1. Khái niệm
1.1 Sự luân chuyển không khí trong nhà
Như đã biết, mục đích thông gió và điều hòa không khí là thực hiện sự thay đổi không khí trong nhà đã bị ô nhiễm bởi nhiệt, ẩm, bụi ... bằng không khí mới đã được xử lý trước (ĐTKK)hoặc bằng không khí ngoài trời (thông gió). thực chất là tác động vào hệ (tức không khí trong nhà) tác nhân điều khiển K để đưa hệ về trạng thái cân bằng mong muốn. như vậy việc trao đổi không khí trong nhà đóng vai trò rất quan trọng trong và ĐHKK.
Sự trao đổi không khí trong nhà được thực hiện nhờ sự chuyển động của không khí. Có thể nhận thấy trong nhà có các dòng không khí luân chuyển sau:
Trước hết, do trong nhà có thải nhiệt từ các nguồn nhiệt nên có chênh lệch nhiệt độ không khí ở các vị trí khác nhau, kết quả là xuất hiện các dòng không khí đối lưu tự nhiên (đối lưu nhiệt). Các dòng đối lưu tự nhiêncó chiều chuyển động như sau: dòng khí nóng bốc lên cao, dòng khí lạnh chuyển động xuống thấp. Trong nhiều gian máy người ta đã thực hiện thông gió nhờ các dòng đối lưu tự nhiên nhiệt này. Ngoài ra, trong nhà còn có thể có các nguồn thải ẩm, chúng cũng tạo ra sự chênh lệchmật đoọ không khí ở các điểm khác nhau và do đó cũng góp phần làm xuất hiện dòng đối lưu tự nhiên.
100 Khi trong nhà có thông gió cưỡng bứchoặc có ĐTKK sẽ có dòng đối lưu cưỡng bức từ các miệng thổi gió thoát ra dưới dạng các luồng không khí mà cấu trúc của chúng sẽ được nghiên cứu kĩ hơn ở phần tiếp theo . Trong đại đa số trường hợp, dòng đối lưu cưỡng bức luôn đóng vai trò quyết định đối với sự trao đổi không khí trong nhà. Đặc biệt khi dòng đối lưu cưỡng bứcxâm nhập vào dòng đối lưu tự nhiên sẽ tạo ra sự xáo trộng không khí mãnh liệt, tạo hiệu quả trao đổi không khí cao.
Đồng thời với các dòng đối lưu cưỡng bứcvà đối lưu tự nhiên còn có dòng đối lưu khuếch tán do sự xâm nhập của không khí xung quanh đi vào luồng do có chênh lệch tốc đổ ở trong và ngoài biên của luồng. Dòng đối lưu khuếch tán góp phần rất quan trọng tạo ra sự xáo trộn không khí trong toàn khối tích không khí trong nhà, đăc biệt trường hợp số lượng miệng thổi gió chỉ có hạn. Sự khuếch tán của không khí xung quanh đi vào luồng chính còn có tác dụng làm suy giảm tốc độ không khí khá đồng đều ở vùng làm việc với trị số cho phép (thông thường tốc độ gió ra khỏi miệng thổi lớn gấp nhiều lần tốc độ ở vùng làm việc.Vùng làm việc là khoảng không gian sàn đến độ cao 2 m).
Chính vì những lí do đã nêutrên mà vị trí miệng thổi gió được bố trí ở đâu sẽ ảnh hưởng không nhỏ tới sự trao đổi không khí trong phòng.
Khi trong phòng có bố trí hệ thống hút thì sẽ có dòng đối lưu cưỡng bức ở gần các miệng hút. Dòng đối lưu cưỡng bức gần miệng hút cũng đóng vai trò quan trọng khi trong nhà có bố trí thông gió hệ thống hút. Còn khi có bố trí miệng hút lấy gió hồi trong hệ thống ĐTKK thì dòng này chỉ có tác dụng mạnh ở phạm vi gần miệng hút, còn ở xa hơn tác dụng rất yếu,do đó vị trí của miệnggió hồi không ảnh hưởng nhiều đến trao đổikhông khí trong nhà khi có ĐTKK.
Ngoài ra, khi dòng đối lưu cưỡng bức có nhiệt độ khác với nhiệt độ không khí trong phòng (trường hợp có dòng khí lạnh hoặc khí nóng từ miệng thổi gió của hệ thống ĐTKK) còn có dòng đối lưu tự nhiên bên trong dòng đối lưu cưỡng bức do dòng không khí đẳng nhiệt:dòng không khí lạnh sẽ có xu hướng chuyển động từ trên cao xuống dưới thấp, còn dòng không khí nóng sẽ bốc lên cao. Như vậy, khi bố trí miệng thổi giócủa hệ thống ĐTKK cần chú ý đến tính chất của dòng đối lưu cưỡng bức không đẳng nhiệt: cố gắng cấp gió lạnh từ trên cao, cấp gió nóng từ dưới thấp.