Tiểu luận Vật lý kiến trúc

BÀI TIỂU LUẬN VẬT LÝ KIẾN TRÚC Diệp Trường Thông | 19510101191 | Lớp HP: 030005010

Mục Lục A. THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU........................................................ 3 1. Những yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến kiến trúc ..................4 Bức xạ mặt trời ................................................4 Nhiệt độ môi trường xung quanh .................................4 Độ ẩm không khí ................................................4 Mưa............................................................5 Gió............................................................5 Điều kiện bầu trời .............................................5 Thực vật – cây xanh ............................................5 2. Tiện nghi trong công trình ....................................6 a) Tiện nghi nhiệt .............................................6 b) Chất lượng không khí trong nhà (Indoor Air Quality – IAQ) ...7 c) Tiện nghi ánh sáng (Visual comfort) .........................7 d) Tiện nghi âm thanh (Acoustic comfort) .......................8

B. CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC THÍCH ỨNG VỚI KHÍ HẬU .......... 9 1. Giải Pháp Tổ Hợp Hình Khối – Khai thác điều kiện tự nhiên .....9 Hình khối công trình ...........................................9 Định hướng công trình .........................................10 2. Giải Pháp Thông Gió ..........................................14 Thông gió do áp lực nhiệt .....................................15 Hiệu ứng ống khói .............................................16 Thông gió do áp lực khí động ..................................18 Hiệu ứng Bernoulli ............................................20 3. Giải Pháp Che nắng, lấy sáng .................................21 Chiếu sáng trên ...............................................21 Chiếu sáng bên ................................................21 Các hình thức kết cấu che nắng ................................22 4. Giải Pháp Bao Che ............................................26 Thiết kế cửa sổ ...............................................26 Sử dụng vật liệu và màu sắc ...................................27 Lớp vỏ thông minh .............................................28 PAGE 1

Lớp bao phủ xanh ..............................................29

C. KIẾN TRÚC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG - GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC XANH. ..................................................... 31 Passive building ................................................32

D. CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC DÂN GIAN THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU. ...................................................... 35 Nhà cộng đồng suối Rè .........................................35

PAGE 2

A. THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU Ý nghĩa “bối cảnh khu vực” bao gồm cả điều kiện khí hậu là một yếu tố mang tính quyết định trong việc thiết kế kiến trúc, tổ chức không gian, bên cạnh những khía cạnh về văn hóa, xã hội, công năng. Công trình kiến trúc phải khắc phục được những bất lợi của khí hậu, tạo môi trường thuận lợi cho con người sinh hoạt . Vì thế, ở mỗi vùng khí hậu, ta thấy được sự khác nhau trong thiết kế công trình.

Nhà ở tại vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Việt Nam, thiết kế thoáng đảng, chú trọng nhiều vào các giải pháp thông gió, tránh nóng.

Các vật liệu được sử dụng phải chịu được độ ẩm cao của môi trường.

Nhà ở tại các vùng ôn đới Nhật Bản sử dụng những mái lớn,hiên sâu để bảo vệ ngôi tránh ánh nắng gay gắt mùa vào tuyết rơi vào mùa đông.

như dốc nhà hè,

Ở các vùng khí hậu lạnh, nhà ở thường tập trung thành những khu dân cư,chung cư. Các tòa nhà thường có các hệ thống sưởi trung tâm, đảm bảo nhiệt độ phù hợp cho con người sử dụng.

PAGE 3

1. NHỮNG YẾU TỐ KHÍ HẬU ẢNH HƯỞNG ĐẾN KIẾN TRÚC Có 7 yếu tố cần được xét đến khi chúng ta tìm hiểu về điều kiện tự nhiên của một vị trí.

Bức xạ mặt trời Bức xạ mặt trời là năng lượng bức xạ nhận được trời. Đó là cường độ của ánh sáng rơi trên mỗi diện tích trong một đơn vị thời gian và thường hiện bằng Watts trên mét vuông (W /m2 . đơn vị

từ mặt đơn vị được thể thời gian)

Bức xạ mặt trời tùy thuộc vào vị trí địa lý của nó (vĩ độ và kinh độ của địa điểm), định hướng, mùa, thời gian trong ngày và điều kiện khí quyển.

Bức xạ mặt trời là biến đổi thời tiết quan trọng nhất mà xác định xem một nơi có nhiệt độ cao hay thấp.

Nhiệt độ môi trường xung quanh Nhiệt độ là một số lượng vật lý thể hiện nhận thức chủ quan về nóng và lạnh. Nhiệt độ được đo bằng nhiệt kế, trong lịch sử được hiệu chuẩn trong các thang nhiệt độ khác nhau và đơn vị kích thước. Các đơn vị được sử dụng phổ biến nhất là thang đo Celsius, thang đo Fahrenheit (OF), và thang đo Kelvin.

Nhiệt độ nhiệt độ địa điểm ẩm, tình

của không khí được đo tại vị trí có bóng râm (nhưng thông gió tốt) được gọi là môi trường xung quanh. Nó thường được thể hiện ở độ C (oc). Nhiệt độ tại một nhất định phụ thuộc vào gió cũng như địa phương các yếu tố như bóng râm, độ trạng nắng, Vv.

Đảo nhiệt đô thị

Độ ẩm không khí Độ ẩm là đại lượng vật lý xác định khối lượng hơi nước tính theo Gam có trong đơn vị thể tích xác định hay còn nói đó là lượng hơi nước có trong không khí. Độ ẩm chính là thước đo cho thấy được khả năng mưa hoặc lượng mưa, sương mù của thời tiết. Đối với con người thì độ ẩm càng cao việc đổ mồ hôi làm mát cơ thể càng kém. Vì thế mà trong những điều kiện thời tiết độ ẩm cao khiến cho chúng ta cảm thấy khó chịu. Độ ẩm không khí lý tưởng nên vào khoảng từ 30% đến 50%. Sức khỏe của con người bị ảnh hưởng bởi độ ẩm trong không khí. Độ ẩm không nên quá cao vì tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều PAGE 4

vi sinh vật gây bệnh phát triển và không nên quá thấp vì gây khô da, kích ứng niêm mạc đường hô hấp.

Mưa Định nghĩa của lượng mưa là bất kỳ dạng nước - chất lỏng hoặc rắn - rơi từ trên trời xuống.

Lượng mưa bao gồm nước ở tất cả các dạng mưa, tuyết, mưa đá hoặc sương. Lượng mưa thường được đo bằng milimét (mm) bằng cách sử dụng đồng hồ đo mưa.

Gió Gió là sự chuyển động của không khí do sự khác biệt trong áp suất khí quyển.

Tốc độ gió có thể được đo bằng phong kế (Anemometer) và được thường được thể hiện bằng mét trên giây (m/s). Đây là một yếu tố cần được cân nhắc trong thiết kế bởi vì nó ảnh hưởng đến điều kiện thoải mái trong nhà bằng cách ảnh hưởng đến trao đổi nhiệt, như cũng như gây ra sự lưu thông không khí trong tòa nhà.

Điều kiện bầu trời Điều kiện bầu trời thường đề cập đến mức độ mây che phủ trong bầu trời hoặc thời gian của ánh nắng mặt trời. Trong điều kiện bầu trời trong vắt, cường độ bức xạ mặt trời nhận được sẽ tăng lên; còn khi mật độ mây che phủ cao, cường độ bức xạ mặt trời sẽ giảm.

Thực vật – cây xanh Thực vật được sử dụng để kiểm soát, cải thiện vi khí hậu nhà ở Để kiểm soát khí hậu, cây bóng râm rụng lá có thể được sử dụng để sàng lọc ánh nắng mặt trời mùa hè nóng bức, vườn cây quanh nhà có thể làm giảm nhiệt độ không khí 2 – 40C chủ yếu nhờ tác dụng che bóng và bay hơi nước. Do cây xanh hạ thấp nhiệt độ không khí bên ngoài, nên không khí mát từ vườn cây có áp lực cao hơn sẽ tràn vào công trình.

Bên cạnh tác dụng giảm nhiệt độ không khí, cây xanh cũng làm tăng độ ẩm của môi trường xung quanh. Một cây ở khí hậu khô có thể tiết ra 380 lít nước mỗi ngày, góp phần nâng cao độ ẩm và hạ thấp nhiệt độ. Vì vậy, trong vùng có thời tiết nóng khô (như miền Trung Việt Nam) cần đặc biệt quan tâm giải pháp này.

Cây bụi lớn có thể được sữ dụng để hạn chế gió, bụi, tiếng ồn từ nguồn bất lợi.

PAGE 5

2. TIỆN NGHI TRONG CÔNG TRÌNH Sự tiện nghi được định nghĩa như một trạng thái của sự hài lòng, dễ chịu đối với một môi trường mà ta chịu tác động. Tiện nghi phụ thuộc vào 3 phương diện chính : yếu tố vật lý khách quan của môi trường (physics) ; sinh lý học cơ thể con người (physiology) ; tâm lý học của con người (psychology).

Từ đó, cần phải nhấn mạnh rằng tiện nghi là một khái niệm chủ quan, vì nó biến đổi khác nhau từ người này sang người khác, phụ thuộc vào thể trạng, thói quen sinh hoạt của từng người. Trong cùng một tòa nhà, cùng một điều kiện môi trường, hai người cùng một tư thế ngồi như nhau nhưng sẽ có người cảm thấy dễ chịu, còn người kia có thể thấy quá lạnh (hoặc quá nóng).

Tiện nghi trong công trình bao gồm 4 yếu tố sau : Tiện nghi nhiệt (Thermal comfort) Chất lượng không khí trong nhà (Indoor Air Quality – IAQ) Tiện nghi ánh sáng (Visual comfort) Tiện nghi âm thanh (Acoustic comfort)

a) Tiện nghi nhiệt Đó là cảm giác hài lòng về nhiệt độ của cơ thể con người. Tiện nghi nhiệt đạt được khi có sự cân bằng trao đổi nhiệt giữa cơ thể và môi trường. tiện nghi nhiệt chịu sự chi phối của 2 yếu tố : bản thân con người và yếu tố môi trường.

2 nhân tố liên quan đến tập tính của bản thân con người : - Trang phục : thể hiện qua chỉ số về nhiệt trở quần áo (clothing insulation). Chỉ số này thể hiện mức độ cách nhiệt giữa bề mặt cơ thể và môi trường xung quanh ; - Nhiệt sinh lý : sự sản sinh nhiệt năng bên trong cơ thể con người nhằm tạo ra cân bằng nhiệt độ, thể hiện qua mức nhiệt sinh lý (metabolic rate), phụ thuộc vào tư thế, hoạt động của con người (ngồi, đứng, đi bộ,…).

4 nhân tố liên quan đến điều kiện môi trường : - Nhiệt độ không khí (air temperature) ; - Nhiệt độ bức xạ (của các bề mặt bao quanh) (radiant temperature) ; - Vận tốc không khí (air speed) ; - Độ ẩm không khí (humidity).

PAGE 6

Biểu đồ sinh khí hậu (spychometric chart)

Tiêu chuẩn AnsiAshraeStandard 55-2004 của Mỹ định nghĩa vùng tiện nghi (comfort zone) là vùng xét theo nhiệt độ hoạt động (operative temperature) tạo ra một môi trường nhiệt chấp nhận được, hoặc xét theo nhiệt độ không khí và nhiệt độ bức xạ có tác động tổng hợp khiến cho con người cảm thấy chấp nhận được.

b) Chất lượng không khí trong nhà (Indoor Air Quality – IAQ) Chất lượng không khí bên trong và xung quanh những tòa nhà và công trình kiến trúc, đặc biệt liên quan đến sức khỏe và sự thoải mái của những người ở bên trong. IAQ có thể bị ảnh hưởng bởi các chất khí (CO, CO2, radon, khói thuốc,…), bụi, nấm mốc, vi khuẩn, các loại hạt trong không khí, chất gây ô nhiễm vi sinh (mốc, vi khuẩn), hay bất kỳ tác nhân gây căng thẳng nào về mặt khối lượng hoặc năng lượng mà có thể gây ra những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe.

Không khí bên trong tòa nhà có thể chứa các thành phần rất độc hại. Việc lưu thông không khí đầy đủ có thể đem lại không khí trong lành bên trong tòa nhà, loại trừ các chất độc, gây ô nhiễm. Nếu không được thông khí đầy đủ, chất lượng không khí sẽ bị đe dọa một cách nghiêm trọng, thậm chí gây nguy hại đến sức khỏe con người : khó thở, mệt mỏi, nhức đầu, gây tử vong.

c) Tiện nghi ánh sáng (Visual comfort) Tạo cảm giác dễ chịu cho mắt, phân bổ hài hòa ánh sáng trong tòa nhà. Cũng như tiện nghi nhiệt, tiện nghi ánh sáng phụ thuộc vào 2 yếu tố con người và môi trường bao quanh. Yếu tố chủ quan của con người có thể kể đến : độ tuổi, giới tính, văn hóa, chủng tộc, yêu cầu về thẩm mỹ,… Yếu tố về môi trường bao gồm 3 điều kiện chính sau : Độ chiếu sáng (độ rọi – Illuminance) : được định nghĩa như lượng ánh sáng nhận được trên một đơn vị diện tích. Độ chiếu sáng cần phải phù hợp với hoạt động của người ở, cũng như là mục đích sử dụng của tòa nhà ; PAGE 7

Độ chói (Luminance) : được định nghĩa như cường độ ánh sáng cảm nhận bởi mắt người, của một nguồn sáng trên một đơn vị diện tích theo một phương xác định.

Nói một cách ngắn gọn, khi mắt người nhìn vào một bề mặt cố định (góc nhìn cố định), độ chói cho biết độ mạnh của ánh sáng nhận thấy bởi mắt ; Độ hoàn màu (Color Rendering số cho biết độ trung thực về gian/vật thể của ánh sáng so màu càng cao sẽ tạo cảm giác

Index – CRI) : là chỉ màu sắc của không với ánh sáng tự nhiên của mặt trời. Ánh sáng có độ hoàn không gian trong suốt, màu sắc trung thực, dễ chịu.

d) Tiện nghi âm thanh (Acoustic comfort) Nghiên cứu đã chỉ ra rằng môi trường âm thanh được thiết kế tốt trong văn phòng hoặc trường học giúp cải thiện sự tập trung và cho phép giao tiếp tốt hơn.

Việc học hiệu quả hơn và ít mệt mỏi hơn khi học sinh có thể thoải mái nghe và hiểu giáo viên của mình.

Trong bệnh viện, giảm căng thẳng và mất ngủ do mức độ tiếng ồn cao giúp bệnh nhân phục hồi nhanh hơn và tạo điều kiện thuận lợi cho công việc của nhân viên.

Trong chính ngôi nhà của chúng ta, việc bảo vệ khỏi tiếng ồn góp phần vào cảm giác an toàn và riêng tư.

Ngoài thiệt hại trực tiếp cho thính giác, tiếng ồn không mong muốn có thể gây bất lợi cho sức khỏe của chúng ta theo những cách khác. Hậu quả bổ sung của việc tiếp xúc với tiếng ồn bao gồm bệnh tim mạch, huyết áp cao, đau đầu, thay đổi nội tiết tố, bệnh tâm lý, rối loạn giấc ngủ, giảm hiệu suất thể chất và tinh thần, phản ứng căng thẳng, gây hấn, cảm giác không hài lòng liên tục và giảm cảm giác khỏe mạnh nói chung. Điều rõ ràng là khi chúng ta cảm thấy thoải mái về mặt âm thanh - khi tiếng ồn không mong muốn bị chặn và chúng ta có thể nghe thấy rõ ràng những âm thanh có lợi - chúng ta năng suất hơn, hạnh phúc hơn và gặp ít vấn đề sức khỏe hơn.

PAGE 8

B. CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC THÍCH ỨNG VỚI KHÍ HẬU 1. GIẢI PHÁP TỔ HỢP HÌNH KHỐI – KHAI THÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN Định hướng là vị trí của một tòa nhà liên quan đến đường đi biểu của mặt trời trong năm cũng như hướng gió chủ yếu của khu vực. Định hướng tốt có thể làm tăng hiệu quả năng lượng của ngôi nhà của bạn, làm cho nó thoải mái hơn để sống và tiết kiệm nhiều chi phí trong quá trình sử dụng.

Thiết kế xây dựng khác nhau tùy theo bối cảnh vị trí và khí hậu của nó. Tuy nhiên, nguyên tắc cơ bản vẫn là: tối đa hóa lượng bức xạ mặt trời vào mùa đông và giảm thiểu lượng bức xạ trong mùa hè. Ở các vùng nóng chủ yếu, các tòa nhà nên được định hướng để giảm tác động của bức xạ mặt trời; ngược lại, với các vùng lạnh cần thiết kế để tối đa hóa lượng nhiệt tự nhiên nhận được vào các mùa lạnh. Định hướng cũng đóng một vai trò quan trọng liên quan đến hướng gió.

Hình khối công trình Hình thức xây dựng xác định khối lượng không gian bên trong một tòa nhà cần được sưởi ấm hoặc làm mát. Do đó, càng phức tạp hơn trong hình dạng, càng lãng phí năng lượng hơn trong việc tăng / mất nhiệt. Ở vùng khô & khô và khí hậu lạnh, hình dạng của tòa nhà cần phải nhỏ gọn để giảm tăng nhiệt và tổn thất, tương ứng.

Nếu không có lý do đặc biệt, công trình càng đơn giản về hình khối sẽ càng hiệu quả về năng lượng.

Trong thực tế tỷ số A/V (diện tích tường ngoài chia cho khối tích) thường được sử dụng để so sánh: tỷ số này càng nhỏ thì càng có lợi về năng lượng.

Nhằm làm giảm diện tích tường ngoài, các kiến trúc sư nên thiết kế tổ hợp các đơn vị ở riêng lẻ thành từng dãy (nhà liền kề) hoặc thành từng khối (chung cư).

Cách tổ hợp này không chỉ góp phần tiết kiệm năng lượng mà còn tiết kiệm đất cũng như hạ tầng kỹ thuật trong các đô thị, nâng cao mật độ cư trú, phù hợp với xu thế phát triển xây dựng bền vững trong tương lai.

Dãy nhà liên kế

Các khối chung cư

PAGE 9

Định hướng công trình Một trường hợp để xem xét là hướng công trình.

Nếu các không gian chức năng chính được bố trí quay hết về hướng đón gió mát và tiếp nhận ánh nắng mặt trời buổi sáng còn trên các hướng bất lợi có các không gian phụ trợ che chắn hoàn toàn thì sẽ tốt hơn nhiều – xét về khía cạnh môi trường – so với các giải pháp khác cũng hợp lý về công năng, bởi vì khi ấy tiện nghi vi khí hậu được đảm bảo một cách tự nhiên chứ không quá phụ thuộc vào các giải pháp nhân tạo vừa tốn kém lại vừa thiếu thân thiện với môi trường. Về hình khối, nếu không vì một lý do đặc biệt nào đó thì các bề mặt quay về những hướng bất lợi càng nhỏ càng tốt.

Ảnh hưởng của mặt trời

Mặt trời mọc ở hướng đông và lặn ở hướng tây. Tùy vào vị trí địa lý và thời gian trong năm mà đường đi của mặt trời có thể lệch về hướng Bắc hoặc Nam. Việc nghiên cứu đường đi của mặt trời trong năm có thể cho người thiết kế những phương án mang tính hiệu quả cho việc thiết kế công trình tại một vị trí.

Tại TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam: Ở mặt hướng bắc, giả sử không có các vật cản (công trình, cây xanh,...) che chắn hướng Bắc, công trình sẽ chỉ nhận được ánh sáng mặt trời trực tiếp trong một khoảng thời gian ngắn trong năm (vào khoảng tháng 5 – tháng 7). Ở mặt hướng nam, giả sử không có các vật cản (công trình, cây xanh,...) che chắn hướng Nam, công trình sẽ nhận được ánh sáng trực tiếp trong tương đối trong thời gian dài hơn vì đường đi của mặt trời (từ tháng 9 -tháng 3).. Cộng với cường độ của nhiệt là nhiều hơn để chịu so với các tia sáng.

Hướng Tây là hướng bất lợi nhất của công trình. Tại vị trí này, sẽ luôn nhận lượng nhiệt lớn vào buổi trưa, chiều tà. Mặt trời vào thời điểm này phát ra lượng bức xạ lớn nhất trong ngày kèm theo cả những tia cực tím có hại cho sức khỏe.

Sự khác nhau trong năm: Dựa vào biểu đồ biểu kiến mặt trời, ta có thể xác định được đường đi của mặt trời vào từng thời điểm trong năm. Vào mùa hè, mặt trời có góc cao (h) lớn, tia nắng mặt trời sẽ PAGE 10

được chiếu đến từ trên đỉnh đầu xuống. Ngược lại, vào mùa đông, mặt trời có góc cao (h) nhỏ, tia nắng mặt trời sẽ chiếu đến từ một vị trí thấp hơn trên bầu trời trời, góc xiên của tia nắng sẽ lớn hơn so với mùa hè.

Nhờ vào sự biến động của đường đi mặt trời, ta có thể sử dụng điều đó vào việc thiết kế các công trình sao cho phù hợp với khí hậu từng mùa trong năm.

Mái nhà cũng là một trong những nơi chịu ảnh hưởng nhất từ mặt trời. Vì mái là nơi tiếp xúc hoàn toàn với toàn bộ không gian bầu trời và chịu ảnh hưởng mạnh từ bức xạ nhiệt mặt trời.

Nhiệt truyền qua mái nhà nhiều hơn so với truyền qua tường vì nhận bức xạ mặt trời từ toàn bộ vòm trời (trong khi tường chỉ nhận ½ của tia bức xạ mặt trời).

PAGE 11

Công trình tham khảo House behind the Roof, Kraków, Poland

Ngôi nhà được thiết kế một bên mái có độ nghiêng 45 độ ở phía bắc. Ở phía nam, những tấm pin mặt trời được lắp đặt để phục vụ nhu cầu năng lượng cho cả ngôi nhà.

Ảnh hưởng của hướng gió Tốc độ và hướng gió trong kiến trúc có ảnh hưởng rất nhiều đến thiết kế công trình. Từ cách lựa chọn mái che, chất liệu xây tường, kích thước và vị trí cửa sổ và không gian ngoài trời. Để có được hướng gió tốt, cần lưu ý và để tâm đến những yếu tố có sau. Để chắc chắn có được hướng gió tốt trong kiến trúc cho công trình, trước hết, cần thu thập một số thông tin về tốc độ gió và hướng gió chủ yếu và cường độ mạnh-yếu theo các mùa trong năm.

Quan sát thực vật và địa hình xung quanh.

Phân tích những yếu tố lân cận có thể đối phó được với những ảnh hưởng của gió. Bạn cũng có thể tìm kiếm các thông tin này trên các trang web về khí hậu tự nhiên được công bố trên các trang thông tin lớn của chính phủ và các tổ chức môi trường uy tín.

PAGE 12

Các công trình kiến trúc xung quang có thể ảnh hưởng rất lớn đến hướng gió nhận được.

Các công trình cao, có khối tích lớn, đặc thường tạo ra một vùng quẩn gió phía sau hướng gió.

Gió trong đô thị Tốc độ gió thường thấp hơn ở các thành phố so với nông thôn vì các tòa nhà đóng vai trò là rào cản (chắn gió). Mặt khác, những con đường dài với các tòa nhà cao tầng có thể đóng vai trò là các đường hầm gió - gió thổi xuống đường - và có thể là gió giật khi gió thổi qua các tòa nhà tròn (xoáy).

Tận dụng các luồng gió trong một chuỗi các công trình, nếu việc quy hoạch tính toán đến hiệu quả đón gió và ảnh hưởng đến cả những công trình phía sau, ta có thể hạn chế rất nhiều những vị trí bất lợi (vùng lặng gió, gió xoáy,...)

Công trình có hình dạng cho phép các luồn không khí đi qua một cách hiệu quả.

PAGE 13

Áp lực gió lên bề mặt công trình Áp lực gió ảnh hưởng đến tốc độ gió đi vào trong công trình và khả năng giải tỏa lượng nhiệt công trình tỏa ngược lại môi trường.

Hình dạng mặt bằng ảnh hưởng đến hiệu quả đón gió. Áp lực gió đạt giá trị cao nhất khi hướng gió thổi vuông góc với bề mặt cửa đón gió.

Vận tốc gió đi vào công trình lớn nhất khi hướng gió thổi lệch với pháp tuyến của cửa từ 150-450 → hiệu quả thông gió đạt được cao nhất khi hướng gió lập với pháp tuyến mặt nhà một góc từ 15 đến 45 °.

KHI CHỌN PHƯƠNG HƯỚNG CỦA CÔNG TRÌNH CẦN KẾT HỢP HAI YẾU TỐ : BỨC XẠ MẶT TRỜI & THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN. TRONG THỰC TẾ KHI CHỌN HƯỚNG NHÀ ĐÔI KHI HAI YẾU TỐ TRÊN KHÔNG PHẢI LÚC NÀO CŨNG THUẬN LỢI, KHI ĐÓ CẦN ƯU TIÊN CHỌN HƯỚNG NHÀ TỐI ƯU THUẬN LỢI VỀ PHƯƠNG DIỆN THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN, YẾU TỐ HẠN CHẾ BẤT LỢI CỦA BỨC XẠ MẶT TRỜI CÓ THỂ SỬ DỤNG CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KIẾN TRÚC ĐỂ XỬ LÝ.

2. GIẢI PHÁP THÔNG GIÓ Khi bạn vào ngôi nhà, vào 1 phòng không được thông gió thì cảm giác bạn rất ngột ngạt.

Thông gió là quá trình thay đổi không khí, nguồn không khí tự nhiên chất lượng sẽ thay thế cho khí lưu, nó sẽ giảm nhiệt độ, bổ sung oxy, loại bỏ khí lưu, mùi hôi, vi khuẩn …

Yêu cầu đón không khí tự nhiên để nâng cao tiện nghi vi khí hậu trong nhà đòi hỏi phải đưa được không khí tự nhiên (không ô nhiễm) vào toàn bộ diện tích sử dụng trong nhà, đồng thời phải có vận tốc trong giới hạn 0,5 – 2,0 m/s tùy thuộc nhiệt độ và độ ẩm của không khí bên ngoài.

Với cùng 1 điều kiện nhiệt độ (Đ), khi thay đổi vận tốc gió (v) hoặc độ ẩm thì lượng nhiệt thải nhờ mồ hôi cũng thay đổi: Đối với khí hậu vùng nóng khô, cần hạn chế gió vào nhà. Đối với khí hậu nóng ẩm, tăng khả năng đưa gió vào nhà.

PAGE 14

Có hai phương thức thông gió trong công trình: Thông gió tự nhiên và thông gió cưỡng bức. Trong đó, thông gió tự nhiên có hiều ưu điểm hơn so với thông gió cưỡng bức do tận dụng được những điều kiện tự nhiên có sẵn, làm giảm chi phí cho việc sử dụng công trình. Khi thiết kế cần ưu tiên giải quyết những vấn đề cho thông gió tự nhiên.

Thông gió tự nhiên là cần thiết cho các công trình ở vùng khí hậu nóng do hiệu quả mà nó mang lại là rất lớn trong khi tiết kiệm được những chi phí cho việc làm mát cưỡng bức.

Thông gió tự nhiên dựa trên 2 cách chính: Áp lực nhiệt và áp lực khí động.

Thông gió do áp lực nhiệt Là hình thức thông gió tự nhiên, lợi dụng sự lưu thông gió tạo nên bởi áp suất của không khí. Cách làm này dựa trên sự chênh lệch mật độ của không khí giữa các vùng, sự dịch chuyển các luồng khí từ nơi có khí áp cao đến nơi có khí áp thấp. Theo đó, trong một không gian, cụ thể là trong công trình kiến trúc, hoạt động con người, máy móc sẽ tạo ra nhiệt độ. Nhiệt độ này làm tăng nhiệt độ không khí, nhiệt độ cao khí sẽ nhẹ và bay lên cao - hình thành vùng có khí áp thấp. Không khí lạnh bên ngoài sẽ tràn vào thế chỗ tạo nên gió.

Thông gió áp lực nhiệt sẽ tạo luông khí theo phương thẳng đứng. Theo đó, không khí sạch, mát từ môi trường tự nhiên sẽ được thu vào từ bên dưới thông qua các khoảng mở, cửa lấy gió sau đó theo các luồng đối lưu không khí lên cao, thoát ra các lối thoát.

Thông gió áp lực nhiệt chịu ảnh hưởng bởi 2 yếu tố: chênh lệch nhiệt độ và chênh lệch độ cao giữa cửa vào và cửa ra.

Chênh lệch nhiệt độ và độ cao càng lớn, hiệu quả của thông gió càng cao. Do đó cần thiết kế các cửa thông gió tại những vị trí cao tạo điều kiện khí nóng nhẹ hơn dễ thoát ra, giúp lưu lượng và tốc độ gió tăng lên rất nhiều.

Trong thông những nhiệt

các công trình kiến trúc, các khoảng tầng, lõi thang hoặc hệ mái cao là vị trí xuất hiện thông gió áp lực lớn nhất

PAGE 15

Hiệu ứng ống khói Cách thông gió này hiệu quả nhất trong các công trình cao tầng. Cũng giống như phương pháp thông gió từ áp lực nhiệt, trong phương pháp này khí lạnh cũng gây áp lực với không khí nóng buộc nó phải di chuyển lên trên. Tuy nhiên, khi khí nóng bay lên tạo sẽ tạo ra áp lực kéo khí tươi (khí lạnh mới) từ bên ngoài vào thế chỗ cho khí nóng mới bay lên. “Ống khói” ở các nhà cao tầng là khu vực sảnh lớn theo chiều dọc, còn với những công trình nhà ở thường là khoảng thông tầng, giếng trời theo phương đứng.

Các giải pháp thông gió áp lực nhiệt thường được sử dụng nhiều ở những công trình bị giới hạn về các mặt thoáng như nhà ống, chung cư,... các khoảng sân trong, giếng trời cũng tạo ra những khoảng đệm giúp điều hòa vi khí hậu của công trình, lấy sáng, tạo cảnh quan điểm nhấn giữa các khối.

Các luồng lấy gió vào bên trong ngôi nhà cần phải lấy theo phương ngang (tốt nhất là lấy theo hướng có gió). Ví dụ như: Tầng trệt trống, cửa không nên bít bùng để có thể đón gió và đẩy không khí hầm trong nhà ra theo giếng trời.

Nếu nhà có nhiều tầng, lấy thêm gió ngang ở tầng trên bằng phòng trống không vách ngăn hoặc sân.

PAGE 16

Công trình tham khảo GENZYME CENTER HEADQUARTER

Công trình được xây dựng với khối tích lớn, vì thế vấn đề điều hòa đối lưu không khí cần được chú trọng.

Việc sử dụng một khoảng giữa tòa nhà kết nối từ cho đến độ cao của công thành một “cột điều hòa xuyên suốt.

thông tầng tại sảnh tầng trệt trình đã tạo không khí”

Không khí được đưa vào từ sảnh chính tầng trệt. Qua ảnh hưởng của hiệu ứng ống khói sẽ bốc lên cao, từ đó lại tạo áp lực kéo không khí sạch từ bên ngoài vào. Các tầng giữa của công trình của được bố trí những hành lang thông suốt, khiến cho việc lưu thông khí được ảnh hưởng đến cả công trình.

PAGE 17

Thông gió do áp lực khí động Trong phương pháp này, các lỗ mở được đặt sao cho phần đầu tiếp nhận cho phép dòng không khí trong lành tối đa và các lỗ mở đầu ra được đặt sao cho không khí được lưu thông trong không gian hiệu quả và được đẩy ra với dòng không khí trong lành.

Thông gió áp lực khí động là giải pháp thông gió được đánh giá khá tốt. Bởi khi tính toán thông gió tự nhiên người ta nhận thấy việc thông gió bằng cách sử dụng áp lực nhiệt chỉ tạo ra được tốc độ gió khoảng 0,3m/s. Với tốc độ gió này chưa đủ để tạo ra cảm giác có sự thay đổi nhiệt. Còn khi sử dụng phương pháp áp lực gió sẽ tạo được tốc độ gió trong khoảng 0,5 – 2m/s.

Tốc độ và lưu lượng gió của phương pháp này cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi hệ thống cửa hút và cửa thoát gió.

Khi một không gian được bố trí cửa duy nhất trên một bề mặt tường của công trình, đây là phương án kém hiệu quả nhất vì lưu lượng khí lưu thông rất ít và có nhiều vùng quẩn khí trong không gian.

Cửa đón gió và cửa thoát gió được bố trí trên hai mặt tường vuông góc nhau, đây là biện pháp được khuyến khích sử dụng bởi không khí được lưu thông dễ dàng khắp phòng, mang đến hiệu quả thông gió tốt.

Cửa đón gió và cửa thoát gió nằm đối diện thẳng nhau, biện pháp này giúp không khí lưu thông thuận tiện nhất nhưng cần lưu ý các biện pháp để kiểm soát lưu thông, tránh vận tốc gió lớn, ảnh hưởng đến việc sử dụng không gian.

PAGE 18

Việc bố trí mặt bằng cũng như cảnh quan xung quanh có thể ảnh hưởng đến hiệu quả thông gió trong công trình.

Thiết kế các cảnh quan môi trường, sử dụng cây xanh, ta có thể định hướng luồng gió, làm thay đổi vận tốc và trường gió khi vào công trình.

PAGE 19

Hiệu ứng Bernoulli Khác với hiệu ứng ống khói, sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ, hiệu ứng Bernoulli 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.

Trên thực tế, hiệu ứng Bernoulli và hiệu ứng ống khói thường được sử dụng cùng lúc, bổ trợ nhau làm tăng hiệu quả thông gió.

Công trình: The Animal Foundation Dog Adoption Park, Las Vegas Các tổ hợp tháp lấy gió trong công trình giúp cho việc thông gió được xảy ra một cách mạnh mẽ, khiến cho công trình, dù nằm trong vùng có khí hậu khá khô nóng vẫn thực hiện được việc lưu thông, làm mát công trình hiệu quả.

PAGE 20

3. GIẢI PHÁP CHE NẮNG, LẤY SÁNG Mặt trời là nguồn năng lượng tự nhiên vô tận, là nguồn ánh sáng, nguồn nhiệt có tác động rất lớn đến các công trình. Đôi khi, những bức xạ mặt trời là tác nhân lớn nhất làm cho điều kiện vi khí hậu trong công trình trở nên không thân thiện với con người. Việc khai thác nguồn sáng cần phải có những chiến lực rõ ràng, phù hợp với điều kiện tự nhiên của vị trí đó.

Kiểm soát sự phân bố ánh sáng ban ngày vào trong công trình là một phần trong nền tảng của thiết kế công trình kiến trúc xanh.

Chiếu sáng trên Chiếu sáng trên cao cho phép ánh sáng khuếch tán trên khu vực lớn của công trình nên dễ đạt được yêu cầu về chiếu sáng.

Chiếu sáng trên cao – hình thức chiều sáng trên cao là hình thức chiếu sáng thông qua hệ thống mái công trình, các mặt phẳng lấy sáng bao gồm cửa số mái (cách sắp xếp mái kính răng cưa tường của tò vò nhằm định vị bên trong một không gian ở phía trên cao). Hạn chế lớn nhất là nó chỉ áp dụng đối với tầng trên cùng của một tòa nhà.

Chiếu sáng trên cao cần chú ý đến hệ thống điều tiết, làm giảm bức xạ mặt trời trực tiếp để hạn chế độ chói và giảm lượng nhiệt không cần thiết vào không gian.

Chiếu sáng bên Chiếu sáng bên là hình thức chiều sáng sử dụng những khoảng mở trên tường qua hệ thống cửa sổ lấy sáng từ môi trường xung quanh (gồm cửa số cửa số trên cao ...)

Thiết kế chiếu sáng bên cần kết hợp với một số hình thức lam che để giảm lượng bức xạ mặt trời ở phía tây giảm độ chói của ánh sáng và lượng nhiệt không cần thiết xuất hiện trong công trình. Đồng thời cũng kết hợp với các hình thức bấy sáng theo phương ngang để biến đổi nguồn sáng trực tiếp thành nguồn sáng gián tiếp – thứ cấp hỗ trợ phân phối và khuếch tán ánh sáng ban ngày trong phòng.

- Chiếu sáng bên có xu hướng phức tạp hơn trong việc xác định kích thước, vị trí, độ truyền nhiệt đặc điểm, hiệu suất năng lượng của kính.

Trong đó cần chú ý đến việc kiểm soát độ chói của ánh sáng khi đi vào trong công trình thông qua hệ thống lam che, ô văng, màn chắn, tấm phản xạ trên trần lựa chọn kính và bóng đổ trong nội thất.

PAGE 21

Các hình thức kết cấu che nắng Kết cấu che nắng nằm ngang Hình thức kết cấu che nắng kiểu nằm ngang: sử dụng che chắn cho các tia bức xạ mặt trời có góc cao độ i khác nhau ở tất cả các hướng. Đối với các hệ thống lam ngang, các bề mặt phản chiếu ở phía trên cùng có thể vừa là thiết bị che nắng, có thể vừa phản chiều ánh sáng vào trong công trình, mang lại ánh sáng khuếch tán nhiều hơn cho nội thất đồng thời che được nắng ở phần lớn cửa sổ

Thiết kế dựa vào dữ liệu mặt trời: Ô văng che nắng vào mùa hè nhưng cho phép hấp thu nhiệt vào mùa đông.

PAGE 22

Kết cấu che nắng đứng Hình thức kết cấu che nắng kiểu thẳng đứng sử dụng che chắn các tia bức xạ mặt trời chiếu đến bể mặt tường, của của công trình có góc: 20 < α < 45 Ở những vùng miền nhiệt đới khi mà góc chiều mặt trời lớn chiếm thời gian nhiều trong ngày thì giải pháp che nắng ngang có tác dụng hơn là giải pháp cho năng đứng hoặc các giải pháp tạo bóng râm bằng khỏi của công trình. Tuy nhiên vào buổi sáng hoặc chiều tà các kết cấu che nắng đừng có tác dụng ngăn chặn những tia nắng mặt trời có góc chiếu nhỏ.

Các hệ thống lam dọc, có thể tính toán xác định được hình dáng, kích thước cần thiết của lam đủ để đáp ứng yêu cầu công trình và tạo tính đa dạng cho mặt đứn

Công trình tham khảo Thư viện Surry Hill, Sydney, Australia.

Cấu trúc che nắng đứng điều chỉnh được góc che, che các tia bức xạ mặt trời chiếu xiên đến cấc bề mặt tường của công trình. Các lam che được điều khiển bằng máy tính sao cho phù hợp với điều kiện trong ngày.

Mặt phía nam công trình với điều kiện tự nhiên là có rất ít bức xạ mặt trời (công trình nằm tại bán cầu Nam), được sử dụng hoàn toàn bằng kính để tận dụng tối đa lấy sáng.

PAGE 23

Kết cấu mái che Những mái che nằm ngang bảo vệ cho các khoảng sân và công trình khi góc chiếu mặt trời lớng và các tấm che đứng tạo bóng râm cho công trình khi góc chiều mặt trời nhỏ.

Những kết cấu mái che nắng được sử dụng nhiều ở những vùng nhiệt đới, nơi mà góc chiếu mặt trời lớn chiếm phần lớn thời gian, tạo ra hiệu quả che nắng rất lớn.

Bởi vì mặt trời di chuyển trong suốt một ngày phương tiện che nắng phải lớn hơn diện tích che nắng bên dưới nếu muốn nó che năng được liên tục trong ngày. Diện tích của tấm che nắng tăng hay giảm phụ thuộc vào chiều cao đặt tấm che năng so với diện tích cần che nắng bên dưới và phụ thuộc vào nhu cầu che nắng của người sử dụng.

Công trình tham khảo Wayne State University Mike Ilitch School of Business / SmithGroup

Khoảng mái che bên trên khối cống tình giúp cho công trình luôn được che chắn khỏi bức xạ mặt trời trong ngày, khiến cho phần không gian tầng thượng của tòa nhà trở nên dễ chịu để sử dụng.

PAGE 24

Kendeda Building for Innovative Sustainable Design Phần mái công trình được tận dụng làm các tấm pin năng lượng mặt trời.

Các biện pháp khác Đôi khi công trình có những yêu cầu chiếu sáng tự nhiên đặc biệt. Các thiết bị định hướng ánh sáng được sử dụng để khai thác năng lượng bức xạ mặt trời một cách hiệu quả nhất.

Các tấm gương được sử dụng để hướng ánh sáng tự nhiên vào công trình.

Công trình: GENZYME CENTER HEADQUARTER

Trần công trình được thiết kế với những tấm lam đặt xen kẽ nhau, chặn sáng sáng trực tiếp xuyên qua, tạo ra sự phản chiếu, tán xạ ánh sáng. Từ đó, ánh sáng đi vào không gian với cường độ nhẹ nhàng, chiếu sáng một cách tự nhiên nhất

PAGE 25

4. GIẢI PHÁP BAO CHE Thiết kế vỏ bao che cho công trình là một trong những vấn đề quan trọng nhất trong việc điều hòa vi khí hậu công trình. Một lớp vỏ bao che tốt giúp cho công trình có khả năng tạo ra một môi trường sinh hoạt tiện nghi dễ chịu cho người sử dụng, bất kể thời tiết, khí hậu bên ngoài công trình.

Thiết kế cửa sổ Cửa sổ là phần quan trọng của bộ phận vỏ bao che công trình. Nó vừa liên quan đến vấn đề tầm nhìn, ánh sáng lẫn hiệu quả sử dụng năng lượng. Thiết kế cửa sổ đảm bảo che nắng cần thỏa mãn 2 điều kiện: Có hình thức thiết bị che nắng thích hợp với mặt nhà và công trình cụ thể.

Có kích thước, mật độ, vị trí hợp lý.

Thiết kế che nắng, bao che công trình tốt sẽ tạo được bóng râm trên mặt cửa sổ. Nó giảm đáng kể nhiệt bức xạ vào công trình, từ đó giảm yêu cầu tải lạnh, tiết kiệm năng lượng.

Công trình tham khảo Passive House Bruck / Peter Ruge Architekten

Các cửa sổ được sử dụng là cửa nhiều lớp cách nhiệt giúp cho công trình giữ ấm vào 6 tháng lạnh trong năm.

Các bộ phận che nắng sẽ có nhiệm vụ che chắn, tạo bóng mát cho cửa sổ trong 6 tháng còn lại.

PAGE 26

Sử dụng vật liệu và màu sắc Các vật liệu được sử dụng trong công trình nói chung cần phải thân thiện với môi trường, không chứa các chất gây hại, có năng lượng hàm chứa thấp, dễ tái chế và tái sử dụng. Đối với lớp vỏ công trình, vật liệu được chọn ít hấp thụ nhiệt và có màu sáng Có ba giải pháp chính nhằm cách nhiệt cho công trình: (i) Sử dụng bản thân vật liệu xây dựng có khả năng cách nhiệt tốt; (ii) Thiết kế vỏ bao che nhiều lớp; (iii) Phủ lớp sơn cách nhiệt bề mặt ngoài vỏ bao che.

Màu sắc của vật liệu vỏ bao che được khuyến khích những vật liệu và màu sơn sáng nhằm giảm hấp thụ nhiệt BXMT. Những công trình hiệu quả năng lượng được xây dựng theo mô hình kiến trúc xanh công nghệ thấp thường sử dụng đất sét, tre, gỗ, rơm, lá cây, … là những vật liệu thiên nhiên – sinh thái có sẵn, không gây ô nhiễm môi trường và không tốn năng lượng vận chuyển. Đối với các vật liệu xây dựng hiện đại hơn dùng cho lớp vỏ bao che, khả năng hấp thụ nhiệt của vật liệu đặc trưng bởi hệ số r được tính tới, theo đó giá trị r càng nhỏ thì càng có lợi. Chẳng hạn như gạch ốp tráng men màu sáng có r = 0,26, đá vôi màu trắng xám mài nhẵn có r = 0,35, kính trắng dày 7 mm có r = 0,08

PAGE 27

Lớp vỏ thông minh Một trong những giải pháp vỏ bao che thông minh được áp dụng khá phổ biến là loại có cấu trúc vỏ hai lớp, có thể được tích hợp với hệ thống chắn nắng, hệ thống điều khiển chiếu sáng tự nhiên và hệ thống thông gió.

Kết cấu vỏ bao che hai lớp được dùng phần lớn trong những công trình có mặt đứng bằng kính trong suốt hoặc bán trong suốt. Kết cấu hai lớp này gồm lớp bao che phía ngoài, không gian đệm trung gian và lớp bao che phía trong.

Vỏ hai lớp khiến cho khả năng cách nhiệt với môi trường bên ngoài được cải thiện, đồng thời tạo dòng đối lưu giữa hai lớp giúp điều hòa nhiệt độ. Đây cũng là ứng dụng của hiệu ứng ống khói.

Công trình tham khảo Post Tower / Murphy Jahn

Trong khi lớp bên ngoài bảo vệ công trình khỏi thời tiết, cách âm thì không gian trung gian được sử dụng để làm giảm các tác động về nhiệt vào bên trong công trình thông qua việc sử dụng những khe hở và thực hiện thông gió cho không gian ở khoảng giữa hai lớp bao che. Trong hầu hết các trường hợp, các thiết bị che nắng được đặt trong không gian trung gian này để có thể hoạt động tự do (nhưng phải đảm bảo khả năng tiếp cận và bảo trì). Lớp kính còn lại tiếp xúc với không gian bên trong là lớp cản nhiệt tối ưu ( cho hầu hết các vùng khí hậu)

PAGE 28

Lớp bao phủ xanh Tường xanh, mái xanh là những giải pháp kiến trúc được sử dụng rộng rải do nhiều ưu điểm.

Một lớp phủ xanh trên bề mặt công trình sẽ giúp cho khí hậutrong công trình ấy được đảm bảo.

Lớp phủ này có tác dụng:

Bẫy một lớp không khí bên trong tán lá cây, bề mặt tòa nhà được làm mát vào mùa hè và ấm vào mùa đông.

Bằng cách phủ thảm thực vật lên bề mặt công trình, cái nóng mùa hè bị ngăn không cho tác động lên công trình, và vào mùa đông thì nhiệt bên trong bị ngăn chặn thoát ra ngoài, phản xạ hoặc hấp thụ.

Thảm thực vật còn ngăn ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp lên mặt tiền công trình, đảm bảo cho nhiệt độ trong nhà thấp hơn bên ngoài. Vào mùa đông, hệ thống này làm việc theo chiều ngược lại và bức xạ nhiệt của các bức tường bên ngoài bị ngăn

bởi thảm thực vật xanh Do gió làm giảm hiệu quả năng lượng của một tòa nhà tới 50%, lớp phủ xanh sẽ hoạt động như một bộ đệm, ngăn gió không di chuyển dọc theo bề mặt công trình do đó cũng giúp những bức tường luôn mát..

PAGE 29

Công trình tham khảo Oasia Hotel Downtown

Giữa mặt tiền và các lớp cây xanh thẳng đứng dày đặc có một lớp không khí tĩnh. Lớp không khí tĩnh này có tác dụng cách nhiệt. Do đó mặt tiền xanh có vai trò như một lớp cách nhiệt thứ hai cho công trình.

PAGE 30

C. KIẾN TRÚC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG - GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC XANH. Một công trình xanh là một công trình mang đến mục tiêu năng lượng từ các nguồn tài nguyên được sử dụng hiệu quả; bảo vệ con người; giảm các chất gây ôi nhiễm môi trường… Chính vì thế, kiến trúc xanh không chỉ là việc trồng cây xanh thông thường mà nó bao gồm tất cả các yếu tố thân thiện với môi trường thiên nhiên.

Tạo lập môi trường không gian bên trong có năng lượng để đảm bảo các yếu tố tiện nghi, trong lành, dễ chịu và lạnh mạnh.

Công sinh với môi trường tự nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu, không làm tổn hại đến môi trường lớn xung quanh. Trong nguyên tắc này cần phải nắm vững: tận dụng thiên nhiên một cách hợp lý nhất (nắng, gió, mặt nước, cảnh quan, hệ sinh thái…), Bảo tồn và tái tạo thiên nhiên, khắc phục bất lợi, ứng phó với những biens đổi khí hậu, thiên tai, bão lũ. Áp dụng kỹ thuật công nghệ xanh trong xây dựng. Điều tiết sử dụng hiệu quả và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, thực hiện các biện pháp xử lý chất thải ra môi trường.

Chú trọng hòa nhập với môi trường nhân văn cũng như cảnh quan khu vực lân cận.

Trong quá trình xây dựng phải xem xét kế thừa và phát huy các giá trị văn hóa truyền thống, không làm tổn hại di sản, di tích, cảnh quan.

Khả năng thực thì cần phải mang lại hiệu quả sử dụng, hiệu quả kinh tế – kỹ thuật và về mặt dài hạn.

Mái nhà được tận dụng cho các tấm pin năng lượng mặt trời, giúp giảm năng lượng cần thiết cho công trình.

PAGE 31

PASSIVE BUILDING Công trình thụ động năng lượng mặt trời (passive solar building, ngắn gọn hơn là passive building) – hoặc nhà thụ động (passive house) là thuật ngữ được dùng phổ biến hơn trong các sách chuyên ngành về năng lượng công trình – là công trình đáp ứng được nhu cầu sưởi ấm bằng cách sử dụng chủ yếu bức xạ mặt trời chiếu vào công trình và tận thu lượng nhiệt được sinh ra bên trong công trình cho mục đích này.

PAGE 32

Theo đó, các cấu kiện sàn, tường, trần, cửa đi, cửa sổ, … tức là các thành phần của lớp vỏ bao che bên ngoài cũng như kết cấu ngăn chia bên trong công trình được chế tạo sao cho giúp việc thu, trữ và phân phối năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt trong công trình vào mùa đông (để sưởi ấm) và ngăn cản nhiệt bên ngoài vào mùa hè (để làm mát) được thuận lợi.

Về lý thuyết, thiết kế thụ động sẽ không cần thiết phải sử dụng hệ thống sưởi ấm/làm mát bằng cơ khí hoặc chạy điện, tuy nhiên trong thực tế những hệ thống này vẫn được lắp đặt để đề phòng các trường hợp thời tiết cực đoan (quá nóng hoặc quá lạnh kéo dài), giúp điều chỉnh môi trường vi khí hậu trong nhà gần với khoảng tiện nghi trên biểu đồ sinh khí hậu.

Mức tiêu thụ năng lượng cho việc sưởi ấm hoặc làm mát trong công trình thụ động do vậy sẽ được giảm thiểu, không cần đến các giải pháp sưởi ấm truyền thống trong đa số thời gian trong năm, và giá trị tối đa cho phép là 15 kWh/m2a được áp dụng một cách nghiêm ngặt

Công trình tham khảo Ronald McDonald House Toront

PAGE 33

EGWW / SERA Architects + Cutler Anderson Architects

Các chi tiết vỏ bao che

Hệ thống thu nước mưa, phục vụ cho công trình

PAGE 34

D. CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC DÂN GIAN THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU. Nhà cộng đồng suối Rè Là một công trình hiện đại nhưng được lấy cảm hứng từ những kiến trúc dân gian. Hình thái công trình vừa kế thừa cấu trúc nhà năm gian Bắc bộ, vừa thấp thoáng nếp nhà sàn Mường. Ý tưởng tạo đường hầm đối lưu gió, khoảng elip thông tầng, những bậc cỏ, triền vát, mái lấy sáng – tất cả cùng kết nối không gian trước sau, trong - ngoài, trên - dưới thành chuỗi không gian mở liên hoàn.

Giải pháp kết cấu đơn giản, tiết kiệm, vật liệu địa phương sẵn có, theo nguyên tắc: Thống nhất trong tương phản đa dạng. Tầng trệt xây đá gồ ghề, thô, kết hợp cửa tre, trần trúc tinh, mảnh tạo sự ấm cúng, cân bằng. Tầng trên trình đất nâu mịn. Đá đất nặng ở dưới, vì kèo tre, lợp lá nhẹ phía trên.

PAGE 35

PAGE 36