TRƯỚNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TPHCM KHOA KIẾN TRÚC – BM MÔI TRƯỜNG VÀ THIẾT KẾ BỀN VỮNG
TIỂU LUẬN VẬT LÝ KIẾN TRÚC 1
Họ & Tên: Lưu Hữu Lộc Nhóm: S3-Phú MSSV: 19510101101
Tháng 6 năm 2021
MỤC LỤC
PHẦN I: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH .......................................... 3 I.1. Dữ liệu Kiến trúc:................................................................... 3 I.2. Dữ liệu ý tưởng: ..................................................................... 7 PHẦN II: KHÍ HẬU ..................................................................... 11 II.1. Truy xuất dữ liệu khí hậu địa phương và biểu đồ Sinh khí hậu .............................................................................................. 11 II.2. Phân tích tổng hợp khí hậu địa phương............................... 19 II.3. Các yêu cầu chiến lược thiết kế KT thích ứng khí hậu ....... 21 PHẦN III: KIẾN TRÚC ............................................................... 22 III.1. Bảng ma trận ..................................................................... 22 III.2. Quy hoạch tổng thể ............................................................ 25 III.3. Công trình .......................................................................... 27 III.4. Các bộ phận Kiến trúc ....................................................... 32 PHẦN IV: KẾT LUẬN ................................................................ 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................ 36
2
PHẦN I: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH I.1. Dữ liệu Kiến trúc: - Tên công trình: TVZEB Zero Energy Building - Thiết kế: Traverso-vighy Architetti - Vị trí: Vicenza, Italy - Toạ độ: 45°35’ Bắc, 11°28’ Đông - Diện tích: 190 m2 - Năm hoàn thành: 2012 - Link công trình: www.traverso-vighy.com/en/project/tvzeb - Giải thưởng: Moscow giải thưởng Proekt Xanh AIST 2013_ 1st Thiết kế MEA 2013 Thương Award_ 2nd RECAM 2012 l'innovazione Nella bioedilizia_1st Illumni Infinity Awards 2012 Daylighting_ 2nd Premio Barbara Capocchin - huy chương vàng Giancarlo IUS 2013_công trình xuất sắc nhất.
3
Studio
Lối đi bộ
Bãi đậu xe
4
Hành lang lối vào Văn phòng
Sân thượng
Phòng máy nhiệt điện
Không gian mở
sân Phòng nghiên cứu
Phòng bếp
5
6
I.2. Dữ liệu ý tưởng: - Tvzeb được biết đến là 1 công trình tiết kiệm năng lượng, nép mình trong những ngọn đồi cây cối rậm rạp cách trung tâm lịch sử của Vicenza vài km, tòa nhà được hình thành để làm nổi bật một studio kiến trúc mới phù hợp với môi trường. Mục tiêu của dự án là phát triển một tòa nhà có tác động thấp kết hợp hoàn hảo với khung cảnh thiên nhiên xung quanh và minh họa cho các nguồn tài nguyên trực quan, năng lượng tái tạo và hạnh phúc của người dùng trong bối cảnh của nó cả về hình thức và chức năng.
7
Cấu trúc tòa nhà mở rộng ra ngoài hướng về phía Nam, kết hợp thiết kế tối đa hóa ánh sáng mặt trời tiếp xúc trong những tháng mùa đông và loại trừ hoàn toàn bức xạ trực tiếp trong những tháng mùa hè.
- Ánh sáng tự nhiên tràn vào tòa nhà bằng cách phản chiếu từ các đồ đạc bên trong bằng nhôm hoàn thiện và là yếu tố quan trọng để đạt được sự thoải mái cho người ở trong tòa nhà cũng như giảm tiêu thụ năng lượng.
8
-
Một tấm đế bê tông cốt thép được đặt lơ lửng trên nền móng. Khung xương bao gồm các thanh gỗ glulam cũng hỗ trợ cho tầng thứ hai và được lắp ráp khô tại chỗ. Tất cả các thành phần của tòa nhà được làm từ vật liệu tái chế và có thể tháo dỡ, được định vị để truyền tải trọng của một cấu trúc rất nhẹ.
- Các vật liệu và lớp hoàn thiện bên ngoài được hình thành để mô phỏng môi trường xung quanh. Các yếu tố chính định hướng hình thức của tòa nhà và hướng của tvzeb là tầm nhìn hướng tới môi trường tự nhiên
9
- Năng lượng từ mặt trời: Các tấm quang điện bao phủ mái của khối
nhà phụ. Hệ thống này cung cấp nhu cầu năng lượng hàng năm cho tất cả các chức năng của tòa nhà. Năng lượng địa nhiệt: Một máy bơm nhiệt địa nhiệt ở trung tâm của tòa nhà kiểm soát nhiệt độ của dòng không khí và nước, một lần nữa tận dụng lợi thế của studio với rừng và các điều kiện vi khí hậu ổn định của lớp đất dưới lòng đất ở độ cao 40 m. ống đất ngầm ở độ sâu 1,5 m.
10
PHẦN II: KHÍ HẬU II.1. Truy xuất dữ liệu khí hậu địa phương và biểu đồ Sinh khí hậu
DẢI BIẾN ĐỘNG NHIỆT ĐỘ
BIÊN ĐỘ NHIỆT TRUNG BÌNH THÁNG 11
BIÊN ĐỘ BỨC XẠ
BIÊN ĐỘ CHIẾU SÁNG 12
ĐỘ CHE PHỦ MÂY
BIỂU ĐỒ VẬN TỐC GIÓ 13
NHIỆT ĐỘ MẶT ĐẤT
ĐỘ KHÔ VÀ ẨM TƯƠNG ĐỐI 14
ĐỘ KHÔ VÀ ĐIỂM SƯƠNG
ĐỒ THỊ BÓNG ĐỔ MẶT TRỜI 15
-
BIỂU ĐỒ MẶT TRỜI
BIỂU ĐỒ THỜI GIAN 16
ĐỒ THỊ 3D
BIỂU ĐỒ TIỆN NGHI NHIỆT 17
BIỂU ĐỒ BÁNH XE GIÓ
BIỂU KIẾN MẶT TRỜI 18
II.2. Phân tích tổng hợp khí hậu địa phương - Nhiệt độ và giờ nắng:
- Lượng mưa, độ ẩm:
19
Thời tiết ở Venezia chịu ảnh hưởng của khí hậu Cận nhiệt đới ẩm. Lạnh vào mùa đông, nóng mùa hè. Nhiệt độ trung bình của những tháng ấm nhất là trên 22°C. Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất dưới 18°C. Tháng nóng nhất trong năm là Tháng 7. Tháng với lượng mưa lớn nhất là tháng 10, tháng 11. Hầu hết mưa xảy ra trong tháng 10 với một trung bình là mưa 88 mm. Lượng mưa ở Venezia, hàng năm là 807 mm., Thông thường tháng 1 là tháng lạnh nhất Venezia, với nhiệt độ trung bình 7℃. Sự chênh lệch giữa lượng mưa cao nhất (Tháng Mười) và lượng mưa thấp nhất (tháng 1) là 39mm.
- Hướng gió chính: Đông Bắc.
THÁNG NĂM
Vận tốc gió hướng Đông Bắc lớn nhất đạt được trên 10m/s. Hoạt động mạnh nhất vào tháng 4, tháng5.
20
II.3. Các yêu cầu chiến lược thiết kế KT thích ứng khí hậu
Nhóm
Mức ưu tiên 1
Tiêu chí kiến trúc
Giải pháp thiết kế
19. Với bề mặt làm nóng thụ động bằng nguồn nhiệt mặt trời, hầu hết diện tích kính hướng về phía Nam để tối đa khả năng tiếp xúc với ánh nắng vào mùa đông nhưng thiết kế phần nhô ra để che nắng vào mùa hè.
Không gian chủ yếu được thiết kế mở, ít đóng kín, cửa sổ, lối đi thoáng được mở tối đa ở hướng Nam đồng thời kết hợp kết cấu để che nắng tạo bóng mát vào mùa hè.
2
20. Dùng kính 2 lớp hiệu quả cao ở phía Bắc, Đông và Tây nhưng kính trong ở phía Nam để đạt được mức thu năng lượng mặt trời tối đa.
Sử dụng cửa kính hoặc tường kính dung các loại vật liệu kính 2 lớp ở phía Bắc, Đông, Tây, kính mỏng và trong phía Nam.
3
62. Các ngôi nhà truyền Lựa chọn các vật liệu nhẹ và dễ thống ở các vùng khí hậu ôn tháo lắp để xây dựng công trình. đới dùng vật liệu nhẹ với các tấm vật liệu san nền và tường có thể tháo dỡ.
4
1. Gạch, đá phiến (cả sàn gỗ) hoặc lò sưởi bằng đá cung cấp đủ bề mặt để nhận và giữ năng lượng mặt trời vào ban ngày mùa đông đồng thời tản nhiệt làm mát vào đêm mùa hè.
Không gian vùng thường xuyên nhận nhiệt phải thông thoáng, diện tích tiếp xúc lớn. Vật liệu hấp thụ nhiệt nhanh và cũng tản nhiệt cũng nhanh.
5
18. Giữ toà nhà có kích thước vừa phải vì diện tích sàn lớn sẽ lãng phí năng lượng sưởi ấm và là mát.
Giới hạn diện tích sàn vừa đủ với công năng yêu cầu. Có thể chia thành các khối nhỏ riêng lẻ.
NHIỆT
21
THÔNG GIÓ
1
36. Tạo điều kiện thông gió chéo
2
33. Sơ đồ mặt bằng dài và hẹp giúp tối đa hoá thông gió ở các vùng ôn đới và nóng ẩm.
Xác định vị trí cửa ra vào và các cửa sổ, các khe hở ở phía đối diện nhau nếu có thể. Chọn hình khối và sơ đồ mặt bằng ưu tiên dài và hẹp để tận dụng ưu điểm thông gió.
PHẦN III: KIẾN TRÚC III.1. Bảng ma trận Minh hoạ sự tương ứng về giải pháp của công trình với yêu cầu chiến lược thiết kế kiến trúc ở mục II.3:
Tiêu chí kiến trúc 19. Với bề mặt làm nóng thụ động bằng nguồn nhiệt mặt trời, hầu hết diện tích kính hướng về phía Nam để tối đa khả năng tiếp xúc với ánh nắng vào mùa đông nhưng thiết kế phần nhô ra để che nắng vào mùa hè.
Giải pháp công trình tương ứng
LVC
Mái che nắng
Hầu hết là kính
22
20. Dùng kính 2 lớp hiệu quả cao ở phía Bắc, Đông và Tây nhưng kính trong ở phía Nam để đạt được mức thu năng lượng mặt trời tối đa.
62. Các ngôi nhà truyền thống ở các vùng khí hậu ôn đới dùng vật liệu nhẹ với các tấm vật liệu san nền và tường có thể tháo dỡ.
Gỗ lắp ghép
Nền đặt trên khung xương lắp ghép
23
1. Gạch, đá phiến (cả sàn gỗ) hoặc lò sưởi bằng đá cung cấp đủ bề mặt để nhận và giữ năng lượng mặt trời vào ban ngày mùa đông đồng thời tản nhiệt làm mát vào đêm mùa hè.
Các tấm vật liệu nhôm ốp trong công trình nhận và giữ năng lượng mặt trời vào ban ngày mùa đông đồng thời tản nhiệt làm mát vào đêm mùa hè. 18. Giữ toà nhà có kích thước vừa phải vì diện tích sàn lớn sẽ lãng phí năng lượng sưởi ấm và là mát.
Công trình gồm có 2 khối nhỏ riêng lẻ kết nối với nhau bằng 1 lối đi. Tổng diện tích 190 m2
24
36. Tạo điều kiện thông gió chéo
Hướng gió chính là Đông Bắc, thường hoạt động mạnh vào mùa hè. Nhà vệ sinh đặt cuối hướng gió giúp tránh được mùi hôi
33. Sơ đồ mặt bằng dài và hẹp giúp tối đa hoá thông gió ở các vùng ôn đới và nóng ẩm.
III.2. Quy hoạch tổng thể Mục tiêu của dự án là phát triển một tòa nhà có tác động thấp kết hợp hoàn hảo với khung cảnh thiên nhiên xung quanh và thể hiện được nguồn lực trực quan, năng lượng tái tạo và phúc lợi của người dùng trong bối cảnh của nó cả về hình thức và chức năng. Tương tự như các dự án kiến trúc khác do studio phát triển, cấu trúc tòa nhà được thiết kế và sản xuất theo từng bộ phận bởi một mạng lưới các công ty thủ công và công nghiệp nhỏ, kết hợp các thành phần gia công và thủ công CNC. Điều này mang lại mối quan hệ bền vững của dự án với khả năng thuận nghịch (xây dựng và tháo dở) cùng sự tôn trọng đối với đất: tòa 25
nhà có thể dễ tháo rời vào cuối hạn dùng và vật liệu của nó có thể được tách ra, tái chế, khôi phục lại cảnh quan thiên nhiên ban đầu. Các yếu tố chính định hướng hình thức của tòa nhà và hướng của tvzeb là tầm nhìn hướng tới môi trường tự nhiên và kết quả của các mô phỏng toàn diện nhằm xác định và nắm bắt các biến thể theo mùa bình thường của nhiệt độ và ánh sáng mặt trời để nâng cao hiệu suất của tòa nhà.
26
III.3. Công trình Tvzeb là một tòa nhà thực nghiệm không sử dụng năng lượng được thành công nhờ nỗ lực hợp tác giữa studio kiến trúc chuyên nghiệp và Khoa Vật lý Kỹ thuật của Đại học Padua. Tvzeb sẽ được cung cấp hoàn toàn
bằng các nguồn năng lượng bên trong (đốt gỗ, năng lượng mặt trời và địa nhiệt), được thiết kế dựa trên sự xuất sắc về công nghệ của các công ty đối tác của dự án, sẽ khiến tòa nhà hoàn toàn tự cung tự cấp, do đó đáp ứng Chỉ thị Châu Âu 2010/31 / EU quy định tất cả các tòa nhà công cộng mới từ năm 2020 là các tòa nhà tiết kiệm năng lượng. - Phần thân chính được hình thành như một "phễu năng lượng mặt trời được tạo ra để truyền ánh nắng mặt trời vào bên trong tối đa và làm nóng tòa nhà do hiệu ứng nhà kính trong những tháng mùa đông". Mặt khác, phần thân nhỏ hơn được hình thành như một tòa nhà hoàn toàn tách biệt với phần còn lại, được đệm bằng gỗ và có hệ thống quang điện trên mái , có thể tạo ra năng lượng 5,6 kWh, đủ để đáp ứng mọi nhu cầu năng lượng trong một năm.
27
Các tấm quang điện
28
- Việc sưởi ấm được thực hiện thông qua máy bơm địa nhiệt, chạy bằng các tấm pin mặt trời và một bếp đốt củi tự nhiên được cung cấp bởi công việc cắt tỉa vườn trong khuôn viên.
Máy bơm địa nhiệt
29
- Cấu trúc mái dốc giúp thu nước mưa sử dụng cho sinh hoạt
- Trên thực tế, tất cả các vật liệu đã được lựa chọn vì các đặc tính có thể tái chế của chúng hoặc vì chúng thu được từ quá trình tái chế trước đó. Đặc biệt, gói cách nhiệt thu được bằng len polyester 180 mm, đến từ việc tái chế khoảng 40.000 chai nhựa PET.
30
Hiệu quả cách nhiệt: - Khảo sát cách nhiệt bên trong các khối của công trình:
31
III.4. Các bộ phận Kiến trúc - Kết cấu che nắng:
Hạ chí Xuân phân-Thu phân Đông chí
Bóng đổ vào trong công trình các ngày đặc biệt trong năm:
Bóng đổ mặt trời tầng 2 lên kính tầng 1
32
Hạ chí
Xuân phân Thu phân
Đông chí
33
- Bóng đổ bên ngoài công trình:
Mô phỏng khối công trình
9h
12h
15h
Xuân phân (21/3)
Hạ chí (21/6)
Thu phân (21/9)
Đông chí (21/12) Xung quanh công trình còn có nhiều cây xanh nên tăng hiệu quả cách nhiệt cho lớp vỏ bao che. 34
PHẦN IV: KẾT LUẬN
Qua phân tích công trình, những điều học được và rút ra như sau: - Khi xây dựng công trình, chọn hướng cho các không gian mở phải phân tích kĩ điều kiện khí hậu địa phương để sử dụng tối đa hiệu quả từ các nguồn nhiệt và thông gió, làm mát vào mùa hè, sưởi ấm vào mùa đông (nếu có). - Sử dụng các vật liệu tái chế, tận dụng các nguồn năng lượng sẵn có (ánh sáng, nước mưa, địa nhiệt…) để tiết kiệm năng lượng sử dụng trong công trình tối đa có thể. - Dùng các kết cấu dễ lắp ráp, tháo dỡ là một khái niệm cũng liên quan chặt chẽ đến nguyên tắc nhận thức và tôn trọng môi trường: một khi chức năng của tòa nhà không còn sử dụng, khu đất có thể được trả lại cho môi trường. Nó cũng bảo tồn tiềm năng tái chế tất cả các vật liệu được sử dụng trong xây dựng của nó. - Lựa chọn hình khối và kết cấu che nắng phải nghiên cứu chuyển động biểu kiến của mặt trời để đưa ra giải pháp hợp lý.
35
TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách: - Kiến trúc vi khí hậu – PGS. TS Phạm Đức Nguyên - Nhiệt và khí hậu kiến trúc – TG. Phạm Ngọc Đăng, Phạm Hải Hà – NXB Xây Dựng Link web: - Tiện nghi nhiệt: https://comfort.cbe.berkeley.edu - https://www.designboom.com/architecture/traverso-vighy-tvzebzero-energy-building/ - https://www.arketipomagazine.it/zero-energy-building-tvzeb-avicenza-traverso-vighy-architetti/ - https://www.traverso-vighy.com/en/project/tvzeb/ - https://www.archdaily.com/340669/tvzeb-zero-energy-buildingtraverso-vighy?ad_medium=gallery - https://vi.wikipedia.org/wiki/Vicenza (Wikipedia) - https://inhabitat.com/40000-recycled-plastic-bottles-insulate-thegorgeous-zero-energy-tvzeb-studio-in-italy/tvzeb-by-traversovighy-arch-02/ - https://windy.app/forecast2/spot/4388/Venice%2C+Italy+%28Vene zia%29/map (Dữ liệu gió) - http://hikersbay.com/climate/italy/venice?lang=vi#weatherphenom ena (Dữ liệu về nhiệt độ và lượng mưa) - https://www.iqair.com/vi/italy/veneto/venice/venezia-malcontenta (Dữ liệu độ ẩm)
36
Ứng dụng: - Climate consultant (dữ liệu khí hậu một vùng lãnh thổ): http://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu/climateconsultant/request-climate-consultant.php
-
http://optivent.naturalcooling.co.uk/OV21/optivent/optivent.php#cl ose (Ứng Dụng tính thông gió)
- http://andrewmarsh.com/apps/staging/sunpath3d.html (Ứng dụng mô phỏng bóng đổ công trình)
Hết
37
