Nghiên cứu điều kiện vi khí hậu, CO, CO2 trong phòng học trung tâm anh ngữ ILA theo thời gian

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ .1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU NỘI DUNG NGHIÊN CỨU PHẠM VI NGHIÊN CỨU .2 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nghiên cứu điều kiện vi khí hậu 1.2 Nghiên cứu điều kiện thơng gió, CO2 CO .4 1.3 Một số khái niệm 1.3.1 Chất lượng môi trường nhà (Indoor environment quality - IEQ) 1.3.2 Chất lượng khơng khí nhà (Indoor air quality – IAQ) 1.4 Các cách để đánh giá chất lượng khơng khí nhà 1.5 Các yếu tố gây ô nhiễm khơng khí nhà 1.6 Hội chứng bệnh nhà (Sick Building Syndrome – SBS) 1.6.1 Hội chứng bệnh nhà gì? .9 1.6.2 Biểu hội chứng bệnh nhà (SBS) .9 1.6.3 Bệnh liên quan đến nhà (Building Related Illness – BRI) 1.6.4 Các nguyên nhân gây Hội chứng bệnh nhà (SBS) 10 1.7 Tiêu chuẩn ASHRAE 10 1.7.1 ASHRAE gì? 10 1.7.2 Tiêu chuẩn ASHRAE dành cho lớp học 11 1.7.3 Kiểm soát nhiệt độ độ ẩm 12 1.8 Các quy định thiết kế thông số nhiệt độ độ độ ẩm bên nhà theo TCVN 5687:2010/BXD 12 1.9 Các chất ô nhiễm không khí nhà chọn để nghiên cứu đề tài 13 1.9.1 CO 13 1.9.2 CO2 14 1.9.3 Các tiêu chuẩn để so sánh với nồng độ CO CO2 đo đạc 16 1.10 Một số loại thiết bị đo chất lượng khơng khí nhà 16 1.10.1 Thiết bị đo nồng độ khí CO2, nhiệt độ, độ ẩm cầm tay Model: pSensePlus 16 1.10.2 Thiết bị đo nồng độ khí CO Testo 317-3 18 1.10.3 Nhận xét chung máy đo thị trường 18 1.11 Phân tích số liệu 19 1.11.1 Giới thiệu sơ lược phần mềm R 19 1.11.2 Các thuật tốn dùng để phân tích số liệu 19 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Thiết bị đo đạc 23 2.1.1 Đo nhiệt độ độ ẩm 23 2.1.2 Đo nồng độ CO2 nhà 24 2.1.3 Đo nồng độ CO nhà 27 2.1.4 Thiết kế chế tạo đo đặt thông số môi trường 27 2.2 Địa điểm nghiên cứu 30 2.3 Đối tượng nghiên cứu 33 2.4 Cách tiến hành 33 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Kết hiệu chỉnh thiết bị đo 35 3.2 Kết đo đạc đợt 36 3.2.1 Nhiệt độ 37 3.2.2 Độ ẩm 39 3.2.3 Nồng độ CO phòng 43 3.2.4 Kết học tập học sinh 46 3.3 Kết đo đạc đợt 48 3.3.1 Nhiệt độ 49 3.3.2 Độ ẩm 51 3.3.3 Nồng độ CO phòng 55 3.3.4 Nồng độ CO2 phòng 58 3.4 Một số kiến nghị để cải thiện chất lượng khơng khí lớp học Trung tâm Anh ngữ ILA Tân Phú 62 KẾT LUẬN 63 KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO xiv PHỤ LỤC xiv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ASHRAE : Hiệp hội hệ thống sưởi ấm, làm lạnh điều hòa khơng khí Hoa Kỳ BRI : Bệnh liên quan đến toàn nhà HVAC : Nhiệt, thơng gió điều hòa khơng khí IAQ : Chất lượng khơng khí nhà IEQ : Chất lượng mơi trường nhà REHVA : Liên đồn hiệp hội thơng gió sưởi ấm điều hòa khơng khí châu Âu SBS : Hội chứng bệnh nhà US EPA : Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ WHO : Tổ chức Y tế Thế giới DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Phòng đồng (Uni-zone) với nguồn nhiễm, dòng khí thơng gió, lắng đọng hấp thụ vào tường máy lọc khơng khí Hình 1.2 Thiết bị đo nồng độ khí CO2, nhiệt độ, độ ẩm cầm tay pSense-Plus 17 Hình 1.3 Máy đo nồng độ CO Testo 317-3 18 Hình 1.4 Giao diện phần mềm thống kê R 19 Hình 1.5 Sơ đồ bước phân tích số liệu 20 Hình 2.1 Sơ đồ bước thực phương pháp nghiên cứu 22 Hình 2.2 Sơ đồ kích thước cảm biến DHT22 23 Hình 2.3(a) Cấu tạo cảm biến MG811 24 Hình 2.3(b) Cấu tạo cảm biến MG811 24 Hình 2.3(c) Cấu tạo cảm biến MG811 25 Hình 2.4 Mạch điện cho cảm biến MG811 26 Hình 2.5 Cấu tạo sensor MQ-7 27 Hình 2.6 Sơ đồ chức máy đo điều kiện vi khí hậu, CO CO2 28 Hình 2.7 Sơ đồ lắp ráp PCB mạch đo đặt thơng số 29 Hình 2.8 Sơ đồ lắp ráp PCB bàn phím điều khiển 29 Hình 2.9 (a) Trung tâm Anh ngữ ILA Tân Phú 31 Hình 2.9 (b.) Trung tâm Anh ngữ ILA Tân Phú 31 Hình 2.10 Phòng học 307 Trung tâm Anh ngữ ILA Tân Phú 32 Hình 2.11 Sơ đồ phòng học 307 Trung tâm Anh ngữ ILA Tân Phú 32 Hình 2.12 Vị trí đặt máy đo 33 Hình 3.1 Nhiệt độ phòng học ngày 1/11, 3/11 8/11 38 Hình 3.2 Độ ẩm phòng học ngày 1/11, 3/11 8/11 40 Hình 3.3 Nhiệt độ phòng học ngày 1/11, 3/11 8/11 so với tiêu chuẩn ASHRAE 42 Hình 3.4 Nồng độ CO (theo trung bình phút) phòng học ngày 1/11, 3/11 8/11 44 Hình 3.5 Nồng độ CO (trung bình 15 phút) phòng học ngày 1/11, 3/11 8/11 45 Hình 3.6 Điểm kiểm tốn em học sinh ngày 1/11, 3/11 8/11 47 Hình 3.7 Nhiệt độ phòng học ngày 8/12, 10/12 11/12 50 Hình 3.8 Độ ẩm phòng học ngày 8/12, 10/12 11/12 52 Hình 3.9 Nhiệt độ phòng học ngày 8/12, 10/12 11/12 so với tiêu chuẩn ASHRAE 54 Hình 3.10 Nồng độ CO (theo trung bình phút) phòng học ngày 8/12, 10/12 11/12 56 Hình 3.11 Nồng độ CO (theo trung bình 15 phút) phòng học ngày 8/12, 10/12 11/12 57 Hình 3.12 Nồng độ CO2 phòng học ngày 8/12, 10/12 11/12 59 Hình 3.13 Nồng độ CO2 phòng học ngày 8/12 60 Hình 3.14 Nồng độ CO2 phòng học ngày 10/12 11/12 61 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Khoảng nhiệt độ độ ẩm đề nghị điển hình phòng học, thư viện phòng thí nghiệm học sinh từ tiểu học đến trung học 11 Bảng 1.2 Tiêu chuẩn thiết kế đề nghị điển hình cho thơng gió lọc khí phòng học học sinh 11 Bảng 1.3 Tiêu chuẩn thiết kế nhiệt độ độ ẩm theo TCVN 5687:2010/BXD 12 Bảng 1.4 Các mức ảnh hưởng nồng độ CO2 nhà 15 Bảng 1.5 Các tiêu chuẩn nồng độ CO CO2 nhà 16 Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật cảm biến DHT22 23 Bảng 2.2 Bảng thông số kỹ thuật cảm biến MG811 26 Bảng 2.3 Thời gian hoạt động lớp học 34 Bảng 3.1 Bảng kết hiệu chỉnh thiết bị đo 35 Bảng 3.2 Bảng trích dẫn số liệu đo đạc ngày 1/11, 3/11 8/11 36 Bảng 3.3 Bảng thống kê giá trị nhiệt độ đo đạc ngày 1/11, 3/11 8/11 37 Bảng 3.4 Bảng thống kê giá trị độ ẩm đo đạc ngày 1/11, 3/11 8/11 39 Bảng 3.5 Bảng so sánh giá trị nhiệt độ độ ẩm ngày 1/11, 3/11 8/11 so với tiêu chuẩn ASHRAE 2011 41 Bảng 3.6 Bảng thống kê giá trị nồng độ CO đo đạc phòng học ngày 1/11, 3/11 8/11 43 Bảng 3.7 Bảng thống kê kết kiểm tra toán ngày 1/11, 3/11 8/11 46 Bảng 3.8 Bảng trích dẫn số liệu đo đạc ngày 8/12, 10/12 11/12 48 Bảng 3.9 Bảng thống kê giá trị nhiệt độ đo đạc ngày 8/12, 10/12 11/12 49 Bảng 3.10 Bảng thống kê giá trị độ ẩm đo đạc ngày 8/12, 10/12 11/12 51 Bảng 3.11 Bảng so sánh giá trị nhiệt độ độ ẩm ngày 8/12, 10/12 11/12 so với tiêu chuẩn ASHRAE 2011 53 Bảng 3.12 Bảng thống kê giá trị nồng độ CO đo đạc ngày 8/12, 10/12 11/12 55 Bảng 3.13 Bảng thống kê giá trị nồng độ CO2 đo đạc ngày 8/12, 10/12 11/12 58 Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu điều kiện vi khí hậu, CO, CO2 phòng học trung tâm Anh ngữ ILA theo thời gian MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Trong năm gần đây, chất lượng sống ngày nâng cao người bắt đầu quan tâm đến chất lượng môi trường sống nhiều hơn, đặc biệt tiêu chuẩn chất lượng khơng khí nhà ngày đòi hỏi cao Bởi vì, phần lớn thời gian (thường 90%) người hoạt động nhà nên trì điều kiện chất lượng khơng khí nhà mức độ hợp lý, không gây ảnh hưởng đến sức khỏe người việc làm cần thiết (Sổ tay hướng dẫn chất lượng môi trường nhà REHVA) Chất lượng khơng khí nhà có mối liên hệ trực tiếp đến chất lượng khơng khí ngồi trời, ví dụ phòng lạnh cấp khí từ bên ngồi, chất nhiễm có hại đến sức khỏe người CO, SO2, NOx đưa vào bên nhà qua hệ thống cấp khí, làm lạnh Theo báo cáo môi trường quốc gia trạng không khí Việt Nam (cơng bố 18/9/2014), mơi trường khơng khí Việt Nam bị nhiễm nghiêm trọng Đặc biệt, nhiều thành phố lớn Hà Nội, TP.HCM, khơng khí nhà bị nhiễm, xem “sát nhân thầm lặng”, gây nhiều bệnh tật Ơ nhiễm khơng khí nhà giới báo động quan tâm từ lâu, nhiên Việt Nam chưa có tiêu chuẩn chất lượng khơng khí nhà Một số tiêu chuẩn sổ tay hướng dẫn xây dựng giới dùng làm tài liệu tham khảo nghiên cứu là: Sổ tay hướng dẫn ASHRAE 2009, Tiêu chuẩn ASHRAE 62.1, Sổ tay hướng dẫn mức độ phơi nhiễm cho chất lượng khơng khí nhà Canada, Sổ tay hướng dẫn chất lượng khơng khí nhà Tổ chức Y tế giới châu Âu Chất lượng khơng khí nhà khơng gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe người, mà làm giảm hiệu học tập làm việc Hiện nay, số công ty bắt đầu quan tâm đến hệ thống thơng gió, điều hòa phòng làm việc để nâng cao hiệu làm việc nhân viên Tuy vậy, đối tượng dễ bị ảnh hưởng chất lượng khơng khí nhà kém, lại quan tâm học sinh Đã có nghiên cứu giới vấn đề này, Việt Nam chưa quan tâm Vì vậy, việc nghiên cứu chất lượng khơng khí lớp học cần thiết khác biệt đặc điểm khí hậu điều kiện sở vật chất trường học nước ta Đây bước đầu để đánh giá sơ chất lượng khơng khí lớp học, từ xây dựng tiêu SVTH: Nguyễn Bình Phương Ngân Trinh GVHD: TS Nguyễn Lữ Phương Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu điều kiện vi khí hậu, CO, CO2 phòng học trung tâm Anh ngữ ILA theo thời gian chuẩn chất lượng khơng khí nhà cho đối tượng, đặc biệt trẻ em, học sinh tiểu học tương lai MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đã có nhiều nghiên cứu chất lượng khơng khí nhà có ảnh hưởng định sức khỏe người, điều quan trọng môi trường giáo dục, đặc biệt sức khỏe em học sinh tiểu học độ tuổi từ đến 10 tuổi Chính vậy, mục tiêu nghiên cứu đánh giá sơ chất lượng môi trường khơng khí lớp Trung tâm Anh ngữ ILA Tân Phú thông qua đo đạc thực nghiệm thơng số sau: điều kiện vi khí hậu, CO va CO2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu thiết bị đo đạc có mặt thị trường; - Tìm hiểu lựa chọn cảm biến phù hợp cho thông số lựa chọn quan trắc; - Chế tạo hiệu chỉnh máy đo; - Tiến hành đo đạc thực nghiệm thông số; - Đánh giá trạng chất lượng khơng khí phòng học Trung tâm Anh ngữ ILA thơng qua thông số: nhiệt độ, độ ẩm, CO2, CO; PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sơ trạng chất lượng khơng khí lớp học học sinh tiểu học (từ – 10 tuổi) phòng học đại diện Trung tâm Anh ngữ ILA Tân Phú, TP.HCM SVTH: Nguyễn Bình Phương Ngân Trinh GVHD: TS Nguyễn Lữ Phương Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu điều kiện vi khí hậu, CO, CO2 phòng học trung tâm Anh ngữ ILA theo thời gian CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nghiên cứu điều kiện vi khí hậu Các điều kiện vi khí hậu nhiệt độ độ ẩm từ lâu nghiên cứu nhiều giới ảnh hưởng chúng lên hoạt động, hiệu làm việc học tập người Một số ảnh hưởng nhiệt độ Wyon cộng (2006) nghiên cứu sau: - - Sự khó chịu nhiệt độ gây tập trung dẫn đến phàn nàn làm tăng chi phí bảo trì, bảo dưỡng Nhiệt độ cao làm giảm hoạt động người, gây triệu chứng tòa nhà (SBS) có ảnh hưởng tiêu cực đến tập trung Điều kiện nhiệt độ thấp làm giảm nhiệt độ ngón tay giảm hiệu hoạt động bàn tay Sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng (điều chỉnh nhiệt độ tăng ít) cho hiệu làm việc khơng thay đổi, thay đổi nhiệt độ cách chậm gây khó chịu Nhiệt truyền theo phương thẳng đứng làm giảm cảm giác chất lượng khơng khí dẫn tới làm giảm nhiệt độ phòng, gây phàn nàn sàn lạnh Ngoài ra, Seppanen cộng (2006) lập mối liên hệ nhiệt độ hiệu làm việc hiệu làm việc giảm 1% cho 1oC thay đổi dựa 24 nghiên cứu Bên cạnh đó, việc gia tăng nhiệt độ dẫn đến giảm hiệu làm việc nghiên cứu nhiều lĩnh vực khác Ví dụ, hiệu vận hành trung tâm viễn thơng tốt trì nhiệt độ phòng 25oC (Niemela cộng sự, 2002) hay nghiên cứu Federspiel cộng (2002) cho thấy y tá làm việc trung tâm tư vấn sức khỏe viết báo cáo chậm 16% nhiệt độ làm việc 25,4oC Tuy chưa có mơ hình chuẩn cho nghiên cứu trên, nhiên mối liên hệ cụ thể nhiệt độ phòng hiệu làm việc người Ngoài ảnh hưởng tiêu cực việc gia tăng nhiệt độ đến hiệu làm việc người lớn việc gia tăng nhiệt độ có ảnh hưởng đến khả học tập học sinh Schoer Shaffran (1973) báo cáo trẻ em từ 10 đến 12 tuổi thực kiểm tra tập đơn giản lặp lại tốt trung bình 5,7% phòng học máy lạnh có nhiệt độ 22,5oC so với phòng học khơng có điều hòa nhiệt độ khoảng 26oC Một nghiên cứu gần Wargoki and Wyon trường học học sinh thực tập toán học ngôn ngữ đưa SVTH: Nguyễn Bình Phương Ngân Trinh GVHD: TS Nguyễn Lữ Phương lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); } //====================================================== //5.Setting yearRTC: if(set==5){ lcd.setCursor(0,0); lcd.print("CH_Year: "); lcd.setCursor(9, 0); HienThi_Digits(yearRTC); lcd.setCursor(11, 0); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); } //====================================================== //====================================================== //6.Setting dayofweek: if(set==6){ lcd.setCursor(0,0); lcd.print("CH_DayW: "); lcd.setCursor(9, 0); HienThi_Digits(dayOfWeekRTC); lcd.setCursor(11, 0); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); lcd.print(" "); } //========================================================== //CHUONG TRINH DOC - GHI SD CARD: //========================================================== //CHUONG TRINH CAI DAT: void setup(){ //============================================ //Code Here: Serial.begin(9600); while (!Serial){ ; // wait for serial port to connect Needed for Leonardo only } Serial.print("Initializing SD card "); // make sure that the default chip select pin is set to // output, even if you don't use it: pinMode(4, OUTPUT); // see if the card is present and can be initialized: if (!SD.begin(4)) { Serial.println("Card failed, or not present"); // don't anything more: return; } Serial.println("card initialized."); Serial.println("DHTxx test!"); dht.begin(); //================================================== lcd.begin (20,4); // for 16 x LCD module lcd.setBacklightPin(3,POSITIVE); lcd.setBacklight(HIGH); lcd.home (); // go home lcd.setCursor(1, 0); lcd.print(" DHTNMT-TPHCM "); lcd.setCursor(17, 0); lcd.print(" "); lcd.setCursor(1, 1); lcd.print("Indoor Air Quality"); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(" - 2016 -"); lcd.setCursor(15, 2); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print(" >>>>>>>