1 TIỆN NGHI NHIỆT LÀ GÌ? Môi trường nhiệt có thể được chia một cách tương đối thành ba loại chính: Tiện nghi về nhiệt Không tiện nghi về nhiệt Shock nhiệt THẾ NÀO LÀ TIỆN NGHI, KHÔNG TIỆN NGHI VÀ SHOCK NHIỆT? Tiện nghi về nhiệt là nơi có sự hài lòng với môi trường tức là hầu hết mọi người không quá nóng hay quá lạnh. Một cách khác có thể coi như đây là một trường hợp không có cảm giác khó chịu Không tiện nghi nhiệt là nơi mà người ta bắt đầu cảm thấy khó chịu tức là họ cảm thấy quá nóng hoặc quá lạnh, nhưng không phải không được khỏe do các điều kiện môi trường, tức là họ không bị các triệu chứng y tế do sự khó chịu, ngoài cảm giác mệt mỏi, ớn lạnh hay run rẩy. Shock nhiệt là nơi mà môi trường nhiệt sẽ gây ra các điều kiện y tế được xác định rõ có khả năng gây hại, chẳng hạn như mất nước hoặc kiệt sức trong môi trường nóng hoặc tê cóng trong môi trường lạnh . Các vấn đề về đường hô hấp có thể xảy ra và đó cũng có thể là nguy cơ hạ hoặc tăng thân nhiệt vốn có khả năng gây tử vong.
TIỆN NGHI NHIỆT 1 TIỆN NGHI NHIỆT LÀ GÌ? Môi trường nhiệt có thể được chia một cách tương đối thành ba loại chính: - Tiện nghi về nhiệt - Không tiện nghi về nhiệt - Shock nhiệt THẾ NÀO LÀ TIỆN NGHI, KHÔNG TIỆN NGHI VÀ SHOCK NHIỆT? Tiện nghi về nhiệt là nơi có sự hài lòng với môi trường tức là hầu hết mọi người không quá nóng hay quá lạnh. Một cách khác có thể coi như đây là một trường hợp không có cảm giác khó chịu! Không tiện nghi nhiệt là nơi mà người ta bắt đầu cảm thấy khó chịu tức là họ cảm thấy quá nóng hoặc quá lạnh, nhưng không phải không được khỏe do các điều kiện môi trường, tức là họ không bị các triệu chứng y tế do sự khó chịu, ngoài cảm giác mệt mỏi, ớn lạnh hay run rẩy. Shock nhiệt là nơi mà môi trường nhiệt sẽ gây ra các điều kiện y tế được xác định rõ có khả năng gây hại, chẳng hạn như mất nước hoặc kiệt sức trong môi trường nóng hoặc tê cóng trong môi trường lạnh . Các vấn đề về đường hô hấp có thể xảy ra và đó cũng có thể là nguy cơ hạ hoặc tăng thân nhiệt vốn có khả năng gây tử vong. Tại sao phải chú ý đến tiện nghi nhiệt? Nhiệt khó chịu không trực tiếp gây hại cho người nhưng nó có thể gây ra các vấn đề khác, chẳng hạn như mệt mỏi và khó chịu. Năng suất làm việc bị ảnh hưởng và đó cũng là một nguy cơ gây ra tai nạn trong hoạt động nghiệp vụ. Do đó khó chịu nhiệt là không mong muốn từ quan điểm sức khỏe và an toàn. Khí hậu Việt nam có khả năng gây ra shock nhiệt TIỆN NGHI NHIỆT 2 ĐIỀU GÌ QUYẾT ĐỊNH ĐẾN TIỆN NGHI NHIỆT Có 4 yếu tố chính quyết định đến tiện nghi nhiệt là: - Nhiệt độ: mức nhiệt độ dễ chịu phụ thuộc vào mức độ hoạt động (người ngồi và đọc sách đòi hỏi nhiệt độ cao hơn là người chơi thể thao) và mức áo quần (người mua hàng trong áo khoác mùa đông có thể yêu cầu nhiệt độ thấp hơn so với các nhân viên quản lý kho bãi). - Độ ẩm: quá nhiều độ ẩm trong không khí có thể cảm thấy ẩm ướt và khó chịu, trong khi đó nếu có quá ít khiến mắt, cổ họng, da bị khô và hiện tương tĩnh điện có thể xảy ra gây cảm giác khó chịu. - Lưu thông không khí: không khí ngột ngạt, cũ, hay không khí di chuyển quá nhanh cũng đều có thể gây khó chịu - một làn gió làm mát trong mùa hè có thể là đem đến cảm giác lạnh khó chịu trong mùa đông. - Chất lượng không khí: đề cập đến cảm giác trong lành (khác hẳn với không khí ngột ngạt và đầy mùi hôi) phụ thuộc vào lượng không khí trong lành được cung cấp và mức độ các chất gây ô nhiễm đang có hoặc được tạo ra trong phòng. Cơ thể chúng ta sản xuất năng lượng bằng cách sử dụng ôxy để chuyển hóa thức ăn và chuyển đổi nó thành các dạng năng lượng hữu ích. Tỷ lệ này của sản xuất năng lượng được gọi là tỷ lệ trao đổi chất. Trong khi một số được sử dụng để duy trì chức năng cơ thể (Hô hấp, tiêu hóa vv) và hoạt động thể chất, hầu hết năng lượng được chuyển hóa dưới dạng nhiệt. Nhiệt liên tục được tạo ra bởi cơ thể, số lượng tùy thuộc vào mức độ hoạt động, trung bình cơ thể tạo ra khoảng 60W nhiệt lượng khi ta ngủ. Hoạt động đòi hỏi nhiều thể lực nhiệt sinh ra càng nhiều. Ví dụ như khi ta làm công việc hành chính chúng ta tạo ra khoảng 140W và 250W là nhiệt lượng sinh ra khi ta chơi thể thao. Cho nên, để có được cảm giác thoải mái, chúng ta cần cân bằng lượng nhiệt sinh ra với lượng nhiệt cơ thể mất đi. Ngược lại, nếu giữa chúng không có sự cân bằng, ta bắt đầu cảm thấy khó chịu, thậm chí là trở nên yếu đi. Nếu lượng nhiệt mất nhiều hơn chúng ta cảm thấy lạnh; tương tự nhiệt tải đi không đủ nhanh ta thấy nóng. Sự mất cân bằng là nghiêm trọng khi nhiệt độ cơ thể bình thường ở ngưỡng 37 °C có thể tăng lên hoặc hạ xuống mức nguy hiểm. Ví dụ hoạt động vất vả kéo dài trong điều kiện môi trường nơi nhiệt không thể thoát ra ngoài có thể dẫn đến tình trạng tăng thân nhiệt kèm theo shock nhiệt, trong khi đó nhiệt tạo ra không đủ bù lượng nhiệt mất đi dẫn đến tình trạng hạ thân nhiệt. Nhiệt bị mất khỏi cơ thể trong bốn cách: - Bằng cách bốc hơi - Bởi bức xạ - Bởi sự đối lưu - Truyền nhiệt (không đáng kể) Mất nhiệt qua bốc hơi diễn ra thông qua hô hấp, đổ mồ hôi không nhìn thấy (Bốc hơi liên tục trên bề mặt da và từ phổi), và khi cần thiết, bởi các tuyến mồ hôi chính. Bức xạ và đối lưu diễn ra trên bề mặt da, một số đối lưu trao đổi nhiệt thông qua hô hấp. Vì vậy, để đạt được tiện nghi nhiệt, chúng ta cần được cân bằng nhiệt với môi trường xung quanh, nghĩa là sự mất mát nhiệt từ cơ thể của chúng ta phải bằng mức mà chúng ta tạo ra nhiệt, xem hình 1. Chúng ta có thể kiểm soát mức độ hoạt động và độ che phủ của quần áo trong một vài phạm vi- hoạt động nhiều hơn/ hoặc khoác thêm áo hoặc áo khoác nếu quá lạnh chẳng hạn, hoặc mặc quần áo mỏng và ngồi yên trong điều kiện nóng. Ta cũng bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh, ví dụ nếu trời nắng nóng hoặc nếu nhiệt độ không khí tương đối nóng hoặc lạnh. Trong các tòa nhà các yếu tố môi trường bên trong như là nhiệt độ, độ ẩm, lưu thông không khí và chất lượng không khí phụ thuộc vào thiết kế của tòa nhà, việc tổ chức và vận hành các dịch vụ của tòa nhà, việc sử dụng không gian chức năng và cả các điều kiện thời tiết bên ngoài. 2 yếu tố nhiệt khác nhau quan trọng là Nhiệt độ không khí và bức xạ nhiệt, ảnh hưởng khác nhau đến cách chúng ta mất nhiệt. Lượng nhiệt cơ thể mất theo mỗi phương thức truyền nhiệt khác nhau trong các điều kiện. Ví dụ trong điều kiện môi trường bình thường cơ thể thường mất khoảng 25% tổn thất nhiệt do bay hơi, 45% bức xạ và 30% do đối lưu. Trong tòa nhà được cách nhiệt tốt nơi nhiệt độ không khí và bức xạ có giá trị tương đương thì mất nhiệt tương đối thường là khoảng 24% bay hơi, 38% bức xạ và 38% do đối lưu. Mỗi một trong các phương thức truyền nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau của môi trường: - Nhiệt độ không khí ảnh hưởng đến sự bay hơi và đối lưu - Độ ẩm tương đối chỉ ảnh hưởng đến sự bay hơi - Nhiệt độ bức xạ ảnh hưởng đến bức xạ - Tốc độ không khí ảnh hưởng đến sự bay hơi và đối lưu. Mặc dù mất nhiệt do bay hơi luôn luôn là một tổn thất, cơ thể có thể lấy lại lượng nhiệt đã mất thông qua bức xạ và đối lưu, ví dụ như tăng nhiệt bức xạ bằng cách ngồi dưới ánh nắng mặt trời hoặc gần bếp lửa hoặc tăng đối lưu từ điều kiện nơi mà nhiệt độ không khí cao hơn so với nhiệt độ bề mặt da, chẳng hạn như trong khu vực xích đạo (xem hình 2). Trong trường hợp nơi mà cả đối lưu và bức xạ nhận được nhiều hơn là mất đi, sự tổn thất do bay hơi vẫn là cách duy nhất để cơ thể mất nhiệt. Đây là lý do tại sao, khi không quen với những điều kiện, chúng ta thấy môi trường có nhiệt độ và độ ẩm cao không khó chịu bằng việc tất cả các cơ chế truyền nhiệt đều suy giảm. Hiểu biết sâu hơn về chi tiết sinh lý con người và cơ chế truyền nhiệt nằm ngoài phạm vi của tài liệu này nhưng có thể được tìm thấy trong một số tài liệu về tiện nghi nhiệt (xem tài liệu tham khảo). TIỆN NGHI NHIỆT 3 CÁC NHÂN TỐ NÀO CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN TIỆN NGHI NHIỆT Do đó, bốn yếu tố chính tác động đến môi trường tiện nghi nhiệt là: - Nhiệt độ không khí (ta) - Độ ẩm tương đối - Nhiệt độ bức xạ (tr) - Vận tốc không khí (v) (Xem Phụ lục B trên nghiên cứu thoải mái nhiệt để thảo luận thêm). Vì vậy, để thiết kế cần thiết phải xác định giới hạn đo lường hoặc phạm vi cho mỗi yếu tố môi trường, lập dự bảng phòng, nếu có thể, cho bất kỳ trường hợp nào có khả năng diễn ra 2.3.1 Nhiệt độ Nhiệt độ không khí được định nghĩa là nhiệt độ bầu khô của không khí trong không gian và được đo bằng một nhiệt kế được bảo vệ khỏi bất kỳ sự trao đổi nhiệt bức xạ nào, hoặc không bị ảnh hưởng bởi chúng. Thông thường, ở một vị trí cố định, nhiệt kế thủy ngân thường sẽ không cảm nhận được nhiệt độ không khí 1 cách chính xác do nó có thể bị ảnh hưởng bởi, ví dụ, ánh nắng mặt trời rọi xuống bóng đèn hoặc bởi nhiệt từ một lò sưởi hoặc máy tính gần đó vv Nhiệt độ bức xạ trung bình tại bất kỳ điểm nào trong không gian là thước đo tác dộng đến sự thay đổi bức xạ ở một điểm khác tức là tác động tương đối của tất cả các bức xạ nhiệt truyền từ các bề mặt và đối tượng đặc rắn khác nhau trong không gian, chẳng hạn như các tường, trần, cửa sổ, vv hay bất kỳ nguồn bức xạ nào khác trong không gian như máy sưởi, đèn chiếu sáng, thiết bị, vv Một cách để nhận biết sự trao đổi bức xạ này là hình dung các đối tượng và bề mặt phản xạ tương đối qua lại với nhau trong không gian 1 hình cầu nhỏ cỡ như bóng (xem hình 3).Gần nó là đối tượng bức xạ, như là ngọn lửa nóng, lớn hơn sự phản ánh (nên ảnh hưởng bức xạ) và cao hơn nhiệt độ bức xạ trung bình tại điểm đó. Nhiệt độ bức xạ trung bình có thể được tính toán toán học từ hiểu biết về nhiệt độ bề mặt trong không gian. Nó không thể đo trực tiếp nhưng có thể được xác định bằng cách sử dụng một nhiệt kế cầu để xác định nhiệt độ cầu và sử dụng các phép đo nhiệt độ không khí và vận tốc không khí tại cùng 1 thời điểm để sau đó xác định nhiệt độ bức xạ. CIBSE đề xuất nhiệt độ tương tác là sự kết hợp giữa nhiệt độ không khí và nhiệt bức xạ trong phòng, điều đã được sử dụng trong cả hai Tiêu chuẩn quốc tế và tiêu chuẩn ASHRAE. Nhiệt độ tương tác (t0) thường được sử dụng như một thông số thiết kế, vì nó kết hợp các ảnh hưởng của nhiệt độ không khí, nhiệt độ bức xạ và, mức độ nào đó, tốc độ không khí. Ở tốc độ không khí khoảng 0,1 m / s to = 1/2 ta + 1/2 tr Nhiệt độ tương tác xấp xỉ nhiệt độ ở trung tâm của một quả cầu có đường kính 40 mm. Một quả bóng bóng bàn là một kích cỡ phù hợp, và có thể được sử dụng để xây dựng một nhiệt kế phù hợp với không gian trong nhà. Phụ lục A mô tả cách làm và sử dụng nhiệt kế phù hợp để đánh giá nhiệt độ tương tác. Trong các tòa nhà cách nhiệt tốt chủ yếu bằng đối lưu, sự khác biệt giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ bức xạ trung bình (và do đó là giữa t0 không khí và nhiệt độ tương tác) thường là nhỏ. 2.3.2 Độ ẩm Độ ẩm là một thuật ngữ được sử dụng để chỉ lượng có trong không khí. Nó thường được biểu diễn bằng tỷ lệ phần trăm lượng hơi nước có trong không khí ở một điều kiện cụ thể với lượng hơi nước tối đa trong không khí ở cùng đk nhiệt độ và áp suất, và do đó, giá trị 0% có nghĩa là không khí hoàn toàn khô trong khi 100% kk hoàn toàn bão hòa và hơi nước them vào nữa sẽ ngưng tụ. Lượng hơi ẩm trong không khí phụ thuộc nhiệt độ và áp suất, ví dụ như không khí ấm áp có thể giữ ẩm nhiều hơn so với không khí lạnh, (xem hình 4). Vì vậy, nếu không khí ấm áp được làm mát, bạn có thể thấy được hơi ngưng tụ, ví dụ như sự ngưng tụ thường xảy ra trên bề mặt lạnh của cửa sổ bằng kính vào mùa đông. Tương tự, nếu không khí chứa một lượng nhất định hơi nước được làm ấm thì độ ẩm sẽ giảm dần xuống. Hai tỷ lệ khác nhau thường được sử dụng trong việc xây dựng cơ sở tính toán: - Độ ẩm tương đối (RH) - Tỷ lệ phần trăm bão hòa. Để thuận tiện trong thiết kế, thuật ngữ độ ẩm tương đối thường được sử dụng để chỉ tỷ lệ áp suất hơi nước. Trong xây dựng nguyên tắc thiết kế, 1 khái nhiệm khác thường được sử dụng là tỷ lệ phần trăm bão hòa chỉ tỷ lệ khối lượng hơi nước. Đây là đặc biệt hữu ích cho tổ chức điều hòa không khí vì khi đó dễ dàng tìm ra bao nhiêu gram nước cần thêm hoặc bỏ bớt trong một đơn vị không khí, bằng cách làm ẩm hoặc hong khô, để đạt được các yêu cầu điều kiện phòng. Với nhiều mục đích thiết thực, các giá trị của cả hai có thể hoán đổi cho nhau trong môi trường bình thường có người ở mặc dù các giá trị có thể chênh lệch nhau đến 5% ở điều kiện khắc nghiệt, chẳng hạn như có thể được sử dụng trong công nghiệp sấy khô. Độ ẩm tương đối dưới 30% có thể dẫn đến những cú sốc do tĩnh điện, và dưới 25% có thể gây ra cho đôi mắt và da cảm thấy khô. Mức trên 80% cảm thấy rất dính và khó chịu, và có thể dẫn đến sự ngưng tụ và nấm mốc tăng trưởng trên bề mặt xây dựng. Không khí có thể cũ và ngột ngạt tại độ ẩm tương đối cao. CIBSE khuyến cáo rằng độ ẩm tương đối trong khoảng 40-70% RH nói chung là chấp nhận được. 2.3.3 Lưu thông không khí Không khí chuyển động trong vùng có người ở , tức là nơi mà mọi người (xem hình 5), chú trọng đến tiện nghi như một tốc độ quá cao có thể làm phát sinh lời phàn nàn về gió lùa trong khi tốc độ quá thấp có thể làm giảm chất lượng không khí đến một điểm mà nó trở nên cũ và ngột ngạt. Cả tốc độ và hướng (tức là vận tốc) của không khí chuyển động đều rất quan trọng cho tiện nghi. Lưu thông không khí gây nên tác dụng làm mát bởi nhiệt được lấy ra khỏi cơ thể thông qua đối lưu và bay hơi. Tốc độ chấp nhận được không phụ thuộc vào nhiệt độ và hướng của không khí chuyển động. Không khí ấm và tốc độ cao có thể chấp nhận được; trong khi đó không khí mát tốc độ thấp có thể gây cảm thấy gió lùa. Con người sự chịu đựng khác nhau với không khí chuyển động nếu hướng của nó khác nhau. Thường khoảng vận tốc không khí thoải mái trong các khu vực có người ở là 0,1-0,3 m / s. Để đặt trong tình huống vận tốc thông thường từ nơi áp cao trong khu vực là 3 m / s, tùy thuộc vào chiều cao phòng, khi đó không khí phải kết hợp và giảm vận tốc đi rất nhiều trước khi nó vào phòng. Thiết kế đón không khí di chuyển vào, bao gồm cả hướng và nhiệt độ cần được xem xét cẩn thận để đảm bảo sự thoải mái ở tất cả các điều kiện hoạt động. Nhiệt độ không khí chuyển động nói chung nằm đâu đó giữa không khí trong phòng và không khí từ ngoài vào, có nghĩa là tình trạng làm mát cần được xem xét đặc biệt cẩn thận. Phân tích các mẫu không khí di chuyển trong một không gian được gọi là phòng khí động học(RAD). Hai bộ phận cơ thể nhạy cảm nhất với gió lùa là gáy và mắt cá chân. Điều này một lần nữa nhấn mạnh sự cần thiết phải cẩn thận xem xét các mô hình mẫu khuếch tán không khí trong không gian, như không khí tốc độ cao đi vào có thể có khả năng gây ra gió lùa ở gáy cho những người làm việc tại bàn. Tương tự, không khí tốc độ thấp có thể gây gió lùa mắt cá chân, do đó nhu cầu vận tốc cung cấp là rất thấp khi đón không khí vào phòng, và một lần nữa cẩn thận xem xét nhiệt độ cung cấp và mô hình RAD là cần thiết. 2.3.4 Các yếu tố khác Yếu tố môi trường khác ảnh hưởng đến sự thoải mái nhiệt bao gồm: Thay đổi nhiệt độ trong phòng Lý tưởng nhất cho tiện nghi là "đôi chân ấm áp và cái đầu mát mẻ" tức là nhiệt độ ở chân cao hơn ở đầu, nghĩa là chân ấm để thoải mái và cái đầu lạnh để suy nghĩ rõ ràng. Trong thực tế ngược lại thường trong các trường hợp (xem phần 2.8) khi không khí ấm áp gia tăng, dẫn đến sự phân tầng trong một không gian. Nếu điều này quá lớn nó có thể cảm thấy khó chịu, với bàn chân lạnh và một cảm giác ngột ngạt ở đầu. Để tránh khó chịu nên duy trì mức chênh nhiệt độ không khí giữa mắt cá chân và đầu không vượt quá 3° C. Sự khác biệt nhiệt độ không khí và bức xạ Nếu nhiệt độ bức xạ cao hơn nhiệt độ không khí, nó sẽ có xu hướng mang lại một cảm giác tươi mát. Điều này có thể xảy ra với hệ thống sưởi ấm có nhiều hơn một thành phần bức xạ như tấm bức xạ hoặc các hệ thống tản nhiệt hoặc ánh nắng mặt trời vào một không gian làm mát bằng không khí trong mùa hè. Nếu nhiệt độ không khí trên nhiệt độ bức xạ nó có thể có xu hướng cảm thấy ngột ngạt. Điều này có thể xảy ra với hệ thống sưởi ấm dùng đối lưu, chẳng hạn như làm nóng không khí ấm áp. Cần tránh để hai nhiệt độ khác nhau quá xa, lý tưởng, nhiệt độ bức xạ cao hơn một chút nhiệt độ không khí. Bức xạ cục bộ, Bức xạ quá mức, đặc biệt là nếu nó ở về một bên của cơ thể, có thể gây ra mất tiện nghi, ví dụ như nếu ngồi cạnh một bề mặt lạnh của cửa sổ hoặc bên cạnh một lò lửa vào mùa đông. Xem xét trường hợp của ngọn lửa đang bùng cháy trong một căn phòng lạnh, một phía của cơ thể là quá nóng và phía khác là lạnh, và, mặc dù Nhiệt độ trung bình có thể chấp nhận được về mặt lý thuyết, trên thực tế sự mất cân bằng gây ra mất tiện nghi. Sự mất cân bằng tương tự có thể được gây ra, với mức độ ít hơn, bởi các bề mặt nóng hoặc lạnh trong một căn phòng như máy sưởi bức xạ trên cao, ánh sáng trên cao, bức xạ mặt trời qua kính, bề mặt lạnh của cửa sổ vv Để tránh khó chịu, sự mất cân bằng lớn trong nhiệt độ bức xạ cần phải tránh. Hướng dẫn thêm trong được đưa ra trong CIBSE Hướng dẫn Một (1), mục 1.5.9. Sàn ấm hoặc lạnh Mất tiện nghi cục bộ, có thể gây nên nếu nhiệt độ bề mặt sàn quá lạnh hoặc quá nóng, ví dụ khi có sưởi dưới sàn. Để tránh mất tiện nghi khuyến cáo nhiệt độ trên bề mặt sàn nên ở trong khoảng 19-29 ° C.