VẬT LÝ KIẾN TRÚC 2- DIỆP PHÁT MAJEH

1. Giới thiệu môn học .

2. Giới thiệu đồ án trường mầm non.

Đánh giá hiện trạng của công trình.

3. Cơ sở làm thiết kế

4. Nghiên cứu, tính toán và đề xuất giải pháp che chiếu sáng tự nhiên và che nắng cho một phòng học điển hình.

5. Nghiên cứu, tính toán và đề xuất giải pháp che nắng cho sân chơi trẻ em.

6. Trình bày sự so sánh giữa hiện trạng và sau khi giải pháp thiết kế được thực hiện.

7. Kết luận.

Vật lý kiến trúc là một ngành khoa học ứng dụng nghiên cứu những đặc điểm liên quan đến nhiệt ẩm, âm thanh và ánh sáng của các thành phần kiến trúc công trình (mặt đứng, mái, cửa sổ, vách ngăn…), không gian phòng, các công trình và nhóm công trình kiến trúc. Mối quan tâm chủ yếu của nó là nhu cầu về nhiệt, âm và chiếu sáng tự nhiên của người sử dụng. Vật lý kiến trúc bị ràng buộc bởi những nhu cầu của công trình phải tạo ra môi trường tiện nghi bên trong bảo vệ con người chống lại những tác động bất lợi của điều kiện khí hậu, đồng thời tận dụng những ưu thế mà điều kiện khí hậu có thể mang lại. Như vậy thiết kế kiến trúc dựa trên cơ sở nghiên cứu vật lý kiến trúc là tìm kiếm những giải pháp liên quan đến nhiệt, âm và chiếu sáng để kiến trúc có thể thích ứng với điều kiện khí hậu ở mức độ cao nhất và tạo ra môi trường tiện nghi cho các hoạt động sống của con người.

Những thành quả của vật lý kiến trúc tại các nước tiên tiến trên thế giới đã tạo tiền đề cho việc

đề xuất những giải pháp kiến trúc bền vững, thích ứng với điều kiện khí hậu mà đỉnh cao là sự

xuất hiện ngày càng nhiều ngôi nhà được cấp chứng chỉ “công trình xanh”. Tham vọng hơn, người ta đang hướng tới việc tạo ra những công trình không phát thải khí carbon – loại khí

được cho là một trong những nguyên nhân gây nên hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng lên –

trên cơ sở kết hợp những giải pháp thiết kế thụ động và chủ động.

VỊ TRÍ VÀ DIỆN TÍCH XÂY DỰNG KHU

ĐẤT

- Trường đặt ở trung tâm khu dân cư ở

phường Tân Phong, Quận 7- TP.HCM. Khu

đất có môi trường trong sạch, cảnh quan đẹp, cao ráo, thoát nước tốt và có cơ sở hạ

tầng hoàn chỉnh.

- Khu đất xây dựng theo hình vẽ. Diện tích

6200 m2.

- Mật độ xây dựng: diện tích xây dựng

không quá 40% diện tích khu đất

Qui mô:

Trường có qui mô 9 lớp học: 3 nhóm nhà

trẻ, 6 lớp mẫu giáo

HIỆN TRẠNG MẶT BẰNG

Mặt bằng tầng 1:

Tại mặt bằng này sẽ bố trí

các phòng gồm:

• 3 nhóm nhà trẻ

• 3 lớp mẫu giáo

• 1 bếp

• 1 phòng hội đồng

• 1 phòng y tế

• 2 phòng nghỉ GV

Mặt bằng tầng 2:

Tại mặt bằng này sẽ bố trí

các phòng gồm:

• 3 lớp mẫu giáo

• 1 phòng hiệu trưởng

• 2 phòng hiệu phó

• 1 phòng đa năng

• 1 phòng đọc

• 1 phòng âm nhạc

• 1 phòng hội họa

• 1 phòng thể dục

Khu đất nằm trong Tân Phong Quận 7.

Nằm trên đường số 6, quận 7.

Công trình có lối vào chính từ hướng Tây Nam.

Ưu điểm Nhược điểm

Công trình tuy đón hướng

Tây Nam nhưng các khối

công trình đã hạn chế

được nắng vào lúc chiều.

Lối vào chính có mái che

đặc biệt, giúp cho trẻ em

và học sinh có thể vào

học mà không dính mưa.

Ngoài ra còn có thể che nắng từ hướng Tây- Tây

nam.

Hạn chế là sân chơi chính

vẫn chưa có cây xanh, vẫn chưa các thiết kế che nắng cho sân chơi. Vẫn dựa chủ yếu vào khối

công trình nhưng không hiệu quả.

Các phòng học vẫn chưa

được che nắng. Chiều

nắng Tây vẫn có thể chiếu

vào lớp học. -> cần có giải pháp che nắng cho lớp học và che nắng cho sân chơi trẻ em.

3.CƠ SỞ LÀM THIẾT KẾ

ĐỊNH NGHĨA

Chiếu sáng tự nhiên là sự thực hành của việc

đặt cửa sổ hoặc mở khác và phản xạ bề mặt để

ánh sáng tự nhiên trong ngày cung cấp ánh sáng nội bộ hiệu quả. Đặc biệt chú trọng đến

chiếu sáng tự nhiên trong khi thiết kế một tòa nhà khi mục đích là để tối đa hóa sự thoải mái

trực quan hoặc giảm sử dụng năng lượng. Tiết

kiệm năng lượng có thể đạt được từ việc sử dụng giảm nhân tạo (điện) ánh sáng hoặc từ [[thụ động năng lượng mặt trời sưởi ấm hoặc làm mát. Nhân tạo chiếu sáng sử dụng năng lượng có thể được giảm bằng cách chỉ đơn giản là cài đặt ít đèn điện bởi vì ánh sáng ban ngày hiện tại, hoặc bằng cách mờ / chuyển mạch đèn điện tự động đáp ứng với sự hiện diện của ánh sáng ban ngày, một quá trình

được gọi là [\ánh sáng ban ngày thu hoạch

Các giải pháp lấy sáng

1. Cửa sổ

2. Ô lấy sáng

3. Cửa sổ trần

4. Ống ánh sáng

5. Bức tường bê tông sợi quang

6. Solarium

7. Một số giải pháp khác

Giải pháp che nắng

Giải pháp chống nóng

CỬA SỔ

Cửa sổ là cách phổ biến nhất phải thừa nhận ánh sáng ban ngày vào

không gian. Định hướng thẳng đứng của họ có nghĩa là họ thừa nhận có chọn lọc ánh sáng mặt trời và khuếch tán ánh sáng ban ngày vào các thời

điểm khác nhau trong ngày và năm. Do đó cửa sổ về phương hướng nhiều

thường phải được kết hợp để tạo sự pha trộn của ánh sáng cho việc xây dựng, tùy thuộc vào khí hậu và vĩ độ. Có ba cách để cải thiện số lượng của ánh sáng từ cửa sổ:Nơi cửa sổ gần một bức tường màu ánh sáng.

• Nghiêng hai bên mở cửa sổ để mở bên trong lớn hơn so với mở cửa bên ngoài.

• Sử dụng một ngưỡng cửa sổ lớn ánh sáng màu cho dự án ánh sáng vào phòng.

Các loại khác nhau và các loại thủy tinh và các phương pháp điều trị cửa sổ khác nhau cũng có thể ảnh hưởng đến lượng truyền dẫn ánh sáng qua các cửa sổ.

Ô LẤY SÁNG

Một yếu tố quan trọng trong việc tạo ra chiếu sáng tự nhiên là việc sử dụng các ô lấy sáng. Đây là những cao, cửa sổ được đặt theo chiều dọc. Chúng có thể được sử dụng để tăng được năng lượng mặt trời trực tiếp hướng về phía

đường xích đạo. Khi phải đối mặt về phía mặt trời, các ô lấy sáng và các cửa

sổ khác có thể nhận chói không thể chấp nhận được. Trong trường hợp của ngôi nhà năng lượng mặt trời thụ động, các ô lấy sáng có thể cung cấp một con đường ánh sáng trực tiếp phía cực (phía bắc ở bán cầu bắc, phía nam ở Nam bán cầu) phòng nếu không sẽ không được chiếu sáng. Ngoài ra, các ô lấy sáng có thể được sử dụng để nhận ánh sáng khuếch tán ban ngày (từ

phía bắc ở Bắc bán cầu) đều chiếu sáng một không gian như một lớp học

hoặc văn phòng.

Thông thường, cửa sổ ô lấy sáng cũng tỏa sáng trên các bề mặt bên trong bức tường sơn màu trắng hoặc màu sáng khác. Những bức tường được đặt để phản chiếu ánh sáng gián tiếp đến các khu vực nội thất, nơi nó là cần thiết.

Phương pháp này có lợi thế của việc giảm hướng của ánh sáng để làm cho nó nhẹ nhàng hơn và khuếch tán, giảm bóng.

CỬA SỔ TRẦN

Skylight là bất kỳ cửa sổ ngang, mái đèn lồng oculus, đặt tại các mái của tòa nhà, thường được sử dụng cho daylighting. Acrylic mờ trắng là một 'ánh sáng có nghĩa là truyền Lambertian Diffuser là hoàn toàn khuếch tán và phân bố đều trên các khu vực bị ảnh hưởng. Điều này có nghĩa, trong số những lợi thế

khác, rằng các tiêu chuẩn chất lượng nguồn ánh sáng được đo tương đối để truyền acrylic trắng. Mái

vòm trắng acrylic cung cấp phân phối ngay cả ánh sáng trong suốt cả ngày. Cửa sổ trần thừa nhận nhiều

ánh sáng cho mỗi đơn vị diện tích so với cửa sổ, và phân phối đồng đều hơn trên một không gian.

Diện tích tối ưu của cửa sổ ở mái nhà (thường là định lượng là "khẩu độ hiệu quả") thay đổi theo vĩ độ, khí hậu, và các đặc tính của ánh sáng bầu trời, nhưng thường là 4-8% diện tích sàn. Hiệu suất nhiệt của cửa sổ ở mái nhà là bị ảnh hưởng bởi sự phân tầng, tức là xu hướng của không khí ấm áp để thu thập

trong các giếng khai ánh sáng bầu trời, ở vùng khí hậu mát mẻ làm tăng tỷ lệ thất thoát nhiệt .Trong mùa ấm, cửa sổ ở mái nhà glazings minh bạch sẽ gây ra vấn đề nhiệt nội bộ, tốt nhất là được điều trị bằng

cách đặt trắng acrylic mờ trên hoặc dưới kính ánh sáng bầu trời trong suốt.

Với thiết kế ánh sáng bầu trời thích hợp, có thể tiết kiệm năng lượng đáng kể trong các ứng dụng thương

mại và công nghiệp. Tiết kiệm từ chiếu sáng tự nhiên có thể cắt giảm sử dụng năng lượng ánh sáng lên đến 80% theo quy định của Bộ Ngoại giao Hoa Kỳ Chương trình Quản lý Năng lượng năng lượng liên bang. Trong điều kiện tiết kiệm chi phí, Bộ Năng lượng Mỹ báo cáo rằng các tòa nhà thương mại có thể giảm chi phí năng lượng tổng lên tới một phần ba thông qua việc sử dụng tối ưu của daylighting.

ỐNG ÁNH SÁNG

Một loại thiết bị được sử dụng là ống ánh sáng, cũng được gọi là ống năng lượng

mặt trời, được đặt vào một mái nhà và thừa nhận ánh sáng vào một khu vực tập

trung của nội thất. Những phần nào giống với đồ đạc trần ánh sáng recessed.

Chúng không cho phép truyền nhiệt nhiều như các cửa sổ ở mái nhà bởi vì họ có diện tích bề mặt ít hơn.

Các thiết bị chiếu sáng tự nhiên hình ống (TDD) sử dụng công nghệ hiện đại để

truyền tải ánh sáng có thể nhìn thấy qua các bức tường và mái đục. Các ống chính nó là một thành phần thụ động bao gồm hoặc một lớp phủ trang trí nội thất đơn giản phản chiếu ánh sáng một tiến hành bó sợi quang. Nó thường được giới hạn, gắn

trên mái nhà trong suốt "thu ánh sáng, mái vòm và chấm dứt với một hội khuếch tán thừa nhận ánh sáng ban ngày vào không gian nội thất và phân phối năng lượng ánh sáng đồng đều (hoặc khác hiệu quả hơn nếu sử dụng không gian ánh sáng là hợp lý cố định, và người dùng mong muốn một hoặc nhiều sáng đốm ").

TƯỜNG BÊ TÔNG SỢI QUANG

Một cách khác để làm cho một cấu trúc an toàn cụ thể tường mờ là để nhúng quang cáp trong đó .Ánh sáng ban ngày (và hình ảnh bóng tối) có thể sau đó vượt qua trực tiếp thông qua một bức tường vững chắc bê tông dày.

SOLARIUM

Trong một tòa nhà được thiết kế tốt cô lập được mặt trời với nắng,sunroom,gây hiệu ứng nhà kính, vv, có thường quan trọng kính ở phía bên đường xích đạo. Một khu vực rộng lớn của thủy tinh cũng có thể được thêm vào giữa phòng mặt trời và các khu sinh hoạt nội thất của bạn. Patio thấp chi phí cao, khối lượng sản xuất kính cửa an toàn là một cách rẻ tiền để thực hiện mục tiêu này.

Các cửa ra vào sử dụng để nhập vào một căn phòng, cần được đối diện với ly CN nội thất phòng, để người dùng có thể nhìn thấy bên ngoài ngay lập tức khi vào hầu hết các phòng. Halls nên được giảm thiểu với không gian mở được sử dụng thay vì. Nếu một phòng là cần thiết cho việc bảo mật thông tin hay những phòng cách ly, không tốn kém patio cửa kính an toàn có thể được đặt trên cả hai mặt của hội trường. Để giúp phân phối ánh sáng ban ngày phòng mặt trời để các bên của phòng xa nhất từ ​​đường xích đạo, không tốn kém trần-sàn gương có thể được sử dụng.

Mã xây dựng đòi hỏi một phương tiện thứ hai đi ra, trong trường hợp có hỏa hoạn. Hầu hết các nhà

thiết kế sử dụng một cánh cửa trên một mặt của phòng ngủ, và một cửa sổ bên ngoài, nhưng bên

cửa sổ phía tây cung cấp rất nghèo thực hiện vào mùa hè nhiệt. Thay vào đó một cửa sổ phía Tây

phải đối mặt với, nhà thiết kế sử dụng năng lượng hiệu quả R-13 đầy bọt rắn bên ngoài cửa. Nó có

thể có một cơn bão cửa kính bên ngoài cánh cửa bên trong cho phép ánh sáng đi qua khi mở. Cửa

kính đông/tây và cửa sổ nên được hoàn toàn bóng mờ trên-dưới cùng hoặc một lớp phủ spectrally chọn lọc có thể được sử dụng để giảm được năng lượng mặt trời.

GƯƠNG ĐỊNH NHẬT

Việc sử dụng gương định nhật, gương được di chuyển tự động để phản xạ ánh sáng mặt trời trong một hướng liên tục di chuyển mặt trời trên bầu trời, được phổ biến như một phương pháp chiếu sáng tiết kiệm năng lượng. Một gương định nhật có thể được sử dụng để chiếu ánh sáng mặt trời trực tiếp thông qua một cửa sổ hoặc ánh sáng bầu trời, hoặc vào bất kỳ sự sắp xếp của các yếu tố quang học, ví dụ các ống ánh sáng, phân phối ánh sáng ở nơi nó là cần thiết.

PHẢN XẠ ÁNH SÁNG

Sau khi sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà văn phòng, phản xạ ánh sáng "" bằng tay có

thể điều chỉnh hiếm khi được sử dụng ngày nay đã được thay thế bởi một sự kết hợp

các phương pháp khác trong buổi hòa nhạc với chiếu sáng nhân tạo. Các phản xạ đã

được tìm thấy có lợi cho sự lựa chọn của ánh sáng nhân tạo cung cấp chiếu sáng kém

so với điện chiếu sáng hiện đại.

KÍNH THÔNG MINH

Kính thông minh là tên cho một lớp của vật liệu và các thiết bị có thể được chuyển giữa một nhà nước minh bạch và một nhà nước mà là đục, mờ, phản xạ, hoặc phản chiếu retro. Chuyển đổi được thực hiện bằng cách áp dụng một điện áp điện đến vật liệu, hoặc bằng cách thực hiện một số hoạt động cơ khí đơn giản. Cửa sổ, cửa sổ ở mái nhà, vv, được làm bằng thủy tinh thông minh có thể được sử dụng để điều chỉnh ánh sáng trong nhà, bồi thường thay đổi độ sáng của ánh sáng ngoài trời và trong nhà độ sáng cần thiết.

Giải pháp che nắng

Dùng lam che nắng

Dùng mái hiên Dùng ô văng

Dùng mái che 15

Giải pháp chống nóng

Tấm cách nhiệt

Màng nước chống nóng

Hệ thống phun sương

DÙNG TẤM LỢP CÁCH NHIỆT CHỐNG NÓNG

1. GIẢI PHÁP CHỐNG NÓNG TRẦN NHÀ

2. GIẢI PHÁP CHỐNG NÓNG CHO MÁI NHÀ

• Chống nóng cho mái tôn

• Chống nóng cho nhà mái bằng

3. GIẢI PHÁP CHỐNG NÓNG CHO TƯỜNG

a. Túi khí cách nhiệt

b. Tấm xốp tráng bạc cách nhiệt

Túi khí cách nhiệt

Trần thạch cao chống nóng

3D SUNPATH

4.

Thời gian nắng chiếu sáng vào công trình các

mùa trong năm theo biểu kiến mặt trời

Nghiên cứu, tính toán và đề xuất giải pháp che chiếu sáng tự nhiên và che nắng cho một phòng học điển hình.

Grid: Daylight factors

Grid: Daylight factors

Grid: Daylight factors

Grid: Daylight factors

Chỉ số chiếu sáng tự nhiên dựa trên

quang khí hậu

Daylight Autonomy (DA 300lux, 600lux, 5000lux)

HIỆN TRẠNG

Thời gian đo từ

8h sáng đến 5h chiều.

Mùa xuân

Mùa hè

Mùa thu

Mùa đông

Cả năm

GIẢI PHÁP

Lối vào phòng học:(Hướng Tây Nam)

+ Bố trí mái che cho hành lang

+ Kết hợp cùng là lam che nắng

Phía sau, hiên chơi phòng học:

(hướng Đông Bắc)

Sử dụng lam che nắng ở hướng

Đông Bắc

Sau khi sử dụng giải pháp che nắng

PHÒNG HỌC

VÀO XUÂN PHÂN

• 8H-10H SÁNG

• 3H- 5H CHIỀU

Sau khi sử dụng giải pháp che nắng

Sau khi sử dụng giải pháp che nắng

Sau khi sử dụng giải pháp che nắng

Chỉ số chiếu

sáng tự nhiên dựa trên

quang khí hậu

Daylight Autonomy (DA 300lux, 600lux)

SAU KHI CẢI

TẠO

Thời gian đo từ 8h sáng đến 5h chiều.

Mùa xuân

Mùa hè

Mùa thu

Mùa đông

Cả năm

5. Nghiên cứu, tính toán và đề xuất giải pháp che nắng cho sân chơi trẻ em.

Dynamic Overshadowing: Shanding box

Thời gian: Xuân phân

Dynamic Overshadowing

Dynamic Overshadowing

Dynamic Overshadowing

Sau khi thiết kế giải pháp che nắng

Grid:

Daylight factors (hệ số chiếu sáng tự nhiên)

Đánh giá:

• Độ sáng của mặt trời vào phòng đã giảm rõ rệt sau khi cải tạo.

• Phòng học đã được che nắng theo những khung giờ yêu cầu.

• Các lam đã che nắng, ngoài ra có thế sử dụng thêm màng nước chống nóng hoặc các cây dây leo che nắng để tạo

Chỉ số chiếu sáng tự nhiên dựa trên quang khí hậu - Daylight Autonomy (DA 300lux, 600lux)

Hiện trạng Cải tạo

Đánh giá:

• Sau khi bố trí lam che lẫn thêm mái che hành lang, thì chỉ số chiếu sáng DA có thay đổi đáng kể.

• Đối với 300 lux, trải qua 4 mùa (cả năm) thì chỉ số DA sau khi được cải tạo thì trong phòng đã bớt sáng lại.

• Còn với 600 lux, thì có

Dynamic Overshadowing: Shanding box

Đánh giá:

• Sau khi thiết kế giải pháp che nắng cho sân chơi, thì thiết kế đã che bớt nắng lại theo các mốc thời gian từ 8h-10h sáng và 15h- 17h .

• Trải qua các thời gian từ xuân tới đông, thiết kế luôn đảm bảo che nắng đủ tốt.

KẾT LUẬN

Sau khi trải qua bài tập môn học, ta thấy được rằng môn học cho chúng ta

biết rõ thêm cách xác định , tính toán được lượng ánh sáng, độ chói, độ rọi vào trong công trình. Khi biết về các hệ số ánh sáng hay chỉ số chiếu sáng

tự nhiên, chúng ta có thể dựa vào các số liệu thống kê ra , rồi đưa ra những

giải pháp hợp lí, phù hợp cho công trình.

Ngoài ra môn học cũng giúp ta nhìn nhận đúng hơn về cách hoạt động của

biểu kiến mặt trời, xác định được hướng chính xác, vị trí chính xác để có

thể đo đạc đúng những điều kiện về hiện trạng công trình. Cho nên, các

kiến trúc sư lẫn kỹ sư cần biết rõ về vật lý trong kiến trúc, để chúng ta sẽ

xây dựng, thiết kế những công trình hoàn hảo, đẹp đẽ hơn trong cuộc sống.

----- Hết -----