Xem mẫu
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
Ch−¬ng Iv
ThiÕt kÕ che n¾ng cho nhμ vμ cho phßng
T¸c ®éng cña BXMT lªn c«ng tr×nh kiÕn tróc:
• Nung nãng phßng trong mïa hÌ, n©ng cao nhiÖt ®é kh«ng khÝ vµ nhiÖt ®é c¸c bÒ mÆt
trong phßng, lµm gi¶m ®iÒu kiÖn tiÖn nghi VKH, t¨ng thªm l−îng nhiÖt thõa trong
phßng mµ thiÕt bÞ ph¶i g¸nh chÞu khi ®iÒu hoµ kh«ng khÝ nh©n t¹o.
• G©y chãi chang, c¨ng th¼ng, lo¸ m¾t, ¶nh h−ëng ®Õn tiÖn nghi thÞ gi¸c vµ chÊt l−îng
c«ng viÖc trong phßng.
• Lµm gi¶m chÊt l−îng thËm chÝ ph¸ háng ®å ®¹c, thiÕt bÞ trong phßng (vÝ dô lµm c¸c
nguyªn vËt liÖu, v¶i vãc, tranh nghÖ thuËt, ho¸ chÊt, thuèc ch÷a bÖnh, ®å gç…).
V× vËy, ®èi víi nh÷ng n−íc vïng nhiÖt ®íi nh− ta, vÊn ®Ò che n¾ng nghÜa lµ che BXMT trùc
tiÕp, cã ý nghÜa rÊt lín ®Ó n©ng cao ®iÒu kiÖn tiÖn nghi VKH. §ã lµ mét trong nh÷ng gi¶i
ph¸p quan träng cña kiÕn tróc khÝ hËu.
C¸c néi dung chÝnh cña ch−¬ng tr×nh nµy ®−îc tr×nh bµy theo tr×nh tù sau ®©y:
• Tõ ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n x¸c ®Þnh bãng cña mét c©y cäc ®Ó më réng x¸c ®Þnh vïng
che n¾ng cña c¸c c«ng tr×nh, hµng c©y trªn mÆt b»ng, bãng n¾ng trªn mÆt chÝnh c«ng
tr×nh vµ vïng n¾n chiÕu vµo phßng, thêi igan che n¾ng vµ chiÕu n¾ng.
• Theo yªu cÇu che n¾ng, giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p biÓu ®å ®¬n gi¶n ®Ó x¸c ®Þnh hiÖu
qu¶ che n¾ng cña c¸c kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ c¸c kÕt cÊu che n¾ng.
I. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh bãng n¾ng theo mÆt trêi
1. Bãng cña mét vËt trªn mÆt ph¼ng ngang:
Bµi to¸n thùc hiÖn trªn B§MT - mÆt ph¼ng n»m ngang khi cã mät c©y cäc chiÒu cao H ®Æt
th¼ng ®øng t¹i t©m biÓu ®å.
Bãng cña cäc H trªn mÆt ph¼ng ngang khi ®ã sÏ phô thuéc vÞ trÝ cña MÆt trêi, nghÜa lµ gãc
ph−¬ng vÞ A0 vµ gãc cao h0 cña nã (H×nh.1).
Bãng cña cäc ®−îc x¸c ®Þnh bëi h−íng bãng vµ chiÒu dµi cña nã.
• H−íng bãng x¸c ®Þnh theo gãc ph−¬ng vÞ A0 cña MÆt trêi. Trªn biÓu ®å mÆt trêi
h−íng bãng lµ nöa ®−êng th¼ng vÏ tõ thêi ®iÓm kh¶o s¸t trªn quü ®¹o mÆt trêi tíi tÊm
t©m O cña biÓu ®å.
• ChiÒu dµi bãng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc l−îng gi¸c ®¬n gi¶n sau ®©y:
L0 = Hcotgh0
Trang 1/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
Trong ®ã:
+ H - ChiÒu cao cña cäc;
+ h0 - chiÒu cao cña MÆt trêi ë thêi ®iÓm kh¶o s¸t.
H×nh 1. Bãng cña cäc H trªn mÆt ph¼ng ngang
Còng cã thÓ x¸c ®Þnh chiÒu dµi bãng kh«ng theo tÝnh to¸n c«ng thøc mµ chØ b»ng ph−¬ng
ph¸p dùng h×nh (H×nh.2).
VÝ dô 4.1. X¸c ®Þnh bãng cña cäc H trªn B§MT ngµy xu©n ph©n, lóc 10 giê, biÕt gãc cao
cña MÆt trêi khi ®ã lµ h0 = 540.
H×nh 2. X¸c ®Þnh bãng trªn biÓu ®å mÆt trêi
Bµi gi¶i: Trªn B§MT ngµy xu©n ph©n, x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña MÆt trêi lóc 10h. Nèi ®iÓm nµy víi
t©m 0 biÓu ®å vµ kÐo dµi ta ®−îc h−íng bãng. Chó ý chiÒu bãng ®æ lµ tõ t©m O (®iÓm ®Æt
cäc) vÒ phÝa ®èi cña vÞ trÝ MÆt Trêi.
ChiÒu dµi bãng L0 x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
L0 = Hcotg540 = 0,73H.
Ph−¬ng ph¸p dùng h×nh tiÕn hµnh nh− sau: tõ t©m O dùng cäc H vu«ng gãc víi ®−êng h−íng
bãng (®é dµi H chän tû lÖ tuú ý). Dùng tia ®i qua ®Ønh cäc H lËp víi h−íng bãng cña mét
gãc h0 = 540, ta còng ®−îc chiÒu dµi L0 cña bãng cäc.
Trang 2/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
NhËn xÐt: Khi mÆt ph¼ng P kh«ng n»m ngang mµ nghiªng mét gãc α víi mÆt ph¼ng ngang
(d−¬ng (+) hoÆc ©m (-) th× chØ cã chiÒu dµi bãng thay ®æi (ng¾n h¬n khi α ©m), cã thÓ x¸c
®Þnh b»ng phÐp dùng h×nh nh− trªn H×nh .2 (L' lµ chiÒu dµi bãng khi mÆt nghiªng lµ - α).
2. Bãng cña mét vËt trªn mÆt ®øng:
Trªn H×nh.3 giíi thiÖu h×nh phèi c¶nh bãng C0D cña cäc C0C trªn mÆt ®øng (mÆt ph¼ng Q)
khi MÆt trêi ë vÞ trÝ A0 vµ h0.
H×nh 3. BiÓu diÔn vÏ bãnh cña cäc C0C trªn mÆt ®øng Q trong h×nh kh«ng gian
NhËn xÐt:
• C1C2 lµ h×nh chiÕu cña CC0 trªn mÆt ph¼ng ngang (mp P).
• Tia mÆt trêi qua C vµ h×nh chiÕu cña nã trªn mÆt ph¼ng P qua C1 t¹o thµnh mÆt ph¼ng
®øng (R) lÖch mét gãc A0 víi h−íng Nam, mÆt ph¼ng nµy c¾t mÆt ph¼ng ®øng (Q)
bëi giao tuyÕn D1D. §iÓm D chÝnh lµ bãng cña ®Çu cäc C, n»m trªn ®−êng ®øng qua
D1.
• Trªn mÆt ph¼ng (R) dùng CD2D (trªn mÆt ph¼ng R):
gãc D2CD = h0 (gãc cao cña MÆt trêi).
D2D = CD2 tgh, chÝnh lµ ®é s©u cña ®iÓm D trªn ®−êng D1D so víi ®−êng
ngang CD2.
C¸ch dùng trªn b¶n vÏ: tiÕn hµnh theo tr×nh tù sau ®©y (H×nh.4):
• X¸c ®Þnh C1 lµ h×nh chiÕu cña C trªn mÆt b»ng.
• Dùng h×nh chiÕu b»ng cña tia mÆt trêi qua C1 theo gãc A0. X¸c ®Þnh D1. Bãng cña ®Çu
cäc C n»m trªn ®−êng th¼ng ®øng vÏ qua D1.
Trang 3/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
• Dùng ®−êng ngang C0D2 = C1D1
• Tõ C0 dùng gãc h0 so víi ®−êng ngang C0D2 tõ ®ã t×m ®−îc ®é s©u cña ®iÓm D so víi
C0D2 vµ x¸c ®Þnh nã trªn ®−êng ®øng qua D1.
H×nh. 4. X¸c ®Þnh bãnh cña cäc C0C trªn mÆt ®øng (thùc hiÖn trªn b¶n vÏ)
3. ¸p dông trong thùc tÕ :
VÏ bãng kÕt cÊu che n¾ng trªn mÆt b»ng vµ mÆt t−êng.
VÝ dô 1: H×nh vÏ bªn m« t¶ ®¬n gi¶n mÆt
A
D
8 10 8
chiÕu b»ng cña 2 ng«i nhµ m¸i dèc, c¸c sè 3
E
H 12 12
3
ë c¸c gãc h×nh ch÷ nhËt lµ chiÒu c¸o cña 14 14
3 12
phÇn m¸i. VÏ bãng ®æ cña c«ng tr×nh nµy G 12 F
3 8 10 8
trªn mÆt ®Êt vµo lóc 8 h ngµy H¹ ChÝ b»ng B
C
biÓu ®å bãng cét t¹i Hµ Néi, biÕt r»ng mÆt 6 4 4
t−êng AB h−íng vÒ phÝa Nam
VÝ dô 2: KÕt cÊu che n¾ng ngang vµ ®øng kÕt hîp cña cöa sæ h−íng Nam cã kÝch th−íc cho
trªn h×nh 4.7. Yªu cÇu vÏ bãng cña nã lªn t−êng vµ lªn kÝnh cöa khi mÆt trêi ë vÞ trÝ A0 = -
450; h0 = 250.
Bµi gi¶i: Tr×nh bµy trªn H×nh 5.
Trang 4/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
H×nh. 5. VÏ bãng cña kÕt cÊu che n¾ng trªn mÆt ®øng khi A0 = -450; h0 = 250.
II. ThiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng
1. Ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ che n¾ng cña kÕt cÊu
a. KÕt cÊu n»m ngang (« v¨ng):
H·y t−ëng t−îng mét mÆt ph¼ng nghiªng α ®i qua mÐp d−íi cöa sæ vµ mÐp ngoµi kÕt cÊu
che n¾ng (H×nh. 6). MÆt ph¼ng nµy sÏ c¸t bÇu trêi trë thµnh mét ®−êng trßn vµ chia nã thµnh
hai vïng:
• Vïng tõ ®−êng trßn giíi h¹n ®Õn mÆt ®øng chøa cöa sæ (gäi lµ vïng α ®Õn 900) lµ
vïng kÕt cÊu che n¾ng ph¸t huy hiÖu qu¶, hay gäi lµ vïng che n¾ng.
NÕu mÆt trêi n»m trong vïng nµy cña bÇu trêi th× n¾ng kh«ng chiÕu vµo phßng.
• Vïng thø hai tõ mÆt ph¼ng ch©nt rêi ®Õn mÆt ph¼ng nghiªn α ( vïng 0 ®Õn α) lµ vïng
chiÕu n¾ng, nÕu MÆt trêi n»m trong vïng nµy sÏ cã n¾ng chiÕu vµo pßng. §−êng ranh
giíi ph©n chia hai vïng nãi trªn chÝnh lµ ®−êng trßn giao tuyÕn cña mÆt ph¼ng α víi
bÇu trêi, gäi lµ ®−êng giíi h¹n che n¾ng. Trªn biÓu ®å cña chóng ta (h×nh chiÕu trªn
mÆt ph¼ng ch©n trêi) ®−êng giíi h¹n lµ mét phÇn cña ®−êng elip (theo phÐp chiÕu
th¼ng gãc) hoÆc cña ®−êng trßn (phÐp chiÕu næi).
NÕu chiÒu réng kÕt cÊu che n¾ng cµng lín, gãc α cµng nhá th× vïng che n¾ng cµng më réng.
KÕt luËn: §Ó ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ che n¾ng cña c¸c kÕt cÊu che n¾ng ngang, ta cã thÓ dïng
mét hä ®−êng giíi h¹n α, ®−îc chia ®é tõ 00 (ch©n trêi) ®Õn 900 (thiªn ®Ønh), th−êng c¸ch
nhau 100 mét. Trªn h×nh 4.13c lµ biÓu ®å c¸c ®−êng giíi h¹n che n¾ng vÏ theo phÐp chiÕu
næi (nh÷ng ®−êng trßn chia ®é tõ 00 ®Õn 900).
Trang 5/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
H×nh. 6. §¸nh gi¸ hiÖu qu¶ che n¾ng cña kÕt cÊu ngang.
b. KÕt cÊu che n¾ng ®øng:
§Ó x¸c ®Þnh vïng che n¾ng vµ chiÕu n¾ng cña kÕt cÊu ®øng trªn m« h×nh bÇu trêi, chóng ta
x¸c ®Þnh gÇn ®óng hai mÆt ph¼ng ®øng ®i qua trôc ®øng t¹i t©m cöa vµ mÐp ngoµi kÕt cÊu
che n¾ng (H×nh. 7), x¸c ®Þnh bëi c¸c gãc β1 vµ βp*).
Vïng che n¾ng giíi h¹n bëi c¸c mÆt ph¼ng β vµ mÆt ph¼ng chøa cöa sæ.
Vïng chiÕu n¾ng lµ phÇn bÇu trêi n»m gi÷a hai mÆt ph¼ng β.
H×nh. 7. §¸nh gi¸ hiÖu qu¶ che n¾ng cña kÕt cÊu ®øng.
Trang 6/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
Trªn biÓu ®å bÇu trêi, c¸c mÆt ph¼ng ®øng β ®−îc biÓu diÔn bëi c¸c ®−êng b¸n kÝnh β vµ
chóng ta dïng chóng lµm c¸c ®−êng giíi h¹n x¸c ®Þnh vïng he n¾ng vµ vïng chiÕu n¾ng cña
c¸c kÕt cÊu ®øng.
Phèi hîp c¶ hai c¸ch võa tr×nh bµy trªn, chóng ta cã mét biÓu ®å hoµn chØnh ®Ó x¸c ®Þnh
hiÖu qu¶ che n¾ng cña tÊt c¶ c¸c lo¹i kÕt cÊu che n¾ng, gäi lµ biÓu ®å c¸c ®−êng giíi h¹n che
n¾ng. BiÓu ®å nµy trªn H×nh. 8:
H×nh. 8. BiÓu ®å c¸c ®−êng giíi h¹n che n¾ng.
Trang 7/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
H×nh. 9. §¸nh gi¸ hiÖu qu¶ che n¾ng cña mét sè kÕt cÊu th−êng gÆp
2. ThiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng:
Néi dung thiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng bao gåm hai b−íc"
B−íc 1: Chän h×nh d¹ng kÕt cÊu. §©y lµ b−íc quan träng nhÊt trong thiÕt kÕ kÕt cÊu che
n¾ng v× h×nh d¹ng quyÕt ®Þnh hiÖu qu¶ che n¾ng vµ ¶nh h−ëng lín ®Õn kiÕn tróc mÆt chÝnh
c«ng tr×nh. NÕu chän sai h×nh d¹ng, th× dï kÝch th−íc rÊt lín, nhiÒu khi còng kh«ng cã t¸c
dông che n¾ng.
B−íc 2. X¸c ®Þnh kÝch th−íc hîp lý cña kÕt cÊu. H×nh thøc kiÕn tróc vµ cÊu t¹o kÕt cÊu kh«ng
cho phÐp kÝch th−íc lín tuú ý, dï lµ x¸c ®Þnh theo yªu cÇu kü thuËt che n¾ng. V× vËy ë ®©y
Trang 8/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
ph¶i chÊp nhËn sù dung hoµ gi÷a phÇn che n¾ng tÝch cùc vµ che n¾ng bæ sung ®Ó ®¹t ®−îc sù
hîp lý muèn cã.
Nh−ng tr−íc hÕt, muèn thiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng ph¶i ®Ò ta yªu cÇu che n¾ng, nghÜa lµ ph¶i
biÕt cÇn che n¾ng vµo nh÷ng giê nµo trong ngµy, ngµy nµo trong n¨m, hay che n¾ng hoµn
toµn, quanh n¨m kh«ng cho n¾ng chiÕu vµo phßng.
a. Yªu cÇu che n¾ng:
Trªn c¬ së nghiªn cøu vÒ chÕ ®é nhiÖt trong phßng, vµ ph¶n øng t©m sinh lý cña con ng−êi,
GS. Ph¹m Ngäc §¨ng ®· ®Ò nghÞ thêi ®iÓm cÇn che n¾ng cho c¸c phßng ë miÒn B¾c ViÖt
Nam khi ®ång thêi x¶y ra hai ®iÒu kiÖn sau ®©y:
• Khi nhiÖt ®é hiÖu qu¶ t−¬ng ®−¬ng kh«ng khÝ vµ bøc x¹ mÆt trêi chiÕu trªn mÆt nhµ
lín h¬n 27 ®é;
• Khi bøc x¹ mÆt trêi chiÕu lªn mÆt nhµ ≥ 230 kCal/m2.h. Tõ hai ®iÒu kiÖn nµy t¸c gi¶
®· ®−a ra biÓu ®å "ph¹m vi cÇn che n¾ng" cho nhµ ë vïng Hµ Néi. (H×nh.10).
H×nh. 10. Ph¹m vi cÇn che n¾ng cho nhµ ë vïng Hµ Néi
I- Khi kbd = 0,5 ; II - khi kbd = 0,7 ; III - khi kbd = 0,9
Khi nghiªn cøu che n¾ng cho tr−êng häc, PGS. Hoµng Huy Th¾ng [6] ®Ò nghÞ ba ®iÒu kiÖn:
• Che n¾ng khi nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong phßng v−ît qu¸ nhiÖt ®é kh«ng khÝ cho phÐp.
VÝ dô ë Hµ Néi t¸c gi¶ kiÕn nghÞ nhiÖt ®é cho phÐp lµ 280C.
• Che n¾ng khi BXMT trùc tiÕp chiÕu vµo phßng v−ît qu¸ 230kCal/m2.h.
Trang 9/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
• Che t¸n x¹ chãi chang trong ph¹m vi 10-200 quanh thiªn ®Ønh cña bÇu trêi phÝa B¾c
dï kh«ng cã MÆt trêi.
H×nh. 11. BiÓu ®å tiªu chuÈn che n¾ng cho tr−êng häc t¹i Hµ Néi
b. Chän h×nh d¹ng kÕt cÊu che n¾ng:
Chän h×nh d¹ng kÕt cÊu che n¾ng chñ yÕu phô thuéc:
• Yªu cÇu che n¾ng cña c«ng tr×nh ®−îc thÓ hiÖn trªn biÓu ®å MÆt Trêi t¹i ®Þa ®iÓm x©y
dùng c«ng tr×nh.
• H−íng cña cöa lÊy ¸nh s¸ng.
H×nh d¹ng kÕt cÊu che n¾ng ®−îc coi lµ hîp lý nÕu d¹ng cña vïng cÇn che n¾ng trªn B§MT
(hoÆc vïng chuyÓn ®éng cña MÆt Trêi trªn bÇu trêi) gÇn gièng nhÊt víi vïng hiÖu qu¶ che
n¾ng cña kÕt cÊu lùa chän.
Trang 10/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
H×nh. 12. C¸c d¹ng kÕt cÊu che n¾ng cã hiÖu qu¶ nh− nhau
H×nh. 13. Vïng che n¾ng phô thuéc gãc β1, βp
Chó ý 1: Cã c¶ mét lo¹t kÕt cÊu che n¾ng d¹ng gÇn nh− nhau hoÆc kh¸c nhau cã hiÖu qu¶
che n¾ng gièng nhau (H×nh.12). Ng−êi thiÕt kÕ, khi n¾m v÷ng x¸c ®Þnh hiÖu qu¶ che n¾ng
cña chóng sÏ cã mét ph¹m vi lùa chän rÊt lín khi t×m gi¶i ph¸p cho h×nh thøc mÆt chÝnh cña
c«ng tr×nh.
Chó ý 2: Khi chän kÕt cÊu che n¾ng ®øng, vïng che n¾ng cã thÓ ®èi xøng hoÆc kh«ng ®èi
xøng phô thuéc gãc nghiªng cña kÕt cÊu (H×nh. 13). C¸c gãc β1, βp cÇn x¸c ®Þnh ®óng
(t−¬ng øng bªn tr¸i vµ bªn ph¶i cöa sæ).
c. X¸c ®Þnh kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng:
Sau khi ®· x¸c ®Þnh cã h×nh d¹ng kÕt cÊu thÝch hîp th× viÖc x¸c ®Þnh kÝch th−íc ®Ó ng−êi
thiÕt kÕ cã c¬ së xem xÐt ¸p dông cho c«ng tr×nh cña m×nh chØ cßn lµ bµi to¸n l−îng gi¸c
®¬n gi¶n.
• Tr−êng hîp kÕt cÊu n»m ngang:
H×nh. 14. X¸c ®Þnh kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng ngang
• Tr−êng hîp kÕt cÊu ®øng:
Trang 11/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
H×nh. 15. X¸c ®Þnh kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng ®øng
• C¸c gãc α, β x¸c ®Þnh nhê biÓu ®å c¸c ®−êng giíi h¹n che n¾ng vµ biÓu ®å MÆt trêi
t¹i ®Þa ®iÓm x©y dùng c«ng tr×nh.
• Tr−êng hîp kh«ng muèn dïng tÝnh to¸n, chóng ta cã thÓ x¸c ®Þnh trùc tiÕp kÝch th−íc
kÕt cÊu theo tû lÖ b¶n vÏ.
VÝ dô:
ThiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng cho cöa sæ cao 2,0m h−íng Nam cña mét tr−êng häc ë Hµ Néi.
Bµi gi¶i:
a. X¸c ®Þnh thêi gian cÇn che n¾ng
Theo yªu cÇu b¶o ®¶m tiÖn nghi thÞ gi¸c, kh«ng ®−îc cã n¾ng chiÕu lÖ bµn häc sinh trong
giê lªn líp tõ 7 ®Õn 17 giê. XÐt thùc tÕ mïa ®«ng ë Hµ Néi x¸c suÊt cã n¾ng Ýt, nªn chän yªu
cÇu che n¾ng nh− sau:
Ngµy h¹ chÝ: tõ 7 ®Õn 17 giê.
Ngµy xu©n, thu ph©n: tõ 7 ®Õn 17 giê.
Ngµy ®«ng chÝ: tõ 10 ®Õn 14 giê.
Vïng t« ®Ëm trªn B§MT (H×nh.16) lµ vïng cÇn che n¾ng cho líp häc.
b. Chän h×nh d¹ng kÕt cÊu.
Theo h×nh d¹ng vïng cÇn che n¾ng cña cöa sæ h−íng Nam th× kÕt cÊu hîp lý ph¶i cã d¹ng
chÝnh n»m ngang ch¹y dµi suèt trªn cöa sæ.
c. X¸c ®Þnh ®−êng giíi h¹n che n¾ng vµ gãc α
Phèi hîp biÓu ®å c¸c ®−êng giíi h¹n che n¾ng (h×nh.8) víi B§MT Hµ Néi (vÏ cïng mét tû
lÖ, ®Æt ®óng h−íng Nam) ta t×m ®−îc ®−êng giíi h¹nc ho vïng che n¾ng yªu cÇu vµ x¸c ®Þnh
®−îc α = 450 (®−êng chÊm chÊm trªn h×nh 16).
d. Lùa chän ph−¬ng ¸n, x¸c ®Þnh kÝch th−íc.
BiÕt α = 450, chóng ta ®−a ra ba ph−¬ng ¸n kÕt cÊu cô thÓ ®Ó ng−êi thiÕt kÕ lùa chän:
• Ph−¬ng ¸n a: mét kÕt cÊu ngang, kÝch th−íc
Bn = 2,0 - 0,25 = 1,75m.
Cã lÏ ph−¬ng ¸n nµy kh«ng hîp lý vÒ kÕt cÊu.
Trang 12/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
• Ph−¬ng ¸n b: ®é cua cña kÕt cÊu ngang chØ 0,25m nh−ng mÆt chÝnh cã nhiÒuphÇn vÞ
ngang. Còng ph−¬ng ¸n nµy, nÕubá tÊm ngang thÊp nhÊt, th× n¾ng chØ vµo phßng
trong ph¹m vi mét lèi ®i s¸t t−êng cöa sæ, cã thÓ chÊp nhËn ®−îc.
• Ph−¬ng ¸n c: Cïng hiÖu qu¶ che n¾ng nh−ng mÆt chÝnh sÏ cã mét h×nh thøc kh¸c.
NhËn xÐt: §Ó che n¾ng hoµn toµn ë h−íng Nam cÇn kÕt cÊu ngang cã ®é ®ua ra kh¸ lín. NÕu
tæ chøc mét hµnh lang phÝa Nam, th× nã còng lµm nhiÖm vô che n¾ng nh− mét kÕt cÊu
ngang. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ tr−êng häc ë n−íc ta ®ßi hái mÆt chÝnh nhµ cã hµnh lang h−íng
Nam lµ hîp lý c¶ vÒ che n¾ng vµ th«ng giã phßng.
H×nh. 16. ThiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng cho cöa sæ h−íng nam cña líp häc t¹i Hµ Néi
VÝ dô 4.10. Yªu cÇu thiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng cho cöa sæ 2,0 x ,30m (cao x réng) h−íng T©y
B¾c cña mét nhµ v¨n phßng ë Hµ Néi (nhµ cã hµnh lang h−íng §«ng Nam).
Bµi gi¶i:
a. X¸c ®Þnh thêi gian cÇn che n¾ng
Nhµ lµm viÖc v¨n phßng, yªu cÇu kh«ng cã n¾ng vµo chç lµm viÖc trong giê hµnh chÝnh tõ 8
giê ®Õn 17 giê hµng ngµy. Vïng che n¾ng yªu cÇu ®−îc t« ®Ëm cho h−íng TB trªn H×nh 17.
b. Chän h×nh d¹ng kÕt cÊu
KÕt cÊu hîp lý lµ kÕt cÊu ®øng nghiªng b¶o ®¶m mét gãc che n¾ng β1 = 620. Khi ®ã, trõ
ngµy h¹ chÝ chØ che n¾ng ®Õn 17giê, cßn c¸c ngµy kh¸c trong n¨m gÇn nh− ®−îc che n¾ng
hoµn toµn.
Cã thÓ sö dông thªm mét kÕt cÊu ngang ®Ó kÕt cÊu ®øng kh«ng ph¶i kÐo dµi vµ kÕt hîp che
m−a.
Trang 13/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
c. Lùa chän ph−¬ng ¸n, x¸c ®Þnh kÝch th−íc
Trªn h×nh 4.29 chóng t«i giíi thiÖu 2 ph−¬ng ¸n:
• Ph−¬ng ¸n a: ChØ dïng mét kÕt cÊu ®øng nghiªng cho c¶ cöa sæ réng 3m. Khi ®ã ®é
®ua cña kÕt cÊu khái mÆt t−êng chän 15m vµ ®é dµi cña kÕt cÊu lµ 2,66m. PhÝa bªn
ph¶i cöa sæ kh«ng cÇn che n¾ng, nh−ng nÕu ng−êi thiÕt kÕ muèn t¹o ®èi xøng th× ®Æt
thªm mét tÊm thø hai. Ph−¬ng ¸n nµy ch−a hîp lý v× kÝch th−íc kÕt cÊu qu¸ lín.
• Ph−¬ng ¸n b: chia cöa sæ thµnh ba phÇn 3x1,0m. KÕt cÊu che n¾ng ®øng lóc nµy gåm
3 tÊm ®ua khái t−êng 0.7m vµ réng 0.91m, hiÖu qu¶ che n¾ng vÉn gi÷ ®óng gãc βt =
620.
Chó thÝch: Khi thiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng nh− trªn, t¸c gi¶ cã thÓ thay ®æi vÞ trÝ ®Æt cöa sæ më
réng thªm sµn nhµ (®−êng nÐt m¶nh trªn H×nh 17). Khi ®ã chóng ta l¹i cã mét gi¶i ph¸p mÆt
chÝnh c«ng tr×nh míi.
H×nh. 17. ThiÕt kÕ kÕt cÊu che n¾ng cho cöa sæ h−íng TB cña nhµ VP t¹i Hµ Néi
III. X¸c ®Þnh thêi gian che n¾ng vμ chiÕu n¾ng
C¸c vÝ dô trªn (H×nh 16, 17) cho thÊy bµi to¸n chiÕu n¾ng lµ bµi to¸n ng−îc cña che n¾ng,
nghÜa lµ ngoµi nh÷ng giê c«ng tr×nh ®−îc che n¾ng, lµ nh÷ng giê ban ngµy cã n¾ng chiÕu
vµo.
Néi dung cña bµi to¸n chóng ta xem trong môc nµy lµ víi mét ngµy bÊt kú nµo ®ã trong
n¨m, x¸c ®Þnh sè giê cã n¾ng chiÕu vµo phßng hoÆc chiÕu vµo mét vÞ trÝ n»m trong s©n v−ên
ngoµi nhµ. §ång thêi khi ®ã ta còng x¸c ®Þnh ®−îc sè giê mµ vÞ trÝ kh¶o s¸t ®−îc che n¾ng.
Bµi to¸n nµy gióp ng−êi thiÕt kÕ biÕt ®−îc møc ®é vi ph¹m ®iÒu kiÖn tiÖn nhi vi khÝ hËu
(nhiÖt vµ ¸nh s¸ng) cña phßng, cho hä thªm mét th«ng sè ®Ó chän h−íng nhµ, chän c¸c vÞ trÝ
Trang 14/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
thÝch hîp ngoµi nhµ khi bè trÝ s©n ch¬i, s©n ph¬i, n¬i ®Æt t−îng ®µi thÝch hîp nhÊt, hoÆc chç
ngåi s−ëi n¾ng mïa ®«ng cho c¸c cô giµ.
§Ó gi¶i bµi to¸n nµy, chóng ta vÉn ¸p dông ph−¬ng ph¸p biÓu ®å ®· giíi thiÖu tõ ch−¬ng ®Çu
(biÓu ®å MÆt trêi) cho ®Õn c¸c vïng hiÖu qu¶ che n¾ng tr×nh bµy trong phÇn tr−íc cña
ch−¬ng nµy. Chóng ta h·y lµm hai vÝ dô sau ®©y:
VÝ dô 4.11. Mét nµh lµm viÖc v¨n phßng x©y dùng ë thµnh phè HuÕ (vÜ ®é 160B) cã cöa sæ
nh×n vÒ h−íng §«ng Nam víi hai lo¹i kÕt cÊu che n¾ng nh− h×nh trªn 4.30. H·y x¸c ®Þnh sè
giê phßng ®−îc che n¾ng vµ bÞ chiÕu n¾ng trong c¸c ngµy h¹ chÝ, xu©n thu ph©n, vµ ®«ng
chÝ.
Bµi gi¶i. Theo h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc kÕt cÊu che n¾ng ¸p dông biÓu ®å 4.15 chóng ta dÔ
dµng x¸c ®Þnh ®−îc ph¹m vi hiÖu qu¶ che n¾ng cña c¸c kÕt cÊu (c¸c h×nh vÏ bªn ph¶i mçi
kÕt cÊu trªn (H×nh.18).
H×nh. 18. Hai lo¹i kÕt cÊu che n¾ng vµ vïng hiÖu qu¶ che n¾ng cña chóng
NhËn xÐt: Tr−êng hîp kÕt cÊu che n¾ng phèi hîp (cã hai thanh ®øng bªn c¹nh) vïng hiÖu
qu¶ che n¾ng ®−îc më réng thªm ë hai phÝa ngoµi, tõ vßng ®é cao 00 ®Õn 300 so víi lo¹i «
v¨ng b×nh th−êng.
§−a c¸c biÓu ®å hiÖu qu¶ che n¾ng vµo biÓu ®å mÆt trêi ë HuÕ theo ®óng h−íng cöa sæ
§«ng Nam khi vÏ cïng mét tû lÖ (H×nh. 19) Khi ®Ó ý ®Õn t−¬ng quan gi÷a vïng quü ®¹o mÆt
trêi vµ c¸c vïng hiÖu qu¶ che n¾ng cña hai d¹ng kÕt cÊu, chóng ta dÔ dµng x¸c ®Þnh ®−îc sè
giê phßng ®−îc che n¾ng vµ bÞ chiÕu n¾ng nh− trong b¶ng d−íi ®©y:
B¶ng .1 VÝ dô x¸c ®Þnh thêi gian che vµ chiÕu n¾ng cho phßng
Ngµy ¤ v¨ng KÕt cÊu phèi hîp
ChiÕu n¾ng Che n¾ng ChiÕu n¾ng Che n¾ng s
Trang 15/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
Giê Tæng Giê Tæng Giê Tæng Giê Tæng
trong sè trong sè trong sè trong sè
ngµy giê ngµy giê ngµy giê ngµy giê
540 ®Õn 750 540 ®Õn 710 ®Õn
10 30 30
420
H¹ chÝ 2 4 1
50 30 10 30
7 ®Õn 11 7 11
Xu©n,
600 ®Õn 920 ®Õn 600 ®Õn 920 ®Õn
20 50 20
350
thu 3 3 3
20 10 20 10
9 13 9 13
ph©n
1100
40 00 40
§«ng 6 ®Õn 11 ®Õn 6 ®Õn
420 340 420 340
®Õn
00 40 00
chÝ 11 14 11
1440
H×nh. 19. X¸c ®Þnh thêi gian che n¾ng vµ chiÕu n¾ng cho phßng
NhËn xÐt:
1. Hai d¹ng kÕt cÊu che n¾ng trong vÝ dô trªn tuy kh¸c nhau nhiÒu vÒ h×nh d¹ng, nh−ng cho
hiÖu qu¶ che n¾ng gÇn nh− nhau ®èi víi cöa sæ vÒ h−íng §«ng Nam ë HuÕ. KÕt cÊu che
n¾ng phèi hîp chØ cã hiÖu qu¶ h¬n trong ngµy h¹ chÝ (vµ mét sè ngµy l©n cËn ngµy nµy)
kho¶ng 20 phót vµo lóc s¸ng sím (tõ 7h20 ®Õn 7h40).
2. Trong nh÷ng ngµy mïa xu©n vµ mïa thu n¾ng chiÕu vµo phßng tõ lóc MÆt trêi mäc ®Õn 9
- 10 giê, cßn nh÷ng ngµy mïa ®«ng ®Õn 10 - 11 giê. Nh− vËy tïy theo ®Æc ®iÓm sö dông cña
phßng mµ ta cã c¸c gi¶i ph¸p phï trî ®Ó kh¾c phôc vïng bÞ chiÕu n¾ng cho thÝch hîp.
VÝ dô 4.12. X¸c ®Þnh vïng hiÖu qu¶ che vµ chiÕu n¾ng cña ®iÓm P ë ngoµi nhµ trong mÆt
b»ng quy ho¹ch mét khu x©y dùng ë thµnh phè Hå ChÝ Minh, giíi thiÖu trªn H×nh 20. Tõ ®ã
x¸c ®Þnh thêi gian n¾ng chiÕu tíi ®iÓm nµy trong bèn ngµy ®Æc tr−ng cña n¨m.
Trang 16/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
Bµi gi¶i. Theo tû lÖ ®· cho trªn b¶n vÏ (H×nh 20), thùc hiÖn c¸c mÆt c¾t theo c¸c tia tõ A ®Õn
K ®Ó x¸c ®Þnh c¸c gãc hiÖu qu¶ che n¾ng cña c¸c c«ng tr×nh, c©y xanh hoÆc ®åi ®Êt chung
quanh ®èi víi ®iÓm P. Trªn h×nh 4.32, a chØ thùc hiÖn lµm vÝ dô mÆt c¾t qua A vµ x¸c ®Þnh
®−îc gãc α1=150. §ång thêi trªn mÆt b»ng còng x¸c ®Þnh c¸c gãc bao c«ng tr×nh nh×n tõ
®iÓm P (c¸c gãc β). Trªn b¶n vÏ còng x¸c ®Þnh lµm vÝ dô gãc bao tõ tia A ®Õn h−íng chÝnh
®éng lµ β1 = 550.
Sau khi x¸c ®Þnh ®−îc tÊt c¶ c¸c gãc α vµ β nh− vËy, ®−a vµo B§MT cña thµnh phè Hå ChÝ
Minh theo ®óng h−íng cña mÆt khu ®Êt, chóng ta ®−îc ph¹m vi hiÖu qu¶ che n¾ng cña c«ng
tr×nh ®èi víi ®iÓm P (phÇn g¹ch chÐo trªn biÓu ®å H×nh 20,b).
Chó ý: Kh¸c víi hiÖu qu¶ che n¾ng cña kÕt cÊu, hiÖu qu¶ che n¾ng cña c«ng tr×nh n»m trong
ph¹m vi tõ gãc 00 (ch©n trêi) ®Õn gãc α.
H×nh. 20. X¸c ®Þnh thêi gian chiÕu n¾ng tíi ®iÓm P
Trang 17/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
So s¸nh c¸c quü ®¹o MÆt trêi víi vïng hiÖu qu¶ che n¾ng ta dÔ dµng x¸c ®Þnh ®−îc thêi gian
n¾ng chiÕu tíi ®iÓm P (xem b¶ng .2).
B¶ng .2. Thêi gian n¾ng chiÕu tíi ®iÓm P
Ngµy Giê trong ngµy Tæng sè giê, h
Tõ 7h40 ®Õn 18h20 10h40
H¹ chÝ
Tõ 7h50 ®Õn 17h50 10h00
Xu©n, thu ph©n
Tõ 8h40 ®Õn 18h20 8h35
§«ng chÝ
VÝ dô 4.13. Quy ho¹ch tæng thÓ mét tiÓu khu nhµ ë t¹i Hµ Néi cho trªn H×nh 21. H·y x¸c
®Þnh thêi gian n¾ng chiÕu vµo ®iÓm P ë chÝnh gi÷a s©n trong tiÓu khu khi cho biÕt hai mÆt
c¾t ngang theo h−íng T§ vµ NB qua ®iÓm nµy, víi c¸c th«ng sè nh− sau: α1= 500; α2= 200;
α3= α4 = 350; β1 = 600; β2 = 800 ; β3 = β4 = 1000 (c¸c gãc β n»m ®èi xøng víi c¸c trôc TD
vµ NB).
H×nh. 21. Tæng mÆt b»ng mét tiÓu khu vµ mÆt c¾t ngang
Bµi gi¶i: Theo c¸c trÞ sè c¸c gãc α vµ β trªn mÆt b»ng vµ mÆt c¾t, ¸p dông biÓu ®å c¸c ®−êng
giíi h¹n che n¾ng chóng ta dÔ dµng x¸c ®Þnh ®−îc vïng hiÖu qu¶ che n¾ng cña c¸c c«ng
tr×nh vµ d¶i c©y xanh, vµ thÓ hiÖn trªn H×nh 22.b.
Trang 18/19
- Bµi gi¶ng PhÇn NhiÖt - Ch−¬ng iV: thiÕt kÕ che n¾ng kiÕn tróc - GV: THS.KTS. NguyÔn ®¨ng thÞnh
H×nh. 22. X¸c ®Þnh thêi gian chiÕu n¾ng
Chó ý r»ng c¸ch vÏ vïng hiÖu qu¶ nµy chØ lµ gÇn ®óng. Muèn chÝnh x¸c h¬n ph¶i tiÕn hµnh
nhiÒu mÆt c¾t, nh− vÝ dô 4.12.
§Ó gi¶i bµi to¸n cÇn ®−a biÓu ®å hiÖu qu¶ che n¾ng cña ®iÓm P vµo B§MT Hµ Néi theo
®óng h−íng cña tæng mÆt b»ng (H×nh .22.b). Thêi gian n¾ng chiÕu vµo ®iÓm P lµ nh÷ng giê
MÆt trêi n»m ngoµi ph¹m vi hiÖu qu¶ che n¾ng ®· x¸c ®Þnh, giíi thiÖu trong b¶ng 3.
B¶ng .3. X¸c ®Þnh thêi gian n¾ng chiÕu vµo ®iÓm P ngoµi nhµ.
Ngµy Giê trong ngµy Tæng sè giê, h
6h50 ®Õn 14h50 8h00
H¹ chÝ
7h25 ®Õn 14h35 7h10
Xu©n, thu ph©n
8h15 ®Õn 16h35 8h20
§«ng chÝ
Khi lÇn l−ît thay ®æi vÞ trÝ ®iÓm P trong ph¹m vi s©n trong, ta cã thÓ t×m ®−îc nh÷ng vïng
n¾ng chiÕu thiªn vÒ buæi s¸ng, thiªn vÒ buæi chiÒu hoÆc tr−a, nhê ®ã cã thÓ x¸c ®Þnh vÞ trÝ
thÝch hîp cho s©n ch¬i trÎ em, s©n d−íi n¾ng cho cô giµ…
----- HÕt Ch−¬ng IV ----
Trang 19/19
nguon tai.lieu . vn
