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

LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành, em muốn gửi đến Quý Thầy Cô bạn bè lời cảm ơn chân thành Trước hết, em muốn bày tỏ biết ơn sâu sắc đến Thầy Tiến sĩ Nguyễn Lữ Phương, người trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo, đóng góp ý kiến định hướng cho em suốt trình thực đề tài Em bày tỏ lòng biết ơn đến Ban giám hiệu Trường, Quý Thầy Cô Khoa Môi trường trường Đại học Tài Nguyên Môi trường TP.HCM truyền đạt kiến thức quý báu làm tảng sở suốt thời gian học tập trường Em gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè nguồn động viên để em hồn thành chương trình học TP.HCM, ngày 15 tháng 12 năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Bình Phương Ngân Trinh NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP.HCM, ngày … tháng … năm 2016 Xác nhận giáo viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) TS Nguyễn Lữ Phương NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP.HCM, ngày … tháng … năm 2016 Xác nhận giáo viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) TÓM TẮT KHÓA LUẬN Nghiên cứu tiến hành xây dựng thiết bị đo điều kiện vi khí hậu (nhiệt độ độ ẩm), nồng độ CO CO2 quan trắc cách liên tục, khác với số loại thiết bị đo thị trường Testo 625, Testo 535 Testo 317-3 đo thơng số cách tức thời Sau đó, nghiên cứu sử dụng thiết bị vào đo đạt thực nghiệm thông số chọn để quan trắc nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí CO nồng độ khí CO2 phòng học Trung tâm Anh ngữ ILA Tân Phú, TP.HCM để đánh giá sơ chất lượng khơng khí phòng học Các điều kiện vi khí hậu yếu tố chất lượng khơng khí nhà cần nghiên cứu ảnh hưởng đến thoải mái người sinh sống làm việc tòa nhà Các điều kiện vi khí hậu theo kết thu thập cần cải thiện nhiệt độ ứng với độ ẩm đo đạc chưa đáp ứng so với Tiêu chuẩn ASHRAE 62.1, 2011 CO khí độc, khơng màu, khơng mùi khó nhận biết diện nên cần quan trắc cách cẩn thận, đặc biệt môi trường giáo dục đối tượng em học sinh độ tuổi từ đến 10 tuổi Nồng độ CO trung bình 15 phút đo đạc vượt mức khuyến nghị theo Sổ tay hướng dẫn mức độ phơi nhiễm cho chất lượng khơng khí nhà Tổ chức Y tế Thế giới (86ppm trung bình 15 phút) Nồng độ CO2 nhà thông số quan trọng cần quan tâm xét đến chất lượng khơng khí nhà, CO2 dùng để tính tốn tỷ lệ thơng gió phòng Kết quan trắc ghi nhận nồng độ CO2 dao động từ 1000 ppm đến 3000 ppm, hầu hết không đáp ứng Tiêu chuẩn ASHRAE CO2 (1000 ppm) Từ thông số quan trắc phòng học đại diện Trung tâm Anh ngữ ILA Tân Phú, TP.HCM, thấy chất lượng mơi trường khơng khí phòng chưa tốt cần cải thiện để không ảnh hưởng đến sức khỏe khả học tập em học sinh ABSTRACT This project has built its own device to continuously monitor the thermal conditions (temperature and humidity) and indoor concentration of CO and CO2 The device is differrent from other devices in the market such as Testo 625, Testo 535 and Testo 317-3 which can only give instantaneous results for the mentioned parameters After the device being built, this project conducted a continuous monitoring towards thermal conditions, CO, and CO2 concentration during class hours in a classroom at Tan Phu ILA English Language Center, Ho Chi Minh City to make an indoor air quality preliminarily assessment Thermal conditions need to be assessed because they directly affect the thermal comfort of people living and working inside buildings According to the results, thermal conditions have not met the ASHRAE 62.1, 2011 Standard and need to be improved CO is a poisonous gas and difficult to recognise; therefore, CO needs to be monitored carefully, especically in educational environments The average CO concentrations per 15 minutes monitored has all not met the standard stated in Air Quality Guidelines published by WHO, 2010 (86 ppm per 15 minutes) The indoor CO2 concentration is also an important parameter which needs to be noticed since it is used to calculate the indoor ventilation rate The CO2 concentrations monitored ranged from 1000 ppm to 3000 pm and have not meet the ASHRAE Standard (1000 ppm) From the results of the monitored parameters at a representative classroom at Tan Phu ILA English Language Center, Ho Chi Minh City, it is noticeable that the indoor air quality has not been good and needs to be improved so that it will not affect on students’ health and performace 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 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 khơng 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 tồn nhà HVAC : Nhiệt, thơng gió điều hòa khơng khí IAQ : Chất lượng khơng khí nhà IEQ : Chất lượng môi 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 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(" >>>>>>>