Tài liệu ô nhiễm không khí và chất lượng không khí - giải pháp công nghệ nhà vệ sinh không mùi

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP HÀ NỘI TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ ÁI MỘ Phường Ngọc Lâm, Quận Long Biên, TP. Hà Nội ************* ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ LẦN THỨ IV (NĂM HỌC 2014 - 2015) Tên ñề tài: GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHO NHÀ VỆ SINH KHÔNG MÙI Lĩnh vực: Ô nhiễm không khí và chất lượng không khí, Ô nhiễm ñất và chất lượng ñất, Ô nhiễm nguồn nước và chất lượng nước… NGƯỜI HƯỚNG DẪN - Giáo viên: Vũ Thị Hạnh TÁC GIẢ: 1. Đặng Hà Ninh - Đơn vị công tác: Trường THCS Ái Mộ 2. Nguyễn Hạo Nguyên Hà Nội, tháng 11 năm 2014 Lớp: 9B, Trường Ái Mộ Lớp: 9B, Trường Ái Mộ MỤC LỤC Nội dung Trang Mục lục 02 Phần I: Lý do chọn ñề tài 03 Phần II: Tổng quan vấn ñề nghiên cứu và ñiểm mới, sáng tạo của ñề tài 04 Phần III: Kết quả nghiên cứu 05 Phần IV: Kết luận và kiến nghị 18 Tài liệu tham khảo 19 2 PHẦN I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Giải quyết vấn ñề ô nhiễm không khí, cải thiện chất lượng không khí cho ñời sống con người cần ñược quan tâm ñể nâng cao chất lượng cuộc sống trong mỗi chúng ta. Trên thực tế hiện nay, mùi hôi trong các nhà vệ sinh gây khó chịu cho người sử dụng một phần cũng là do tác ñộng của khí hậu nóng ẩm, làm gia tăng mùi hôi ở các nhà vệ sinh, và hoặc chưa có các biện pháp tối ưu ñảm bảo về kiểm soát khí thải, khử các mùi hôi trong nhà vệ sinh. Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị phụ trợ trong phòng vệ sinh ñã góp phần không nhỏ cho việc kiểm soát mùi khí thải trong các khu nhà vệ sinh. Ví dụ: Sử dụng các bình khử mùi, sáp thơm, băng phiến, nước hoa cho phòng vệ sinh,... nhưng chỉ có thể giải quyết khử mùi ñược một phần nào, và ñó cũng chỉ là biện pháp tạm thời, không khả thi lâu dài vì tốn kém về mặt kinh tế... có thể còn gây ra các mùi khó chịu hơn khi kết hơp với mùi nhà vệ sinh hoặc gây dị ứng ñối với một số người sử dụng. Đối với người dân Việt Nam việc sử dụng nhà vệ sinh công cộng tại các nhà ga, bệnh viện hay trường học... là vô cùng hạn chế, họ chỉ vào sử dụng khi thực sự “cấp bách” bởi sợ cái mùi khó chịu ở những nơi ñó ngay khi bước vào. Một lần ñược ñi máy bay, khi bước vào phòng vệ sinh, tôi rất bất ngờ bởi trong phòng không hề có mùi khó chịu như ở các phòng vệ sinh công cộng khác, ngay khi bấm nút xả nước, trong khoang phòng vệ sinh nhanh chóng không còn mùi gì. Sau khi tìm hiểu thì ñược biết do trong bồn cầu có lực hút mạnh vừa ñể tiết kiệm nước, vừa ñể hút hết mùi hôi trong khoang một cách nhanh nhất. Từ ñó, tôi bắt ñầu nảy sinh ý tưởng làm thế nào ñể phòng vệ sinh trong các hộ gia ñình không còn mùi... Tôi ñã trình bày với bố tôi ý tưởng về nguyên lý của nhà vệ sinh như trên máy bay, bố tôi phân tích cho tôi hiểu là khó có thể làm theo cách hút bằng áp lực giống như máy bay ñược nhưng có thể làm cách khác hút hết mùi ngay lập tức trong lúc ta ñang ñi vệ sinh chứ không như trên máy bay phải nhấn nút xả nước mới hết mùi, và bố khuyến khích ñộng viên tôi suy nghĩ giải pháp khác ñể nâng cao chất lượng không khí trong các nhà vệ sinh... Tôi ñã ñặt ra mục tiêu ý tưởng là xây dựng nhà vệ sinh không mùi cho: nhà hàng, khách sạn, bệnh viện, trường học và ñặc biệt trong các hộ gia ñình... góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống, tăng tính thoải mái cho người sử dụng ñồng thời góp phần tiết kiệm ñiện năng cho các hộ gia ñình có phòng ở sinh hoạt khép kín. Do ñó nhóm nghiên cứu chúng tôi ñã ñề xuất ra ñề tài “Giải pháp công nghệ nhà vệ sinh không mùi”. 3 PHẦN II TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ ĐIỂM MỚI, SÁNG TẠO CỦA ĐỀ TÀI Đề tài ñặt ra là vấn ñề kiểm soát mùi cho nhà vệ sinh, nâng cao chất lượng không khí bởi hằng ngày chúng ta ai cũng phải có nhu cầu vài lần vào nhà vệ sinh, khi nhà vệ sinh có mùi sẽ vô cùng khó chịu..., với giải pháp nhà vệ sinh không mùi, chúng ta hoàn toàn hết cảm giác khó chịu ñó. Như chúng ta ñã biết, tất cả các công trình vệ sinh công cộng, khách sạn, nhà hàng cũng như trong các hộ gia ñình hiện nay trên thế giới 99% sử dụng quạt hút mùi theo phương pháp hút ngang quạt ñặt quạt cao sát cổ trần > 1,8m hoặc hút thẳng ñứng (lắp quạt âm trần), trên trần nhà vệ sinh và cửa lấy thông gió thường là ở cánh cửa, ô lấy khí ñặt thấp ngay sát mặt nền phòng vệ sinh, tuy nhiên cách làm này có 2 vấn ñề hạn chế: - Với các phòng khép kín trong hộ gia ñình bật ñiều hòa cho phòng ngủ, chúng ta ñi vệ sinh, bật quạt hút sẽ hút hết hơi lạnh vì nhiệt lạnh luôn ở dưới thấp, nhiệt nóng ở trên cao (do hơi lạnh có trọng lượng riêng nặng hơn không khí). - Mùi khi ta ñi vệ sinh sẽ bay từ dưới lên trên và bay tỏa quẩn quanh phòng vệ sinh (do mùi nhẹ hơn không khí nên dễ bị quẩn trở lại). Với giải pháp dựa theo nguyên lý của phòng vệ sinh trên máy bay, nay áp dụng vào thực tế thiết kế ñảo ngược lại với cách thiết kế truyền thống, tức là quạt hút sẽ ñược ñặt sát nền nhà vệ sinh cách mặt nền 10-15cm và ñặt gần bồn cầu hoặc nơi phát sinh mùi, ñường thông gió vẫn ñặt ở cánh cửa nhưng ñược ñưa lên cao > 1,5m. Khi ñó, người sử dụng sẽ ñược hít thở không khí trong lành từ ngoài phòng vào qua các ô chớp lấy khí trên cao, các mùi hôi ở bồn cầu chỉ bay lên ñến cửa mặt bồn cầu lập tức bị sức hút của quạt ñưa ra ngoài, vì vậy chúng ta sẽ không còn cảm nhận thấy mùi. Mặt khác với giải pháp này sẽ tiết kiệm ñược ñiện năng của ñiều hòa ở các căn hộ khép kín, vì khí hút vào phòng vệ sinh từ cửa chớp ở trên cao nên không làm mất ñi hơi lạnh như kiểu truyền thống hút vào từ phía dưới. Tiết kiệm ñiện năng cũng là góp phần lớn vào việc trung tay bảo vệ môi trường sống của trái ñất. Đây chính là những ñiểm mới và sáng tạo của ñề tài. 4 PHẦN III QUÁ TRÌNH VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Xây dựng sơ ñồ nguyên lý Từ phần tổng quan của ñề tài ñã ñưa ra ở phần II, tác giả ñã xây dựng sơ ñồ nguyên lý của hệ thống hút mùi này ñảm bảo 2 yêu cầu: - Đảm bảo vị trí quạt hút mùi sao cho ñưa ñược mùi hôi từ bồn cầu ra nhanh và hiệu quả cao nhất. - Đảm bảo không khí từ ngoài vào ñến thẳng vị trí khu vệ sinh sẽ tiết kiệm năng lượng của ñiều hòa (ñối với phòng ở sinh hoạt khép kín trong các hộ gia ñình). Từ những yêu cầu ñặt ra ở trên, ta lắp ñặt hệ thống xử lý như hình 1A: Hình 1A: Căn hộ ñơn lẻ (Nguồn nhóm tác giả nghiên cứu) Nguyên lý hoạt ñộng của quạt hút mùi, ñược lắp cách mặt nền 10 - 15cm, mặt trước quạt có hộp chống nước bắn vào quạt, cửa ra vào phía trên cao 1,5m có các chớp lấy khí ngoài. Giải pháp này ñược ứng dụng cho nhà cao tầng ñược thể hiện như hình 1B. 5 Hình 1B: Giải pháp cho nhà cao tầng(1) (Nguồn nhóm tác giả nghiên cứu) Khi lắp ñặt quạt hút như trên cũng góp phần tiết kiệm ñiện năng cho gia ñình có phòng ngủ, phòng vệ sinh khép kín. (1) Trường hợp nhà nhiều hơn 3 tầng cũng ñược lắp ñặt tương tự. 6 Nguyên lý chống mùi thổi ngược từ phòng dưới lên phòng trên hoặc từ trên xuống dưới ñược minh họa chi tiết bởi hình 2A mô phỏng bản vẽ 2D và 3D dưới ñây. Hình 2A: Chứng minh chống mùi thổi ngược (Nguồn nhóm tác giả nghiên cứu) Sử dụng hộp bảo vệ quạt, có cánh cửa ñược thiết kế rơi tự do, khi bật quạt thì cánh cửa mở khi tắt quạt cánh sẽ tự ñóng lại, không bị khí ở phòng khác thổi ngược vào và bảo vệ quạt khỏi bị dính nước, làm tăng tuổi thọ của quạt. 7 Thiết kế kiểu mới này ngoài tác dụng khiến phòng vệ sinh không còn mùi hôi khó chịu, còn có tác dụng giảm tổn hao ñiện năng cho ñiều hòa khi lấy không khí ở trên cao trong phòng ngủ khép kín vào nhà vệ sinh ñược thể hiện như hình 2B so với phương pháp truyền thống (hình 2C). Hình 2B: Mô phỏng giảm tổn hao ñiện năng ñiều hòa không khí ở trong phòng khép kín (Nguồn nhóm tác giả nghiên cứu) 8 Hình 2C: Phương pháp cũ làm mất hơi lạnh gây tổn hao ñiện năng ñiều hòa (Nguồn nhóm tác giả nghiên cứu) 2. Xây dựng mô hình thiết bị thực (mô hình thu nhỏ) Mô hình ñã ñược nhóm tác giả thiết kế và lắp ñặt như hình 3 (3A, 3B): Hình 3A: Mô hình thực thu nhỏ giải pháp công nghệ cho nhà vệ sinh không mùi 9 Bằng mô hình thu nhỏ giải pháp công nghệ cho nhà vệ sinh không mùi, ta thấy ñược lợi ích của cách thiết kế mới (ñảo ngược với cách làm truyền thống) sẽ mang lại hiệu quả và dễ dàng thi công ứng dụng vào các công trình ñã và ñang xây dựng. Hình 3B: (Nguồn tác giả nhóm nghiên cứu) Mô hình trên thể hiện vị trí lắp ñặt quạt hút mùi, chớp lấy không khí từ ngoài vào nhà vệ sinh và ñường ống dẫn khí thải (có thể dẫn lên các nhà vệ sinh của nhà nhiều tầng và có chớp chống mùi thổi ngược). 3. Khả năng áp dụng và tính thực tế Giải pháp công nghệ này nếu ñược triển khai trong thực tế (ñưa vào các công trình xây dựng), có thể áp dụng cho một hay nhiều nhà vệ sinh khép kín, giải pháp công nghệ cho nhà vệ sinh không mùi ñược thể hiện trên hình ảnh mô phỏng 3D như hình 4A, 4B và tổng quát như hình 5. 10 Hình 4A: Giải pháp công nghệ khi áp dụng vào thực tế ñược mô phỏng bằng hình ảnh 3D Hình 4B: ( Nguồn nhóm tác giả nghiên cứu). 11 Hình 5: Hình ảnh tổng quan nhà vệ sinh không mùi trong phòng khép kín bằng hình ảnh mô phỏng 3D ( Nguồn nhóm tác giả nghiên cứu) Với giải pháp mới này của nhóm nghiên cứu, mùi hôi trong phòng vệ sinh ñược hút hết ngay khi bật quạt, người sử dụng sẽ dễ chịu hơn nhiều so với phòng vệ sinh trên máy bay, bởi ở máy bay mùi chỉ ñược hút sau khi bấm nút xả nước. Giải pháp cho căn hộ ñang dùng kiểu truyền thống: Đối với các công trình vệ sinh công cộng, nhà hàng, bệnh viện, trường học, khách sạn... ñã xây dựng hút mùi theo phương pháp cũ ta có giải pháp khắc phục bằng cách: quạt vẫn ñể trên cao, thiết kế lắp hộp hoặc ống dẫn khí từ trên cao xuống sát mặt nền (cũng cần có cửa tự rơi ñể chống mùi thổi ngược từ phòng khác vào), lắp hộp dẫn khí gần với bồn cầu, hoặc chuyển quạt hút xuống thấp nếu ñiều kiện cho phép, phần chớp ñảo ngược lên trên ñể lấy khí sạch ở trên cao. 12 Dưới ñây là một vài hình ảnh thực tế phòng vệ sinh trên máy bay ñược các chuyên gia thiết kế, có lực hút cực mạnh khi ta nhấn nút xả nước lập tức mùi ñi theo ra ngoài trả lại không khí trong lành trong phòng vệ sinh cho người sử dụng sau. Hình 6, 7: Bồn cầu phòng vệ sinh máy bay (Nguồn internet) Với giải pháp ñơn giản dễ thực hiện và có tính ứng dụng thực tiễn cao như ñề tài này, chúng tôi hy vọng giải pháp mới sẽ mang lại nhiều tiện ích thiết thực trong cuộc sống. 13 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC TẾ NHÀ VỆ SINH KIỂU TRUYỀN THỐNG QUẠT HÚT TRÊN CAO ĐƯỜNG KHÍ VÀO BÊN DƯỚI THẤP SÁT MẶT NỀN NHÀ Hình 8: Chớp lấy khí ở phía dưới (Nguồn internet) 14 Hình 9, 10: Quạt hút lắp trên cao (Nguồn internet) (Nguồn tuvikhoaohoc.com) 15 Hình 11: Phòng vệ sinh khách sạn 5 sao vẫn dùng kiểu hút mùi truyền thống Hình 12: Nhà vệ sinh công cộng (Nguồn Smart Home) 16 Hình 13: Nhà vệ sinh công cộng (Nguồn internet) Hình 14: Nỗi ám ảnh mỗi khi ñi vệ sinh công cộng khi không có giải pháp hút mùi hữu hiệu Đối với hệ thống nhà vệ sinh công cộng nếu ñược thiết kế theo phương pháp của ñề tài này, thì mọi người sẽ không còn lo sợ mỗi khi ñi vệ sinh nơi công cộng. 17 PHẦN IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Giải pháp công nghệ cho nhà vệ sinh không mùi, của ñề tài ñã giải quyết ñược những vấn ñề cơ bản sau: - Đã xây dựng ñược sơ ñồ nguyên lý giải pháp công nghệ ñể xử lý mùi hôi trong nhà vệ sinh. - Kết quả nghiên cứu và thử nghiệm trên mô hình thu nhỏ thực tế, bằng cách ñưa khói thuốc lá từ từ vào bồn cầu, khói vừa bay lên khỏi mặt bồn cầu ngay lập tức bị quạt hút ñưa ra ngoài hết sạch khói. - Vấn ñề mùi hôi trong nhà vệ sinh ñược giải quyết, mọi người sẽ cảm thấy thoải mái và không còn lo lắng về mùi hôi trong nhà vệ sinh công cộng. - Giảm ñược một khoản chi phí không nhỏ cho việc mua các loại hóa chất khử mùi. - Không hề tăng chi phí ñối với các công trình xây dựng mới, tiết kiệm ñiện năng cho các gia hộ ñình có phòng ở khép kín. Kiến nghị: Đối với các hộ gia ñình chuẩn bị xây dựng mới, nên áp dụng phương pháp này nhằm nâng cao chất lượng không khí tại căn hộ của mình. Trường hợp căn hộ gia ñình xây cao tầng, tất cả các phòng vệ sinh ñều ñi cùng vào hộp kỹ thuật, nếu lắp quạt hút riêng từng phòng nên dùng loại công suất ñủ khỏe từ 30W ñến 50W và làm hộp dẫn khí ra hướng lên trên ñể trống mùi thổi ngược từ phòng khác vào. Tuy nhiên, ñối với các nhà cao tầng thì nên dùng 1 quạt hút trung tâm loại 60W ñến 100W lắp trong hộp kỹ thuật ở tầng cao nhất, hút mùi chung cho các phòng vệ sinh trong căn hộ. Lưu ý, khi lắp quạt trung tâm thì các cửa lấy gió trong phòng vệ sinh buộc phải ñược thiết kế chỉ mở khi có người ở trong phòng ñể tăng sức hút cho phòng có người sử dụng. Cửa chớp lấy khí phải ñưa lên trên cao cho khí ñi từ ngoài vào theo hướng vát lên trên sao cho gió qua tầm người ñi vệ sinh, phòng vệ sinh cần ñược xử lý kín chỉ cho khí vào từ chớp lấy gió./. 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Dẫn nguồn: Smart Home - Dẫn nguồn: Tuvikhoahoc.com - Dẫn nguồn: Internet - Nguồn do nhóm tác giả nghiên cứu thiết kế 19