễ dàng hơn. 2. Nhà tiết kiệm năng lượng: Từ vật phế thải thành vật liệu có ích sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời thay thế cho năng lượng điện giúp tiết kiệm năng lượng cho ngôi nhà. Thiết kế mái nhà từ vỏ lon bia, nước ngọt có mặt bên trong bằng kim loại màu giúp phản xạ ánh sáng tốt. Lon bia, nước ngọt cắt đôi theo chiều dọc. Xếp theo thứ tự hàng từ dưới lên trên như lợp ngói, cố định để mái nhà có tác dụng che mưa, che nắng.
MỤC LỤC TĨM TẮT DỰ ÁN Mục đích nghiên cứu Trình tự tiến hành Kết luận Ứng dụng GIỚI THIỆU Bối cảnh Mục đích nghiên cứu Vấn đề nghiên cứu Dự kiến kết PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Chi tiết toàn thủ tục thiết kế KẾT QUẢ THẢO LUẬN Rủi ro Lợi ích KẾT LUẬN LỜI CẢM ƠN TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 2 3 6 6 10 18 18 18 19 19 20 21 I TÓM TẮT DỰ ÁN Mục đích nghiên cứu: Hiện sảy nhiều vụ cháy, nổ Cháy nổ gây thiệt hại tài sản tính mạng người Hệ thống phịng chữa cháy nhiều gia đình quan, xí nghiệp nhà máy chưa có hoạt động không tốt Khi sảy cháy lực lượng chữa cháy cần phải có thời gian tiếp cận trường Cuộc sống ngày phát triển sử đụng nhiều lượng, phát thải CO2 môi trường Hệ thống điện ln tình trạng q tải, mùa hè thường điện Nhà thơng minh chưa có khả hỗ trợ chữa cháy sử dụng tài nguyên lượng vĩnh cửu Cần thiết phải đưa hệ thống hỗ trợ chữa cháy cho nhà việc thiết kế tạo hỗn hợp: Thiết kế tường trần hỗn hợp Tro + Cát Cần thiết phải sử dụng lượng ánh sáng mặt trời thay cho lượng điện việc thiết kế mái nhà từ vỏ lon nước để tạo nước nóng Trình tự tiến hành Nhà có khả hỗ trợ chữa cháy: Thiết kế tường trần nhà gồm lớp: Lớp ngồi lớp sử dụng loại vật liệu: Tôn, gỗ, aluminum yêu cầu vật liệu có tiết diện mỏng chống chịu ảnh hưởng thời tiết, môi trường Ở lớp hỗn hợp tro+ cát chữa cháy (Hỗn hợp phần cát, phần tro) để làm tường, trần nhà Khi sảy cháy lớp bao (hoặc lớp ngoài) bị cháy, hỗn hợp chảy vùi dập đám cháy hỗ trợ giúp cho việc chữa cháy dễ dàng Nhà tiết kiệm lượng: Từ vật phế thải thành vật liệu có ích sử dụng lượng ánh sáng mặt trời thay cho lượng điện giúp tiết kiệm lượng cho nhà - Thiết kế mái nhà từ vỏ lon bia, nước có mặt bên kim loại màu giúp phản xạ ánh sáng tốt - Lon bia, nước cắt đôi theo chiều dọc - Xếp theo thứ tự hàng từ lên lợp ngói, cố định để mái nhà có tác dụng che mưa, che nắng - Nửa vỏ lon bia xếp ngửa lên vừa che mưa nắng, đặc biệt có tính chất phản xạ ánh sáng gương cầu lõm hội tụ ánh sáng tiêu điểm làm cho ống nước nóng lên sản xuất nước nóng từ lượng mặt trời - Lắp đặt ống hấp thụ nhiệt dọc theo rãnh mái (dọc nửa vỏ lon) Mặt đứng nhà Ống hấp thụ nhiệt Mái nhà lợp từ vỏ lon bia, lon nước sản xuất nước nóng khơng dùng điện Lớp Hỗn hợp Trần nhà thiết kế hỗn hợp cát + tro để làm mát chữa cháy Tường nhà thiết kế hỗn hợp cát + tro để làm mát chữa cháy Lớp Lớp Hỗn hợp Hỗn hợp Kết luận: Không gian sinh hoạt trongkếnhà - Thiết xây dựng thành công mô hình nhà hỗ trợ chữa cháy sản xuất nước nóng - Tường trần nhà đảm bảo độ bền chắc, lớp hỗn hợp không bị dãn nở chịu ảnh hưởng thời tiết, giữ nhiệt, sảy cháy lớp hỗn hợp làm tường, trần nhà chảy hỗ trợ chữa cháy - Mái lợp không bị thấm nước, có tác dụng che mưa, che nắng sản xuất nước nóng có ánh sáng Ứng dụng: - Khả ứng dụng rộng rãi tất vùng miền kể vùng sâu, vùng xa vùng chưa có điện, giao thơng lại khó khăn - Chi phí sản xuất thấp, vật liệu sẵn có, mang lại nhiều lợi ích thiết thực, nâng cao hiệu phòng cháy, chữa cháy, giảm thiệt hại sảy cháy - Tận dụng vật liệu phế thải, giảm ô nhiễm môi trường - Bổ sung hồn thiện thêm tính cho nhà thông minh II GIỚI THIỆU: Bối cảnh: Qua sách báo truyền hình thơng tin đại chúng em thấy sảy nhiều vụ cháy nổ lớn nhỏ gây thiệt hại lớn (Theo Cục Cảnh sát Phòng cháy chữa cháy cứu nạn cứu hộ - Bộ Công an, tháng đầu năm 2015, nước xảy gần 2.300 vụ cháy có 2.030 vụ cháy Các vụ cháy từ đầu năm đến làm chết bị thương 267 người Thiệt hại tài sản ước tính lên tới gần 1000 tỉ đồng – Dẫn nguồn thông xã Việt Nam) Cháy nổ gây thiệt hại tài sản tính mạng người Để lại hậu gánh nặng cho nhiều gia đình xã hội Những vụ cháy thường xuất phát ý thức chủ quan, thiếu cẩn trọng, coi thường mạng sống Theo năm, số lượng vụ cháy lớn không ngừng gia tăng, đám cháy xảy nơi đông người khu dân cư, lại nguy hiểm hơn, đám cháy dễ dàng lan diện rộng, mà nơi khó để thực cơng tác chữa cháy Nhiều gia đình chưa có hệ thống phòng cháy chữa cháy chưa đủ điều kiện kinh tế, hiểu biết phòng cháy chữa cháy Hệ thống phòng cháy chữa cháy, báo động cháy nhiều quan, xí nghiệp nhà máy hoạt động khơng tốt, khơng có khả đáp ứng, ứng cứu sảy cháy Khi sảy cháy lực lượng chữa cháy cần phải có thời gian tiếp cận trường, triển khai biện pháp chữa cháy Các phương tiện, công nghệ, công tác chữa cháy Việt Nam lạc hậu so với nước, phản ứng chậm, hiệu chưa cao Lực lượng cảnh sát phòng cháy, chữa cháy tập trung thành phố, khu vực trung tâm Cuộc sống ngày phát triển người sử dụng ngày nhiều thiết bị, máy móc đại phục vụ nhu cầu sống, tiêu thụ nhiều lượng Vì tiết kiệm lượng vừa việc cấp thiết vừa chiến lược an ninh lượng quốc gia, xã hội đảm bảo cho phát triển bền vững, sử dụng lượng bền vững góp phần hạn chế khí phát thải CO2 mơi trường Trong mùa nắng nóng, nhu cầu sử dụng điện nước tăng cao Để đủ điện sản xuất, đảm bảo sinh hoạt nhân dân, tháng vừa qua, nhà máy điện nước chạy hết công suất, gây áp lực lớn lên hệ thống lưới điện Một vấn đề nóng bỏng, gây xúc dư luận xã hội tình trạng nhiễm môi trường sinh thái hoạt động sản xuất sinh hoạt người gây Vấn đề ngày trầm trọng, đe doạ trực tiếp phát triển kinh tế - xã hội bền vững, tồn tại, phát triển hệ tương lai Giải vấn đề ô nhiễm mơi trường thời kỳ đẩy mạnh cơng nghiệp hóa, đại hóa khơng địi hỏi cấp thiết cấp quản lí, doanh nghiệp mà cịn trách nhiệm hệ thống trị tồn xã hội Những ngơi nhà thông minh giới Việt Nam có đặc điểm: Sử dụng gạch khơng nung, kính tiết kiệm lượng, tường cách nhiệt, tận dụng tối đa ánh sáng, hệ thống thơng gió tự nhiên mảng khơng gian xanh cho cơng trình, trang bị thiết bị cơng nghệ điều khiển nút bấm, smartphone, có hệ thống giải trí tiên tiến, hệ thống an ninh Nên thường tiêu nhiều điện mà không tiết kiệm điện hay bảo vệ môi trường,việc làm điện bị tải, thiếu hụt trầm trọng Vì cần thiết phải đưa hệ thống hỗ trợ chữa cháy cho nhà Cần thiết phải sử dụng lượng thay cho lượng điện Một nhà làm vật liệu sẵn có, đồ phế thải giúp hỗ trợ phịng cháy chữa cháy, góp phần tiết kiệm lượng thay cho vật liệu sản xuất gây ô nhiễm môi trường, phải tàn phá rừng cần thiết hữu ích Dùng hỗn hợp tro, cát để đưa vào kết cấu xây dựng tường, trần nhà có tác dụng hỗ trợ chữa cháy Dùng vỏ lon bia, nước ngọt, hộp sữa để làm mái lợp nhà hội tụ ánh sáng để sản xuất nước nóng Vấn đề chưa có dự án, đề tài nghiên cứu Mục đích nghiên cứu: Giúp cho ngơi nhà có khả hỗ trợ chữa cháy, giảm nguy cháy nổ, giảm thiệt hại sảy cháy Giảm nhu cầu sử dụng điện việc thay lượng điện nguồn lượng khác, lượng vĩnh cửu, không gây ô nhiễm môi trường Tận dụng nguyên liệu phế thải gây nhiễm mơi trường thành vật liệu có ích góp phần hạn chế nhiễm mơi trường Thay vật liệu xây dựng sản xuất tiêu tốn nhiều lượng, gây ô nhiễm môi trường, khả hỗ trợ sảy cháy vật liệu sẵn có, vật liệu phế thải thành vật liệu xây dựng nhà có khả chữa cháy hạn chế sử dụng điện Vấn đề nghiên cứu: a Nhà có khả hỗ trợ chữa cháy: Thiết kế sử dụng vật liệu có khả dập tắt đám cháy để làm tường, trần nhà Khi sảy cháy vật liệu vùi dập đám cháy hỗ trợ giúp cho việc chữa cháy dễ dàng b Nhà tiết kiệm lượng: Sử dụng lượng ánh sáng mặt trời thay cho lượng điện giúp tiết kiệm lượng cho nhà c Từ vật liệu phế thải thành vật liệu có ích góp phần hạn bảo vệ mơi trường, giảm chi phí xây dựng d Tạo thêm tính cho nhà thơng minh Dự kiến kết quả: Nhà bình thường, đưa thêm chất chữa cháy cát, tro bếp vào thiết kế làm tường, trần nhà -> Nhà có khả hỗ trợ chữa cháy, sảy cháy, đám cháy không bùng phát, khả khống chế dập tắt đám cháy đẽ dàng Sử dụng lượng ánh sáng mặt trời khơng cịn q xa lạ với bình nước nóng lượng mặt trời, để giảm giá thành sản phẩm Với nguyên lí, sản phẩm ứng dụng thực tế việc sử dụng ánh sáng để sản xuất nước nóng chắn thành cơng Thay mái nhà lợp cọ, ngói, tơn thành mái lợp nửa vỏ lon bia xếp ngửa lên vừa che mưa nắng, có tính chất phản xạ ánh sáng gương cầu lõm hội tụ ánh sáng tiêu điểm làm cho ống hấp thụ nhiệt dọc theo rãnh mái nước nóng lên sản xuất nước nóng từ lượng mặt trời Từ vật liệu phế thải biết thiết kế sử dụng cách trở thành vật liệu có ích góp phần hạn bảo vệ mơi trường, giảm chi phí sản xuất III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Phương pháp nghiên cứu: - Quan sát: Thu thập thông tin nghiên cứu, thực nghiệm thơng qua tri giác nghe, nhìn,… để thu nhận thông tin từ thực tế để đáp ứng mục tiêu nghiên cứu đề tài - Phân tích: Phân chia đối tượng nghiên cứu thành phận, mặt, yếu tố cấu thành giản đơn để nghiên cứu, phát thuộc tính chất yếu tố - Nghiên cứu tài liệu: Thu thập thơng tin hồn tồn gián tiếp, khơng tiếp xúc với đối tượng khảo sát - Phương pháp chuyên gia: Phỏng vấn người có am hiểu có liên quan đến thơng tin khoa học kiện - Phương pháp thí nghiệm, thực nghiệm: Thí nghiệm sử dụng để kiểm tra tính xác lý thuyết giả thuyết để ủng hộ chúng hay bác bỏ chúng Kết thí nghiệm phân tích, rút kết luận Đối tượng nghiên cứu: * Biện pháp phịng cháy, chữa cháy: - Tạo mơi trường khơng cháy khó cháy cách thay khâu sản xuất kinh doanh, môi trường, thiết bị vật liệu…từ dễ cháy, có nguy hiểm cháy, trở thành khơng cháy khó cháy - Ngăn chặn triệt tiêu nguồn nhiệt gây cháy, quản lý chặt chẽ nguồn lửa, nguồn nhiệt sử dụng sản xuất hoạt động kinh doanh, sinh hoạt.3.Cách ly chất cháy với nguồn lửa, nguồn nhiệt với máy móc htiết bị với khâu hoạt động sản xuất có khả sinh nhiệt, gây cháy - Hạn chế diện tích sản xuất, diện tích bảo quản chất cháy với máy móc thiết bị tới mức cần thiết - Ngăn chặn đường phát triển lửa xây tường ngăn cháy, cửa ngăn cháy đê bao vành đai trống, lắp đặt thiết bị chống cháy lan - Lắp đặt hệ thống báo cháy chữ cháy tự động, bán tự động * Phương pháp chữa cháy bản: - Ngăn cách ôxy với chất cháy (cách ly): Là phương pháp cách ly ôxy với chất cháy tách rời chất cháy khỏi vùng cháy Dùng thiết bị chất chữa cháy úp chụp đậy phủ lên bề mặt chất cháy Ngăn chặn ơxy khơng khí với vật cháy Đồng thời di chuyển vật cháy khỏi vùng cháy Các thiết bị chất chữa có tác dụng cách ly lắp đậy chậu, đất cát, bọt chữa cháy, chăn nệm, bao tải, vải bạt - Làm loãng nồng độ ôxy hỗn hợp chất cháy (làm ngạt) Là dùng chất không tham gia phản ứng cháy phun vào vùng cháy làm lỗng nồng độ ơxy hỗn hợp cháy tới mức bị ngạt khơng trì cháy Sử dụg chất chữa cháy khí CO2, nitơ ( N2) bọt trơ - Phương pháp làm lạnh (thu nhiệt): Là dùng chất chữ cháy có khả thu nhiệt làm giảm nhiệt độ đám cháy nhỏ nhiệt độ bắt cháy chất cháy đám cháy tắt Sử dụng chất chữa cháy khí trơ lạnh CO2, N2 H2O Sử dụng nước chữa cháy cần ý không dùng nước chữa đám cháy có điện, hóa chất kỵ nước như: xăng, dầu, gas đám cháy có nhiệt độ cao 19000C mà nước * Nguyên nhân cháy nổ: - Lạm dụng nhang, đèn thờ cúng - Nổ bình ga - Nổ hố học: nổ cháy cực nhanh gây (thuốc súng, bom, đạn, mìn, ) - Cháy nhiệt độ cao đủ sức đốt cháy số chất que diêm, dăm bào, gỗ, hàn hơi, hàn điện, - Tự bốc cháy: gỗ thơng 2500C, giấy 1840C, vải sợi hố học 1800C, - Cháy tác dụng hoá chất, phản ứng hóa học: vài chất tác dụng với gây tượng cháy - Cháy điện: Sử dụng điện mức, chất cách điện bị hư hỏng, tải hay ngắn mạch chập điện, dòng điện tăng cao gây nóng dây dẫn, hồ quang điện sinh đóng cầu dao điện, cháy cầu chì, chạm mach, - Cháy ma sát tĩnh điện vật thể chất cháy với nhau, ma sát mài, - Cháy tia xạ: tia nắng mặt trời tiếp xúc với hỗn hợp cháy, nắng rọi qua thủy tinh lồi hội tụ sức nóng tạo thành nguồn - Cháy sét đánh, tia lửa sét - Cháy áp suất thay đổi đột ngột: trường hợp dễ gây nổ gây cháy Khi đổ nước nguội vào nước kim loại nóng chảy gây nổ; nước nguội gặp nhiệt độ cao bốc hơi, tức khắc kéo theo tăng áp suất gây nổ VD: Chất pH bình thường khơng gây nổ có oxy, hạ áp suất xuống lại gây nổ - Trong công nghiệp hay dùng thiết bị có nhiệt độ cao lị đốt, lị nung, đường ống dẫn khí cháy, bể chứa nhiên liệu dễ cháy gặp lửa hay tia lửa điện gây cháy, nổ - Nổ lý học: trường hợp nổ áp suất thể tích tăng cao mà vỏ bình chứa khơng chịu áp suất nén nên bị nổ, gây cháy * Giải pháp tiết kiệm điện: Lựa chọn thiết bị tiết kiệm điện; lắp đặt hợp lý, khoa học; điều chỉnh thói quen sử dụng đồ điện giải pháp giúp tiết kiệm điện gia đình - Tình hình bố trí trang thiết bị điện: đèn, quạt, vi tính, điều hồ nhiệt độ - Tình hình mạng lưới điện tồn quan: đoạn dây tải, đoạn dây - Mở rộng mở thêm cửa sổ lắp kính kể trần (nếu có thể) để tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên - Thay tất bóng đèn trịn sợi đốt (nếu có) đèn compact đèn ống huỳnh quang để tiết kiệm điện - Thay bóng đèn ống neon hệ cũ 40W, 20W bóng đèn ống neon hệ - Lắp máng, chảo chụp đèn thiếu để tăng độ phản chiếu ánh sáng - Thực hai chế độ ánh sáng phòng:ánh sáng lại sinh hoạt ánh sánh sáng làm việc * Nghiên cứu định luật bảo toàn lượng: Để sản xuất nước nóng cần chuyển từ nguồn lượng khác, phải tìm lượng đầu vào sẵn có mà khơng tiêu tốn nhiên liệu lượng mặt trời * Nghiên cứu sản xuất nước nóng lượng mặt trời để tiết kiệm điện Sử dụng bình lượng mặt trời tiện lợi sinh hoạt từ nấu nướng tắm giặt, rửa … mà khơng tốn điện Hơn nữa, cịn tiết kiệm điện, gas Vì dùng nước nóng bình để nấu ăn, nhanh sơi, nước có độ nóng sẵn * Nghiên cứu tác dụng ánh sáng, phản xạ ánh sáng - Tác dụng nhiệt ánh sáng: Phơi vật nắng vật nóng lên, chiếu ánh sáng vào thể chỗ bị chiếu sáng nóng lên….Ánh sáng chiếu vào vật làm chúng nóng lên Khi lượng ánh sáng biến thành nhiệt Đó tác dụng nhiệt ánh sáng (theo Vật lí 9) - Nghiên cứu tác dụng nhiệt ánh sáng lên vật màu trắng màu đen Trong đời sống hàng ngày, màu trắng, màu hồng…được gọi màu sáng Các màu đen, màu tím …được gọi màu tối Trong tác dụng nhiệt ánh sáng vật có màu tối hấp thụ lượng ánh sáng mạnh vật có màu sáng (theo Vật lí 9) - Phản xạ ánh sáng: Tia phản xạ nằm mặt phẳng với tia tới đường pháp tuyến Góc tới góc phản xạ (theo Vật lí 7) * Nghiên cứu nguyên lý hoạt động bình lượng mặt trời Máy nước nóng lượng mặt trời hoạt động theo nguyên lý đối lưu nhiệt tự nhiên tượng hiệu ứng lồng kính, giúp biến đổi quang thành nhiệt bẫy nhiệt lượng Năng lượng mặt trời hấp thụ bề mặt thiết bị bị đun nóng nước, q trình đối lưu nhiệt, nước bình bảo ơn tăng lên, q trình diễn liên tục nhiệt độ bình nhiệt độ nước thiết bị hấp thụ Việc tạo nước nóng khơng phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trường bên ngồi mà phụ thuộc vào khả hấp thụ nhiệt thiết bị lượng với tia xạ ánh nắng mặt trời Máy nước nóng lượng mặt trời hoạt động không phụ thuộc vào mùa năm mà phụ thuộc vào thời tiết, có ánh nắng mặt trời có nước nóng máy nước nóng lượng mặt trời Để sử dụng tốt hiệu bình nước nóng lượng mặt trời cần lưu ý lắp đặt sản phẩm đường ống nước nóng xuống ,áp lực nguồn nước lạnh kỹ thuật khoa học * Nghiên cứu nhà thông minh: Giải pháp nhà thông minh giải pháp cho phép điều khiển, giám sát, đặt lịch hẹn vận hành nhiều thiết bị nhà thông minh lúc theo cách đơn giản điện thoại di động máy tính bảng Những ngơi nhà thơng minh giới Việt Nam có đặc điểm: Sử dụng gạch khơng nung, kính tiết kiệm lượng, tường cách nhiệt, tận dụng tối đa ánh sáng, hệ thống thơng gió tự nhiên mảng không gian xanh cho công trình, trang bị thiết bị cơng nghệ điều khiển nút bấm, smartphone, có hệ thống giải trí tiên tiến, hệ thống an ninh Nên thường tiêu nhiều điện mà không tiết kiệm điện hay bảo vệ môi trường,việc làm điện bị tải, thiếu hụt trầm trọng chưa có hệ thống hỗ trợ chữa cháy Chi tiết toàn thủ tục thiết kế: a Nhà có khả hỗ trợ chữa cháy: * Vật liệu hỗ trợ chữa cháy cho nhà - Vật liệu xây dựng tường, trần nhà: nhẹ, không cháy, hỗ trợ chữa cháy sảy cháy - Nghiên cứu vật liệu Cát: Cát có khả vùi, dập tắt đám cháy che kín khơng cho oxi tiếp xúc với lửa, cát có nguồn cung lớn thường dùng xây dựng, cát có kết cấu dạng hạt dễ tan chảy ra, loại cát pha lẫn tạp khơng dùng xây dựng sử dụng để chữa cháy, cát không gây độc hại cho người Nhưng cát có khối lượng lớn dễ gây đổ sập cần làm giảm khối lượng cát cách phối trộn với chất khác có khối lượng nhẹ khơng cháy, khơng độc hại để làm giảm khối lượng cát - Nghiên cứu vật liệu tro bếp Tro bếp có khả vùi, dập tắt đám cháy che kín khơng cho oxi tiếp xúc với lửa, có khối lượng nhẹ, có kết cấu hạt, dễ 10 tan chảy ra, nguồn cung cấp không thực dồi đưa vào xây dựng nhà Ngồi tro bếp cịn có tính kháng khuẩn khơng gây nhiễm mơi trường, khơng gây độc hại cho người khoa học chứng minh - Phối trộn với tỉ lệ phù hợp để hỗn hợp dùng làm tường, trần nhà - Qua tham khảo tài liệu, cân hỗn hợp cân đo xác định được: m3 cát có khối lượng = 1200kg m3 tro có khối lượng = 390kg Cân hỗn hợp cân đo tính thể tích hộp có chiều cao, dài, rộng = 10cm Kết quả: Cát Tro Hỗn hợp 5kg 5kg 10 kg 4kg 6kg 10kg 6kg 4kg 10kg Nhận xét: Tỉ lệ cát + tro cho thể tích phù hợp: Thể tích 0,0169m3 0,0189 m3 0,0149 m3 10 1m3 hốn hợp có khối lượng = 0, 0189 = 529,1kg Khối lượng nhẹ cát nhiều giải vấn đề khối lượng cát Yêu cầu cát: Cát có cấp hạt mịn thường dùng để trát tường * Thiết kế nhà có khả hỗ trợ chữa cháy: Nhà khung chịu lực, phần tường gạch thay tường có kết cấu gồm lớp: Lớp bao trong, lớp bao ngồi có tiết diện mỏng để chứa lớp hỗn hợp hỗ trợ chữa cháy Mặt cắt tường nhà: Lớp bao Lớp Lớp bao Hỗn hợp Phía trần bê tơng thiết kế thêm trần hỗ trợ chữa cháy gồm lớp: Mặt cắt trần nhà: 11 Trần bê tông chịu lực Trần hỗ trợ chữa cháy Lớp Lớp hỗn hợp Lớp Trần nhà dày thêm 10-15 cm, độ cao tầng giảm từ 10-15cm Lớp bao ngồi: Sử dụng loại vật liệu tơn, gỗ, aluminum yêu cầu vật liệu có tiết diện mỏng chống chịu ảnh hưởng thời tiết, môi trường Lớp bao trong: Sử dụng loại vật liệu gỗ, aluminum, cót ép, bìa cát tơng cứng, cách nhiệt, vật liệu có tiết diện mỏng, cháy sảy cháy để hỗn hợp chảy Khi sảy cháy lớp bao (hoặc lớp bao ngoài) bị cháy, hỗn hợp chảy vùi dập đám cháy hỗ trợ giúp cho việc chữa cháy dễ dàng Nếu thiết kế tường có tiết diện dày 20cm m tường cần 0,2 khối hỗn hợp có khối lượng 0,2 x 529,1 = 105,8 kg, m hỗn hợp xây dựng m2 tường Nếu thiết kế tường có tiết diện dày 10cm m tường cần 0,1 khối hỗn hợp có khối lượng 0,1 x 529,1 = 52,9 kg, m hỗn hợp xây dựng 10 m2 tường * Giá thành sản phẩm cho 1m2 tường dày 20cm: Tên vật liệu Đơn vị tính Số lượng Đơn giá Thành tiền ( đồng) ( đồng) Alumin m2 110.000 220.000 Cát m3 0,1 250.000 25.000 Tro bếp m 0,1 150.000 15.000 Công xây dựng m 200.000 200.000 Đinh rút 12 500 6.000 alumin vào khung Khung m 15.000 60.000 Tổng 541.000 1m2 thành phẩm có giá 541.000đ rẻ nhiều so với 1m tường xây gạch có giá khoảng 950.000đ đến 1.150.000đ * Nhà tường chịu lực nhà xây dựng tường gạch thực tế thiết kế tường hỗ trợ chữa cháy vào phía bên trong, điều làm tăng 12 chiều dày tường giảm diện tích sử dụng thiết kế vị trí hay sảy cháy gian bếp, phịng thờ Mặt đứng ngơi nhà xây dựng lớp hỗn hợp chữa cháy thiết kế thêm Trần nhà Lớp Hỗn hợp Lớp bao Tường Tường xây xây Lớp Hỗn hợp Không gian sinh hoạt nhà Lớp Hỗn hợp Lớp bao * Thiết kế hộp đựng hỗn hợp chiều dài x rộng x dày = 1m x 1m x 0,1m(0,15m) sau gắn hộp hỗn hợp lên tường, lên nơi có nguy sảy cháy để hỗ trợ chữa cháy Tường Hộp hỗn hợp gắn tường Đã xây Tường Đã xây Không gian sinh hoạt nhà b Nhà tiết kiệm lượng: - Thiết kế mái nhà: - Lon bia, nước cắt đôi theo chiều dọc 13 Cắt đôi theo chiều dọc - Xếp theo thứ tự hàng từ lên lợp ngói, cố định để mái nhà có tác dụng che mưa, che nắng Xếp theo thứ tự hàng xếp lên hàng lợp ngói, cố định để mái nhà khơng bị thấm nước - Nửa vỏ lon bia xếp ngửa lên vừa che mưa nắng, đặc biệt có tính chất phản xạ ánh sáng gương cầu lõm hội tụ ánh sáng tiêu điểm - Lắp đặt ống hấp thụ nhiệt dọc theo rãnh mái, nằm tiêu điểm vùng ánh sáng hội tụ làm cho nước ống nóng lên 14 Lắp đặt ống hấp thụ nhiệt dọc theo rãnh mái (dọc nửa vỏ lon) - Vị trí đặt ống hấp thụ nhiệt: - Mặt cắt ngang vỏ lon giống mặt gương cầu lõm - Chiếu chùm tia tới song song lên gương cầu lõm, ta thu chùm tia phản xạ hội tụ điểm trước gương Mặt Trời xa Trái Đất nên chùm tia sáng từ Mặt Trời đến Trái Đất coi chùm tia tới song song ( theo Vật lí 7) Tâm gương C, tiêu điểm gương kí hiệu F, tiêu cự f gương cầu R/2 , R bán kính Vì ống hấp thụ nhiệt có đường kính lớn khơng phải điểm nhỏ nên ta đặt ống hấp thụ nhiệt vị trí phía điểm F phía gương để hấp thu nhiều ánh sáng tia trực tiếp tia phản xạ - Ống hấp thụ nhiệt phải ống màu đen (Vì ống màu đen hấp thụ ánh sáng tốt theo Vật lí 9) 15 - Năng lượng mặt trời hấp thụ bề mặt thiết bị bị đun nóng nước, q trình đối lưu nhiệt, nước bình bảo ơn tăng lên, trình diễn liên tục nhiệt độ bình nhiệt độ nước thiết bị hấp thụ Mặt cắt: Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống sản xuất nước nóng lượng mặt trời: Ống hấp thụ nhiệt Án ng h sá Nước nóng Nước lạnh Nước lấy - Bình chứa nước nóng, u cầu phải giữ nước nóng nên phải cách nhiệt chân không xốp, mơ hình chúng em bình chứa nước làm bình đựng đá nên cách nhiệt tốt 16 - Ống nước thiết kế có màu đen nhận nhiều tia sáng ngồi hấp thụ trực tiếp cịn có tia sáng phản xạ chiếu vào mặt vỏ lon bia, lon nước Ngồi tận dụng chai thủy tinh, chai nhựa chịu nhiệt cắt bỏ hai đầu lồng vào bên để tạo lớp chân không cho ống hấp thu nhiệt - Khi nhận nhiệt lượng từ ánh sáng mặt trời nước ống nóng lên, nước nóng áp suất tăng, khối lượng riêng giảm nước nóng di chuyển lên phía trên, sảy tượng đối lưu nhiệt đến nhiệt độ bình chứa nước nóng với nhiệt độ ống nước nóng mặt mái nhà * Giá thành sản phẩm cho 1m2 hệ thống lượng mặt trời: Tên vật liệu Đơn vị tính Số lượng Đơn giá Thành tiền ( đồng) ( đồng) Vỏ lon Cái 90 300 27.000 Đinh rút kg 0,2 25.000 5.000 Ống nhiệt m 17 5000 135.000 Cút T 20 6800 136.000 Khung m 12 10.000 120.000 Công thực Cơng 100.000 100.000 Bình giữ nhiệt Cái 200.000 200.000 Tổng 723.000 o Ước tính để sản xuất 200 lít nước nóng 70 C ngày cần diện tích m2, chi phí khoảng 2.892.000đ Như tiết kiệm chi phí hệ thống lượng mặt trời bán thị trường (Bình lượng mặt trời Thái dương 150 lít có giá khoảng 6.500.000đ) Mặt đứng nhà Ống hấp thụ nhiệt Mái nhà lợp từ vỏ lon bia, lon nước sản xuất nước nóng khơng dùng điện Lớp Hỗn hợp Trần nhà thiết kế hỗn hợp cát + tro để làm mát chữa cháy Tường nhà thiết kế hỗn hợp cát + tro để làm mát chữa cháy IV KẾT QUẢ: Lớp Lớp Hỗn hợp Hỗn hợp Không gian sinh hoạt nhà 17 - Tường trần nhà đảm bảo độ bền chắc, lớp hỗn hợp khơng bị co ngót, dãn nở chịu ảnh hưởng thời tiết, giữ nhiệt độ cho nhà ổn định, sảy cháy lớp hỗn hợp làm tường, trần nhà chảy hỗ trợ chữa cháy - Mái lợp không bị mưa dột, sản xuất nước nóng tùy điều kiện thời tiết, có ánh sáng có nước nóng Những hơm trời nắng to nhiệt độ nước đo 78oc đáp ứng cho nhu cầu sử dụng nước nóng hộ gia đình - Tận dụng vật liệu phế thải, góp phần làm giảm nhiễm mơi trường - Thiết kế xây dựng thành cơng mơ hình nhà hỗ trợ chữa cháy sản xuất nước nóng, không gây nguy hiểm, với ý tưởng mục đích nghiên cứu ban đầu V THẢO LUẬN: - Nhà hỗ trợ chữa cháy: Phải đưa ý tưởng mới, cải tiến, phải đưa hỗn hợp chữa cháy tro cát vào kết cấu nhà tường, trần, mái, cửa, phận để hỗ trợ chữa cháy cho nhà - Tiết kiệm lượng: Ngoài biện pháp tiết kiệm lượng (điện), phải tìm cách sản xuất nước nóng lượng mặt trời mà sử dụng tới bình lượng mặt trời - Tận dụng nguyên liệu phế thải gây ô nhiễm môi trường thành vật liệu có ích góp phần hạn chế nhiễm mơi trường - Những tính nhà thơng minh có: Sử dụng gạch khơng nung, kính tiết kiệm lượng, tường cách nhiệt, tận dụng tối đa ánh sáng, hệ thống thơng gió tự nhiên mảng khơng gian xanh cho cơng trình, hệ thống an ninh, trang bị thiết bị công nghệ điều khiển nút bấm, smartphone, có hệ thống giải trí tiên tiến… - Với tính năng: Tiết kiệm lượng, hỗ trợ chữa cháy sảy cháy nên đặt tên cho dự án “ Nhà thông minh hỗ trợ chữa cháy tiết kiệm lượng” để bổ sung thêm tính cho nhà thơng minh Nhà thơng minh tiêu chuẩn, xu hướng tất yếu sống đại tương lai Rủi ro: Tường trần bị bung lớp bao bao ngồi khơng gia cố chắn, cần có thêm hệ thống khung thép để đảm bảo an toàn, thiết kế hỗn hợp đựng hộp dài x rộng = 100cm x 50cm Mái nhà có chịu mưa đá, có bão phần mái mỏng, tận dụng từ vỏ lon làm mái thí cần thiết kế khung, dàn mái chắn, khoảng cách cầu phong, li tô phải gần 18 Lớp hỗn hợp gây bụi, cần thiết kế mặt bao bao ngồi thất kín để hỗn hợp khơng thể rơi Trong tương lai nghiên cứu thêm lớp keo để kết dính hỗn hợp Mái nhà dễ dẫn điện, dễ bị sét đánh nên cần thiết kế thêm hệ thống chống sét Lợi ích: - Sản xuất nước nóng lượng ánh sáng mặt trời không tiêu tiêu thụ điện - Tận dụng nguyên liệu phế thải (vỏ lon bia, lon nước) làm nguyên liệu lợp mái nhà, tận dụng rác thải không gây ô nhiễm môi trường vừa thay cho vật liệu lợp, ngói vật liệu sản xuất thải môi trường lượng khí thải lớn - Hỗn hợp cát tro để xây dựng tường, trần nhà vật liệu sẵn có Tro vật liệu thải trình sinh hoạt đun nấu sản xuất Hỗn hợp vừa có tác dụng chữa cháy sảy cháy vừa thay cho vật liệu gạch nung, gạch xi măng, thạch cao, bê tông vật liệu sản xuất thải mơi trường lượng khí thải lớn - Giảm chi phí sản xuất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường - Khả áp dụng rộng rãi điều kiện, vùng miền - Bổ sung thêm tính cho nhà thơng minh, làm cho nhà thơng minh hồn thiện hơn, dự án xu hướng tất yếu sống đại tương lai VI KẾT LUẬN: - Nhà có khả hỗ trợ chữa cháy chủ động sảy cháy, tiết kiệm điện việc sản xuất nước nóng - Nhà thiết kế từ vật liệu phế thải tận dụng sống có giá thành rẻ, áp dụng vùng miền Việt Nam vùng nông thôn kinh tế chưa phát triển, nhiều vùng chưa có điện, vật liệu sẵn có, mang lại nhiều lợi ích thiết thực - Như nhà thông minh chúng em nhà sử dụng vật liệu tận dụng nguồn phế thải bỏ đi, không sử dụng vật liệu sản xuất gây ô nhiễm mơi trường, tiết kiệm lượng Đây giải pháp góp phần thực chiến lược an ninh lượng quốc gia, xã hội đảm bảo cho phát triển bền vững, sử dụng lượng bền vững góp phần hạn chế khí phát thải CO2 môi trường, hạn chế đẩy lùi biến đổi khí hậu- Một 19 kiện quan trọng giới quan tâm vừa diễn Pari- Pháp, hội nghị COP21 - Chi phí sản xuất thấp, giá thành rẻ, áp dụng cho nơi có điều kiện giao thơng khó khăn xe chữa cháy khơng tiếp cận Ngồi bảo vệ mơi trường cịn góp phần bảo vệ nâng cao đời sống nhân dân * Hướng nghiên cứu: - Để dễ thi công, tăng độ kết cấu cho ngơi nhà, sử dụng loại số loại keo để kết dính hỗn hợp thành khối khối bê tông nhiệt độ 600C, hỗn hợp tan thành kết cấu hạt tro, cát nhiệt độ 800C sảy cháy - Chuyển tôn lợp mái nhà thông thường thành mái sản xuất nước nóng từ sản xuất điện - Nghiên cứu hệ thống chân không cách nhiệt cho ống hấp thụ nhiệt giúp cho trình hấp thu nhiệt tốt hơn, giảm tổn thất nhiệt nước nóng - Nghiên cứu bao tường, bao trần nhà di chuyển cửa cuốn, sảy cháy cần nhấn nút điều khiển, kéo dây kéo rèm cửa để lớp hỗn hợp tro, cát nhanh chóng chảy vùi dập đám cháy VII LỜI CẢM ƠN: Chúng em xin chân thành cảm ơn Bộ Giáo dục Đào tạo, Sở Giáo dục Đào tạo Bắc Kạn tổ chức thi bổ ích sáng tạo cho chúng em Cảm ơn phòng Giáo dục Đào tạo huyện Chợ Mới, trường THCS Nông Hạ tạo điều kiện để chúng em tham gia thi Cuộc thi đem lại nhiều cảm xúc, ấn tượng tốt đẹp lòng người tham dự quan tâm, yêu thích nghiên cứu, sáng tạo khoa học Chúng cảm ơn cha, mẹ sinh con, dẫn dắt bước vào giới mới, nơi thừa hưởng hạnh phúc nhất, Cảm ơn cha, mẹ ủng hộ bước đường đi, mẹ tôn trọng ước mơ tiếp thêm cho động lực để theo đuổi niềm đam mê nghiên cứu Cảm ơn cha mẹ tất điều lớn lao kì diệu “Trong tim con, cha mẹ điều tuyệt vời nhất” Chúng em cảm ơn thầy Nguyễn Đường Hoàng dạy dỗ, bảo trợ, hướng dẫn chúng em, khơng ngại khó khăn, không ngại khổ nhọc, mang đến cho chúng em niềm tin, niềm say mê khoa học, chúng em tự hào làm học sinh thầy, thầy người cha thứ hai chúng em 20 ... trợ chữa cháy Chi tiết toàn thủ tục thiết kế: a Nhà có khả hỗ trợ chữa cháy: * Vật liệu hỗ trợ chữa cháy cho nhà - Vật liệu xây dựng tường, trần nhà: nhẹ, không cháy, hỗ trợ chữa cháy sảy cháy -... liệu xây dựng nhà có khả chữa cháy hạn chế sử dụng điện Vấn đề nghiên cứu: a Nhà có khả hỗ trợ chữa cháy: Thiết kế sử dụng vật liệu có khả dập tắt đám cháy để làm tường, trần nhà Khi sảy cháy vật... dựng d Tạo thêm tính cho nhà thơng minh Dự kiến kết quả: Nhà bình thường, đưa thêm chất chữa cháy cát, tro bếp vào thiết kế làm tường, trần nhà -> Nhà có khả hỗ trợ chữa cháy, sảy cháy, đám cháy