BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA KIẾN TRÚC
BÀI TIỂU LUẬN MÔN
VẬT LÝ KIẾN TRÚC
SV THỰC HIỆN: NGUYỄN PHẠM THẢO VÂN
LỚP: KT19A3
MSSV: 19510101237
MỤC LỤC
CHUYÊN ĐỀ 1: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH KIẾN
TRÚC THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU
CHUYÊN ĐỀ 2: THIẾT KẾ HÌNH THỨC CẤU TRÚC
VỎ BAO CHE THÍCH ỨNG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU
CHUYÊN ĐỀ 3: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH KIẾN
TRÚC KHAI THÁC CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
CHUYÊN ĐỀ 4: THIẾT KẾ CÁC HÌNH THỨC CHE
NẮNG TRÊN MẶT ĐỨNG CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
CHUYÊN ĐỀ 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KỸ THUẬT
THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN CHO CÔNG TRÌNH
CHUYÊN ĐỀ 6: THIẾT KẾ KIẾN TRÚC TIẾT KIỆM
NĂNG LƯỢNG
CHUYÊN ĐỀ 7: CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC DÂN
GIAN THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU
I.
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐIỀU KIỆN VI KHÍ HẬU VÀ ĐIỀU KIỆN TIỆN NGHI.
Đại khí hậu: là tổ hợp các điều kiện khí hậu của một đới hay một xứ địa lý. Trong đó các nhân tố tác động đến sự hình thành khí hậu là bức xạ mặt trời, hoàn lưu chung khí quyển và bề mặt lục địa hoặc đại dương.
Khí hậu: là cấp phân vị gắn liền với một cảnh địa lý (khí hậu bình nguyên, khí hậu cao nguyên, ..).
Khí hậu địa phương: là cấp khí hậu gắn với một dạng địa lý (dạng địa lý tổng thể) như khí hậu của một khu rừng hoặc của một thành phố lớn.
Vi khí hậu: là cấp khí hậu gắn với một diện địa tổng thể (cảnh diện) chẳng hạn như đặc điểm vi khí hậu của một sườn đồi, của một thung lũng hoặc của ven bờ hồ nước.
Vi khí hậu tác động đến tiện nghi của con người, bao gồm 4 yếu tố sau:
1. Nhiệt độ không khí
2. Độ ẩm
3. Tốc độ gió
4. Bức xạ
II. CÔNG TRÌNH THAM KHẢO
Tên công trình: Thắng House
Thiết kế: VTN Architects
Địa điểm: Đà Nẵng
Diện tích: 250 m2
Năm: 2019 Ý tưởng:
- Hình ảnh ngôi nhà nông thôn với nhiều
cây xanh nhiệt đới và không khí trong lành
nằm ngay trung tâm thành phố Đà Nẵng.
- Mang ánh sáng tự nhiên, không khí trong
lành đến từng góc nhà bằng cách chia đất
thành hai phần song song: một phần cho
khu vườn; phần còn lại là không gian sống
có cửa hướng vào khoảng thông tầng.
- Diện tích cây xanh bị mất do việc xây dựng được bù đắp bởi một vườn trái cây
trên đỉnh mái, che phủ tòa nhà.
- Hệ thống tưới nước tự động tái chế và chuyền nước từ ao cá đến vườn trên mái và ngược lại, hệ thống máy nước nóng năng lượng mặt trời.
1. Biểu đồ thể hiện nhiệt độ trung bình tháng ở Đà Nẵng
2. Biểu đồ sinh khí hậu ở Đà Nẵng
3. Biểu đồ wind wheel
4. Biểu đồ thể hiện độ ẩm và nhiệt độ bầu khô
5. Biểu đồ thể hiện bức xạ trung bình tháng
Sử dụng quạt trần để giảm nhiệt độ bên trong công trình vào những ngày nắng nóng (cửa sổ đóng để tránh nắng).
Không gian bên trong nhà được lùi sâu so với chỉ giới xây dựng, phía trước và mặt bên công trình trồng cây xanh giúp giảm nhiệt độ không khí.
Các cửa sổ và cửa đi bố trí đối diện nhau, theo hướng gió nhằm tạo hiệu ứng gió cho công trình.
Công trình có khoảng thông tầng giúp lấy sáng và tạo sự thông thoáng.
Trồng cây xanh trên mái để giảm lượng bức xạ mặt trời lớn xuống mái
I. TRUYỀN NHIỆT VÀ CÁC QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT
Sự truyền nhiệt từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi có nhiệt
độ thấp có thể diễn ra theo 3 phương thức:
1. Trao đổi nhiệt bằng phương thức dẫn nhiệt: diễn ra trong một vật thể hoặc nhiều vật thể tiếp xúc
với nhau bằng cách lan truyền sự chuyển động của các phân tử.
2. Trao đổi nhiệt bằng phương thức đối lưu: diễn ra từ môi trường rắn sang môi trường lỏng (hoặc khí), hoặc ngược lại.
3. Trao đổi nhiệt bằng phương thức bức xạ: diễn ra từ vật thể có bề mặt nóng hơn đến vật thể khác có nhiệt độ mát hơn.
Quá trình sinh nhiệt và trao đổi nhiệt của cơ thể con người với môi trường: được diễn ra qua các dạng khác nhau như đối lưu, dẫn nhiệt, bay hơi, ...
II. TRUYỀN NHIỆT QUA CẤU TRÚC
Truyền nhiệt ổn định qua cấu trúc: là truyền nhiệt
trong điều kiện nhiệt độ môi trường và nhiệt độ kết cấu
không đổi theo thời gian.
Công thức tính nhiệt trở của kết cấu bao che và hệ số
tổng truyền nhiệt (U - value):
Truyền nhiệt không ổn định: là truyền nhiệt trong điều kiện nhiệt độ môi trường và nhiệt độ kết cấu thay đổi theo thời gian.
Trường hợp này thường gặp trong thực tế. Vào mùa hè, biên độ dao động nhiệt rất lớn do tác động của bức xạ mặt trời.
Giá trị của hệ số U - value của kết cấu bao che càng
nhỏ => Nhiệt trở càng lớn => Tính cách nhiệt càng cao
1. Dao động của nhiệt độ tổng trên bề mặt bên ngoài
của kết cấu
2. Quá trình truyền nhiệt dao động qua kết cấu
3. Dao động của nhiệt độ ở bề mặt bên trong của kết cấu
Hệ số tắt dao động v0 và độ trễ dao động ε0 càng lớn, thì dao động
nhiệt mặt trong kết cấu càng nhỏ, độ lệch pha dao động càng lớn => khả năng kết cấu có thể giữ nhiệt
độ bên trong nó ổn định cao
III. THIẾT KẾ CẤU TRÚC VỎ BAO CHE THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU
THIẾT KẾ KẾT CẤU THEO YÊU CẦU CHỐNG NÓNG MÙA HÈ
1. Sử dụng vật liệu có hệ số U - value thấp; có hệ số dẫn nhiệt λ thấp và nhiệt trở của kết cấu lớn
1. Bảng thống kê hệ số U-value của một số loại vật liệu
2. Tiêu chuẩn về hệ số truyền nhiệt (U-value) của cấu trúc vỏ bao che công trình bởi Climate Zone Unit
3. Bảng tính toán U-value của 1 loại panel cách nhiệt
5. Tổng nhiệt trở R0, hệ số truyền nhiệt λ của một số cấu trúc tường ngoài thông dụng
2. Gia tăng lớp cách nhiệt cho cấu trúc vỏ bao che
- Sử dụng tường 2 lớp gạch + lớp vật liệu vật liệu cách nhiệt ở giữa
- Sử dụng gạch mát ở mặt ngoài hoặc mặt trong của tường
- Sử dụng các loại sơn chống nóng cho cửa sổ, tường
Tấm gạch mát với lớp cách nhiệt bảng cứng (rigid insulation) và lớp gỗ
Cấu trúc của 1 loại gạch mát
3. Sử dụng tường xanh, mái trồng cây để giảm thiểu tác động của bức xạ mặt trời
THIẾT KẾ KẾT CẤU THEO YÊU CẦU CHỐNG NÓNG MÙA ĐÔNG
Điều kiện về tiện nghi nhiệt: nhiệt độ mặt trong kết cấu
phải bằng hoặc vượt một giá trị cho phép
Nếu đk này được thỏa mãn → nhiệt độ mặt trong kết cấu
không gây cảm giác lạnh.
Điều kiện không đọng sương trên bề mặt: nhiệt độ mặt trong kết cấu phải vượt một giá trị nhiệt độ điểm sương
Một số cách hạn chế tình trạng đọng sương trên bề mặt vật
liệu cách nhiệt:
Giảm độ ẩm tại nguồn: Điều này liên quan đến việc tạo ra
ít độ ẩm hơn ngay từ đầu, hút hết không khí ẩm và mang
lại không khí khô hơn.
Kiểm soát ngưng tụ hiệu quả đòi hỏi phải giữ điểm sương
dưới nhiệt độ của bề mặt trong nhà và trong các hốc của
tòa nhà. Điểm sương có thể hạ thấp bằng cách cài đặt và
bảo trì hệ thống HVAC để kiểm soát độ ẩm trong nhà ở cả hai chế độ sưởi ấm và làm mát. Sử dụng hệ thống HVAC kín khí để giữ các điểm sương trong nhà thấp.
Thiết kế bao che công trình để ngăn chặn sự ngưng tụ hơi nước. Lớp vỏ bao che công trình được làm kín bằng
cách sử dụng màng chắn không khí (air barrier). Hệ thống
màn chắn phải giảm đáng kể sự rò rỉ của không khí bên
trong công trình ra lớp vỏ bao che bên ngoài vào mùa lạnh.
HVAC là tên viết tắt của cụm từ Heating, Ventilating, and Air Conditioning, gọi tắt là hệ thống điều hòa không khí.
HERBERT AND KATHERINE JACOBS SECOND HOUSE
Location: 3995 Shawn Trail in Madison, Wisconsin, United States
Year: 1946-1948
Architect: Frank Lloyd Wright
ở dưới lòng đất. Phần ngầm mở ra khu vườn trũng thông qua những cửa sổ kính cong lớn quay về hướng Nam. Bờ kè ở phía bắc và bức tường đá dày bảo vệ ngôi nhà khỏi những cơn gió mạnh, cung cấp nhiệt vào mùa đông và mát mẻ vào mùa hè.
Mặt cắt công trình
tiết cấu tạo cửa
II. PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG
Wisconsin nằm ở phía bắc của Hoa Kỳ, có khí hậu lục địa ẩm ướt, khắc nghiệt với biên độ nhiệt trong năm cao. Cụ thể, hiện trạng công trình đón gió bắc rất lạnh vào mùa đông và ánh nắng nóng gay gắt vào mùa hè.
Ngày đông chí vào lúc 9h sáng, mặt trời có góc cao độ thấp (12,28o), góc phương vị là 139,41o.
Khí hậu khắt nghiệt với biên độ nhiệt trong năm cao (tomax=35o, tomin<-10o)
Ngày hạ chí vào lúc 9h sáng, mặt trời có góc cao độ khá lớn (45,51o), góc phương vị là 105.66o.
Gió thổi mang hơi ẩm cao (>70%)
Hướng Bắc có gió thổi mạnh (tốc độ khoảng 22m/s) và
mang lượng nhiệt lạnh nhất trong năm
III. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ
HÌNH DÁNG CÔNG TRÌNH, CẤU TRÚC VỎ BAO CHE
Hình khối của công trình là một hình cung có góc tâm 120o
cung lớn nằm ở hướng Bắc, cung nhỏ hướng về phía Nam.
Frank Lloyd Wright sử dụng các vật liệu tự nhiên của địa phương như đá và gỗ. Đối với phần móng và sàn tầng trệt, ông sử dụng bê tông cốt thép.
Ở mặt đứng phía Bắc, Đông và Tây được đắp đất với chiều cao lên hết tầng trệt. Bức tường cong có độ dày 900 mm cấu tạo bởi 2 lớp đá vôi và 1 lớp vật liệu cách nhiệt. Lên tầng 2, công trình mở cửa sổ với mục đích tạo sự thông thoáng cho căn nhà.
Mặt tiền phía nam được thiết kế hoàn toàn bằng kính cao 4,25 m phóng tầm nhìn ra khu vườn hình tròn.
=> Tương phản: Mặt đứng phía Bắc khép kín, tạo ra sự
riêng tư và bảo vệ nhà ở khỏi gió và không khí lạnh. Mặt
đứng phía Nam, hoàn toàn bằng kính, mở ra khu vườn, đón
ánh nắng mặt trời vào mùa đông, Mái hình vòng cung, có độ dốc nhẹ, dẫn nước mưa cung cấp cho khu vườn.
Lối tiếp cận công trình khuất khỏi mặt đứng phía bắc, là một
đường hầm được đào xuyên qua lớp đất đắp hướng đến
khu vườn bên trong. Các cửa từ mặt tiền phía nam bằng
kính dẫn vào không gian tầng trệt.
=> Giúp ngăn những cơn gió lạnh phương Bắc vào mùa
đông luồn vào nhà; tránh lối tiếp cận trực tiếp vào chỗ ở.
Đường cong của mặt đứng cộng thêm lớp đất đắp bảo vệ làm giảm diện tích tiếp xúc với gió lạnh hướng Bắc => Giảm thất thoát nhiệt ra khỏi nhà vào mùa đông.
Nhờ phân tích, tính toán góc cao độ của mặt trời vào các mùa trong
năm, kts Frank Lloyd Wright đã thiết kế một hệ thống mái che với
độ dài vươn ra nhằm thỏa mãn:
Vào mùa đông, góc cao độ của mặt trời thấp nhất (8,56o vào 8:30 sáng ngày đông chí), mặt tiền phía nam được lắp kính nhận bức
xạ mặt trời vào ban ngày. Sàn tầng 2 lui về tạo không gian thông
tầng cho phép ánh nắng tự nhiên tràn hết vào không gian tầng
1 bên dưới, làm không khí ấm lên thông qua hiệu ứng nhà kính.
Frank Lloyd Wright cũng đã áp dụng nguyên lý truyền nhiệt qua cấu
trúc và năng lượng địa nhiệt, cho ánh nắng ban ngày sưởi ấm bức
tường đá và lớp đất đắp để khi vào ban đêm, do độ ổn định nhiệt
của vật liệu đá và mặt đất cao, nhiệt lượng được hấp thụ vào ban ngày lúc này tỏa ra giúp sưởi ấm cho cả công trình.
Bên cạnh đó, với thiết kế thông tầng ở khu vực phòng khách, hiện
tượng đối lưu xảy ra với không khí nóng từ lò sưởi và bức tường
đá ở tầng trệt di chuyển lên tầng 2 theo trọng lực, qua không gian thông tầng và khu vực cầu thang, đẩy không khí lạnh từ tầng 2 xuống. Từ đó sưởi ấm cho toàn bộ công trình.
Vào mùa hè, góc cao độ của mặt trời cao (70,410 vào 12 h trưa ngày hạ chí), phần nhô ra của mái che giúp bảo vệ mặt đứng phía nam khỏi bức xạ của mặt trời. Đồng thời công trình bố trí hệ thống
cửa sổ nhỏ cao 600 mm ở mặt đứng hướng Bắc với mục đích tạo
hiệu ứng gió cho công trình khi đón gió nhẹ từ mặt đứng phía Nam.
Gió hướng Bắc (Đông) Mùa đông
Mùa hè
Thông gió mùa hè
CHUYÊN ĐỀ 4:
THIẾT KẾ CÁC HÌNH THỨC
CHE NẮNG TRÊN MẶT ĐỨNG
CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC
I. CÁC HÌNH THỨC KẾT CẤU CHE NẮNG
KẾT CẤU CHE NẮNG KIỂU NẰM NGANG
Kết cấu che nắng kiểu nằm ngang được đại diện bởi góc
VSA trên biểu đồ
Một kết cấu lớn hay nhiều kết cấu nhỏ có thể cho cùng
một kết quả trên biểu đồ nếu chúng có cùng VSA
Kết cấu che nắng nằm ngang hiệu quả nhất khi mặt trời gần như đối diện với cửa sổ
KẾT CẤU CHE NẮNG KIỂU NẰM NGANG
Kết cấu che nắng kiểu thẳng đứng được đại diện bởi góc
HSA trên biểu đồ
HSA trong khoảng [-90o; 90o]
Kết cấu che nắng kiểu thẳng đứng hiệu quả nhất khi mặt
trời nằm lệch về một phía của cửa sổ
KẾT CẤU CHE NẮNG KIỂU HỖN HỢP
Là sự kết hợp của 2 loại kếtcấu che nắng nằm ngang và
thẳng đứng
1. Các hình thức kết cấu che nắng
2. Hướng thuận lợi và hiệu quả tầm nhìn của các hình thức kết cấu che nắng
II. CÔNG TRÌNH THAM KHẢO
THE DAVID H. KOCH CENTER FOR CANCER CARE
Year: 2019
Location: New York, NY
Area: 69677 m2
Architect: Ennead Architects
Envelope Consultant: Heintges
Environmental Consultant: Atelier Ten
Mechanical Engineer: JB&B
Ý TƯỞNG
Khối công trình lớn (cao 25 tầng) được chia thành các khối nhỏ hơn phục vụ cho các nhu cầu sử dụng khác nhau. Các khối không gian chức năng được kết nối bằng hệ thống giao thông theo chiều dọc từ công cộng đến riêng tư.
Mặt tiền đáp ứng giúp giảm nhiệt mặt trời và ánh sáng chói, đồng thời tạo tầm nhìn bao quát ra dòng sông phía Đông.
Tất cả các hệ thống tòa nhà được thiết kế đáp ứng yêu cầu về khả năng phục hồi sau lũ lụt để cho phép tòa nhà tiếp tục
mở cửa nếu có tình huống thiên tai xảy ra.
HIỆN TRẠNG
1. Đổ bóng của tòa nhà lân cận lên mặt đứng hướng Đông
2. Đổ bóng của tòa nhà lân cận lên mặt đứng hướng Nam (ở nhiều vị trí khác nhau của ct)
3. Mặt đứng hệ lam che nắng:
- Có 6 khoảng cách (giữa các tấm lam) chia thành 6 modules: A, B, C, D, E, F
- Có 3 loại cửa kính với chiều rộng: 1’6” (457 mm); 3’0” (914 mm); 4’6” (1372 mm)
5. Bức xạ mặt trời theo từng độ dài khác nhau của tấm lam che nắng (lấy chiều rộng cửa kính là 3’ ~ 914 mm)
PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT KHOẢNG CÁCH
1. Thiết kế ban đầu => Phân tích bức xạ mặt trời xuyên qua lớp kính=> Phương án đề xuất => Lượng bức xạ ở phương án đề xuất
2. Các vùng có lượng bức xạ được cải thiện, đạt mức cho phép (ở phương án đề xuất)
3. Bảng thống kê lượng bức xạ với 3 trường hợp: Không có kc che nắng; kc che nắng theo thiết kế ban đầu; kc che nắng đề xuất
4. Cường độ ánh sáng tự nhiên ở mặt đứng hướng Đông
5. Cường độ ánh sáng tự nhiên ở mặt đứng hướng Nam
Mđ hướng Nam Mđ hướng Đông
I. MỤC ĐÍCH CỦA THÔNG GIÓ, DÒNG CHẢY KHÔNG KHÍ
1. Thông gió để thông thoáng: cung cấp khí sạch, loại bỏ mùi và chất gây
ô nhiễm
2. Thông gió để làm mát công trình: loại bỏ nhiệt thừa bên trong công trình
3. Thông gió để tăng tiện nghi nhiệt: thoát nhiệt trên bề mặt da
}
=> Phụ thuộc vào lưu lượng không khí => Phụ thuộc vào vận tốc không khí
Sự chênh lệch áp suất dẫn đến hiện tượng dòng chảy không khí tự nhiên xảy ra, gây ra 2 hiệu ứng:
Hiệu ứng ống khói:
Hiệu ứng ống khói (stack effect) – áp lực nhiệt – xảy ra khi không khí bên trong ‘ống khói’ nóng hơn không khí bên ngoài.
Khí nóng sẽ bay lên cao và được thay thế bởi khí mát hơn từ bên ngoài.
Hiệu ứng cũng xảy ra khi có sự chênh lệch lớn về độ cao của lối vào của khí (thấp) và lối thoát khí (cao).
Hiệu ứng gió:
Hiệu ứng gió (wind effect) – áp lực khí động – thường cho hiệu quả tốt hơn.
Phía đón gió của công trình mang áp lực dương, trong khi đó phía khuất gió mang áp lực âm. Nhờ vào chênh lệch áp lực
này tạo ra động lực giúp thông gió xuyên phòng đạt hiệu quả cao.
II. CÔNG TRÌNH THAM KHẢO
HARVARD HOUSEZERO
Architects: Snøhetta
Location: Cambridge, USA
Year: 2018
Area: 427.4 m2
Civil Engineering: Bristol Engineering
Energy/Climate Engineer:Skanska Teknikk
Buildings
nhiên và tạo ra không khí thải carbon.
1. Nhiệt độ trung bình Cambridge, Mỹ
2. Biểu đồ sinh khí hậu ở địa phương
3. Hệ thống thông gió, chiếu sáng, tái tạo năng lượng của công trình
4. Khảo sát hiệu năng thông gió xuyên phòng của 1 không gian trong công trình: 4a. Mặt bằng tầng 2
4b. Mặt cắt hướng Đông - Tây qua ống thông gió
Thông gió tự nhiên trong công trình được điều chỉnh bởi hệ
thống phần mềm, mảng cảm biến để tự động mở và đóng
cửa sổ, duy trì tiện nghi nhiệt ổn định bên trong suốt năm. Tuy
nhiên, các cửa sổ có thể mở bằng tay để đảm bảo sự thoải mái
cá nhân.
Một ống thông hơi sử dụng nhiệt năng của mặt trời để tạo hiệu
ứng ống khói hỗ trợ thông gió trong không gian làm việc dưới
tầng hầm. Các mặt của ống khói được làm bằng kính hướng về
phía Đông đưa ánh sáng tự nhiên vào lõi thang.
Kết quả khảo sát
CÔNG TRÌNH THAM KHẢO
GLOBAL ECOLOGY RESEARCH CENTER
Location: Stanford, California
Architect: EHDD Architecture
Area: 10,900 ft2 (~1010 m2)
Year: 2004
Trung tâm Nghiên cứu Sinh thái Toàn cầu tại Đại học
Stanford phục vụ cho nhu cầu thí nghiệm của khoa
Global Ecology và văn phòng làm việc cho Viện Carne-
gie của Washington
Dự án này đã phá dỡ một số tòa nhà và xây dựng khu
nghiên cứu trên một hiện trạng mà Viện Carnegie sở
hữu từ năm 1928, cải thiện giao thông kết nối giữa hai
bộ phận và tạo ra một không gian chung ở ngoài trời.
CHIẾN LƯỢC THIẾT KẾ: LOW ENERGY BUILDING?
Thiết kế tối ưu cho ánh sángche nắng
Hình dáng công trình mỏng, dài theo
hướng Đông – Tây, mặt đứng bắc và
nam mở cửa sổ có che nắng, do đó
tránh lượng bức xạ mặt trời trời trực
tiếp vào mùa hè.
Chiều dài các cửa sổ lớn; bố trí hệ
thống cửa ở gần sát mái. Vì vậy toàn
bộ công trình với bề rộng khoảng
12m có thể nhận được lượng chiếu
sáng tự nhiên lớn.
Kính của cửa sổ là kính cản nhiệt (low-E glass) giúp giảm lượng bức xạ mặt trời nhưng vẫn đảm bảo hiệu suất chiếu sáng
Làm mát
Công trình thiết kế hệ thống phun mái “Night Sky”. Nó tạo ra một “lớp sương” trên mái nhà vào ban đêm qua vòi phun nhỏ. Nước phun ra
được làm mát chủ yếu vào ban đêm
bằng năng lượng địa nhiệt và hệ thống sê nô trên mái sẽ thu lại vào
bể chứa.
Lượng nước để giải nhiệt bằng một
nửa so với máy làm lạnh bằng nước
thông thường. Và nước được làm
mát ở nhiệt độ 13-16 °C chỉ tốn lượng
điện năng 0,04 kW / tấn
Thông gió
Các yêu cầu chức năng khác nhau được phân chia không gian: không gian cần kiểm
soát không khí chặt chẽ (phòng lab) và không gian yêu cầu mức tiện nghi nhiệt thấp hơn (văn phòng). Khu phòng lab ở tầng trệt có cửa sổ đóng kín, do đó không khí sạch
được cung cấp cơ học (Mechanical ventilation systems) thông qua ống dẫn chạy dài giữa công trình.
Các khu chức năng trên tầng 2 tận dụng tối đa thông gió tự nhiên, sử dụng cửa sổ mở
kết hợp cửa sổ thông tầng trên cao tạo hiệu ứng ống khói (stack effect).
Để cải thiện sự thoải mái vào những ngày nóng, tháp đón gió bắt những làn gió từ trên cao đưa xuống tiền sảnh. Gió khi đi qua ống
đón được cấp ẩm và làm mát, giúp hạ nhiệt độ, mang không khí mát mẻ vào hành lang.
Sưởi
Độ dốc của mái trên tầng hai và các tấm
phản chiếu ở tầng 1cho phép công trình hấp
thu tối đa bức xạ mặt trời trong những tháng
mùa đông. Tòa nhà cũng sử dụng hệ thống
sưởi bức xạ ở các tấm sàn bê tông, cung
cấp nguồn nhiệt lớn.
Công trình cũng được sưởi ấm qua hệ thống
sưởi ấm cơ học (Mechanical Heating)
THIẾT KẾ BỔ SUNG
Global Ecology Research Center, với thiết kế tích
hợp được dự đoán là sử dụng 57% mức năng lượng so với công trình thông thường có cùng quy mô và
mục đích sử dụng. Tuy nhiên, thiết kế lại đạt điểm
thấp tại nhiều trang kiến trúc đánh giá việc sử dụng và tái tạo năng lượng. Những vấn đề này có thể
được giải quyết bằng cách kết hợp những điều sau:
1. Bảng PV + Bãi đậu xe xử lý nước mưa
Tấm PV sẽ cung cấp năng lượng cho Global Ecology Research Center.
Mảng xanh xung quanh bãi đậu xe sẽ cung cấp
bóng râm cho các phương tiện giao thông, đồng
thời tận dụng được nguồn nước mưa
2. Đất ngập nước (wetlands) được xây dựng
Đất ngập nước cung cấp môi trường sống cho động vật hoang dã và khả thi về mặt kinh tế.
3. Tua bin gió
Các tua bin gió sẽ giúp tạo ra năng lượng bổ sung
được lưu trữ và được sử dụng cho việc chiếu sáng cho khu văn phòng và hệ thống HVAC
4. Vườn cộng đồng
Khu vườn cộng đồng sẽ giúp làm sạch không khí, làm sạch nước, sản xuất thực phẩm, tạo mảng thực
vật phong phú cho công trình.
KHÍ HẬU NHIỆT ĐỚI VÀ KIẾN TRÚC LÀNG TRUYỀN THỐNG BẮC BỘ
Nhà ở của các dân tộc miền núi
Được chia làm 2 loại: nhà nửa sàn nửa đất, nhà sàn, nhưng chủ yếu vẫn là kiểu nhà sàn.
Thông gió: Áp dụng thông gió ngang bằng hệ thống cửa đón gió và thoát gió hợp lý. Xung quanh nhà bố trí hệ thống hiên lan can rất nhiều dùng để làm nơi hóng mát.
Thông gió đứng thông qua hai đầu hồi nhà
Vật liệu: Lựa chọn loại cây trồng hợp lý có vòng đời sinh trưởng ngắn làm rường cột nhà cũng như vật liệu bao che mái lợp => ảnh hưởng thấp đến phá hoại môi trường, để lại hiện trạng sạch nếu nhà bị dỡ bỏ.
Mái nhà lợp loại vật liệu cỏ tranh dày để chống nóng.
Còn tường làm bằng phên tre đan hoặc trát thêm đất => Độ ổn định truyền nhiệt cao
Sưởi ấm, ánh sáng: Nhà thường có hiên nhà dài đón được hướng nắng
để phơi thóc lúa, áo quần.
Vào mùa đông, hệ thống cửa sập kín và bếp lửa được
bố trí ở trung tâm của ngôi nhà, ngoài đun nấu còn có
tác dụng sưởi ấm rất hiệu quả.
Đối phó với
bất lợi từ khí hậu
Vị trí nhà ở thường ở lưng chừng và triền đồi thấp.
Quay mặt ra thung lũng, lưng tựa vào núi => Tránh ngập lụt.
Bố trí khuôn viên và hướng phụ thuộc vào địa hình và
nguồn nước. Nhà sàn gác trên cột đưa lên cao khoảng
2m so với mặt đất để giảm thiểu sự cản trở dùng lũ và
tạo luồng không khí đối lưu bên dưới, chống ẩm, mốc.
Nhà ở đồng bằng
Thông gió:
Ngôi nhà bố trí ở hướng Nam hoặc Đông Nam để đón gió
mát về mùa hè và chống lại gió rét mùa đông. Làm tường bao che linh hoạt ở phía Nam bằng cửa lùa, tấm phên, dại...
mở nhiều cửa ở phía Đông và Nam để tạo ra luồng gió thay
đổi không khí trong nhà về mùa đông. Còn cửa phía sau thì
mở ít diện tích tường để tránh gió xấu.
Đầu hồi nhà bao giờ cũng có lỗ thông gió để tạo thông gió xuyên phòng.
Vật liệu:
Làm mái che bằng ngói 2-3 lớp có khí lót vữa giữa các lớp
để hạn chế bức xạ mặt trời, làm giảm biên độ giao động nhiệt ở mặt trong của công trình. Tường nhà bằng đá, gạch đất nung, gỗ, vách tường gỗ hoặc gạch xây. Vì độ ẩm tương đối cao nên tường nhà thường được đắp đất với vữa sét có khả năng hút ẩm.
Đối phó với
bất lợi từ khí hậu
Làm hiên trước nhà chống nắng hắt, mưa xối và hạ nhiệt độ luồng gió thổi vào nhà.
Các công trình phụ như bếp, vệ sinh, chuồng trại thường
được đặt ở phía Tây và Tây Bắc được hong khô và hạn chế
bức xạ trực tiếp của mặt trời lên khối nhà chính.
Đào ao và trồng cây khuôn viên làm giảm nhiệt độ không khí.
Nhà trồng cây thấp có lá to ở phía Bắc nhằm hạn chế tác
động trực tiếp của gió mùa Đông Bắc lên công trình. Còn ở
phía Nam trồng cây thân cao và làm mái hiên thấp nhằm tạo
điều kiện cho gió mùa Đông Nam dễ dàng thổi vào nhà, tạo
khe gió thúc đẩy đối lưu.
Mái có độ dốc lớn để thoát nước mưa.
Nhà chữ nhất Nhà chữ đinh
Nhà chữ môn Nhà hình thước thợ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Giáo trình môn vật lý kiến trúc chương 3 - Lê Thị Hồ Vi
https://kienviet.net/2020/01/10/thang-house-vtn-architects/
Giáo trình môn vật lý kiến trúc chương 4- Lê Thị Hồ Vi
QCVN 09:2013/BXD (phần phụ lục)
Analyse Bioclimatique de la Maison Jacobs II de Frank LloydWright - Maria Angeles Beltran, Julián García, Emmanuel Dufrasnes
View of Jacobs House 2 Middleton - Dick van Gameren
Giáo trình môn vật lý kiến trúc chương 5 - Lê Thị Hồ Vi
Atelier Ten – Daylight Case Studies - Jessica Zofchak
http://www.ennead.com/work/msk
Giáo trình môn vật lý kiến trúc chương 6 - Lê Thị Hồ Vi
Harvard HouseZero - Harvard center for green buildings and cities
Natural ventilation - Kiran Mai Das, B.Ach IX SEMESTER, DCA , ANJORA, DURG
Harvard HouseZero Animation: https://www.youtube.com/watch?v=UbQtQnmwKA4
https://snohetta.com/project/413-harvard-housezero
03 Suitainable site and building (Global Ecology Center) - Michael Joseph, Scott Shores
Global Ecology Center at Stanford University Factor Ten Engineering Case Study - Michael Bendewald, Jennilee Harrison, Alok Pradhan
https://www.aiatopten.org/node/144
http://tboake.com/carbon-aia/case/global/global10.html
http://thietkenhavanthanh.com/tin/khi-hau-nhiet-doi-va-kien-truc-lang-truyen-thong-bac-bo-190
https://danviet.vn/doc-dao-kien-truc-nha-truyen-thong-vung-nui-phia-bac-7777169842.htm
https://www.tapchikientruc.com.vn/chuyen-muc/ve-nha-o-nong-thon-truyen-thong-bac-bo.html
https://kientrucvietas.com/kien-truc-truyen-thong-cua-nha-nong-thon-dong-bang-bac-bo
PHẦN MỀM HỖ TRỢ: Climate Consultant 6.0, Optivent 2.1: https://naturalcooling.co.uk/optivent
