ống thu thoát xả rác quả cầu hút nhiệt ống thông gió

TIN TỨC

Thông gió ống khói và nguyên lý Bernoulli

Khối không khí ở trên cao có áp suất thấp khơn có thể đẩy gió qua công trình một cách thụ động.

Thông gió ống khói lẫn thông gió bởi nguyên lý Bernoulli đều là thông gió thụ động sử dụng sự chênh lệch áp suất không khí để đẩy gió qua công trình. Áp suất âm ở trên cao sẽ giúp hút gió lên và tạo ra lưu thông không khí. Tuy nhiên nguyên nhân gây ra sự chênh lệch áp suất của hai dạng thông gió thụ động này lại rất khác nhau.

Hiệu ứng ống khói: khí nóng bay lên đồng thời tạo ra áp lục âm kéo khí tươi từ bên ngoài vào tòa nhà thế chỗ cho khí nóng đã bay lên

(Hình ảnh lấy từ Sun, Wind and Light, tác giả G.Z. Brown và Mark DeKay, NXB Wiley)

Thông gió ống khói sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ để giúp lưu thông không khí. Khí nóng có xu hướng bay lên cao do có áp suất thấp hơn.

Trong khi đó hiệu ứng Bernoulli lại sử dụng sự chênh lệch tốc độ gió để giúp lưu thông không khí. Đây là nguyên tắc cơ bản của động lực học chất lưu, theo đó không khí chuyển động càng nhanh, áp suất của nó càng thấp. Nói theo ngôn ngữ kiến trúc, không khí càng ở trên cao cách xa mặt đất thì càng ít bị cản trở bởi cây cối và công trình, do đó sẽ chuyển động nhanh hơn và có áp suất thấp hơn so với khối không khí bị cản trở ở dưới thấp. Gió thổi trên mái nhà có áp suất thấp hơn này sẽ tạo ra áp lực âm và có thể giúp hút khí tươi qua công trình. Các công trình lân cận có thể ảnh hưởng đến chiến lược này theo hướng tạo ra cản trở cho các luồng gió ở dưới thấp nhiều hơn hay ít.

Ưu điểm của hiệu ứng Bernoulli so với hiệu ứng ống khói là nó tăng thêmhiệu quả của thông gió. Ưu điểm của hiệu ứng ống khói so với hiệu ứng Bernoulli là nó không cần gióthổi ở trên cao, hiệu ứng này vẫn hoạt động tốt trong những ngày lặng gió, khi mà việc thông gió cần thiết hơn bao giờ hết. Trong nhiều trường hợp, một thiết kế có thể áp dụng cả hai hiệu ứng, trong nhiều trường hợp khác lại chỉ có thể áp dụng một trong hai hiệu ứng này mà thôi.Ví dụ, một ống khói đơn giản tối ưu hóa hiệu ứng ống khói, trong khi ống chụp hút gió tối ưu hóa hiệu ứng Bernoulli.

Ví dụ, chụp thông gió được thiết kế đặc biệt trong  BedZED tận dụng gió tốc độ cao hơn trên mái để thông gió thụ động. Chúng có cả cửa gió vào và ra, do đó gió trên mái tốc độ cao được hút vào trong công trình, và cửa gió ra lớn hơn tạo ra áp suất thấp để hút gió ra ngoài một cách tự nhiên. Hiệu ứng ống khói còn giúp đẩy không khí ra ngoài thông qua cùng một lỗ thông khí.

Các chụp thông gió đặc biệt trong BedZED tận dụng gió tốc độ cao hơn trên mái để thông gió thụ động

Sau thông gió ngang, hiệu ứng ống khói là dạng thông gió thụ động phổ biến nhất. Hiệu ứng này và hiệu ứng Bernoulli có thể được thực hiện không tốn kém và vô cùng hiệu quả. Điển hình là vào ban đêm, tốc độ gió thấp hơn, do đó các chiến lược thông gió ngang kém hiệu quả hơn. Vì thế, thông gió ống khói cũng là một chiến lược quan trọng.

Hiệu quả của thông gió thụ động khi sử dụng những chiến lược này được đánh giá bởi mức độ cung cấp tiện nghi nhiệt và lượng khí tươi đủ cho các không gian được thông gió, trong khi sử dụng ít hoặc không sử dụng năng lượng cho hệ thống thông gió điều hòa và làm mát cơ khí.

Chiến lược cho thông gió ống khói và hiệu ứng Bernoulli

Nguyên lý thiết kế cho hiệu ứng ống khói và Bernoulli là tương tự nhau, một thiết kế kiến trúc được xây cho một hiệu ứng nói chung sẽ hoạt động cho cả hai. Trong cả hai chiến lược, gió mát được hút vào qua các lỗ cửa ở tầng thấp và khí nóng thoát ra ở lỗ cửa ở tầng cao hơn. Mức độ thông gió tỷ lệ với diện tích của các lỗ cửa. Đặt lỗ cửa ở dưới và trên dọc theo một mặt tường sẽ khuyến khích thông gió tự nhiên qua hiệu ứng ống khói. Khí ấm sẽ rút ra qua các lỗ cửa trên đỉnh, kết quả là không khí mát hơn được hút vào trong công trình từ bên ngoài qua các lỗ cửa ở bên dưới. Lỗ cửa trên và dưới nên có kích thước tương đương để khuyến khích luồng gió đều đặn qua không gian đứng.

Để thiết kế cho những hiệu ứng này, điều quan trọng nhất là sự chệnh lệch độ cao giữa cửa gió vào ra. Chênh lệch càng lớn thì thông gió càng hiệu quả.

Tháp và ống khói có thể hữu dụng để chuyển không khí lên và ra ngoài, hoặc các cửa sổ mái hoặc cửa trời trong những công trình có quy mô khiêm tốn hơn. Để những chiến lược này hoạt động, cần làm cho không khí có thể lưu thông được giữa các tầng. Các nhà cao tầng nên có các sảnh lớn theo chiều dọc hoặc các khoảng thông tầng theo phương đứng kết nối luồng không khí ở các tầng khác nhau.

Ống khói / sảnh với lỗ thông gió ở trên và dưới

(Hình ảnh lấy từ Sun, Wind and Light, tác giả G.Z. Brown và Mark DeKay, NXB Wiley)

Bức xạ mặt trời có thể được sử dụng để tăng cường hiệu quả thông gió ống khói ở các không gian mở trên cao. Bức xạ mặt trời sẽ làm nóng bề mặt hứng nắng, kính hướng về phía mặt trời và khối không khí bên trong, từ đó tăng cường hiện tượng thông gió ống khói giữa cửa trên và cửa ở dưới.

Lắp đặt các ống thông gió để giúp lưu thông không khí tại các không gian áp mái ở các khí hậu nóng là một chiến lược thiết kế quan trọng nhưng thường bị bỏ qua. Bên cạnh việc chống lại việc nóng lên quá mức ở các tầng áp mái, không gian gác mái có không khí lưu thông có thể thực sự giúp làm mát cả một công trình. Có một số dạng lỗ thông gió cho không gian mái thụ động: ống khói mở, tuabin, thông gió đầu hồi, lỗ chóp…

Một vài lỗ thông gió mái: ống khói mở, tuabin và thông gió đầu hồi

Để cho phép điều chỉnh lưu lượng khí mát và tươi cung cấp bởi hiệu ứng ống khói và hệ thống Bernoulli, cửa gió vào nên được thiết kế có thể điều chỉnh được với các cửa sổ có thể đóng ra mở vào được hoặc cửa chớp. Những hệ thống như vậy có thể được cơ khí hóa và điều khiển bằng bộ điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu suất.

Thông gió ống khói và hiệu ứng Bernoulli có thể kết hợp với thông gió xuyên ngang. Sơ đồ bên dưới thể hiện các cách kết hợp các đường thông gió ngang và dọc.

Kết hợp thông gió theo phương ngang và dọc

(Hình ảnh lấy từ Sun, Wind and Light, tác giả G.Z. Brown và Mark DeKay, NXB Wiley)

 Ống khói mặt trời

Ống khói mặt trời sử dụng nhiệt mặt trời để cung cấp thông gió làm mát, áp dụng nguyên lý hiệu ứng ống khói. Nhiệt thu được làm ấm cột khí bên trong, khí này nóng lên nên sau đó bay lên, điều này kéo khí tươi bên ngoài vào công trình thế chỗ cho khối khí nóng đã bay lên. Chúng cũng được gọi là ống khói nhiệt, hay xiphông nhiệt.

Các thiết kế ống khói mặt trời khác nhau, tư một ống sơn đen đơn giản đến một kết cấu mái tích hợp Trombe

Ống khói mặt trời đơn giản nhất chỉ là một ống khói được sơn đen. Các nhà phụ trong công viên sử dụng những ống khói này để cung cấp thông gió thụ động. Để ống khói mặt trời làm việc hiệu quả, nơi thoát khí cần đặt cao hơn mái và cần được chiếu sáng càng nhiều càng tốt. Nói chung, chúng hiệu quả nhất cho các khí hậu với nhiều ánh sáng mặt trời và ít gió; ở những nơi khí hậu có nhiều gió trong những ngày nóng thì công trình có thể được thông gió tốt nhờ chính những cơn gió này.

Ống khói mặt trời trong một nhà phụ ở công viên

Các ống khói mặt trời tiên tiến có thể bao gồm các tường Trombe hay các dạng hấp thụ và lưu trữ nhiệt trong ống khói để tối đa hiệu quả mặt trời và giữ nó hoạt động sau khi mặt trời lặn. Khác với tường Trombe, ống khói mặt trời chỉ tốt nhất khi được cách nhiệt với các không gian có người, do đó chúng không truyền nhiệt từ mặt trời đến các không gian này mà chỉ cung cấp cho thông gió làm mát.

So sánh giữa ống khói mặt trời và tường Trombe

Các ống khói mặt trời có thể kết hợp với các biện pháp làm mát không khí tới, như làm mát bằng bay hơi hoặc làm mát địa nhiệt.

Ống khói mặt trời cũng có thể được sử dụng để sưởi ấm, giống như một tường Trombe. Nếu các lỗ thông trên mái được đóng lại, nhiệt được làm nóng sẽ không thoát được ra khỏi mái; đồng thời, nếu các ống thông gió trên cao được mở thì khí nóng sẽ đi vào phòng có người, nó sẽ cung cấp sưởi ấm đối lưu.

Ống khói mặt trời có thể sưởi ấm hoặc làm mát một không gian

Cách làm trên thậm chí hoạt động cả trong những ngày lạnh và tương đối gió. Nó có thể hữu ích cho các địa điểm với mùa hè nóng và mùa đông lạnh, hoàn toàn có thể chuyển đổi giữa làm mát và sưởi ấm bằng việc diều chỉnh lỗ thông gió đóng và mở.

1 Theo National Renewable Energy Laboratory, gác mái thông gió có thể mát hơn không thông gió 16°C (30°F)

 

sonmy.net chuyên ống thu rácống thoát rácống xả rácquả cầu thông gióquả cầu hút nhiệtcửa van gióống thông gió,

ĐỐI TÁC