- Tường và trần nhà đảm bảo độ bền chắc, lớp hỗn hợp không bị co ngót, dãn nở chịu được mọi ảnh hưởng của thời tiết, giữ nhiệt độ cho ngôi nhà được ổn định, khi sảy ra cháy lớp hỗn hợp l[r]
(1)KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU/TÓM TẮT DỰ ÁN A LÍ DO NGHIÊN CỨU: Qua sách báo truyền hình thông tin đại chúng em thấy sảy nhiều vụ cháy nổ lớn nhỏ gây thiệt hại lớn (Theo Cục Cảnh sát Phòng cháy chữa cháy và cứu nạn cứu hộ - Bộ Công an, tháng đầu năm 2015, nước đã xảy gần 2.300 vụ cháy đó có trên 2.030 vụ cháy Các vụ cháy từ đầu năm đến đã làm chết và 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 và gánh nặng cho nhiều gia đình và xã hội Những vụ cháy thường xuất phát ý thức chủ quan, thiếu cẩn trọng, coi thường mạng sống Theo năm, số lượng các vụ cháy lớn không ngừng gia tăng, các đám cháy xảy nơi đông người khu dân cư, nó lại càng nguy hiểm hơn, vì đó đám cháy dễ dàng lan trên diện rộng, mà nơi khó để thực công tác chữa cháy Nhiều gia đình chưa có hệ thống phòng cháy chữa cháy chưa đủ điều kiện kinh tế, kém hiểu biết phòng cháy chữa cháy Hệ thống phòng cháy chữa cháy, báo động cháy nhiều quan, xí nghiệp nhà máy hoạt động không tốt, không có khả đáp ứng, ứng cứu sảy cháy Khi sảy cháy lực lượng chữa cháy cần phải có thời gian tiếp cận trường, và triển khai các biện pháp chữa cháy Các phương tiện, công nghệ, công tác chữa cháy Việt Nam còn lạc hậu so với các nước, phản ứng còn 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 càng nhiều thiết bị, máy móc đại phục vụ nhu cầu sống, tiêu thụ nhiều lượng Vì tiết kiệm lượng là vừa là việc cấp thiết vừa là chiến lược an ninh lượng quốc gia, xã hội đảm bảo cho phát triển bền vững, là sử dụng lượng bền vững góp phần hạn chế khí phát thải CO2 môi trường Trong mùa nắng nóng, nhu cầu sử dụng điện trên nước tăng cao Để đủ điện sản xuất, đảm bảo sinh hoạt nhân dân, tháng vừa qua, các nhà máy điện trên nước chạy hết công suất, gây áp lực lớn lên hệ thống lưới điện (2) Một vấn đề nóng bỏng, gây xúc dư luận xã hội là tình trạng ô nhiễm môi trường sinh thái các hoạt động sản xuất và sinh hoạt người gây Vấn đề này ngày càng trầm trọng, đe doạ trực tiếp phát triển kinh tế - xã hội bền vững, tồn tại, phát triển các hệ và tương lai Giải vấn đề ô nhiễm môi trường thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, đại hóa không là đòi hỏi cấp thiết các cấp quản lí, các doanh nghiệp mà đó còn là trách nhiệm hệ thống chính trị và toàn xã hội Những ngôi nhà thông minh trên giới và Việt Nam có đặc điểm: Sử dụng gạch không nung, kính tiết kiệm lượng, tường cách nhiệt, tận dụng tối đa ánh sáng, hệ thống thông gió tự nhiên và mảng không gian xanh cho các công trình, trang bị thiết bị công nghệ điều khiển nút bấm, smartphone, có các 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 này làm điện bị quá tải, thiếu hụt trầm trọng Vì cần thiết phải đưa hệ thống hỗ trợ chữa cháy cho các ngôi nhà Cần thiết phải sử dụng lượng thay cho lượng điện Một ngôi nhà làm vật liệu sẵn có, đồ phế thải giúp hỗ trợ phòng cháy chữa cháy, góp phần tiết kiệm lượng thay cho vật liệu sản xuất gây ô nhiễm môi trường, phải tàn phá rừng là cần thiết và 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 và hội tụ ánh sáng để sản xuất nước nóng Vấn đề này chưa có dự án, đề tài nghiên cứu B ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: -Nhà có khả hỗ trợ chữa cháy: Vật liệu và thiết kế hỗ trợ chữa cháy cho ngôi nhà -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 ngôi nhà -> Tăng khả tự bảo vệ và tiết kiệm lượng giúp bổ sung thêm vào tính nhà thông minh, giúp nhà thông minh hoàn thiện C PHƯƠNG PHÁP: - Quan sát: Thu thập thông tin nghiên cứu, thực nghiệm thông qua các tri giác nghe, nhìn,… để thu nhận các thông tin từ thực tế để đáp ứng mục tiêu nghiên cứu đề tài (3) - Phân tích: Phân chia đối tượng nghiên cứu thành phận, mặt, yếu tố cấu thành giản đơn để nghiên cứu, phát thuộc tính và chất yếu tố đó - Nghiên cứu tài liệu: Thu thập thông tin hoàn toàn gián tiếp, không tiếp xúc với đối tượng khảo sát - Phương pháp chuyên gia: Phỏng vấn người có am hiểu có liên quan đến thông tin khoa học kiện - Phương pháp thí nghiệm, thực nghiệm: Thí nghiệm sử dụng để kiểm tra tính chính xác lý thuyết giả thuyết để ủng hộ chúng hay bác bỏ chúng Kết thí nghiệm phân tích, rút kết luận * Chi tiết toàn thủ tục và thiết kế a Nhà có khả hỗ trợ chữa cháy: * Vật liệu hỗ trợ chữa cháy cho ngôi 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 vì che kín không 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 không dùng xây dựng thì có thể sử dụng để chữa cháy, cát không gây độc hại cho người Nhưng cát có khối lượng lớn dễ gây đổ sập vì cần làm giảm khối lượng cát cách phối trộn với chất khác có khối lượng nhẹ không cháy, không độc hại để làm giảm khối lượng cát - Nghiên cứu vật liệu tro bếp Tro bếp có khả vùi, dập tắt đám cháy vì che kín không cho oxi tiếp xúc với lửa, có khối lượng nhẹ, có kết cấu hạt, dễ tan chảy ra, nguồn cung cấp không thực dồi dào đưa vào xây dựng nhà Ngoài tro bếp còn có tính kháng khuẩn không gây ô nhiễm môi trường, không gây độc hại cho người đã 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 và đo xác định được: m3 cát có khối lượng = 1200kg m3 tro có khối lượng = 390kg Cân hỗn hợp cân và đo và tính thể tích hộp có chiều cao, dài, rộng = 10cm Kết quả: (4) 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 này nhẹ cát khá nhiều và 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, các phần tường gạch thay tường có kết cấu gồm lớp: Lớp bao trong, lớp bao ngoài có tiết diện mỏng để chứa lớp hỗn hợp hỗ trợ chữa cháy Mặt cắt tường nhà: Lớp Lớp bao ngoài Hỗn hợp Lớp bao Phía trần bê tông thiết kế thêm trần hỗ trợ chữa cháy gồm lớp: Mặt cắt trần nhà: Trần bê tông chịu lực Trần hỗ trợ chữa cháy Lớp trên Lớp hỗn hợp Lớp Trần nhà dày thêm 10-15 cm, độ cao tầng giảm từ 10-15cm (5) Lớp bao ngoài: Sử dụng các loại vật liệu tôn, gỗ, aluminum yêu cầu vật liệu có tiết diện này mỏng chống chịu ảnh hưởng thời tiết, môi trường Lớp bao trong: Sử dụng các loại vật liệu gỗ, aluminum, cót ép, bìa cát tông cứng, cách nhiệt, vật liệu có tiết diện này mỏng, có thể 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 thì m tường cần 0,2 khối hỗn hợp và có khối lượng là 0,2 x 529,1 = 105,8 kg, m hỗn hợp xây dựng m2 tường Nếu thiết kế tường có tiết diện dày 10cm thì m tường cần 0,1 khối hỗn hợp và có khối lượng là 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 m 110.000 220.000 Cát m 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 cái 12 500 6.000 alumin vào khung Khung m 15.000 60.000 Tổng 541.000 1m 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 ngôi nhà đã xây dựng tường gạch thực tế thì thiết kế tường hỗ trợ chữa cháy vào phía bên trong, điều này làm tăng chiều dày tường và giảm diện tích sử dụng và có thể thiết kế vị trí hay sảy cháy gian bếp, phòng thờ Mặt đứng ngôi nhà đã xây dựng và lớp hỗn hợp chữa cháy thiết kế thêm (6) Trần nhà Lớp Hỗn hợp Lớp bao Tường Lớp Lớp Tường đã xây Hỗn hợp Hỗn hợp đã xây Không gian sinh hoạt nhà Lớp bao * Thiết kế các hộp đựng hỗn hợp chiều dài x rộng x dày = 1m x 1m x 0,1m(0,15m) sau đó gắn các hộp hỗn hợp lên tường, lên nơi có nguy sảy cháy để hỗ trợ chữa cháy Tường Tường Đã xây Đã xây Hộp hỗn hợp gắn trên tường Không gian sinh hoạt nhà b Nhà tiết kiệm lượng: - Thiết kế mái nhà: - Lon bia, nước cắt đôi theo chiều dọc (7) Cắt đôi theo chiều dọc - Xếp theo thứ tự hàng từ lên trên lợp ngói, cố định để mái nhà có tác dụng che mưa, che nắng Xếp theo thứ tự hàng trên xếp lên hàng lợp ngói, cố định để mái nhà không bị thấm nước - Nửa vỏ lon bia xếp ngửa lên vừa che mưa nắng, và 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 (8) Lắp đặt ống hấp thụ nhiệt dọc theo rãnh mái (dọc các 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 là C, tiêu điểm chính gương kí hiệu là F, tiêu cự f gương cầu R/2 , R là bán kính Vì ống hấp thụ nhiệt có đường kính lớn không phải điểm nhỏ nên ta có thể đặt ống hấp thụ nhiệt vị trí phía điểm F phía gương để hấp thu nhiều ánh sáng tia trực tiếp và tia phản xạ - Ống hấp thụ nhiệt phải là ống màu đen (Vì ống màu đen hấp thụ ánh sáng tốt theo Vật lí 9) (9) - Năng lượng mặt trời hấp thụ bề mặt thiết bị bị đun nóng nước, quá trình đối lưu nhiệt, nước bình bảo ôn tăng lên, quá trình này 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 Ánh sáng Nước nóng Nước lạnh Nước lấy - Bình chứa nước nóng, yêu cầu phải giữ nước nóng nên phải cách nhiệt chân không xốp, mô hình chúng em bình chứa nước làm bình đựng đá nên cách nhiệt tốt (10) - Ống nước thiết kế có màu đen và nhận nhiều tia sáng ngoài hấp thụ trực tiếp còn có các tia sáng phản xạ chiếu vào mặt vỏ lon bia, lon nước Ngoài có thể tận dụng chai thủy tinh, chai nhựa chịu nhiệt cắt bỏ hai đầu lồng vào bên ngoài 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 cái 20 6800 136.000 Khung m 12 10.000 120.000 Công thực Công 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 trên thị trường (Bình lượng mặt trời Thái dương 150 lít có giá khoảng 6.500.000đ) Mặt đứng ngôi nhà Mặt đứng ngôi nhà Ống hấp thụ nhiệt Mái nhà lợp từ vỏ lon bia, lon nước và sản xuất nước nóng không dùng điện Lớp Hỗn hợp Trần nhà thiết kế hỗn hợp 2Không cát + 3gian tro để làm sinh mát vàhoạt chữa cháynhà Tường nhà thiết kế hỗn hợp cát + tro để làm mát và chữa cháy Lớp Lớp Hỗn hợp Hỗn hợp (11) * Kết luận: - Mái lợp không bị mưa dột, sản xuất nước nóng tùy điều kiện thời tiết, có ánh sáng thì có nước nóng Những hôm trời nắng to nhiệt độ nước đo là 78oc đáp ứng cho nhu cầu sử dụng nước nóng các hộ gia đình - Tường và trần nhà đảm bảo độ bền chắc, lớp hỗn hợp không bị co ngót, dãn nở chịu ảnh hưởng thời tiết, giữ nhiệt độ cho ngôi nhà ổn định, sảy cháy lớp hỗn hợp làm tường, trần nhà chảy hỗ trợ chữa cháy không gây nguy hiểm đúng ý tưởng và mục đích nghiên cứu thiết kế - Nhà thiết kế từ vật liệu phế thải tận dụng sống vì có giá thành rẻ, có thể áp dụng vùng miền Việt Nam và là các vùng nông thôn kinh tế chưa phát triển, nhiều vùng chưa có điện D ĐÁNH GIÁ RỦI RO: Rủi ro: Tường và trần có thể bị bung lớp bao bao ngoài không 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 Lợi ích: - Sản xuất nước nóng lượng ánh sáng mặt trời không tiêu tiêu thu 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 các vật liệu lợp, ngói vật liệu sản xuất đã thải môi trường lượng khí thải lớn - Hỗn hợp cát và tro để xây dựng tường, trần nhà là vật liệu sẵn có Tro là vật liệu thải quá trình sinh hoạt đun nấu và sản xuất Hỗn hợp vừa có tác dụng chữa cháy sảy cháy vừa cho các vật liệu gạch nung, gạch xi măng, thạch cao, bê tông vật liệu này sản xuất đã thải môi trường lượng khí thải lớn - Như nhà thông minh chúng em là ngôi nhà đã sử dụng vật liệu tận dụng nguồn phế thải bỏ đi, không sử dụng vật liệu sản xuất đã gây ô nhiễm môi trường, tiết kiệm lượng Đây chính là giải pháp góp phần thực chiến lược an ninh lượng quốc gia, xã hội đảm bảo cho phát triển bền vững, là sử dụng lượng bền vững góp phần hạn chế (12) khí phát thải CO2 môi trường, hạn chế và đẩy lùi biến đổi khí hậu- Một kiện quan trọng giới quan tâm vừa diễn Pari- Pháp, hội nghị COP21 - Chi phí sản xuất thấp, giá thành rẻ, áp dụng cho vùng chưa có điện, nơi có điều kiện giao thông khó khăn xe chữa cháy không tiếp cận Ngoài bảo vệ môi trường còn góp phần bảo vệ và nâng cao đời sống nhân dân E TÀI LIỆU THAM KHẢO: VŨ QUANG, NGUYỄN ĐỨC THÂM (2008)- VẬT LÍ 7- NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VŨ QUANG, BÙI GIA THỊNH (2005)- VẬT LÍ 8- NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VŨ QUANG, ĐOÀN HUY HINH (2008)- VẬT LÍ 9- NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC NGUYỄN MINH ĐƯỜNG, ĐẶNG VĂN ĐÀO (2007)XUẤT BẢN GIÁO DỤC CÔNG NGHỆ 8- NHÀ WEBSITE SÁNG TẠO VIỆT.VN TRANG WEBSITE WIKIPEDIA- BÁCH KHOA TOÀN THƯ MỞ (13)