tiểu luận tìm hiểu và thiết kế hệ thống giếng trời thông minh

Giếng trời thông minh không chỉ là một công nghệ mới mẻ mà còn là biểu tượng của sự chuyển đổi đáng kể trong cách chúng ta suy nghĩ về việc sử dụng nguồn ánh sáng tự nhiên.. Với khả năng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

KHOA ĐIỆN -

BÀI TIỂU LUẬN

NHẬP MÔN NGÀNH:TÌM HIỂU THIẾT KẾ CỦA HỆ THỐNG

GIẾNG TRỜI THÔNG MINH

Mã lớp học phần : 1052490.2310.23.34

Giảng viên HD :Nguyễn Thị Thanh Quỳnh

Họ và tên sinh viên :Nguyễn Đình Trung

Lớp :23TDH2

Mã sinh viên :105220324

MỤC LỤC

Lời mở đầu

Chương I: Giới thiệu chung

1.Khái niệm về giếng trời thông minh

2.Mục đích,chức năng của giếng trời thông minh

Chương II : Giới thiệu tổng quát sản phẩm

1.Các thành phần chính

1.1.Vật liệu giếng trời thông minh

1.2.Một số kiểu giếng trời

1.3.Xu hướng thiết kế giếng trời

1.4.Vị trí đặt

1.5.Hệ thống động cơ tự động

2.Nguyên lý hoạt động

2.1.Nguyên lý thông gió

2.2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống đóng mở tự động

Chương III:Ưu điểm và hạn chế của sản phẩm

1.Ưu điểm của giếng trời trong nhà

2.Nhược điểm của giếng trời thông minh

Chương IV: Kết luận

1.Đánh giá tổng thể về giếng trời thông minh

2.Ứng dụng phát triển và nghiên cứu tương lai

3

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại ngày nay, khi chúng ta đang đối mặt với những thách thức về biến đổi khí hậu và tăng cường năng lượng sạch, việc tìm kiếm những giải pháp sáng tạo để giảm thiểu ảnh hưởng của chúng trở nên càng trở nên quan trọng Đồng thời, trong lĩnh vực xây dựng và quản lý không gian sống, giếng trời thông minh đã nổi lên như một giải pháp độc đáo và hiệu quả Giếng trời thông minh không chỉ là một công nghệ mới mẻ mà còn là biểu tượng của sự chuyển đổi đáng kể trong cách chúng ta suy nghĩ về việc sử dụng nguồn ánh sáng tự nhiên Với khả năng tận dụng ánh sáng mặt trời một cách thông minh, chúng ta có thể không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn tạo ra môi trường sống

và làm việc tối ưu hóa cho sức khỏe và hiệu suất Trong lời nói đầu ngày hôm nay, chúng tôi sẽ khám phá những ưu điểm và tiềm năng của giếng trời thông minh, cũng như nhìn nhận về cách công nghệ này có thể đóng góp vào sự bền vững, sáng tạo và tiện lợi trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta Hãy cùng nhau tìm hiểu về sức mạnh của ánh sáng tự nhiên và cách giếng trời thông minh có thể làm thay đổi cách chúng ta xây dựng và trải nghiệm không gian Giếng trời thông minh không chỉ là một nguồn ánh sáng; nó là một hệ thống tích hợp thông minh, sử dụng công nghệ để tự động điều chỉnh ánh sáng và nhiệt độ, tạo ra một môi trường sống linh hoạt và thoải mái Công nghệ cảm biến và hệ thống điều khiển tự động giúp giếng trời đáp ứng linh hoạt theo điều kiện thời tiết và nhu cầu sử dụng, tối ưu hóa sự thoải mái và hiệu quả năng lượng Một điểm đáng chú ý nữa là khả năng tích hợp của giếng trời thông minh với các hệ thống thông tin và trí tuệ nhân tạo Điều này mở ra cánh cửa cho một loạt các ứng dụng và tiện ích, từ việc dự đoán và điều chỉnh tự động theo lịch trình cá nhân, đến việc tương tác với các hệ thống nhà thông minh khác Ngoài ra, giếng trời thông minh còn mang lại những lợi ích to lớn cho môi trường Việc tận dụng ánh sáng tự nhiên không chỉ giúp giảm lượng năng lượng tiêu thụ mà còn giảm phát thải khí nhà kính, góp phần vào nỗ lực chung của chúng ta về bảo vệ môi trường Hôm nay, chúng ta sẽ khám phá sâu hơn về cách giếng trời thông minh có thể chuyển đổi không gian xung quanh chúng ta, từ ngôi nhà cho đến văn phòng và các công trình công cộng Hãy cùng nhau tìm hiểu về những cơ hội và thách thức của công nghệ này, và cách

4

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU CHUNG

1.GIẾNG TRỜI THÔNG MINH LÀ GÌ?

Gie ng trơ i tho ng minh thươ ng la mo t he tho ng chie u sa ng tư nhie n đươ c tí ch

hơ p co ng nghe đe to i ưu ho a vie c sư du ng a nh sa ng ma t trơ i Ca c ca m bie n va

bo đie u khie n giu p đie u chí nh đo sa ng theo đie u kie n thơ i tie t va nhu ca u chie u

sa ng trong ca c kho ng gian be n trong Đie u na y giu p tie t kie m na ng lươ ng va

ta o ra mo i trươ ng so ng hoa c la m vie c hie u qua hơn

Hình 1: Hình ảnh giếng trời thông minh

5

Hình 2: Hình ảnh giếng trời thông minh

2.MỤC ĐÍCH VÀ CHỨC NĂNG CỦA GIẾNG TRỜI THÔNG MINH

Mục đích: Gie ng trơ i tho ng minh đươ c thie t ke nha m mu c đí ch to i ưu ho a

sư du ng a nh sa ng tư nhie n trong ca c kho ng gian be n trong nha Mu c tie u chí nh

la gia m sư phu thuo c va o a nh sa ng nha n ta o va tie t kie m na ng lươ ng

Chức năng:

Thu nhận Ánh Sáng: Gie ng trơ i tho ng minh co kha na ng thu tha p va hươ ng

da n a nh sa ng ma t trơ i va o trong kho ng gian be n trong nha mo t ca ch hie u qua

Cung cấp Ánh Sáng Tự Nhiên: Ta o đie u kie n a nh sa ng tư nhie n cha t lươ ng, giu p ca i thie n ta m tra ng, sư ta p trung va tie t kie m na ng lươ ng so vơ i a nh sa ng nha n ta o

Điều Chỉnh Nhiệt Độ: Mo t so gie ng trơ i tho ng minh co the tí ch hơ p ca m bie n nhie t đo va he tho ng đie u khie n đe duy trí mư c nhie t đo thoa i ma i trong kho ng gian be n trong

Tiết Kiệm Năng Lượng: Ba ng ca ch sư du ng a nh sa ng tư nhie n, gie ng trơ i giu p gia m sư phu thuo c va o đe n đie n va gia m lươ ng na ng lươ ng tie u thu

6

Chống Tia UV: Mo t so gie ng trơ i co kha na ng cho ng tia UV đe ba o ve kho ng gian be n trong kho i ta c đo ng cu a tia cư c tư

Tự Động Hóa: Ca c he tho ng gie ng trơ i tho ng minh co the tí ch hơ p ca m bie n va

he tho ng đie u khie n tư đo ng đe đie u chí nh đo sa ng va nhie t đo dư a tre n đie u kie n mo i

CHƯƠNG II:GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT SẢN PHẨM

1.CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH

1.1.Vật liệu giếng trời thông minh

Va t lie u đươ c sư du ng trong vie c xa y dư ng gie ng trơ i tho ng minh thươ ng bao

go m:

Dome (Đỉnh): Thươ ng la m tư va t lie u trong suo t như polycarbonate hoa c acrylic đe truye n tia sa ng ma t trơ i va o trong kho ng gian be n trong

Khung Hỗ Trợ: Thươ ng đươ c la m tư kim loa i như nho m hoa c the p đe cung

ca p sư o n đi nh cho gie ng trơ i

Lớp Phản Xạ: Ca c lơ p pha n xa đươ c tí ch hơ p đe to i ưu ho a vie c chie u a nh

sa ng va o trong kho ng gian

Lớp Cách Nhiệt (nếu có): Đo i vơ i gie ng trơ i co tí nh na ng ca ch nhie t, co the sư

du ng lơ p ca ch nhie t đe giư nhie t đo o n đin

7

Hình 3: Các vật liệu để thi công giếng trời thông minh Cấu trúc của nó bao gồm ba phần chính: phần mái che, phần khung, và hệ thống truyền động, kèm theo là bộ điều khiển từ xa Mỗi phần có những đặc điểm riêng biệt như sau:

Phần mái che: Đây là phần quan trọng nhất của giếng trời, vì nó quyết định khả năng lấy sáng và chịu lực của sản phẩm Phần mái che được thiết kế bằng kính rộng khoảng 1m phù hợp với kích thước tiêu chuẩn

để sử dụng.

 Phần kính cũng là kính cường lực, được thiết kế 2 lớp kính và phần keo

kết nối đặc biệt cản tia UV Kính cường lực có khả năng chịu va đập cao, không vỡ ra thành mảnh nhọn khi bị va chạm Kính 2 lớp có khả năng cách âm, cách nhiệt và chống nóng hiệu quả.

Phần keo kết nối giữa 2 lớp kính có khả năng chống tia UV, bảo vệ sức khỏe cho người sử dụng.

Phần khung được thiết kế bằng hợp kim nhôm 304 chắc chắn, rất nhẹ Hợp kim nhôm 304 có khả năng chống rò rỉ với vật liệu vĩnh viễn không

cần bảo trì.

•Mo t tha nh pha n quan tro ng la kí nh tho ng minh(kí nh cươ ng lư c,kí nh da n an

toa n, )tu y va o sư lư a cho n cu a kha ch ha ng, co kha na ng thay đo i đo trong suo t tu y thuo c va o đie u kie n mo i trươ ng Đie u na y kho ng chí giu p kie m soa t a nh sa ng đi va o,

ma co n to i ưu ho a sư thoa i ma i va tie t kie m na ng lươ ng ba ng ca ch gia m lươ ng nhie t

đo tư ta c đo ng cu a tia UV Ngoa i ra, va t lie u cho ng tia UV đươ c tí ch hơ p giu p ba o ve kho ng gian be n dươ i kho i ta c đo ng co ha i cu a tia UV,nga n cha n sư phai mo n cu a ca c

va t lie u kha c la m gia ta ng tuo i tho va tí nh tha m my cu a ma i che gie ng trơ i

•

1.2 Một số kiểu giếng trời thường gặp

Ma i che gie ng trơ i ca n đươ c la m tư va t lie u to t, chi u na ng chi u gio cư c cao Nhưng be n ca nh đo , đe cho n đươ c 1 va t lie u phu hơ p co n dư a va o co ng trí nh

cu a ba n như the na o nư a

Mái che giếng trời bằng nhựa poly lấy sáng thông minh

 Ba n co the sư du ng ta m như a Poly la y sa ng tho ng minh đe la m ma i che cho gie ng trơ i Vơ i gia tha nh re hơn kí nh nhưng co đo be n to t hơn, sa n pha m

8

 Sư đa da ng ma u ma , ma u sa c cu ng kha na ng la y sa ng to t giu p che cha n gie ng trơ i to t hơn ma va n giu p ngo i nha đo n a nh sa ng tư nhie n mo t ca ch

to t nha t

 So vơ i kí nh thí va t lie u la m gie ng trơ i tư polycarbonate co sư c chi u lư c ga p nhie u la n Gia tha nh tha p giu p ngươ i tie u du ng co the tie t kie m đươ c mo t khoa n kho ng nho Đo i vơ i khí ha u kha c nghie t nhie t đơ i a m gio mu a cu a Vie t Nam thí vie c sư du ng ca c ta m như a poly la sư lư a cho n vo cu ng đu ng

đa n

 Ngoa i ra, ta m như a poly co n co cho mí nh như ng ưu đie m vươ t tro i như

tí nh ca ch nhie t, ca ch a m, cho ng la i kho i tia UV, me m de o linh hoa t khi ta o

ca c ma i vo m ca n đo tha m my cao Chí nh ví the , sa n pha m na y la sư lư a cho n hoa n ha o cho như ng thie t ke ye u ca u sư mơ i me va a n tươ ng cao

Tấm nhựa poly lấy sáng là gì? Có bao nhiêu loại tấm nhựa poly?

Một trong những nguyên vật liệu vô cùng quen thuộc để làm mái che cho giếng trời chính là tôn với bạt Mặc dù giá thành rẻ và dễ dàng thay thế song hai nguyên liệu này không phải là sự lựa chọn của nhiều người tiêu dùng bởi tính thẩm mỹ không cao

Không những vậy, khả năng lấy sáng của tôn và bạt cũng kém hơn so với kính hoặc tấm nhựa poly – một trong những chức năng tương đối quan trọng khi thiết kế mái che giếng trời, đây cũng chính là điểm trừ khiến người tiêu dùng không lựa chọn vật liệu này

9

Làm mái che giếng trời bằng kính cường lực

Ưu điểm khi làm giếng trời bằng kình cường lực

 Che cha n mưa gio , đie u chí nh a nh sa ng khu c xa va o nha

 Giu p la y a nh sa ng tư nhie n, gia m đo cho i sa ng va nga n a nh sa ng co ha i

 An toa n cho ngươ i sư du ng

 Tuo i tho đo be n cao, kho ng pha i thươ ng xuye n ba o trí hoa c thay the như

ca c gia i pha p cha n na ng kha c

 Thie t ke go n nhe , kie u da ng sang tro ng, tha m my ta ng the m gia tri kinh te cho ngo i nha ba n

Nhược điểm của kính cường lực

 La va t lie u la m ma i che gie ng trơ i co gia cao nha t

 So vơ i ta m như a poly, kí nh cươ ng lư c í t ma u ma va ma u sa c đe lư a cho n hơn

 Tro ng lươ ng na ng ga y kho kha n khi va n chuye n va thi co ng

1.3.Xu hướng thiết kế giếng trời trong ngôi nhà hiện đại

Đưa thiên nhiên vào nhà

Những ngôi có diện tích lớn nên mở ban công về phía giếng trời như nhà lệch tầng Khi đó, gia chủ có thể điểm xuyến bằng hoạ tiết lan can của ban công Cùng với sự đa dạng của vật liệu xây dựng và kỹ thuật hiện đại, giếng trời ngày càng được cải biên và thiết kế theo nhiều phong cách khác nhau Tất cả hướng đến mục tiêu mang lại không gian sống tốt hơn cho gia chủ, tăng tính thẩm mỹ

10

Nếu không gian ngôi nhà cao, hẹp và ánh sáng yếu, gia chủ có thể thiết kế giếng trời như một thác nước, một vách nổi để đưa thiên nhiên vào nhà, biến nơi đây thành "lá phổi" của ngôi nhà

Lựa chọn vật liệu

Nhược điểm của giếng trời là gây tiếng ồn Vì vậy, gia chủ cần sử dụng các vật liệu chống ồn Khu vực trồng cây hoặc thác nước nên có giải pháp chống thấm Nơi trồng cây phải thuận tiện cho việc tưới nước

Các vật dụng treo ở thành cầu thang, giếng trời phải dễ dàng tháo lắp Tại những cửa sổ hành lang mở ra giếng trời phải bố trí lan can an toàn cho trẻ nhỏ Lưu ý không nên bố trí chỗ ngồi ngay chân giếng trời để đảm bảo an toàn

Đối lưu không khí

Bản chất của giếng trời là tạo ra hiệu ứng đối lưu không khí từ dưới lên trên bên trong ô giếng Luồng không khí đối lưu này sẽ thoát ra miệng giếng mang theo khí "bẩn", còn khí "sạch" bên ngoài sẽ được hút vào

Cơ chế tạo ra hiệu ứng đối lưu tự nhiên là sự chênh lệch nhiệt độ giữa trong và ngoài nhà, đồng thời hiệu ứng áp suất âm kiểu "súng phun sơn" ở trên miệng giếng khi có gió trời Để phát huy hiệu quả, đường đi của luồng không khí đối lưu phải thông thoáng

Tiểu cảnh

11

Phần diện tích giếng trời ở tầng dưới cùng thường được sử dụng để trang trí,

làm tiểu cảnh hoặc có thể hoà vào không gian chức năng nào đó như phòng

khách, phòng ăn, sảnh

1.4.Vị trí đặt

Vị trí

Xu hướng thông thuỷ để lấy ánh sáng và gió từ trên nóc nhà được ứng dụng

nhiều trong các dạng nhà hình ống chỉ có một mặt thoáng Để giếng trời phát

huy tối đa tác dụng, gia chủ chỉ nên đặt giếng trời ở phía sau hoặc giữa ngôi

nhà

Phần sau của ngôi nhà luôn tối và bí, nên sự “giao lưu” với khí trời và ánh sáng

là rất cần thiết Chiều lưu thông của gió có đường vào và ra Chính lỗ thông

thuỷ sẽ tạo lực hút để không khí đi từ những cửa trước vào nhà hoặc ngược

lại

12

Phổ biến nhất là giếng trời nằm trên khu vực cầu thang Đây là nơi thích hợp nhất bởi cầu thang thường đặt ở giữa nhà và kề với nhà bếp

Trường hợp nhà quá dài, cần phải trổ thêm nhiều lỗ thông nữa về phía cuối nhà để lưu thông không khí Do đó, số lượng giếng trời có thể nhiều hơn 1, tuỳ thiết kế có thể 2 – 3 giếng trời

Giải pháp chống nắng, mưa

Giếng trời có vai trò quan trọng trong việc cải thiện không khí, nhất là ở những căn nhà ống Tuy nhiên, nếu thiết kế giếng trời không đúng cách thì nó sẽ trở thành nơi truyền nhiệt vào trong nhà khi trời nắng nóng hoặc sân trong chính

là thủ phạm dội nước vào nhà mỗi khi trời mưa

Để phá tác dụng chống nóng và tránh mưa của sân trong, cần kết hợp đồng thời một số giải pháp sau: Tránh tổ chức hành lang bên trong nhà vì sẽ làm các không gian bí bách hơn; dùng vách ngăn thoáng hở ngăn chia không gian trong nhà;

Che ánh sáng trực tiếp hoặc sơn màu sáng cho các bức tường ở sân trong; trồng cây xanh; hạn chế sử dụng vật liệu xi măng, gạch đá màu sậm; dùng sơn chống nóng cho bề mặt giếng trời; sử dụng hệ thống phun sương tự động…

An toàn

Giếng trời rất có thể là nơi mất an toàn khi sử dụng, đặc biệt là với trẻ nhỏ Vì vậy, nếu giữa các tầng ở giếng trời không có hoa sắc, lưới an toàn thì phải lưu ý

13

hệ thống cửa sổ, lan can liền kề để đảm bảo chiều cao an toàn Khe nan ở lan can không được quá rộng nhằm tránh trẻ lọt qua.t huy

1.5 Hệ thống động cơ tự động đóng mở thông minh

Hiện nay trên thị trường có 2 loại động cơ đóng/mở mái che giếng trời bằng kính phổ biến là: Động cơ mở cánh tự động (giếng trời dạng lật) và mái trượt giếng trời tự động Trong đó giếng trời dạng trượt là được ưa chuộng nhất, nhằm đóng mở dễ dàng, tốc độ nhanh hơn và tránh sự tác động của gió

Động cơ mái trượt giếng trời

Hình 8: Hệ thống motor đóng mở