Bài Giảng Vật Lý Xây Dựng

ThS. Nguyễn Thị Quỳnh Chi

Bài giảng

VẬT LÝ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP, 2014

II

3

LỜI NÓI ĐẦU

Vật lý xây dựng (VLXD) là môn học cơ sở của ngành Kỹ thuật Xây dựng

công trình. Môn học giúp SV có cơ sở học tốt các môn thuộc chuyên ngành.

Khoa học VLXD tuy là môn khoa học ứng dụng mới mẻ nhưng thực chất

đã hình thành qua quá trình lâu dài cùng với sự phát triển của ngành kiến trúc

tạo những thành tựu về nghệ thuật và kỹ thuật kiến trúc, xây dựng sáng tạo môi

trường vi khí hậu, âm thanh và ánh sáng v..v…của các nhà kiến trúc lớn biểu

hiện qua các công trình kiến trúc hoàn mỹ được xây dựng trong 20 thế kỷ qua,

chứng tỏ khi sáng tạo ra một công trình kiến trúc những kiến trúc sư không thể

tách rời các vấn đề VLXD và các vấn đề nghệ thuật, kỹ thuật xây dựng khác.

Tuy nhiên đầu thế kỷ 20 với quy mô xây dựng nhà ở, công trình công

cộng và nhà công nghiệp ngày càng lớn. VLXD mới trở thành môn khoa học

riêng biệt bao gồm nhiều môn kết hợp chặt chẽ với nhau trong quá trình sáng tạo

kiến trúc.

Bài giảng VLXD này được biên theo khung chương trình của Trường Đại

học Lâm nghiệp đã được duyệt năm 2013 gồm 11 chương và 3 phần chính: khí

hậu, nhiệt kiến trúc và con người; môi trường âm thanh (âm học xây dựng); môi

trường quang học (chiếu sáng trong kiến trúc) dùng để giảng dạy cho sinh viên

đào tạo theo tín chỉ của ngành kỹ thuật xây dựng công trình.

Trong quá trình biên soạn, tác giả đã nhận được ý kiến đóng góp quý báu

của các bạn đồng nghiệp trong bộ môn Vật lý, Khoa Cơ điện và công trình. Tuy

nhiên, do thời gian và khả năng có hạn nên không thể tránh khỏi thiếu sót, tác

giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các bạn đọc và các đồng

nghiệp bộ môn.

Thư góp ý xin gửi về Bộ môn Vật lý – Trường Đại học Lâm nghiệp Việt

Nam.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. Nguyễn Văn Muôn,

Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội đã có sự giúp đỡ quý báu!

Tác giả

4

MỞ ĐẦU

Bài giảng VLXD cung cấp cho sinh viên những kiến thức về các hiện

tượng vật lý xảy ra bên trong và bên ngoài công trình. Trên cơ sở nắm vững kiến

thức này, sinh viên biết cách điều chỉnh các thông số vật lý đó (bằng các giải

pháp kiến trúc và quy hoạch) nhằm tạo điều kiện tiện nghi cho con người sử

dụng trong công trình ấy. Bài giảng VLXD gồm 3 phần:

- Khí hậu, nhiệt kiến trúc và con người, khí hậu và sự tác động qua lại của

khí hậu tới hình thái kiến trúc công trình, vi khí hậu trong công trình kiến trúc,

điều kiện tiện nghi vi khí hậu của con người, ứng dụng của bài toán kỹ thuật để

thiết kế định hướng các giải pháp kiến trúc, chống nóng cho nhà trong điều kiện

khí hậu nóng ẩm và chống nồm.

- Môi trường âm thanh (âm học xây dựng): các khái niệm cơ bản về âm

thanh, đặc tính hút âm của vật liệu và kết cấu, thiết kế âm học phòng khán giả,

thiết kế cách âm cho các kết cấu phân cách.

- Môi trường quang học (chiếu sáng trong kiến trúc): một số khái niệm cơ

bản về ánh sáng về khả năng nhìn và tiện nghi nhìn thấy của mắt, khí hậu ánh

sáng và các nguồn sáng tự nhiên, thiết kế và tính toán chiếu sáng tự nhiên, thiết

kế và tính toán chiếu sáng điện.

5

PHẦN I. KHÍ HẬU, NHIỆT KIẾN TRÚC VÀ CON NGƯỜI

Chương 1

KHÍ HẬU NGOÀI NHÀ VÀ VI KHÍ HẬU TRONG CÔNG TRÌNH

KIẾN TRÚC

1.1. Khái quát khí hậu

Những nhân tố khí hậu trong lĩnh vực vật lý xây dựng cần xét đến là: Mặt

trời, bức xạ mặt trời; không khí bao gồm nhiệt độ, độ ẩm không khí; gió, mưa.

Mỗi nhân tố đều có ảnh hưởng đến sự hình thành đặc điểm kiến trúc và đòi hỏi

những kiến thức kiến trúc, xây dựng thích hợp.

Một công trình kiến trúc, xây dựng có chất lượng tốt phải thỏa mãn yêu

cầu sử dụng và phù hợp với điều kiện khí hậu nơi xây dựng.

1.1.1. Mặt trời và chuyển động biểu kiến của mặt trời

a. Mặt trời

Mặt trời là một khối không khí nóng khổng lồ, có nhiệt độ bề mặt khoảng

6000K, liên tục phát năng lượng nhiệt ra xung quanh dưới dạng tia bức xạ và

truyền đi bốn phương dưới dạng sóng điện từ. Trái đất chúng ta chỉ nhận được

khoảng 1/2.200.000.000 tổng lượng bức xạ mặt trời. Sở dĩ mặt trời có nguồn

năng lượng lớn như vậy là vì ở đó có quá trình phản ứng nhiệt hạch liên tục từ

nguyên tử hyđrô biến thành nguyên tử hêli.

Trong thái dương hệ, mặt trời là hệ đứng yên. Trái đất quay xung quanh

mặt trời một năm được một vòng và nó tự quay quanh mình nó một vòng trong

một ngày đêm.

Hình 1-1. Quy luật chuyển động của trái đất quay xung quanh mặt trời

Trục tự quay của trái đất làm với mặt phẳng của quỹ đạo trái đất quay

quanh mặt trời một góc nghiêng là 66o33’. Vì vậy mà góc của tia mặt trời chiếu

xuống mỗi điểm trên bề mặt trái đất luôn thay đổi trong năm, tạo thành hiện

6

tượng ngày đêm dài ngắn khác nhau, cũng như tạo thành bốn mùa Xuân, Hạ,

Thu, Đông.

Trên hình 1-1, khi trái đất ở vị trí A thì tia chiếu của mặt trời làm với mặt

phẳng xích đạo một góc về phía bắc  = 90o – 66o33’ = 23o27’ về phía bắc,  gọi

là xích vĩ (hoặc góc xích vĩ - declination). Trong ngày này (21/6) vào giữa trưa ở

Bắc Bán cầu mặt trời ở vị trí cao nhất, ban ngày dài nhất, ta gọi là ngày Hạ chí,

còn ở Nam Bán cầu thì lại là ngày Đông chí.

Khi trái đất ở vị trí B, tia mặt trời chiếu song song với mặt phẳng xích đạo

( = 0), đêm ngày dài bằng nhau, ta gọi là ngày Thu phân (23/9).

Khi trái đất ở vị trí C, tia mặt trời chiếu lệch về phía nam mặt phẳng xích

đạo một góc  = -23o27’, trong ngày này, ở Bắc Bán cầu năng lượng bức xạ

chiếu trên đơn vị diện tích bề mặt sẽ nhỏ nhất và đêm dài, ngày ngắn, đó là ngày

Đông chí (22/12), ở Nam Bán cầu, ngược lại, là ngày Hạ chí.

Khi trái đất ở vị trí D, tia mặt trời lại chiếu song song với mặt phẳng xích

đạo, ( = 0), ngày đêm dài bằng nhau, đó là ngày Xuân phân (21/3). Trong các

ngày khác trong năm góc giữa tia chiếu của bức xạ mặt trời và mặt phẳng xích

đạo thay đổi từ  = 23o27’ đến - 23o27’.

b. Chuyển động biểu kiến của mặt trời

Khi giải các bài toán kiến trúc - khí hậu, chúng ta cần tính đến giá trị của

Bức xạ mặt trời (BXMT) trực tiếp hoặc tổng cộng chiếu tới các bề mặt của kết

cấu công trình. Cường độ của BXMT thay đổi phụ thuộc vào vị trí của bề mặt

khảo sát so với tia nắng mặt trời như: các tường bao quanh (mặt đứng), mái nhà

(mặt ngang). Hoặc xét cùng một vị trí thì ở các thời điểm khác nhau trong ngày

vị trí của mặt trời thay đổi do vậy BXMT cũng khác nhau. Để xác định vị trí của

mặt trời chúng ta cần nghiên cứu “Chuyển động biểu kiến của mặt trời”.

Theo định luật chuyển động tương đối, chúng ta có thể xem như trong

một ngày đêm, mặt trời quay một vòng tròn quanh trái đất.

Đứng ở điểm A trên mặt đất có vĩ độ φ (vĩ độ của địa điểm quan sát) quan

sát mặt trời chuyển động (hình 1-2) trong một ngày mặt trời chuyển động trên

một vòng tròn phẳng, khi mặt trời ở trên mặt phẳng chân trời là ban ngày và khi

xuống thấp dưới chân trời là ban đêm.

7

Hình 1-2. Hình chiếu của quỹ đạo biểu kiến trên mặt phẳng chân trời

Trên hình 1-2 có 3 đường chuyển động biểu kiến của mặt trời trong ngày

Hạ chí, ngày Xuân phân, Thu phân và ngày Đông chí.

Ta coi mặt trời chuyển động đều trong một ngày đêm và như vậy cứ một

giờ mặt trời đi được một cung bằng

24giê

360o

= 15o

trên vòng vận động của nó. Giờ

này gọi là giờ trung bình của mặt trời (gọi tắt là giờ mặt trời).

Giờ mặt trời không trùng với giờ hành chính thường dùng hàng ngày. Ví

dụ ở nước ta, lấy giờ trung bình mặt trời ở kinh tuyến 105o Đông (kinh tuyến

qua Hà Nội là 105o45’) làm giờ hành chính chung cho cả nước. Như vậy giờ

hành chính ở nước ta sớm hơn giờ hành chính ở Anh (kinh tuyến Greenwich) là

 7

o

15

105

giờ và sớm hơn giờ hành chính của nước Nga (Moskva) là

giê. 4

15

-105 45



Vào ngày Xuân phân (21/3) và Thu phân (23/9), mặt trời mọc ở đúng

hướng Đông và lúc 6 giờ sáng (giờ trung bình mặt trời) và vào lúc 18 giờ chiều

thì lặn ở đúng hướng Tây. Trong các ngày khác, mặt phẳng chuyển động của

mặt trời dịch chuyển dần về phía Bắc (từ 21/3 đến 23/9), hoặc về Nam (từ 23/9

đến 21/3). Tại các địa điểm ở Bắc Bán cầu thì từ 21/3 đến 23/9 ngày dài hơn

đêm, từ 23/9 đến 21/3, đêm dài hơn ngày. Tại các điểm ở Nam Bán cầu thì

ngược lại. Tại các điểm trên đường xích đạo ngày và đêm luôn luôn bằng nhau

và bằng 12 giờ. Ở Bắc cực và Nam cực, trong một năm có 6 tháng ngày liền và

6 tháng đêm liền.

Hai cách xác định vị trí mặt trời

Vị trí của mặt trời trên bầu trời vào một thời điểm bất kì được xác định

bằng hai toạ độ cầu là góc độ cao “ho” và góc phương vị “Ao” (hình 1-3).

8

Hình 1-3. Tọa độ mặt trời từ vị trí quan sát

Cách 1: dùng công thức tính toán

Từ các công thức quan hệ trong tam giác cầu “vĩ độ φ, xích vĩ  và góc

thời gian Z” có thể tính được hai toạ độ đó bằng các công thức sau:

0    coscoscossinsinsinh Z

h cos

cos

0

0

sin sin Z

A





Hay





cos cos

0

sin -sinh

0

0

sin

cos

h

A  (1.1)

ho - góc độ cao mặt trời (góc giữa tia mặt trời với mặt phẳng chân trời)

φ - vĩ độ của địa điểm quan sát

Ao - góc phương vị của mặt trời (góc hợp bởi hình chiếu của tia mặt trời

xuống mặt phẳng chân trời với phương Nam chọn làm gốc có Ao= 0

o

);

Z - góc giờ, tính như sau: lúc 12 giờ (giờ trung bình mặt trời) thì Z = 0, cứ

trước hay sau đó một giờ lấy Z = 15o

. Ví dụ lúc 14 giờ 20’:

oo

Z . 3515

3

1

2 15 

góc xích vĩ  tính theo công thức:

365

360.(284 )

2723 sin'

o  M  

trong đó M là số thứ tự ngày kể từ ngày 1/1 đến 31/12, tức là ngày 1/1 có

M=1, ngày 2/1 có M=2, ..., ngày 31/1 có M=31, ngày 1/2 có M=32,.. ngày 28/2

có M=59, v.v....

9

Hình 1-4. Phương pháp dựng biểu đồ quỹ đạo chuyển động biểu kiến của mặt trời

Từ các công thức trên, có thể suy ra công thức để tính độ dài của ngày,

góc phương vị của mặt trời lúc mọc và lặn, cũng như độ cao của mặt trời lúc 12

giờ trưa như sau:

- Góc phương vị của mặt trời khi mọc (hay lặn), từ công thức (1.1), cho h0 = 0,

ta có:





cos

sin

cos Ao



Bảng 1-1. Tọa độ mặt trời (h0, A0) trong các ngày đặc trưng tại Hà Nội

(Giá trị các góc tính bằng độ)

Giờ

Xuân, Thu phân Đông chí Hạ chí

h0 A0 h0 A0 h0 A0

6 0,0 90,0 - - 8,2 112,0

7 14,0 84,5 4,5 62,7 21,4 107,9

8 27,8 78,3 16,6 56,0 34,8 104,6

9 41,3 70,3 27,6 47,0 48,4 102,1

10 54,0 58,2 36,8 35,0 62,2 100,7

11 64,4 36,8 43,2 19,0 75,9 102,8

12 69,0 360,0 45,6 360,0 87,6 180,0

13 64,4 323,2 43,2 341,0 75,9 257,2

14 54,0 301,8 36,8 325,0 62,2 259,3

15 41,3 289,7 27,6 313,0 48,4 257,9

16 27,8 281,7 16,6 304,0 34,8 255,4

17 14,0 275,5 4,5 297,3 21,4 252,1

10

- Độ cao mặt trời lúc 12 giờ trưa: từ công thức (1.1), cho cosZ = 0, ta có:

h0 = 90o

- φ + 

Giờ mặt trời mọc hay lặn: từ công thức tính giờ trung bình của mặt trời,

khi đã biết độ cao mặt trời là





cos cos

0

sin -sinh sin

cosZ 

, cho h0 = 0 ta sẽ được

công thức tính giờ mặt trời mọc hay lặn.

cos Z = - tgφtg

Cách 2: dùng biểu đồ chuyển động biểu kiến của mặt trời

Để giải quyết các bài toán về che nắng, chiếu nắng, xác định bóng

đổv.v… người ta biểu diễn đường đi của mặt trời qua các ngày tháng trong năm

trên một biểu đồ gọi là biểu đồ chuyển động biểu kiến của mặt trời. Nguyên tắc

biểu diễn là chiếu vị trí của mặt trời lên mặt phẳng chân trời của địa phương

(hình 1-4).

Tại những địa phương nằm gần các vòng bắc cực hay nam cực (như St￾Peterburg chẳng hạn), ban ngày mùa đông rất ngắn thậm chí bằng 0 giờ, còn ban

ngày mùa hè rất dài có thể tới 24 giờ. Tại những địa phương này, những ngày

gần hạ chí thường gọi là những đêm trắng. Khác với Hà Nội, tại những địa

phương này mặt trời không bao giờ đi qua đỉnh đầu, vì vậy trong các công trình

xây dựng có thể lấy ánh sáng bằng các cửa kiểu giếng trời mà không bị nắng

chiếu vào nhà.

1.1.2. Bức xạ mặt trời

Quang phổ bức xạ mặt trời chiếu

xuống trái đất có bước sóng  = 0,17 – 4

m, với năng lượng bức xạ tập trung

trong khoảng bước sóng từ 0,4 – 1 m

trong đó 50% năng lượng bức xạ nằm

trong vùng tia nhìn thấy (ánh sáng) ( =

0,38 - 0,76 m), 43% nằm trong phần

hồng ngoại ( > 0,76 m) và 7% trong phần tử ngoại ( < 0,38 m).

Ở ngoài khí quyển, bức xạ mặt trời cực đại ở bước sóng  = 0,47 m

(nằm giữa màu xanh biếc và màu da cam). Quang phổ bức xạ ở gần mặt đất

Hình 1-5. Bức xạ mặt trời trực tiếp

khuếch tán và tổng cộng

11

được giới hạn trong phạm vi bước sóng  = 0,29 - 4,0 m và cực đại ở bước

sóng  = 0,56 m (màu da cam).

Năng lượng bức xạ mặt trời được đo bằng đơn vị Calo hay Watt. Số nhiệt

lượng mà một đơn vị bề mặt thẳng góc với tia mặt trời nhận được trong một đơn

vị thời gian gọi là cường độ bức xạ mặt trời (đo bằng W/m2 hay Calo/cm2

.phút).

Bức xạ mặt trời xuyên qua tầng khí quyển sẽ bị hấp thụ một phần do các

hạt nước, bụi, khói, khí CO2, ôzôn, các phần tử không khí, một phần bị mây

phản xạ và phần lớn còn lại sẽ chiếu xuống mặt đất gọi là trực xạ S.

Sau khi hấp thụ bức xạ mặt trời, khí quyển nóng lên và trở thành vật bức

xạ phát nhiệt xuống mặt đất, lượng nhiệt này cùng với phần bức xạ mặt trời bị

khí quyển khuếch tán chiếu xuống trái đất, gọi là bức xạ khuếch tán (tán xạ) gọi

là tán xạ D.

Do đó tổng lượng bức xạ mặt trời (J) chiếu xuống đến mặt đất gồm 2

thành phần: trực xạ (S) và tán xạ (D)

J = S + D (1.2)

Trực xạ

Trực xạ là bức xạ mặt trời do các tia nắng xuyên qua khí quyển chiếu trực

tiếp xuống mặt đất sinh ra. Khi xuyên qua khí quyển một phần năng lượng của

tia bức xạ mặt trời bị khuếch tán và hút mất, nên cường độ của nó giảm đi. Sở dĩ

có hiện tượng này là vì khí quyển thường không trong suốt, đặc trưng cho tính

chất đó của khí quyển người ta dùng hệ số trong suốt p. Không khí càng ẩm, trời

càng âm u thì hệ số p càng nhỏ. Ở đồng bằng Bắc bộ vào mùa xuân (tháng 2 – 4)

có p ~ 0,6; mùa Đông (tháng 11 năm trước đến tháng 1 năm sau) có p = 0,75;

còn vào mùa Hè và mùa Thu trị số p xấp xỉ bằng 0,7. Hệ số trong suốt của khí

quyển ở miền núi, trung du lớn hơn ở vùng đồng bằng. Bầu trời thị trấn Sa Pa có

p = 0,8. Ở các thành phố công nghiệp, do không khí có nhiều bụi khói nên hệ số

p thường nhỏ hơn ở nông thôn.

Gọi S là trực xạ chiếu lên mặt phẳng thẳng góc với tia mặt trời. Trị số S

phụ thuộc góc cao mặt trời và độ trong suốt của khí quyển có thể tính theo công

thức hoặc lấy theo số liệu đo tại Trạm khí tượng.

Trực xạ chiếu lên các mặt phẳng bất kỳ bao giờ cũng bằng trị số S nhân

với cosin của góc giữa pháp tuyến của mặt phẳng ấy và hướng của tia nắng.

Si = S .cos(i)

12

trong đó i - là góc giữa pháp tuyến của mặt phẳng và hướng của tia nắng.

Trường hợp tổng quát tính cho mặt phẳng nghiêng một góc  so với mặt

ngang, dựa theo các công thức giải tam giác cầu dễ dàng tìm được cosi là :

cosi = cos h0.cos(A0 - a). sin + sin h0.cos (1.3)

- góc nghiêng của mặt phẳng nghiêng so với mặt phẳng ngang

h0- góc độ cao mặt trời

A0 - góc phương vị mặt trời

a – góc hợp bởi pháp tuyến của mặt tường và hướng Nam hay có thể gọi

là góc phương vị của pháp tuyến tường

Khi =0 thì ta có trực xạ trên mặt nằm ngang:

ng SS 0  

sinh

(1.4)

Khi =90o

ta có trực xạ trên mặt phẳng thẳng đứng:

ng SS 0  

sinh dg  SS  00 aA )cos(cosh

(1.5)

Mặt tường hướng Nam có a = 0 nên:

Sn =S . cos h0.cos A0 (1.6)

Mặt tường hướng Bắc có a = 180o nên:

Sb= S . cos h0. cos A0 (1.7)

Mặt tường hướng Đông có a = 90o nên:

Sđ= S . cos h0.sin Ao (1.8)

Mặt tường hướng Tây có a = 270o nên:

St = S. cos h0.sin A0 (1.9)

Trong khi tính toán theo công thức (1.5) cần chú ý rằng khi (A0 - a) > 90O,

thì giá trị cos (A0 - a) sẽ âm, do đó thành phần trực xạ lúc này sẽ mang giá trị

âm, trong trường hợp này phải coi trực xạ bằng 0 vì tia nắng mặt trời không

chiếu vào mặt tường mà chiếu vào phía sau.

Tán xạ

Tán xạ (bức xạ khuếch tán) chính là bức xạ từ bầu trời chiếu xuống.

Trong điều kiện có mây, tán xạ thường tăng lên rất nhiều so với khi trời quang

mây. Cường độ tán xạ khi trời có mây phụ thuộc lượng mây và dạng mây (mây

tầng thấp, mây tầng trung, mây tầng cao). Ở nước ta, khí hậu ẩm ướt, tán xạ lớn

hơn ở các nước nóng khô.

Tán xạ trên mặt phẳng nghiêng làm với mặt phẳng ngang một góc  được

xác định gần đúng như sau:

13

2

)cos1(





 DD ng

(1.10)

Khi đã biết tán xạ trên mặt phẳng nằm ngang (Dng) ta có thể dùng biểu đồ

tra ra.

Thay =900 nhận được giá trị tán xạ trên mặt đứng bằng 1/2 tán xạ trên

mặt ngang.

Tính tổng xạ

Hầu hết các công trình nghiên cứu trên thế giới đều dựa trên cơ sở sử

dụng các hằng số của phương trình hồi quy giữa bức xạ tổng cộng ngày trung

bình tháng với tỉ số tương đối của tổng số giờ nắng trong ngày trung bình tháng

trên tổng số giờ nắng trung bình ngày khả dĩ để xác định lượng bức xạ tổng cộng

ngày trung bình tháng. Dạng cơ bản của phương trình này là phương trình hồi

quy tuyến tính của Angstrom

N

n

Q

Q

S

,0 29  ,0cos. 52

(1.11)

Bảng 1- 2. Bức xạ tổng xạ tính toán cho Hà Nội

Tháng n, giờ N, giờ n/N

Q

MJ/m2

.ngày

1 2,4 10,9 0,22 13,85

2 1,7 11,3 0,15 12,54

3 1,5 11,9 0,13 12,15

4 3,0 12,5 0,24 14,26

5 5,9 13,0 0,45 18,25

6 5,7 13,3 0,43 17,82

7 6,3 13,2 0,48 18,68

8 5,6 12,7 0,44 18,03

9 5,9 12,1 0,48 18,79

10 5,4 11,5 0,47 18,49

11 4,6 11,0 0,42 17,52

12 4,0 10,7 0,37 16,71

14

Trong bảng 1-2, số giờ nắng được lấy từ TCVN-4088-85

Qs=36 MJ/m2

.ngày là bức xạ trực tiếp (hoặc gọi là bức xạ tổng cộng)

trung bình ngày trên mặt ngang ở ngoài tầng khí quyển.

 - vĩ độ địa lý

n - tổng số giờ nắng trong tháng (giờ)

N - tổng số giờ nắng khả dĩ trong ngày (giờ)

15

).cos(

.2

ar tgtg 

N





(1.12)

Trong thực hành tính toán có thể lấy tổng số giờ nắng trong tháng theo

các tài liệu khí hậu (QCXDVN 02: 2008/BXD- Số liệu điều kiện tự nhiên dùng

trong xây dựng). bảng 1-2 là giá trị tính toán tổng xạ theo công thức (1.11) cho

thành phố Hà Nội.

Bóng đổ của công trình kiến trúc

Hình 1-6. Mô tả bóng đổ của cọc trên mặt bằng

Vẽ bóng đổ của công trình lên trên các mặt phẳng là bài toán thường gặp

của các nhà thiết kế công trình. Để đơn giản, trong phần này sẽ nêu phương

pháp vẽ bóng đổ trên mặt đất bằng cách áp dụng phương pháp bóng cọc. Về

thực chất, việc vẽ bóng đổ công trình chính là việc vẽ bóng đổ của các đỉnh cọc

rồi nối lại.

Cọc có chiều cao H= PP’, bóng cọc là L=P’T, dựa treo hình vẽ ta có:

)(.  hctgHL 0

Hướng đổ sẽ đối diện với phương vị của mặt trời, tức là nằm trên cạnh

thứ hai của góc (180o+A0)

h0

Đônga=90o

Nam

a=00

P

P’

T

Tây

a=270o

Bắc

a=1800

180+ A0

A0

Hướng đổ

bóng

15

1.1.3. Các thông số vật lý của không khí và biểu đồ không khí ẩm

1.1.3.1. Các thông số vật lý của không khí

Môi trường sống của chúng ta hiện nay chính là không khí ẩm nó bao

gồm không khí khô và hơi nước (KKẩm = KKkhô + Hơi nước).

a. Dung ẩm của không khí: ký hiệu d (g/kg k.k.khô) đo bằng số gam hơi nước

chứa trong 1 kg không khí khô. VD: nếu trong 1,018 kg không khí khô có 18g

hơi nước => k.k đó có d = 18 (g/kg k.k.khô). Ở trạng thái bão hoà ký hiệu: D.

b. Áp suất hơi nước: (vapour pressure) hay là áp suất phần hơi nước trong không

khí, ký hiệu e (mmHg) hay Pa hoặc (N/m2

), 1mmHg = 1,333.102 N/m2

. Ở trạng

thái bão hoà ký hiệu: E.

c. Độ ẩm không khí:

+ Độ ẩm tuyệt đối (absolute humidity): ký hiệu f (g/m3

): là số gam hơi

nước chứa trong 1 m3 không khí. Ở trạng thái bão hoà ký hiệu: F.

+ Độ ẩm tương đối (relative humidity): ký hiệu φ(%), tỷ số giữa độ ẩm

của không khí ở trạng thái khảo sát so với trạng thái bão hoà hơi nước của

không khí đó (ở cùng một nhiệt độ): φ = f/ F*100% = d/D*100% = e/E*100%.

d. Nhiệt độ

* Quy đổi nhiệt độ:

)([ 32]

5

9

)(

)([ 32]

9

5

)(

273)()(

0 0

0 0

0







CtFt

FtCt

KCtKT

• Thiết bị đo nhiệt độ (nhiệt kế khô ướt-Asman):

+ Nhiệt độ khô (t

k

,

0C): nhiệt độ của không khí được đo bằng nhiệt kế

thuỷ ngân thông thường (bầu thuỷ ngân để khô)

+ Nhiệt độ ướt (t

ư

,

0C): nhiệt độ của không khí được đo bằng nhiệt kế

thuỷ ngân với bầu thuỷ ngân được bọc bông hay vải luôn ẩm ướt.

+ Nhiệt độ điểm sương (tS

,

0C): Là nhiệt độ tại đó hơi nước có trong

không khí đạt tới trạng thái bão hoà (hơi nước dư trong không khí đọng thành

từng hạt nước nhỏ như hạt sương) mà dung ẩm d = const(không đổi).

* Tại tS

: e = E(tS) hoặc φ(tS) = 100% (tại đây tk = tư

).

* Hiện tượng trong thực tế: Mùa Đông có hiện tượng sương mù vào

tháng 3, 6 (chuyển Đông => Hè) do t

0

kk ≤ t

S

; hiện tượng đổ mồ hôi nền nhà do

t

0

kk bề mặt nền nhà ≤ tS