Sổ tay Thiết kế kiến trúc hiệu quả năng lượng

SỔ TAY THIẾT KẾ KIẾN TRÚC HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG

i

MỤC LỤC

Mục lục i

A. PHẦN MỞ ĐẦU 1

B. KHÁI NIỆM KIẾN TRÚC HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG 3

C. CÁC THUẬT NGỮ VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 4

I - Các thuật ngữ thông dụng 4

II - Các phương pháp phân tích 5

D. QUY HOẠCH VÀ THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG 8

I- Solar envelope 8

II - Daylight envelope 11

III - Outdoor room 12

IV - Neighborhood sunshine 13 E. GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC 14

I - Các giải pháp làm mát,lấy sáng 14

1. Bố trí các không gian sinh hoạt ngoài trời (Locating Outdoor Rooms) 14

2. Những công trình có khả năng thông thoáng (Permeable Buildings) 15

3. Mặt bằng mỏng và trải dài theo hướng Đông Tây

(Thin plan+ East-West plan) 16

4. Vùng đệm (Buffer zones) 16

5. Độ sâu chiếu sáng vào công trình (Deep sun) 17

6. Ánh sáng phản chiếu (Borrowed daylight ) 18

II – Các giải pháp sử dụng hệ thống làm mát thụ động 19

1. Thông gió tự nhiên(Natural Ventilation) 19

2. Mái che (Shading) 21

3. Bẫy gió (Wind Towers) 21

4. Hiệu ứng sân trong (Courtyard Effect) 23


ii

F. GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 25

I – Các giải pháp chiếu sáng 25

1. Ánh sáng 25

2. Phân vùng ánh sáng tự nhiên chiếu vào phòng 25

3. Hình thức lấy sang 26 4. Hình thức bẫy sáng theo phương ngang 27

5. Thiết bị che nắng 29 II – Các giải pháp cách nhiệt& làm mát 31

1. Các hình thức hấp thụ nhiệt của công trình 31

2. Địa nhiệt 31

3. Cách nhiệt cho công trình 32

4. Vỏ bao che nhiều lớp 33

5. Bao che 2 lớp (Double envelopes) 35

6. Mái xanh (Green roof) 36

III – Các hệ thống hỗ trợ 39

1. Hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời 39

2. Tái sử dụng nước mưa 43

3. Tái sử dụng nước đã qua sử dụng 44

IV - Kết cấu bao che 46

1. Tác động của kết cấu bao che đến công tác thiết kế 46

2. Vật liệu tường 47

3. Vật liệu mái 49

G - PHỤ LỤC I

H - TÀI LIỆU THAM KHẢO XII


iii

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI

D. QUY HOẠCH THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG Trình bày một số phương pháp phân tích hỗ trợ xác định sơ bộ vị trí và hình khối công trình trong giai đoạn thiết kế mặt bằng tổng thể theo kiến trúc bền vững. I. SOLAR ENVELOPE Dung tích xây dựng tối đa trên một khu đất mà không gây ảnh hưởng đến việc chiếu

sáng trực tiếp của các khu kế cận. II. DAYLIGHT ENVELOPE Giới hạn tối đa có thể xây dựng được mà vẫn đảm bảo sự chiếu sáng tự nhiên cho các công trình và khu đất xung quanh. III. WINTER OUTDOOR ROOMS Vùng không khí vừa hấp thụ nhiệt năng từ ánh sáng mặt trời và giữ nhiệt, hạn chế thất thoát ra xung quanh. IV. NEIGH BORHOOD SUNSHINE Sự chiếu sáng tự nhiên của các công trình trong tác động qua lại với nhau.

E. GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC Chương này giới thiệu các giải pháp thiết kế kiến trúc nhằm đạt được hiệu quả thông gió và tiện nghi nhiệt một cách tốt nhất,đồng thời cũng đưa ra các ví dụ thể hiện sự tốt hay xấu của các giải pháp. I . CÁC GIẢI PHÁP LÀM MÁT ,LẤY SÁNG :

1. Bố trí các không gian sinh hoạt ngoài trời (Locating Outdoor Rooms)

Việc xác định vị trí của các phòng tiếp xúc bên ngoài với mối quan hệ đến mặt trời và gió có thể làm kéo dài sự tiện nghi của các phòng tiếp xúc bên ngoài.

2.Những công trình có tính năng thông thoáng (Permeable Buildings)

Các công trình có khả năng thông thoáng này kết hợp các mặt bằng và mặt cắt mở để thông gió ngang hoặc thông gió đứng hoặc kết hợp cả hai.

3.Mặt bằng mỏng và trải dài theo hướng Đông Tây(Thin plan + East-West plan)

Việc sắp xếp các phòng theo dạng mặt bằng mỏng sẽ có thể lấy được ánh sáng ban ngày vào từng không gian.


iv

Cách sắp xếp mặt bằng trải dài theo hướng Tây-Đông làm gia tăng bề mặt đối diện với gió và ánh sáng .

4.Vùng đệm (Buffer zones)

Những căn phòng có thể chịu được sự dao động của nhiệt độ được đặt ở giữa bảo vệ các phòng khác với các nhiệt độ nóng lạnh không tiện nghi.

5.Độ sâu chiếu sáng vào công trình (Deep sun)

Độ sâu chiếu sáng vào công trình đặc phụ thuộc vào việc tổ chức mặt bằng và mặt cắt một cách hiệu quả.

6. Ánh sáng phản chiếu (Borrowed daylight)

Ánh sáng phản chiếu có thể được sử dụng khi những không gian nhỏ được tổ chức cạnh nhau để được một không gian đầy đủ ánh sáng cao và rộng hơn .

II .CÁC GIẢI PHÁP SỬ DUNG HỆ THỐNG LÀM MÁT THỤ ĐỘNG (passive cooling)

1.Thông gió tự nhiên(Natural Ventilation)

Thông gió tự nhiên thu thập các gió thịnh hành và sử dụng khuynh hướng của không khí nóng để làm tăng thêm việc làm mát công trình.Tạo một mặt bằng gắn với việc nắm bắt những cơn gió thịnh hành và thiết kế công trình tận dụng sự bay lên của không khí nóng để kéo không khí mát vào công trình là một trong những cách thực hiện hiệu quả nhất về chi phí làm mát cho công trình

1.1.Thông gió ngang (Cross ventilation)

Thông gió ngang qua các phòng được gia tăng bởi các khoảng mở lớn trên cả hai nơi đầu gió và cuối gió.

1.2.Thông gió đứng (Stack ventilation)

Thông gió đứng qua các phòng được gia tăng bởi sự chênh nhau về chiều cao càng lớn của khoảng mở trên và dưới.

1.3. Sự kết hợp

-Kết hợp thông gió một bên với thông gió ngang

-Kết hợp thông gió ngang và đứng


v

2. Bóng râm(Shading) - Mái che (A layer of shades)

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

3. Bẫy gió (Wind Towers)

Bẫy gió có thể bắt những con gió nhẹ ở phía trên mái vào công trình mà những của sổ có lối đón gió ít.

4. Hiệu ứng sân trong (Courtyard Effect)

• Shady courtyard : Sân trong cao và hẹp có thể được sử dụng để kéo không khí mắt xuống. • Breezy or calm courtyards : Sân lấy gió có thể thấp,rộng và thông thoáng trong khi sân lặng gió nên đóng lại và đủ cao để che gió nhưng đủ rộng đẻ nhận ánh sáng. • Atrium :Một sân trong hay sân lấy sáng giữa một công trình có thể cung cấp ánh sáng cho các phòng xung quanh đó.

F. CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT - TỐI ƯU HÓA HIỆU QUẢ THIẾT KẾ I - CÁC GIẢI PHÁP CHIẾU SÁNG

1. Ánh sáng : kiểm soát sự phân bố ánh sáng ban ngày vào trong công trình 2. Phân vùng ánh sáng tự nhiên chiếu vào phòng – qui trình thiết kế đề xuất : bố trí những không có yêu cầu chiếu sáng tương tự nhau vào cùng một khu vực, tối ưu hóa chiến lược thiết kế cho từng khu vực. 3. Hình thức lấy sáng : Hình thức này chủ yếu là tạo những khoảng mở trên tường và mái để ánh sáng tự đi vào trong không gian

4. Hình thức bẫy sáng theo phương ngang – phản xạ ánh sáng – qui trình thiết kế + Light shelves - sử dụng để phân phối đồng đều hơn ánh sáng ban ngày vào một công trình, tạo ra một mô hình chiếu sáng nhiều hơn bằng cách chuyển hướng ánh sáng ban ngày và tăng sự khuếch tán ánh sáng + Solar reflectors + Các bề mặt phản xạ trong phòng


vi

5. Thiết bị che nắng – qui trình thiết kế Thiết bị che nắng sử dụng làm giảm đáng kể lượng nhiệt từ bức xạ mặt trời tác động đến công trình xây dựng nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu về ánh sáng vào công trình và thông gió tự nhiên. + Thiết bị che nắng cố định + Thiết bị che nắng di động + Qui trình thiết kế

II - CÁC GIẢI PHÁP CÁCH NHIỆT & LÀM MÁT 1. Hình thức hấp thu nhiệt của công trình 2. Địa nhiệt – các bước thực hiện : sử dụng trái đất như một nguồn để cải thiện hiệu suất của chu trình làm mát do nhiệt độ mặt đất ít biến động hơn so với nhiệt độ của không khí. 3. Cách nhiệt cho công trình :giảm bớt lượng hấp thụ bức xạ măt trời của công trình 4. Skin thickness : Chiều dày vỏ bao che của công trình để đảm bảo cách nhiệt theo yêu cầu.

5. Double Envelopes - Qui trình thiết kế : Kết cấu vỏ bao che hai lớp nên được lựa chọn để giảm âm thanh, giảm các tác động về nhiệt vào bên trong công trình 6. Green roof - Vấn đề cần chú ý - Qui trình thiết kế : hệ thống mái kết hợp với hệ thống cây trồng giúp công trình chống lại sự tác động của năng lượng mặt trời, và môi trường trong đô thị 7. Vật liệu cách nhiệt – qui trình lựa chọn – thiết kế: loại vật liệu đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng thiết kế để kiểm soát khí hậu và tiết kiệm năng lượng cho công trình III –CÁC HỆ THỐNG HỖ TRỢ 1. Hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời : Hệ thống giúp chuyển đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng , giảm thiểu tiêu thụ năng lượng trong công trình , nâng cao và đáp ứng một hình ảnh xây dựng mới.


vii

2. Tái sử dụng nước : Các hình thức tái sử dụng nước trong công trình giúp làm giảm việc tiêu thụ nước sạch từ các nguồn cung cấp + Tái sử dụng nước mưa - Tái sử dụng nước xám - Bề mặt thấm nước IV –KẾT CẤU BAO CHE Nội dung chương này trình bày về các tính chất vật lý quan trọng của vật liệu có liên quan đến thiết kế tiện nghi nhiệt cũng như giới thiệu về một số kết cấu bao che phổ biến hiện nay và các phương pháp phân tích tiện nghi nhiệt của phần mềm Ecotect. 1. Tác động của kết cầu bao che đến công tác thiết kế : Giới thiệu vai trò của kết cấu bao che, vai trò và các thông số kỹ thuật quan trọng của vật liệu được sử dụng trong phần mềm Ecotect. 2. Vật liệu tường : Giới thiệu các cấu tạo các loại tường , ưu, nhược điểm , thông số kỹ thuật . 3. Vật liệu mái : Giới thiệu các cấu tạo các loại mái , ưu, nhược điểm , thông số kỹ thuật .

Trang 1


A.PHẦN MỞ ĐẦU

I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 21 đã trôi qua. Trong hơn 10 năm ấy, thế giới đã ghi nhận những bước phát triển nhảy vọt về khoa học kỹ thuật, nhưng song hành với đó, những thách thức to lớn đối với nhân loại cũng hiện ra ngày một rõ nét. Các nguồn năng lượng truyền thống đang dần cạn kiệt, tình trạng ô nhiễm môi trường ngày một tồi tệ, sự biến đổi khí hậu diễn biến ngày càng phức tạp , gây ra những hậu quả khôn lường. Tất cả những vấn đề đó đặt ra thách thức to lớn đối với sự tồn vong và phát triển của thế giới. Chính điều đó khiến cho chúng ta ngày một ý thức rõ hơn về tầm quan trọng của sự phát triển bền vững. Ngành kiến trúc-xây dựng, với tính chất là một trong những ngành tiêu thụ năng lượng nhiều nhất trên thế giới ( các công trình kiến trúc chiếm đến 72% điện năng tiêu thụ, 39% tổng năng lượng tiêu thụ và 38% lượng CO2 thải ra toàn cầu (1) ), là một mắt xích vô cùng quan trọng trong công cuộc xây dựng sự phát triển bền vững của nhân loại. Đó là lý do khiến các nền kiến trúc phát triển trên thế giới đang ủng hộ một cách mạnh mẽ xu hướng thiết kế kiến trúc bền vững và đưa nó trở thành một xu thế tất yếu của thế kỷ 21. Tại Việt Nam, kiến trúc bền vững, hay ở một mức độ đơn giản hơn, là kiến trúc hiệu quả năng lượng (HQNL), đã và đang được phổ biến và khuyến khích một cách rộng rãi. Một số bước tiến đã được ghi nhận, như việc đưa ra tiêu chuẩn LOTUS dành cho thiết kế kiến trúc bền vững tại Việt Nam, đưa kiến trúc HQNL vào chương trình giảng dạy tại các trung tâm đào tạo kiến trúc sư lớn của cả nước. Tuy nhiên, việc học tập, nghiên cứu và ứng dụng kiến trúc HQNL tại Việt Nam hiện nay vẫn còn gặp nhiều khó khăn, thứ nhất là do nguồn tài liệu tiếng Việt vẫn còn hạn chế cả về số lượng lẫn chất lượng. Đa phần các tài liệu hiện có thường đi sâu về lý thuyết và các khái niệm phức tạp, khó ứng dụng trực tiếp vào trong quá trình thiết kế. Bên cạnh đó, các kiến trúc sư Việt Nam không được trang bị những công cụ phân tích điện toán hiện đại để chứng minh cho tính hiệu quả trong thiết kế của mình, dẫn đến khó tìm được tiếng nói chung với chủ đầu tư. Với thực trạng đó, nhóm tác giả quyết định nghiên cứu để đưa ra được một tài liệu về thiết kế kiến trúc HQNL dưới dạng một “cuốn sổ tay thiết kế”, tập hợp những chiến lược thiết kế kiến trúc xanh có tính thực tiễn cao, đồng thời kết hợp với những phần mềm phân tích hiện đại để chứng minh tính hiệu quả của từng chiến lược, qua đó gợi ý phương pháp áp dụng các phân tích điện toán nhằm đạt hiệu quả cao cũng như củng cố cơ sở lý luận trong thiết kế kiến trúc HQNL.

Trang 2


II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Theo nhóm tác giả, công trình nghiên cứu cần đạt được các tiêu chí sau:

• Các chiến lược thiết kế đề ra cần có tính thực tiễn và có khả năng áp dụng đối với điều kiện tự nhiên của Việt Nam.

• Cập nhật các giải pháp thiết kế tiên tiến của thế giới. • Đưa ra được các giải pháp phân tích bằng phần mềm để chứng minh cho tính

hiệu quả của chiến lược thiết kế. • Phương pháp trình bày khoa học và trực quan, thuận tiện cho việc tra cứu.

III. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là Kiến trúc HQNL cùng các giải pháp thiết kế giúp công trình đạt được các tiêu chí của Kiến trúc HQNL. Bên cạnh đó là các phương pháp phân tích điện toán có khả năng kiểm tra tính hiệu quả của các giải pháp thiết kế được đề ra.

IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu mà nhóm tác giả áp dụng là sự kết hợp song song giữa lý thuyết và thực tiễn:

• Bước 1: Tìm hiểu chung về khái niệm kiến trúc HQNL. • Bước 2: Đề ra các tiêu chí cần thiết cho việc thiết kế kiến trúc HQNL. • Bước 3: Tổng hợp tài liệu từ các nguồn trong và ngoài nước. • Bước 4: Chọn lọc và đưa ra các chiến lược thiết kế phù hợp với điều kiện tự

nhiên của Việt Nam. • Bước 5: Nghiên cứu và đưa ra các phương pháp phân tích thích hợp cho từng

chiến lược dựa trên 2 phần mềm là Solidworks và Ecotect. • Bước 6: Kết hợp lý thuyết và phương pháp phân tích điện toán để đưa ra giải

pháp áp dụng từng chiến lược trong thiết kế.

Trang 3


B.KHÁI NIỆM KIẾN TRÚC HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG

Kiến trúc hiệu quả năng lượng, là một thuật ngữ mô tả phương pháp thiết kế chú trọng đến việc nâng cao tính hiệu quả và điều tiết nhu cầu sử dụng năng lượng của công trình. Đây là một bộ phận vô cùng quan trọng của Kiến trúc bền vững. Theo một số thống kê, năng lượng mà một công trình tiêu thụ trong quá trình vận hành chiếm đến 80-90% tổng mức đầu tư cho công trình đó. Vòng đời trung bình của các tòa nhà là từ 30-50 năm, và một công trình hiệu quả năng lượng có thể tiết kiệm đến 30% mức sử dụng năng lượng so với một công trình thông thường. thông qua đó giảm thiểu chi phí đầu tư và tác động tiêu cực đến môi trường bởi việc sản xuất điện năng.

Trong kiến trúc hiệu quả năng lượng, kiến trúc sư thông qua các giải pháp thiết kế và kỹ thuật để làm giảm nhu cầu sử dụng năng lượng, đồng thời làm tăng khả năng tự đáp ứng nhu cầu năng lượng của công trình.

Trong quá trình vận hành, có 4 yếu tố chính tác động đến nhu cầu sử dụng năng lượng của công trình, đó là:

• Chiếu sáng tự nhiên: giúp công trình giảm thiểu nhu cầu cho việc chiếu sáng nhân tạo vào ban ngày.

• Khả năng cách nhiệt: giúp giảm thiểu năng lượng tiêu hao cho hệ thống điều hòa không khí bằng cách giảm sự trao đổi nhiệt của công trình với môi trường bên ngoài.

• Lưu thông gió tự nhiên: giúp làm mát công trình và giảm nhu cầu sử dụng năng lượng cho hệ thống điều hòa không khí.

• Khả năng tự tạo ra năng lượng: giúp công trình tận dụng các nguồn năng lượng tự nhiên để tự tạo ra năng lượng phục vụ cho nhu cầu của chính nó.

Để thiết kế một công trình kiến trúc được xem là hiệu quả năng lượng, kiến trúc sư cần đưa ra các giải pháp tối ưu xoay quanh 4 yếu tố trên nhằm giảm thiểu nhu cầu tiêu thụ năng lượng của công trình. Dựa trên 4 yếu tố này, nhóm nghiên cứu đưa ra các chiến lược thiết kế cho 3 giai đoạn chính trong quá trình thiết kế kiến trúc, đó là:

• Quy hoạch, thiết kế tổng mặt bằng.

• Giải pháp thiết kế kiến trúc.

• Giải pháp kỹ thuật.


C. CÁC THUẬT NGỮ VÀ PHƯƠNG PHÁP

PHÂN TÍCH

Phương pháp tiếp cận đề tài của nhóm nghiên cứu sử dụng nhiều

phương pháp phân tích điện toán thuộc các phần mềm như Ecotect và

Solidworks để hỗ trợ cho nội dung nghiên cứu. Phần này tập trung giới

thiệu và giải thích các thuật ngữ cũng như các phương pháp phân tích

điện toán thường được sử dụng trong phần nội dung của để tài nhằm

giúp người đọc dễ dàng hơn trong việc nắm bắt các nội dung nghiên

cứu.

Trang 4


I - CÁC THUẬT NGỮ THÔNG DỤNG

GIÓ: _ CFD: Computational Fluid Dynamics - Động lực học lưu chất điện toán. _ Wind rose: Hoa gió – biểu thị các xu hướng gió thịnh hành. _ Lee: Vùng quẩn gió (lặng gió). _ Cross-ventilation: Thông gió ngang, hay còn gọi là thông gió xuyên phòng. Là phương pháp sử dụng sự chênh lệch áp suất giữa cửa thông gió và cửa thoát gió để hút gió vào không gian bên trong công trình. _ Stack-ventilation: Thông gió đứng, hay còn gọi là hiệu ứng ông khói (Chimney effect). Là phương pháp sử dụng sử chênh lệch áp suất theo phương đứng (do chênh lệch nhiệt độ) để tạo thành sự đối lưu không khí tự nhiên. ÁNH SÁNG: _ Daylight Factor (DF): Tỉ lệ ánh sáng ban ngày chiếu đến một điểm trên một mặt phẳng. Đơn vị tính là % _ Daylighting Level: Sự tổng hợp tất cả ánh sáng trực tiếp và gián tiếp chiếu đến mặt phẳng phân tích trong ngày. Đơn vị tính là lux. _ Sky Illuminance: Độ rọi ánh sáng ở môi trường ngoài nhà. Đơn vị tính là lux. _ Overcast Sky: Bầu trời hoàn toàn bị mây che phủ, thường được dùng trong thiết kế điều kiện sáng tối thiểu.

NHIỆT:

_ Sp.Heat ( Specific heat ) : Nhiệt dung riêng của vật liệu, tức nhiệt lượng cần thiết để nung nóng 1 đơn vị khối lượng lên 1 độ Kelvin. Đơn vị tính là J/kg.K . _Conduct ( Thermal Conductivity ): Độ truyền nhiệt. Là nhiệt lượng cần thiết truyền qua một đơn vị chiều dày của vật liệu để làm nó nóng lên 1 độ Kelvin. Đơn vị tính là W/m.K . _ Thermal admittance: Độ dẫn nhiệt, đơn vị đo độ lớn của dòng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích kết cấu khi chênh lệch nhiệt độ giữa 2 bề mặt kết cấu là 1 °C. Đơn vị tính là W/m2.K . _ U-value: Tổng hệ số truyền nhiệt, thể hiện khả năng dẫn nhiệt của một thành phần công trình. Nó được đo bằng lượng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích của thành phần công trình, dưới một điều kiện chuẩn. Nhiệt độ tiêu chuẩn thường là 24 °C, độ ẩm 50% và không có gió. Đơn vị tính là W/m2.K. U-value càng thấp thì khả năng cách nhiệt càng cao. (2) _ Solar Absorption: Hệ số hấp thụ quang năng. Là tỉ lệ quang năng được vật liệu hấp thụ để chuyển thành nhiệt năng và truyền vào trong công trình. Giá trị của Solar Absorption thay đổi từ 0-1. _ Thermal lag: Thời gian chậm của nhiệt độ cực đại mặt trong kết cấu so với mặt ngoài kết cấu. Đơn vị tính là giờ. _ Thermal decrement: Hệ số cản nhiệt, thể hiện mức chênh lệch của nhiệt độ mặt bên ngoài và mặt bên trong của kết cấu theo thời gian trễ. Được xác định dựa trên tỉ số giữa nhiệt độ cao nhất ở mặt ngoài và mặt trong kết cấu bao che.

Trang 5


II - CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

SOLIDWORKS 2010: _ Flow Simulation: Chức năng Add-in trong phần mềm cho phép phân tích luồng gió tác động vào nội ngoại thất công trình.

Kết quả phân tích thực hiện bằng

Solidworks

ECOTECT 2011: PHÂN TÍCH ÁNH SÁNG _ Sun-path Diagram: Cho phép hiển thị biểu đồ mặt trời của từng khu vực xác định. _ Shading and Shadow: Chức năng hiển thị bóng đổ với 2 tính năng quan trọng:

• Display shadow range: thể hiện phạm vi đổ bóng của công trình.

• Display solar ray: thể hiện đường đi của tia sáng đến bề mặt công trình. _ Shading Design Wizard: Chức năng cho phép Ecotect tính toán kết cấu che nắng dựa trên các yêu cầu cụ thể. _ Lighting analysis: Chức năng cho phép phân tích tác động của ánh sáng tự nhiên đến công trình thông qua 2 thông số chính là Daylight Factor và Daylighting

Levels.

_ Right-to-Light Analysis: Chức năng kiểm tra tính hiểu quả của phương án thiết kế Solar Envelope cũng như tác động của các công trình xung quanh đến điều kiện chiếu sáng tự nhiên của công trình.

Kết quả phân tích Right-to-Light Analysis

_ Advanced Daylighting: Chức năng phân tích hiệu quả chiếu sáng với 2 chức năng:

• Photoelectrics and Daylight: Thể hiện tương quan giữa thời gian không cần dùng chiếu sáng nhân tạo với hệ số Daylight factor của mặt phẳng phân tích.

• Daylight Autonomy: Thể hiện tỉ lệ % thời lượng thỏa mãn yêu cầu chiếu sáng trong một khung thời gian.

Biểu đồ Photoelectrics and Daylight

Trang 6


PHÂN TÍCH NHIỆT: _ Solar Access Analysis: Phương pháp phân tích tác động của quang năng đến công trình thông qua việc tính toán nhiệt năng bề mặt công trình hấp thụ. Có thể lựa chọn tính lượng nhiệt hấp thụ tổng cộng (Cumulative), trung bình ngày (Average Daily) hoặc trung bình giờ (Average Hourly)/ Đơn vị tính là Wh (Watt hour).

_ Solar Exposure: Chức năng thể hiện các thông số về điều kiện quang năng tự nhiên. Thông thường chúng ta hay sử dụng dữ liệu về khả năng cung cấp quang năng (Solar Available) theo trung bình ngày (Average Daily), trung bình tháng (Total Monthly) hoặc chi tiết từng giờ (Full Hourly). Đơn vị tính là Wh/m2.

_ Thermal Analysis: Một phương pháp phân tích cung cấp cho chúng ta các biểu đồ phân tích nhiệt mang tính bao quát cao. Một số biểu đồ phân tích nhiệt thường được sử dụng là:

• Hourly Temperature Profile: Biểu đồ thể hiện điều kiện nhiệt độ trong các không gian phân tích (Zones) vào một ngày xác định trong năm.

• Monthly Load/Discomfort: Biểu đồ thể hiện nhiệt năng cần cung cấp hoặc giảm bớt để đưa nhiệt độ phòng về mức tiện nghi.

• Hourly Heat Gains/Losses: Biểu đồ thể hiện nhiệt lượng nhận được và mất đi của một không gian vào một ngày xác định trong năm.

Trang 7


_ Comfort Analysis: Phương pháp xác định tiện nghi nhiệt chi tiết và trực quan, dựa trên các thông số chuyên môn được phân tích dựa trên lưới phân tích ( Analysis Grid ). Phép phân tích này cho chúng ta kết quả phân tích chi tiết với từng thời điểm xác định theo yêu cầu. Các kết quả này cho phép ta xác định được cụ thể mức độ tiên nghi của không gian dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau. Từ đó có một góc nhìn sâu hơn đối với mức độ tiện nghi của công trình.

• Mean Radiant Temperature: thể hiện nhiệt độ tại một thời điểm xác định được thể hiện bằng mảng màu trên lưới phân tích

• Predicted Mean Vote (PMV): thông số thể hiện kết quả khảo sát thực tế đối với một môi trường cụ thể và ấn định mức độ bình chọn cho sự tiện nghi. Giá trị của PMV được đánh giá dựa trên thang điểm sau: +3 nóng; +2 ấm; +1 ấm nhẹ; 0 trung bình; -1 mát nhẹ; -2 mát; -3 lạnh (3).

• Predicted Percent Dissatisfaction

(PPD): chỉ số biểu hiện phần trăm số người không hài lòng đối với điều kiện nhiệt của không gian được phân tích. Chỉ số PMV càng tiến về 0 thì chỉ số PPD càng giảm.

• Require Air Velocity: chỉ số thể hiện tốc độ gió cần thiết để đưa điều kiện nhiệt tại không gian đang được phân tích về lại mức tiện nghi.

PHÂN TÍCH GIÓ

_ Prevailing Winds: Chức năng thể hiện dử liệu về gió của khu vực đặt công trình.


D. QUY HOẠCH - THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG

Đối với thiết kế kiến trúc xanh thì đây là bước mở đầu quan trọng

để giải quyết phần nào bài toán bền vững. Việc bố cục tổng thể mặt bằng hay xác định giới hạn xây dựng, hình dáng và chiều cao

công trình có thể giúp tận dụng một cách có hiệu quả các năng

lượng tự nhiên như ánh sáng, gió… không chỉ cho bản thân công

trình mà còn cho các công trình lân cận, đây cũng là một tiêu chí

quan trọng trong kiến trúc xanh.

_Vậy thế nào là thiết kế tổng mặt bằng theo tiêu chí bền vững? Nội

dung phần này xin trình bày một số phương pháp phân tích có thể hỗ trợ trong thiết kế, nhằm hướng đến mục tiêu bền vững trong tổ

chức mặt bằng tổng thể.

Nội dung nghiên cứu:

_Lựa chọn những phương pháp cho rằng có thể áp dụng và hỗ trợ

cho việc thiết kế kiến trúc xanh.

_Cung cấp những thông tin về phương pháp: khái niệm, mục đích

sử dụng, hiệu quả…

_Liên hệ đối với Việt Nam: nên hay không nên áp dụng và áp dụng

như thế nào thì hiệu quả…

_Từ lý thuyết kiểm nghiệm lại trên phần mềm hổ trợ ECOTECT

hay SOLIDWORKS, so sánh.

_Hướng dẫn thực hiện và vận dụng vào thiết kế.

Trang 8


I - SOLAR ENVELOPE

1. Khái niệm:

_Solar Envelope là tập hợp những mặt phẳng tưởng tượng bao quanh chu vi khu đất xây dựng. Độ dốc của các bề mặt được điều chỉnh sao cho tránh che chắn ánh sáng trực tiếp của các công trình lân cận. _Solar Envelope còn được xem như là dung tích xây dựng tối đa trên một khu đất mà không gây ảnh hưởng đến việc chiếu sáng trực tiếp của các khu kế cận. Khi công trình càng cao và mật độ xây dựng tăng thì khả năng chiếu sáng trực tiếp càng thấp, do đó solar envelope trên khu đất xây dựng gần giống một kim tự tháp. (4)

2. Mục đích sử dụng: _Quan tâm đến lợi ích chiếu sáng của các công trình lân cận cũng là một trong các yêu cầu của kiến trúc bền vững. _Solar envelope được sử dụng để quy hoạch chiều cao công trình, xác định giới hạn xây dựng trên một khu đất sao cho không gây cản trở việc chiếu sáng tự nhiên vào các khu xung quanh vào những khoảng thời gian quan trọng của ngày trong năm (thường từ 9h sáng đến 3 giờ trưa) _Việc tuân theo solar envelope trong thiết kế, nghĩa là xây dựng công trình trong phạm vi hình học solar envelope, trên thực tế không chỉ giải phóng ánh

sáng cho vùng lân cận mà còn giải phóng tầm nhìn, tạo các khoảng mở giữa các công trình cho phép dòng chảy của không khí đi qua, từ đó tận dụng được hiệu quả hơn năng lượng tự nhiên: mặt trời và gió, nâng cao chất lượng cuộc sống trong đô thị. Ngoài ra , nó còn mang đến một nhịp điệu mới trong thiết kế không gian đô thị. (5)

3. Cách xác định : _Xác định kích thước và hình dáng của Solar envelope phụ thuộc vào đặc điểm khu đất (hình dáng, vi trí, độ dốc…), thời gian trong ngày cần được chiếu sáng và mức độ che chắn được phép đối với các khu lân cận. Bước 1: Cần thu thập các dữ liệu. + Hình dáng (kích thước) và vị trí (vĩ độ) khu đất, bề rộng các lối giao thông tiếp cận. + Altitude (cao độ) và azimuth (phương vị) của góc chiếu mặt trời vào các ngày: mặt trời ở vị trí thấp nhất (21 tháng 12) và cao nhất (21 tháng 6), tại thời điểm 9h sáng và 3h chiều (khoảng thời gian cần chiếu sáng trong ngày). Trên thực tế, góc đo được vào các thời

điểm 9h và 3h không chênh lệch nhau

SỔ TAY THI

bao nhiêu, để đơn giản, xem các góc đbằng nhau.

Ví dụ: Thành phố HồNam:

21 tháng 12 9 AM: PV: 129.8 ̊ ; CĐ

3 PM: PV: -127 ̊ ; CĐ:

21 tháng 6 9 AM: PV: 67.2 ̊ ; CĐ:

3 PM: PV: -67.7 ̊ ; CĐ

Dùng chức năng Sun path

lấy dữ liệu thiết kế.

3pm

Winter sun

(3h chiều)

(

azimuth

(phương vị)

altitude

(cao đ

Trang 9

TAY THIẾT KẾ KIẾN TRÚC HIỆU QUẢ NĂNG LƯ

n, xem các góc đó

ồ Chí Minh- Việt

CĐ: 36 ̊

: 32.4 ̊

: 46.7 ̊

CĐ: 44.1 ̊

ăng Sun path- diagram để

Bước 2: Xác định.

+ Vẽ các góc (phương vkhu đất, chọn đúng hưtạo thành các giao tuysống nóc

+ Xác định cao độ đư

Nếu đường sống nóc nằm hướng Bắc Nam, ta có thể tính được cao độ của nó dựa vào kích thướcạnh Tây-Nam của khu đất (cạnh X) theo bảng 1(xem phụ lục)

Nếu đường sống nóc nằm hướng Tây Nam, ta có thể tính được cao độ của nó dựa vào kích thướcạnh Bắc –Nam củkhu đất (cạnh Y) theo lục).

Khi vị trí xây dựng di chuy

độ Bắc xuống cận đưđường sống nóc di chuy

ra giữa khu đất.

Tương tự, khi vị trí xây d

dần từ vĩ độ Nam lên c

Midday

Winter sun

(12h trưa)

ltitude

(cao độ)

9am

Winter sun

(9h sáng)

LƯỢNG

ương vị) lên mặt bằng đúng hướng và thời điểm,

o thành các giao tuyến và một đường ng nóc

đường sống nóc.

ng nóc c – tính

a nó ớc

a khu ng

ng nóc ng Tây –

tính a nó

ớc ủa

nh Y) theo bảng 1(xem phụ

ng di chuyển dần từ vĩ n đường xích đạo thì

ng nóc di chuyển từ phía Nam

trí xây dựng di chuyển

Nam lên cận đường xích

SỔ TAY THI

đạo thì đường sống mái di chuy

phía Bắc ra giữa khu đấ

Việt Nam có tọa độ23

o23’ Bắc đến 8

o27’ B

bắc nam, vậy nên đưlệch về phía Nam (như

.

Nếu khu đất lệch so vđộ, cao độ của đường stheo cạnh ngắn nhất, theo phụ lục)

+ Sau khi xác định đưvà cao độ đường sống nóc, ta có đưkhối hình học solar envelope vẽ.

Hình 1: Dựng mặt giới h

Hình 2: Dùng phương pháp

áng sáng tự nhiên vào khu đtương ứng với độ che ch

việc chiếu sáng tự nhiên cho công trình.

Trang 10


ng mái di chuyển từ

a khu đất.

ộ địa lý trải dài

27’ Bắc theo hướng

đường sống mái bị ía Nam (như hình vẽ).

ch so với hướng BN 45 ng sống nóc được tính

t, theo bảng 2 (xem

được các giao tuyến ng nóc, ta có được

c solar envelope như hình

Việc xây dựng hình henvelopes trên thực tếbiệt đối với khu đất có hình dáng phtạp và địa hình dốc. Song quá trình này lại khá dễ dàng và độkhi sử dụng phầECOTECT, thậm chí hiện bài toán nghịch đche chắn của các kiếcông trình xây dựng.

Bài toán thuận: Tạo solar envelope ckhu đất . Bài toán nghịch: Tạo các msolar envelope cho vịđất xây dựng, các công trình kcàng nằm trong giới hgây ít ảnh hưởng, từ đđánh giá được mức đnăng được chiếu sáng trtrình.

i hạn cho vị trí xung quanh khu đất.

ương pháp Right-to-Light Analysis phân tích mức đnhiên vào khu đất xây dựng theo biên độ màu từ xanh dươ

che chắn tăng dần. Kiến trúc lân cận càng cao tầnhiên cho công trình.

LƯỢNG

ng hình học một solar

ế khá phức tạp, đặc t có hình dáng phức

c. Song quá trình này ộ chính xác cao hơn ần mềm hỗ trợ

m chí ta cũng có thể thực ch để đánh giá mức độ

ến trúc lân cận lên ng.

o solar envelope của

o các mặt giới hạn ị trí xung quah khu

ng, các công trình kế cận i hạn này thì càng đó

c độ che chắn, và khả u sáng trực tiếp của công

c độ che chắn chiếu

xanh dương đến vàng

ầng càng hạn chế

SỔ TAY THI

II - DAYLIGHTING ENVELOPE

1. Khái niệm: _Daylight envelope là githể xây dựng được mà vchiếu sáng tự nhiên cho các công trình và khu đất xung quanh. _Daylight envelope gầenvelope, điểm khác nhau là solar envelope chỉ quan tâm đtrực tiếp, phu thuộc vào các góc chimặt trời, còn daylight envelope

đến sự chiếu sáng tự nhiên, bao gtrực tiếp và gián tiếp, phcường độ chiếu sáng yêu ckhoảng phần trăm giờ trong nă2. Mục đích sử dụng:_Daylight envelope đưđịnh hướng tạo hình, bkhông gian mở phù hợtừ đó đảm bảo sự chiđầy đủ nhất cho các công trình và khu đất kế cận. _Daylight envelope còn quy hoạch để lựa chọn chivà chiều cao mặt tiền các công trình sao cho đạt được hiệu quảđô thị. 3. Cách xác định: _Cách xác định daylight envelope

tự với solar envelope

nhất là góc nghiêng củgiới hạn. Bước 1: Dữ liệu. + Vị trí (vĩ độ) của khu đ+ Hệ số chiếu sáng yêu cfactor).

+ Phần trăm giờ trong nă đưsáng (%) (từ 9h sáng đế+ Hệ số chiều cao mặcông trình (H) trên chiề(W) : H/W.

Trang 11


DAYLIGHTING ENVELOPE

là giới hạn tối đa có c mà vẫn đảm bảo sự

nhiên cho các công trình và

ần giống với solar m khác nhau là solar

quan tâm đến sự chiếu sáng vào các góc chiếu

daylight envelope quan tâm nhiên, bao gồm cả p, phụ thuộc vào

u sáng yêu cầu trong một trong năm. (6)

ng: được sử dụng để

o hình, bố trí các khoảng ợp cho công trình,

chiếu sáng tự nhiên t cho các công trình và khu

còn được dùng trong n chiều rộng đường

n các công trình sao ả trong chiếu sáng

daylight envelope tương solar envelope, điểm khác duy

ủa các mặt phẳng

a khu đất. u sáng yêu cầu (Daylight

trong năm được chiếu ến 5h chiều). ặt xác đường của ều rộng mặt đường

+ Có được các dự liệ(xem phụ lục) để xác đmặt phẳng giới hạn (spacing angle

Chia thành 3 nhóm: Low

LOW: Góc mở hẹp cho nhhợp đường rộng và nhà thnhỏ và tường ngoại thxạ ánh sáng kém). MEDIUM: Góc mởkhuyến khích sử dụng vcửa sổ trung bình và tsáng màu (phản xạ tốt).HIGH: Góc mở lớtrường hợp đường hẹkết hợp với cửa sổ lthất sáng màu (phản xTùy theo điều kiện khu đgiá trị phù hợp. Giá tr

tất cả các mặt gi

envelope. Ví dụ: Thành phố H

độ địa lý 10º22'13"–11º22'17" + Hệ số chiếu sáng yêu c

+ Chiều cao tối thiểu c

tầng đế ) 12m

+ Chiều rộng mặt đườ=> (H/W): 12/6= 2 +Phần trăm giờ trong nă đưsáng : 90 %

� Medium space angle: 70Bước 2: Dựng các mchu vi giới hạn đượgiao các mặt phẳng hình học Daylight

LƯỢNG

ệu trên, tra bảng 3 xác định được góc của

spacing angle)

Low–medium– high.

p cho những trường ng và nhà thấp tầng, cửa sổ

i thất sẫm màu (phản

ở trung bình, được ng với kích thước

trung bình và tường ngoại thất t). ớn hơn cho những ẹp và nhà cao tầng, lớn và tường ngoại

n xạ tốt). n khu đất để lựa chọn

p. Giá trị này áp dụng cho

t giới hạn daylight

Hồ Chí Minh có tọa 11º22'17" vĩ độ Bắc.

u sáng yêu cầu là 1%

u của công trình:( 3

ờng: 6m

trong năm được chiếu

Medium space angle: 70 ng các mặt giới hạn theo

ợc phép che chắn, ng sẽ tạo thành khối aylight envelope.

Trang 12


III - OUTDOOR ROOMS (Winter outdoor rooms-summer outdoor rooms)

1. Khái niệm:

_Outdoor rooms là những vùng không gian bên ngoài nhà, đạt được sự tiện nghi phù hợp để tổ chức các không gian cho các hoạt động ngoài trời như sân trong, hiên, thềm nhà… Các vùng có khí hậu lạnh quan tâm đến Winter outdoor

rooms, và Summer outdoor rooms đối với vùng nhiệt đới nóng. Winter outdoor

rooms là vùng không gian âm áp bên ngoài nhà vào mùa đông. Nó có thể được xem là những vùng không khí vừa hấp thụ được nhiệt năng từ ánh sáng mặt trời vừa có khả năng giữ nhiệt nhờ dòng không khí qua đây bị hạn chế bằng cách tạo ra những vùng quẫn gió. _Ngược lại, Summer outdoor rooms là những vùng không gian mát mẻ bên ngoài nhà vào mùa hè. Đó là những vùng không khí chuyển động mạnh, nhiệt lượng nhanh chóng được phân tán và không khí luôn được thay mới tươi mát hơn.

2. Mục đích sử dụng:

_Xác định outdoor rooms chính là xác định vị trí tổ chức các không gian bán riêng tư hay bán công cộng cho các hoạt động bên ngoài nhà. _Bên cạnh, công trình càng tạo nhiều winter outdoor rooms (hay vùng khí giữ

nhiệt) tiếp xúc với bề mặt,càng tăng khả

năng giữ nhiệt cho công trình đối với các nước ôn đới. _Đối với các nước nhiệt đới như Việt Nam có mùa hè nóng, công trình càng tạo được nhiều summer Outdoor rooms (vùng khí mát) tiếp xúc với bề mặt càng tăng khả năng trao đổi nhiệt và làm mát công trình. _Winter outdoor rooms hay summer

outdoor rooms đều phu thuộc vào hình khối công trình và hướng gió theo mùa. Khả năng giữ nhiệt hay tỏa nhiệt tỉ lệ thuận vào tốc độ gió tại đó. Vậy nên phân tích outdoor rooms ngay từ giai đoạn thiết kế hình khối tổng thể có thể giúp tận dụng hợp lý các vùng không gian tiện nghi bên ngoài nhà và có giải giáp thiết kế phù hợp với tính chất khí hậu .

3. Cách xác định: _Xác định outdoor rooms tức là xác định các vùng không khí bên ngoài nhà theo tốc độ gió, vùng nào tốc dộ gió càng bé thì càng giữ nhiệt, vùng nào tốc dộ gió càng mạnh càng tỏa nhiệt tốt. Để xác định chính xác ta có thể sử dụng các phần mềm hổ trợ như SOLIDWORKS hay ECOTECT. Đối với kiểu bố cục chữ U, trường hợp

(1) (2) tạo nhiều vùng Winter outdoor

rooms, công trình giữ nhiệt tốt, phù hợp

với khí hậu ôn đới.

Phân tích Outdoor rooms trên solid

works:

Trường hợp (3) tạo nhiều

vùng Summer outdoor

rooms, công trình thông

thoáng tốt, phù hợp với

khí hậu nhiệt đới.

Trang 13


IV - NEIGHBORHOOD SUNSHINE

1. Khái niệm: _Neighborhood sunshine là sự tác động về mặt chiếu sáng giữa các công trình với nhau. _Khác với solar envelope và daylight

envelope là xác định giới hạn xây dựng để tránh ảnh hưởng đến các công trình lân cận, neighborhood sunshine quan tâm đến tác động che chắn giữa các khối công trình để có giải pháp bố trí phù hợp trên tổng thể chung. _Neighborhood sunshine được đảm bảo phụ thuộc vào hình dạng công trình, các khoảng không gian mở và định hướng giao thông nội bộ. 2. Mục đích: _Đây là khái niệm cần quan tâm trong thiết kế và bố cục mặt bằng tổng thể để đảm bảo sự chiếu sáng đầy đủ cho mỗi công trình trong tổng thể chung. _Mục đích cuối cùng là xác định xác vị trí và khoảng cách phù hợp giữa các khối công trình. 3. Thực hiện: + Nguyên tắc là bố trí các khối công trình không nằm trong phạm vị đổ bóng của các công trình xung quanh. + Bóng đổ của công trình có thể xác định được bằng cách sử dụng dồng hồ mặt trời, hoặc bằng cách xác định altitude (cao độ) và azimuth (phương vị) của góc chiếu mặt trời thấp nhất tương ứng với vĩ độ của khu đất xây dựng. � EAST – WEST STREETS.

E-W Streets, deep lots

E-W Streets, staggered setsbacks

� NORTH – SOUTH STREETS

N-S streets, duplexes

� STEETS NOT ORIENTED TO THE CARDINAL DIRECTION

Noncadinal streets, southerly – oriented

buildings, angled lots

Sử dụng chức năng Shadow Range

Phân tích trên ECOTECT


E. GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC

Giaỉ pháp thiết kế kiến trúc nhằm tận dụng tối đa những điều kiện thuận lợi và hạn

chế các yếu tố bất lợi của thiên nhiên và khí hậu để đảm bảo tiện nghi sinh sống cho

con người.

_Sử dụng tổ hợp mặt bằng và hình khối công trình, thiết kế kết cấu bao che để hạn

chế bề mặt tiếp xúc với mặt trời, tránh bức xạ, hoặc giảm sự dẫn nhiệt trong vật liệu,

tăng cường đối lưu nhiệt là giải pháp rộng và linh hoạt nhất.


_Nêu ra các giải pháp tổ chức mặt bằng,không gian và các hệ thống làm mát thụ

động.

_Đúc kết các tinh hoa trong kiến trúc truyền thống hay trong các công trình kiến trúc

đã được xây dựng ở những khu vực có khí hậu tương đồng, nhằm tìm ra các giải pháp

có giá trị để kế thừa và phát triển vào kiến trúc hiện đại.

_Kiểm tra lại các giải pháp bằng các phần mềm hỗ trợ như ECOTECT,SOLID

WORKS..

Trang 14


I - CÁC GIẢI PHÁP LẤY SÁNG , LÀM MÁT

1. BỐ TRÍ CÁC KHÔNG GIAN SINH HOẠT NGOÀI TRỜI ( Locating outdoor rooms)

_Bản thân các công trình có thể ngăn cản ánh sáng mặt trời và gió, từ đó tạo ra các môi trường vi khí hậu khác nhau. Vì vậy sự kết hợp giữa việc điều tiết gió và ánh sáng mặt trời có mối quan hệ mật thiết với việc xác định vị trí của các không gian sinh hoạt ngoài trời cùa công trình.

TH1: Hướng nắng và gió chếch nhau

_Đối với các vùng có hướng gió và hướng nắng chếch nhau, những không gian này có thể được đặt ở hướng Bắc của công trình (đối với Bắc bán cầu), nơi có nhiều bóng râm và gió thổi xuyên suốt qua các không gian nhiều hơn. Đối với vùng khí hậu nhiệt đới nên có thêm giải pháp bao che cho không gian ngoài trời.

TH2: Hướng nắng và gió ngược chiều

_Tại các vùng có hướng gió và hướng nắng ngược chiều nhau; đối với vùng ôn đới,không gian ngoài trời được bố trí ở phía Bắc công trình đồng thời phải có giải pháp để hướng dòng thông gió đi qua; đối với vùng nhiệt đới không gian ngoài trời có thể được bố trí như một kiểu sân trong và lệch về hướng Bắc của công trình để tận dụng bóng đổ của các khối xung quanh.

TH3: Hướng nắng và gió cùng chiềunah

_Tại các vùng có hướng gió và hướng nắng cùng chiều nhau; đối với vùng ôn đới,không gian ngoài trời được bố trí ở hướng Đông hoặc hướng Tây của công trình; đối với vùng nhiệt đới không gian ngoài trời có thể được bố trí như một kiểu sân trong và lệch về hướng Nam

của công trình và có giải pháp mái che để tạo bóng đổ cho không gian ngoài trời

.

Trang 15


2. CÔNG TRÌNH CÓ TÍNH NĂNG THÔNG THOÁNG (Permable building)

_Công trình có thể đạt được tính thông thoáng bằng cách kết hợp các giải pháp mặt bằng và mặt cắt mở để thông gió ngang hoặc thông gió đứng hoặc kết hợp cả hai. (7)

_Sự kết hợp tác dụng của việc thông gió ngang và thông gió đứng phụ thuộc phần lớn vào áp suất của luồng không khí đi qua.

_Cụ thể,thông gió ngang có thể được sử dụng ở phía có gió và những phòng ở trên cao, trong khi đó thông gió đứng có thể được sử dụng ở phía khuất gió và ở dưới thấp.

_Biểu đồ trên cho thấy những giải pháp cung cấp thông gió ngang một cách nhịp nhàng cho các tòa nhà kiểu hành lang đơn (single-loaded), đôi (double-loaded) và lệch tầng (split-level ). Bất cứ khi nào luồng không khí bị cản trở bởi 1 phòng hoặc hành lang,có 3 giải pháp cơ bản sau:

+1)Sử dụng các cửa sổ con hoặc khoảng thông hơi ở phía trên.

+2)Hạ trần của không gian xuống để tạo lưu thông.

+3)Dùng giải pháp lệch tầng làm tăng khả năng thông gió chéo.

SỔ TAY THI

3. MẶT BẰNG MÒNG VÀ TRTHEO HƯỚNG ĐÔNGplan+ East-West plan)

_Một tòa nhà với không giantrên mặt bằng,và đượmức sẽ thuận lợi để đón nhgió thịnh hành.Thực tế,đcó thể thực hiện được trong mhợp ngoại trừ những tòa nhà nhsố ít vị trí bị cưỡng ép.

_Việc sắp xếp các phòngbằng mỏng sẽ có thể lban ngày vào từng không gian.

_Một lượng lớn ánh sáng có thsáng phần bên trong phòng mphụ thuộc vào khoảsổ,chiều cao của cửa sthước của cửa sổ,và sự mặt phòng.Bề dày của tòa nhà khi thikế cũng cần cân nhắquan để đảm bảo tiện nghi chicủa công trình.

_Khi nhu cầu về sự cân bbố trí các tấm kính đối dicủa mỗi phòng với việc hnó tăng lên thì nhu cầcác phòng trong công trình cbàng lẫn mặt cắt trở nên r

Trang 16


NG MÒNG VÀ TRẢI DÀI ĐÔNG-TÂY (Thin

West plan)

i không gian đặc, mỏng ợc kéo dài ra hết

đón nhận những con ,điều này hiếm khi

c trong mọi trường ng tòa nhà nhỏ với một

p các phòng theo dạng mặt lấy được ánh sáng

ng không gian.

n ánh sáng có thể chiếu n bên trong phòng một phần

ảng cách đến cửa a sổ so với sàn,kích

phản chiếu của bề a tòa nhà khi thiết ắc,đây là tiêu chí n nghi chiếu sáng

cân bằng giữa việc i diện với mặt trời c hấp thụ nhiệt của ầu về việc tổ chức

các phòng trong công trình cả trên mặt nên rất cần thiết.

4. VÙNG ĐỆM (Buffer zones)

-Những căn phòng có thdao động của nhiệt đvới môi trường bên ngoài đphòng khác với các nhikhông tiện nghi.

- Một vài không gian trong hcông trình có ít nhu cdo đặc thù sử dụng ckhông gian này có thdụng như là những vùng đgiữa môi trường bên ngoài vkhông gian cần được đmột cách cẩn thận.

- Nếu lớp vỏ bao che cđược che mát đầy đủmặt trời ,thì nhiệt độtrình từ bên ngoài là do con đưnhiệt và thông hơi.

-Những phòng tiếp xúc vthể tận dụng điều kiệquanh công trình để làm nâng cao snghi của chúng bằng cách trâm do các tòa nhà bên c

Sử dụng phương pháp Comfort Analysis

để xác định hiểu quả c

LƯỢNG

(Buffer zones)

òng có thể chịu được sự t độ được đặt tiếp cận

ngoài để bảo vệ các i các nhiệt độ nóng lạnh

t vài không gian trong hệ thống công trình có ít nhu cầu về ổn định nhiệt

ng của chúng.Những không gian này có thể thường được sử

ng vùng đệm giữ nhiệt ng bên ngoài với những

c điều tiết nhiệt độ

bao che của công trình ủ để tránh ánh nắng ộ tác động vào công

bên ngoài là do con đường dẫn

p xúc với bên ngoài có ện vi khí hậu xung

làm nâng cao sự tiện ng cách tận dụng bóng

râm do các tòa nhà bên cạnh tạo ra.

ương pháp Comfort Analysis

của Buffer Zones

Trang 17


5.ĐỘ SÂU CHIẾU SÁNG VÀO CÔNG TRÌNH (Deep sun)

_Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào những công trình mỏng, các không gian trong công trình dễ nhận được ánh sáng hơn những công trình dày.

_Mặt bằng có chiều sâu từ 2 phòng trở lên có thể được xếp so le để nhận ánh sáng vào từng phòng. Tường của từng phòng thường được dùng dể phản chiếu ánh sáng mặt trời.

_Một số ví dụ minh họa cho tiện nghi đạt được qua việc sắp xếp các phòng

Mặt bằng theo hướng Đông - Tây

Mặt bằng nối 2 không gian kề nhau theo

hướng Bắc Nam

Mặt bằng liên kết các phòng có liên hệ

với nhau

Mặt bằng bố trí so le

Mặt bằng có phòng lớn đối diện hướng

nam

Mặt bằng có một phòng dài sâu ở giữa

Trang 18


6. ÁNH SÁNG PHẢNCH IẾU (Borrowed daylight)

_Dùng bề mặt của các bộ phận công trình để khuếch tán và hướng luồng ánh sáng tự nhiên nhằm đáp ứng các nhu cầu chiếu sáng của công trình.

Có thể dùng cho các trường hợp sau:

• Che nắng và lấy sáng hướng Tây.

• Các công trình bố trí mật độ lớn,cần tổ chức lấy sáng trên cao.

Sử dụng phương pháp Show Solar Ray

để xác định đường đi của tia sáng

• Tối ưu hóa khả năng lấy sáng cho các không gian sâu

Không dùng bẫy sáng

Có dung bẫy sáng

• Tổ chức lấy sáng gián tiếp cho các không gian không cho phép lấy sáng trực tiếp

Trang 19


II - CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÀM MÁT THỤ ĐỘNG (Passive Cooling)

1.THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN (natural ventilation)

+ Thông gió ngang (Cross ventilation)

Khái niệm:

_Thông gió ngang xảy ra khi một tòa nhà được thiết kế để sử dụng gió tự nhiên được thổi vào từ 1 bên của tòa nhà và tham gia vào việc làm mát không khí trong tòa nhà.

_Các diện tích thông gió được phân phối, có một sự khác biệt áp lực giữa khoảng mở để hướng không khí vào - tức là nhiều khoảng mở nhỏ là tốt hơn so với một khoảng mở lớn.

_Nếu cửa sổ được sử dụng, cần phải xem xét khả năng kiểm soát của chúng , thiết kế tiện dụng, và hiệu quả của các luồng không khí cho những người sinh hoạt trong không gian đó.

_Đối với thông gió xuyên phòng, lưu ý rằng không gian cuối gió sẽ có không khí đã nhận nhiệt, ô nhiễm từ không gian đầu gió. Điều này có thể giới hạn chiều sâu của phương án thông gió xuyên phòng.

+ Thông gió đứng (Stack ventilation)

Khái niệm:

_Thông gió đứng là sự di chuyển của không khí vào và ra khỏi tòa nhà,ống khói...dựa trên sự đối lưu của không khí.

_Thông thường thông gió đứng có hiệu lực khá yếu, các khoảng thông gió phải lớn để giảm thiểu ma sát.

_Trong các không gian cao, nhiệt độ của không khí có thể nóng hơn ở khu vực phía trên.Điều này gọi là sự phân tầng. Tuy nhiên nó có nghĩa là phòng đối diện với khu vực trên có thể bị tăng nhiệt không mong muốn.

_Hiệu quả của thông gió đứng phụ thuộc vào sự khác biệt giữa nhiệt độ trung bình trong toàn bộ chiều cao của ống khói thông gió, không chỉ là nhiệt độ của không khí khi ra khỏi đầu trên của ống khói.

SỔ TAY THI

Sự kết hợp thông gió ngang v

cánh:

_Đối với trường hợp cửhướng gió thổi chính và vphòng chỉ có cửa sổ tường cánh (wing wall)dụng để thay đổi nhữdương và âm xung quanh thướng dòng cho gió thkhoảng mở song song vchính.

Sự kết hợp thông gió ngang và thông gió

đứng:

_Kết hợp thông gió mộngang(Single-sided and cross ventilation)

_Kết hợp thông gió ngang và đứng(Stack and cross ventilation)

Trang 20


p thông gió ngang với tường

ửa không thể đặt ở i chính và với những

ở 1 bên tường, (wing wall) có thể được sử

ững vùng áp suất ương và âm xung quanh tòa nhà và

ng dòng cho gió thổi xuyên qua song song với hướng gió

p thông gió ngang và thông gió

ột bên với thông gió sided and cross ventilation)

Quy trình thiết kế:

Quy trình này dựa trên phươphân tích Spaces Load

Load/Discomfort) đnhư so sánh hiệu quảthiết kế khác nhau.

• Bước 1: Thiết lập cđứng theo giải pháp thi

• Bước 2: Thiết lập các đ(Thermal Properties) cho các không gian trong công trình.

_Chọn Mixed-Mode System

pháp cân bằng nhiệt (Active System).

_Chọn giới hạn nhi(Thermostat Range). VNam, có thể chọn từ 18 đ

• Bước 3: So sánh các kthu được từ Ecotect, chpháp thiết kế hiệu qulượng nhất để làm ấm hokhông gian).

Biểu đLoad/Discomfort

LƯỢNG

a trên phương pháp Spaces Load (Monthly

để xác định cũng ả của các giải pháp

p cấu hình thông gió i pháp thiết kế chung.

p các đặc tính nhiệt (Thermal Properties) cho các không gian trong công trình.

Mode System cho giải t (Active System).

n nhiệt độ tiện nghi (Thermostat Range). Với khí hậu Việt

18 đến 29° C (8).

So sánh các kết quả phân tích Ecotect, chọn ra phương

u quả nhất (cần ít nhiệt m hoặc làm mát các

u đồ Monthly

Load/Discomfort

Trang 21


2. MÁI CHE (A layer of shades)

-Những mái che nằm ngang bảo vệ cho các khoảng sân và công trình khi góc chiếu mặt trời lớn;và các tấm che đứng tạo bóng râm cho công trình khi góc chiếu mặt trời nhỏ.

-Ở những vùng miền nhiệt đới,khi mà góc chiếu mặt trời lớn chiếm thời gian nhiều trong ngày thì giải pháp che nắng ngang có tác dụng hơn là giải pháp che nắng đứng hoặc các giải pháp tạo bóng râm bằng khối của công trình.Tuy nhiên,vào buổi sáng hoặc trưa các kết cấu che nắng đứng có tác dụng ngăn chặn những tia nắng mặt trời có góc chiếu nhỏ.

-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 nắng được liên tục trong ngày.Diện tích của tấm che nắng tăng hay giảm phụ thuộc vào chiều cao đặt tấm che nắng so với diện tích cần che nắng bên dưới và phụ thuộc vào nhu cầu che nắng của người ở.

-Kích thước của tấm che nắng được tính toán dựa trên chiều cao của kết cấu che nắng so với mặt đất.

3.BẪY GIÓ

3.1.Bẫy gió bằng mái (Roof windcatcher)

-Một loại bẫy gió(còn gọi là "ống khói" gió) được xây trên mái nhà.Ở một số nơi,người ta bắt gió đơn hướng hoặc định hướng để đón gió thuận lợi hoặc chặn các hướng mà từ đó có gió mát thổi qua sân vào phòng,trục xuất không khí cũ.

-Ở những nơi khác sử dụng những trụ đón gió xoay đa chiều từ các hướng cho đến khi nào đón được gió từ bất kỳ hướng nào.Thông thường,bẫy gió có hình vuông trên mặt bằng và có 4 trục nội bộ.

-Nguyên tắc tham gia hoạt động là đón gió một cách dễ dàng ở trên cao và chuyển nó xuống khu vực ở dưới của tòa nhà. Các ống dẫn tốt được xây dựng lớn để hấp thu nhiệt của không khí vào và không tiếp xúc với bức xạ mặt trời.Ngoài ra,chúng còn phải được trang bị phương tiện làm mát bay hơi,như bình nước,thảm ẩm,than ẩm để tăng hiệu quả làm mát.

-Lối vào của bẫy gió nên có các cánh cửa chớp để điều chỉnh sự di chuyển của không khí để bảo vệ chống lại việc quá quá lạnh hay quá nóng và chống cát.

Trang 22


3.2.Bẫy gió giữa tường và lan can:

Một hốc tường,ngách ngang góc trên tường

bên ngoài, ví dụ như trên sàn và trên lan can mái nhà, tạo ra một khe chạy dọc giữa hai cấu trúc. Những bẫy gió giữa tường hoặc lan can cửa hút gió hay một loạt trong số chúng có thể cho phép thông gió đứng thông qua các không gian nội bộ trong thời tiết ẩm ướt, trong khi vẫn giữ sự riêng tư trực quan. Cửa chớp là cần thiết để kiểm soát sự chuyển động không khí. Dọc trục không khí tích hợp vào tường cung cấp lưu thông không khí trong tòa nhà

3.3.Cơ chế hoạt động:

- Bẫy gió là một loại nhân tố xanh để cung cấp các tính năng thông gió tự nhiên tốt hơn. Các tòa nhà chỉ với các cửa sổ mở thường có thông gió kém, đặc biệt là khi các cửa sổ nhỏ (như hình 1 (a) và (b)). Các Bẫy gió có thể thay đổi hướng gió chuyển không khí trong lành vào phòng (như trong hình 2). (9)

hình 1

hình 2 :cấu trúc và cơ chế hoạt

động của bẫy gió

• Trong tháp lấy gió,không khí nóng đi vào tháp thông qua các khoảng mở phía trên của tháp,được làm mát,vì vậy không khí mát này trở nên nặng hơn và đi xuống.

• Lối vào và lối ra của các phòng gây ra sự di chuyển của dòng không khí mát.

• Trong sự hiện diện của gió, không khí được làm mát hiệu quả hơn và hút

Trang 23


nhanh xuống tháp và vào các khu vực sinh sống.

• Sau một ngày trao đổi không khí,tháp trở nên nóng hơn vào buổi tối.

• Trong đêm,không khí lạnh tiếp xúc với đáy tháp thông qua các phòng.

• Các bức tường của tòa tháp hấp thụ nhiệt cả một ngày và tỏa nhiệt vào ban đêm,làm nóng không khí lạnh ban đêm trong tháp.

• Không khí nóng bay lên trên,và không khí lạnh đi xuống thông qua các cửa đi và cửa sổ vào công trình.

• Hệ thống làm việc hiệu quả ở nơi có khí hậu nóng và khô và có biến động cao.

• Một tháp gió hoạt động tốt cho các đơn vị cá nhân không cho căn hộ chung cư nhiều tầng

• Trong khu đo thị đông đúc,tháp gió phải dài để có thể đón đủ không khí vào.

• Bảo vệ khỏi bị mưa tạt là rất khó.

3.4. Kiểm tra bằng Solidworks:

4.HIỆU ỨNG SÂN TRONG (Courtyard Effect)

Giới thiệu:

-Sân trong trong công trình la giải pháp làm mát truyền thống và có hiệu quả trong những nơi có khí hậu nóng,nơi mà có một lượng nhiệt lớn vào ban ngày.Sân trong cao cung cấp bóng râmvà buổi sáng tránh góc chiếu thấp của mặt trời vào buổi chiều.

• Do sự bức xạ mặt trời trong sân,không khí trở nên nóng hơn.

• Không khí mát từ sân ở tầng dưới được thổi xuyên qua các lỗ thông gió của các phòng xung quanh khoảng sân,do đó tạo ra dòng lưu thông không khí.

• Vào ban đêm,diện mái bị nóng sẽ được làm mát bởi sự dối lưu và tỏa nhiệt.

• Nếu sự trao đổi nhiệt này làm giảm nhiệt độ của bề mặt mái nhà để nhiệt độ,độ ẩm của không khí, sự ngưng tụ hơi ẩm không khí xảy ra trên mái nhà và khi tới giới hạn của việc ngưng tụ thì ta thành công trong việc làm mát.

Trang 24


• Nếu bề mặt mái nhà dốc vào phía trong sân ,không khí được làm mát sẽ hậ thấp xuống sân và đi vào các không gian sống thông qua các khoảng thông gió ở dưới thấp,được làm ấm lên và thoát ra khỏi phòng thông qua các khoảng thông gió ở trên cao.

• Tuy nhiên cần quan tâm để sân không nhận sự bức xạ mặt trời quá lớn để tránh việc dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt trở ngược lại vào công trình.

• Trong những ngôi nhà phương đông có sân điển hình,những hàng hiên bao xung quanh thường bao 2 hoặc 3 mặt của sân,và những hành lang chính bao quanh ở tầng một cũng giúp làm giảm việc giữ nhiệt trong suốt một ngày và cung cấp những diện tích được che mát.Tỷ lệ chính xác giữa chiều cao và chiều rộng sân nên luôn luôn cho phép sự che phủ một cách đầy đủ,ngay cả khi mặt trời mùa hè gần như chiếu trực tiếp trên đầu. Khi khoảng sân được cung cấp nước và cây xanh thì nó hoạt động như một nguồn làm mát và có chức năng điều chỉnh vi khí hậu. (10)


F. CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT – TỐI ƯU HÓA HIỆU QUẢ THIẾT KẾ

Giải pháp kỹ thuật có thể coi là một yếu tố quan trọng trong việc quá

trình thiết kế công trình kiến trúc xanh , làm giảm nguồn năng lượng sử

dụng, cũng như đáp ứng nhu cầu, tiện đối với người sử dụng công trình.

_Việc lựa chọn các giải pháp về kỹ thuật phải được giải quyết sớm

trong thiết kế vì nó ảnh hưởng lớn đến hình khối công trình, và bố trí

mặt bằng. Đây là vấn đề cần được xem xét như một chiến lược lớn trong

việc thiết kế và xây dựng mang hiệu quả năng lượng cao.


_Nêu ra các giải pháp kỹ thuật cho chiếu sáng, cách nhiệt – làm mát,

các hệ thống hỗ trợ sử dụng các nguồn năng lượng tự nhiên cũng như

một số kết cấu bao che công trình.

_Đề xuất một số qui trình thiết kế tham khảo ứng với giải pháp kỹ thuật

lựa chọn.

_Kiểm tra lại các giải pháp bằng các phần mềm hỗ trợ như ECOTECT

Trang 25


I - CÁC GIẢI PHÁP CHIẾU SÁNG

1. Ánh sáng _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 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 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.

2. Phân vùng ánh sáng tự nhiên chiếu vào phòng

Sự phân bố ánh sáng trong không gian

nội thất (11)

_Ánh sáng chiếu vào phòng tại một điểm trong một không gian xây dựng cụ thể phụ thuộc vào các yếu tố thiết kế: • Biểu đồ biểu kiến mặt trời đối với khu vực, mối liên hệ đến các công trình xung quanh, thời điểm được tính toán. • Kích thước,khẩu độ,vị trí, hướng của chiếu sáng của cửa số bên, cửa sổ mái. • Hình dạng hình học phòng ( chiều cao, chiều rộng và chiều sâu ) • Hệ số truyền nhiệt và ánh sáng qua hệ thống kính. • Hệ số phản xạ của các bề mặt trong phòng, những bề mặt ngoài ảnh hưởng đến ánh sáng. • Hiệu ứng tăng việc chiếu sáng gián tiếp (light shelves )

Trang 26


Quy trình thiết kế đề xuất:

• Liệt kê danh sách và xác định nhu cầu chiếu sáng các loại hình không gian sẽ có mặt trong công trình • Nhóm các phòng có nhu cầu chiếu sáng tương tự vào cùng khu vực dựa trên các yêu cầu về tiện nghi nhiệt. • Tham khảo biểu đồ biểu kiến mặt trời và tác động của các công trình kiến trúc xung quanh. • Thiết kế chiếu sáng, đảm bảo tiện nghi chiếu sáng tự nhiên đối với từng loại không gian Loại

không gian

Yêu cầu chiếu sáng

Thời gian sử dụng

AMBIENT TASK Retail High High 10 A.M.–5 P.M

Meeting Room

Low High 8 A.M.–5 P.M.

Restroom Low Low 10 A.M.–5 P.M Office Low High 8 A.M.–6 P.M Gallery Low High 10 A.M.–5 P.M

Tiện nghi sáng của các không gian (12)

• Sắp xếp hình khối công trình cho phép tối ưu hóa các khu vực cần đảm bảo chiếu sáng • Dùng phương pháp lighting analysis để kiểm ra hiệu quả thiết kế chiếu sáng tự nhiên qua thông số daylight factor . • Áp dụng các giải pháp tăng cường khả năng lấy sáng ( bẫy sáng ) hoặc xem xét lại cách thức bố cục công trình. • Có thể chứng minh tính hiệu quả bằng phương pháp advanced lighting

3. HÌNH THỨC LẤY SÁNG _ Hình thức này chủ yếu là tạo những khoảng mở trên tường và mái để ánh sáng tự đi vào trong không gian

• Chiếu sáng trên cao – hình thức bẫy sáng _ Chiếu sáng trên cao là hình thức chiếu sáng thông qua hệ thống mái công trình, các mặt phẳng lấy sáng bao gồm cửa sổ mái (cách sắp xếp mái kính răng cưa tường cửa 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 - hình thức cửa sổ

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

Trang 27


4. HÌNH THỨC BẪY SÁNG THEO PHƯƠNG NGANG Hình thức này chủ yếu sử dụng các bề mặt hỗ trợ, làm thay đổi hướng đi của ánh sáng để đưa ánh sáng vào bên trong công trình. 4.1. Light shelves : sử dụng để phân phối đồng đều hơn ánh sáng ban ngày vào một công trình, tạo ra một mô hình chiếu sáng hiệu quả hơn bằng cách chuyển hướng ánh sáng và tăng sự khuếch tán ánh sáng

• Light shelves được sử dụng để phân phối đồng đều hơn ánh sáng ban ngày vào một công trình thông qua khoảng mở trên tường (thường là cửa sổ) bằng cách chuyển hướng ánh sáng ban ngày và tăng sự khuếch tán ánh sáng. • Các hình thức, chất liệu và vị trí của bẫy sáng được xác định dựa vào nguồn sáng đến (góc cao độ mặt trời, góc chiếu ..) • Light shelves có thể được đặt bên ngoài hoặc bên trong công trình hoặc cả hai, cần xem xét việc lắp kính ở mặt trên hoặc ở mặt dưới của Light shelves để tạo hiệu ứng thú vị.

• Light shelves có thể được thiết kế theo hình dạng bất kì dựa vào biểu đồ

chuyển động biểu kiến mặt trời theo mùa và theo từng không gian sử dụng để tạo hình mặt đứng công trình. • Cần phối hợpkích thước,kiểu, và sự sắp xếp các khoảng mở trên tường, những mặt cạnh cửa, trần nhà, vật liệu ,đồ nội thất để đảm bảo ánh sáng được phản xạ qua hệ thống bẫy sáng • Trong những trường hợp khoảng cách nhà sâu , chiều cao trần nhà bị hạn chế sử dụng hệ thống light shelves từ hai phía sẽ rất có lợi. - Định hướng : light shelves có thể đạt hiệu quả tốt nhất đối với phía nam - Chiều cao và góc nghiêng : light shelves được bố trí phía trên tầm mắt để làm giảm bớt ánh sáng chói từ bề mặt phản chiếu trên nó. Trong đó hệ thống nằm ngang được sử dụng rất phổ biến vì nó phân bố ánh sáng tương đối đồng đều, kiểm soát ánh sáng chói, hiệu xuất bóng và tính thẫm mỹ nhất định. Góc nghiêng của bẫy sáng thường ít và có thể cung cấp hiệu suất tốt hơn - Trần nhà : trần nhà cao rất thuận lợi chi những ứng dụng light shelf - Cửa sổ : cửa sổ cao hơn cho phép ánh sáng ban ngày thâm nhập càng vào sâu trong không gian. Light shelves , có thể được khuyến thích thiết kế bằng cách sử dụng hai tấm kính đồng thời kết hợp hệ thống những thanh đặt nghiêng một góc nhất định song song nhau đặt giữa các tấm kính để đảm bảo chất lượng ánh sáng chiếu vào phòng. - Bề mặt:light shelf có bề mặt cong giúp tán xạ ánh sáng tốt hơn. Lam che nangHạn chế các nguồn sáng chói. Qui trình thiết kế :

• Xác định khoảng thời gian sử dụng ánh sáng bên ngoài, phù hợp cho mục đích sử dụng của không gian. Một light shelves ở phía trong sẽ giảm bớt cường

Ánh sáng tự nhiên Ánh sáng nhân tạo

Trang 28


độ sáng của ánh sáng chiếu vào phòng, đặc biệt trong khu vực lân cận cửa sổ, phân phối ánh sáng nhiều sáng với độ tương phản thấp trong không gian thiết kế. • Đối với hệ thống light shelves được bố trí trong nội thất ước tính chiều sâu của tấm phản xạ bằng chiều cao của kính ở phía trên. Cạnh dưới của khoảng mở cách trần nhà ít nhất 0,6m và chiều cao trần tối thiểu là 3m • Tạo một mô hình để kiểm tra hiệu quả ánh sáng theo thiết kế đề xuất .

4.2. Solar reflector • Là những bề mặt phản xạ, đưa ánh

sáng từ ngoài vào nội thất qua các cửa lấy sáng.

•Mái và tường cũng có thể được sử dụng như những solar reflection.

• Các mặt phản xạ ngoại thất giúp làm tăng lượng bức xạ hấp thụ được vào bên trong công trình,phù hợp để sưởi ấm đối với vùng khí hậu lạnh

• Ở Việt Nam có thể áp dụng ở khu vực miền bắc và bắc trung bộ do có mùa đông lạnh,vào mùa hè việc lấy sáng gián tiếp như vậy tránh được các bức xạ trực tiếp quá lớn.

• Lượng ánh sáng hấp thu được từ solar reflection qua các cửa lấy sáng phụ thuộc vào: góc chiếu mặt trời tới đối với bề mặt phản xạ và cửa lấy sáng, kích thước và độ phản xạ của các mặt phản xạ, vị trí công trình, vật liệu của bề mặt phản xạ.

Bề mặt phản xạ hoàn thiện Phản xạ (%) Polished aluminum 75-95 Aliminized mylar 60-80 Polished stainless steel 60-80 White porcelain enamel 70-77 Acrylic with aluminized backing

85

Aluminum foil 86 Electroplated silver, new 96

Tham khảo bảng 1 - Góc chiếu mặt trời tới đối với bề mặt phản xạ và cửa lấy sáng.

Trang 29


4.3.Các bề mặt phản xạ trong phòng Xác định lượng ánh sáng phản xạ qua bề mặt

_ Một không gian có thể được điều chỉnh bởi hai đặc điểm : bề mặt hoàn thiện của vật liệu và kết cấu.Trong đó màu của bề mặt hoàn thiện có ý nghĩa quan trọng xác định số lượng ánh sáng phản xạ qua bề mặt. Kích thước của một không gian cũng có ảnh hưởng lớn đến phản xạ ánh sáng, không gian nhỏ hơn phản xạ ánh sáng tốt hơn không gian lớn. _ Trong các bề mặt phản xạ trong phòng, trần nhà có một vai trò quan trọng. Chọn lựa sơn hoặc vật liệu trần phản xạ 90% hoặc cao hơn để phân phối ánh sáng tối ưu trong không gian _ Các thông số tối thiểu cho thiết kế chiếu sáng tiết kiệm năng lượng thể hiện trong bảng vật liệu và màu nước sơn

Material Reflectance Color Reflectance Aluminum 85% White 80-90% Asphalt 5-10% Pale blue 80% Brick 10-30% Canary yellow 75% Concrete 20-30% Lemon yellow 65% Gravel 20% Dark cream 60% Plaster, white 40-80% Light blue 55% Water 30-70% Light brown 50% Vegetation 5-25% Light gree 50%

Apricot 45% Apple green 40% Medium brown 35% Red – orange 30% Dark red, blue 15% Gray 15%

5. THIẾT BỊ CHE NẮNG _ Thiết bị che nắng sử dụng làm giảm đáng kể lượng nhiệt từ bức xạ mặt trời tác động đến công trình xây dựng nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu về ánh sáng vào công trình và thông gió tự nhiên.

_ Khi bức xạ mặt trời tác động đến một bề mặt, bức xạ có thể được phản xạ hấp thụ hoặc truyền qua phụ thuộc vào bản chất của bề mặt lựa chọn làm thiết bị che nắng. Thường gồm : thiết bị che nắng cố định, thiết bị che nắng di động

_ Một công trình có mặt tiền phía Bắc và phía Đông dài sẽ thuận lợi hơn trong việc che nắng đồng thời phía Bắc của một tòa nhà thường nhận ít bức xạ trực tiếp từ mặt trời hơn phía nam (đối với Bắc bán cầu) .Bên cạnh đó các hình thức mở cửa sổ hình khối của công trình cho phép công trình hoạt động như thiết bị che nắng của chính nó (sử dụng hình thức khối che khối)

Trang 30


_ Thiết bị che nắng cố định : Các thiết bị che nắng cố đinh nói chung đáp ứng được góc chiếu mặt trời vào mùa hè và mùa đông. + Thiết bị che nắng nằm ngang : đối với 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 bị che nắng thẳng đứng :

thông qua chương trình tính toán, có thể 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 đứng

_ Thiết bị che nắng di động Biểu đồ chuyển động mặt trời được

áp dụng vào các thời điểm khác nhau trong năm cho phép tạo ra một thiết bị che nắng theo mong muốn bằng việc sử

dụng các bộ phận điều chỉnh lưu động cho các thời gian khác nhau trong ngày hoặc trong năm để tối ưu hóa hiệu ứng bóng đổ. Hệ thống lam có thể di chuyển để nhận ánh sáng khi cần thiết hoặc để ngăn ánh sáng tùy vào từng thời điểm cụ thể ( tùy vào thời gian từng ngày và theo mùa trong năm )

Qui trình thiết kế • Xác định yêu cầu che nắng, không gian sử dụng, các yếu tố khí hậu, thiết kế vỏ bao công trình, tiện nghi nhiệt và ánh sáng • Xác định bóng đổ sẽ sử dụng làm hiệu ứng trong trang trí nội thất, ngoại thất hoặc là hệ thống riêng tách rời kết cấu công trình • Sử dụng phương pháp phân tích Shading Design Wizard để tự đề xuất phương án, xác định giới hạn tối thiểu kích thước lam che. • Kiểm tra các đề xuất dựa vào những mô phỏng bằng máy tính. • Hoàn thiện thiết kế các thiết bị che nắng đồng thời đáp ứng được các yêu cầu về ( ánh sáng tự nhiên vào, thông gió và thẫm mỹ , …

Trang 31


II - CÁC GIẢI PHÁP CÁCH NHIỆT & LÀM MÁT

1. HÌNH THỨC HẤP THU NHIỆT • Trực tiếp

Một số hệ số hấp thu nhiệt của vật liệu

(bảng 2 )

• Gián tiếp

2. ĐỊA NHIỆT : Sử dụng trái đất như một nguồn để cải

thiện hiệu suất của chu trình làm mát do

nhiệt độ mặt đất ít biến động hơn so với

nhiệt độ của không khí.

_ Một hệ thống bơm nhiệt cơ bản gồm: một chu trình nén hơi nước làm mát không khí hoặc phân phối nước lạnh hiệu quả cho công trình và hệ thống ống dẫn (thường làm bằng polyethylene mật độ cao 20mm, cho phép chất lỏng hút nhiệt từ đất xung quanh làm giảm nhiệt trong những tháng mùa hè.)

_ Bởi các lợi thế về cung cấp nhiệt bởi môi trường tốt dưới mặt đất, chiến lược này trình bày một sự thay thế năng lượng hiệu quả. Bơm nhiệt có thể được sử dụng trong nhiều loại công trình và hầu như ở bất kì khí hậu. _ Nhiều cấu trúc lắp đặt đường ống khác nhau được sử dụng : đường ống chạy

song song với mặt phẳng của mặt đất, đường ống thẳng đứng ( có thể giảm bớt chi phí ở những khu vực có nguồn nước ngầm dồi dào và cho phép kết nối với tầng nước ngầm đó).

_ Thiết kế qui hoạch là yếu tố quan trọng nhất khi phía dưới mặt đất có nguồn bơm nhiệt, thiết kế cảnh quan phải chú ý đến việc bảo vệ cho hệ thống ống , cung cấp bóng đổ, tránh tác động của năng lượng mặt trời.

Những điều cần chú ý : • Hạn chế ảnh hưởng đến các hệ

thống khác ( cáp, điện, thoát nước, cấp nước, điện thoại,.. )

• Hệ thống có thể kéo dài từ 35 đến 50 năm nên cần lập kế hoạch mở rộng hoặc thay đổi chức năng trong quá trình sử dụng. Phát triển hệ thống ống dẫn nằm ngang làm cho việc phát triển trong tương lai gặp nhiều khó khăn).

• Nhiệt độ mặt đất: ảnh hưởng quan trọng đến kết quả của hệ thống, sự biến đổi nhiệt độ phụ thuộc vào chiều sâu khai thác, hiệu xuất nhiệt của hệ thống.

• Qui trình thiết kế : các kích thước của hệ thống bơm mặt đất là một vấn đề chuyên môn –kỹ thuật có thể tham khảo : Guideline for horizontal loops,

Guideline for vertical loops, Guideline

for flow rates

Trang 32


3. CÁCH NHIỆT CHO CÔNG TRÌNH _ External shading External shading là lớp che chắn bên ngoài cửa sổ, cửa kiếng lấy sáng, làm giảm bớt lượng hấp thụ bức xạ măt trời . External shading có thể bố trí theo phương ngang, phương dọc hoặc kết hợp cả hai gọi là “egg crates” ( giống như giỏ

trứng: gồm thanh ngang thanh đứng đan

lại với nhau). Chiều rộng của external shading tỉ lệ với chiều dài bóng đổ trên tường cửa. • Che chắn theo phương ngang phù hợp để cắt nắng vào mùa hè khi mặt trời ở cao, cho phép ánh sáng vào công trình để sưởi ấm vào mùa đông khi mặt trời ở vị trí thấp • Che chắn theo phương đứng có hiệu quả tốt nhất khi đặt ở mặt phía bắc. • Che chắn kết hợp sẽ tận dụng được ưu điểm của cả hai, hiệu quả khi bố trí ở các mặt Đông, Tây, Bắc.

Tháp Price, Oklahoma Toà nhà Millowner,

KTS Frank Lloyd Wright Ahmedabad Tháp Price : Sử dụng external shading theo cả phương ngang và phương dọc theo từng hướng của tòa nhà.Bố trí mặt che chắn đứng chủ yếu hướng bắc để điều chỉnh hướng sángkhi góc chiếu mặt trời thấp. Bố trí mặt che chắn ngang để cắt nắng có góc chiều tới lớn Toà nhà Millowner - KTS Le Corbusier :Sử dụng phối hơp “egg crates”.Thành phần đứng phát huy tác dụng che chắn

cho công trình vào đầu giờ trưa khi mặt

trời ở cao, và thành phần ngang phát

huy che chắn vào cuối giờ chiều khi mặt

trời thấp ở hướng tây.

� Phương pháp external shading giúp tránh ánh nắng chói, và giảm bức xạ mặt trời vào bên trong công trình, đồng thời nó cho phép khoảng 20% tổng bức xạ nhiệt được phép vào bên trong để chiếu sáng và sưởi ấm cần thiết. • Để lựa chọn chiều dài cho mái hắt ngang, có thể tham khảo bảng (3) đối với mặt hướng Nam (áp dụng cho vị trí bán cầu Bắc) và bảng (4) đối với mặt Đông – Tây. • Đối với mái hắt đứng, cánh nghiêng sẽ tác dụng tốt hơn so với cánh vuông góc với mặt Đông – Tây, muốn xác định góc nghiêng của cánh cần biết góc phương vị mặt trời. Từ đó xác định được khoảng cách cánh, chiều dài cánh và góc nghiêng cánh (tham khảo bảng phụ lục 5) • Sử dụng các phương pháp phân tích Shading Design Wizard để tự đề xuất phương án, xác định giới hạn tối thiểu kích thước lam che . • Trong thiết cây xanh cũng được sử dụng che trước bề mặt công trình, giảm bức xạ nhiệt vào công trình, thông qua sự thoát hơi nước làm tăng độ ẩm không khí và làm mát bề mặt công trình

• Việc lựa chọn cây trồng rất quan

trọng, cho phép ánh sáng đi vào công trình, có thể chọn cây thay đổi theo mùa ( tham khảo bảng thống kê 6)

Trang 33


Internal shading – In-between shading • Internal shading là lớp che chắn

đằng sau cửa sổ, In–between shading : lớp che chắn nằm giữa hai tấm lấy sáng, chúng có tác dụng hạn chế bức xạ mặt trời vào công trình.

• External shading có hạn chế là dễ bị đóng bẩn và rất khó bảo trì. Sẽ thuận tiện hơn nếu các mặt che chắn đặt bên trong hay ở giữa các lớp lấy sáng, vừa đảm bảo che chắn , hạn chế được bức xạ vào mùa hè, vừa bảo vệ được khỏi sự tác động của thời tiết ,không khí và nâng cao hiệu quả , thời hạn sử dụng.

• Nếu màn che được đặt ở giữa tấm lấy sáng, hệ số che chắn thấp hơn so với đặt bên trong và cao hơn so với đặt bên ngoài, hệ số càng thấp thì khả năng chắn sáng càng lớn. Ví dụ: Hệ số che chắn của màng che đặt ở

ngoài là 0,14. Hệ số che chắn của màng che

đặt ở giữa hai lớp lấy sáng là 0,33.Hệ số

che chắn của màng che đặt ở trong là 0,58

• Bảng hệ số chắn sáng của màn che khi đặt bên trong và giữa hai lớp lấy sáng (tham khảo bảng 7) � Đây là phương pháp phù hợp với đô thị Việt Nam vốn ô nhiễm và nhiều khói bụi.

Văn phòng làm việc Hass – kts Jo

Coenen: Sử dụng một loại mái hắt đối

xứng đặc biệt được thiết kế để chặn các

tia sáng có góc tới lớn vào mùa hè và

phản xạ các tia sáng tới thấp mùa đông

vào phòng.bên trong lớp khính lấy sáng

bố trí các màng che đóng vai trò như

mái hắt để cắt và phản xạ ánh sáng.

4. VỎ BAO CHE NHIỀU LỚP _ Chiều dày vỏ bao che của công trình để đảm bảo cách nhiệt theo yêu cầu.

_ Có 3 giải pháp cơ bản được sử dụng để cánh nhiệt cho công trình: • Cách 1: sử dụng vỏ bao che 2 lớp có

lớp đệm không khí ở giữa giúp cách

nhiệt tốt. Vỏ bao che có độ dày lớn

_Tường có lớp xốp hoặc sợi thủy tinh.

_Tường hai lớp.Cấu tạo tường xây hai lớp gồm hai lớp chịu lực xây bằng gạch nung đất xét hoặc bê tông nhẹ. Phần giữa hai lớp khối xây là lớp đệm không khí cách nhiệt

_ Tường gạch hai lớp, có đệm không khí ở giữa

_ Tường hai lớp gạch và bê tông, có đệm không khí ở giữa.

Ứng dụng: Ở Việt Nam, từ vùng đồng

bằng Bắc bộ trở vào Nam yêu cầu cấu

tạo vỏ bao có đặc tính chống nóng mùa

hè cho công trình. Do đó giải pháp

tường hai lớp cách nhiệt được sử dụng

phổ biến bởi đặc tính dễ thi công và

hiệu quả tốt. Tuy nhiên hạn chế về độ

Trang 34


dày vỏ bao che chiếm nhiều diện tích. Để

tiết kiệm chỉ cần sử dụng ở hướng nắng

gắt (chủ yếu hướng Tây) có thể xây

tường dày từ 20 đến 40 cm . Giữa tường,

đặt lớp cách nhiệt bằng xốp hay khoảng

trống tăng khả năng cách nhiệt.

• Cách 2 : sử dụng lớp cách nhiệt trên

bề mặt vỏ bao che. Vỏ bao che có độ dày

nhỏ.

Ví dụ: - Tường có lớp sơn cách nhiệt.

- Sơn phủ bên ngoài mặt tường

hướng nắng tránh sử dụng màu đậm vì

có hệ số hấp thụ nhiệt cao.

Tường gạch và lớp cách nhiệt

Ứng dụng: Đây là một giải pháp tương

đối hiệu quả, đơn giản và ưu điểm là

diện tích vỏ bao che nhỏ. Có thể sử dụng

ở các hướng nắng ít gắt hơn để cách

nhiệt (hướng Đông, Nam. Bắc). Nhận

thấy các công trình ở Việt Nam (hay các

xứ nhiệt đới khác) thường sử dụng các

tông màu sáng để hạn chế hấp thụ nhiệt.

• Cách 3: kết hợp cả hai cách trên.

_Sử dụng đống thời cả hai phương pháp

trên đảm bảo cách nhiệt tốt hơn cho

công trình tuy nhiên có thể tốn kém. Do

đó sử dụng kết hợp cho vỏ bao che ở

hướng nắng gắt nhất, ở các mặt còn lại

có thể sử dụng lớp cách nhiệt để đảm

bảo kinh tế. Đây là giải pháp được dùng

tương đối hiện nay để chống nóng cho

công trình ở Việt Nam.

Bảng nhận xét:

Hướng Đông

Hướng Tây

Hướng Nam

Hướng Bắc

Giải pháp vỏ bao che

Tường 2 lớp hay

Tường có lớp cách

nhiệt (đối với nhà

biệt lập có

sân vườn

xung quanh

giúp làm

mát không

khí)

Tường 2 lớp hay

Tường hai lớp và cách

nhiệt

Tường có lớp cách nhiệt

Tường có lớp cách nhiệt.

Vật liệu cách nhiệt trong skin thickness

Qui trình thiết kế

• Xác định các giá trị cách li tối thiểu được cho phép áp dụng trong qui chuẩn xây dựng

• Dựa trên cơ sở những số liệu có sẵn thiết lập những giá trị thích hợp hơn, sử dụng những hướng dẫn thiết kế để phân tích thời gian sử dụng cũng như chi phí cho từng loại vật liệu.

• Xác định xem khả năng ảnh hưởng của việc tổ hợp vật liệu đến thiết kế

• Xác định những tác động tốt hơn so với yêu cầu tối thiểu của không gian thiết kế.

Km/W

Btu - in

Trang 35


5. BAO CHE 2 LỚP (Double Envelopes) _ 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) _ 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.

_ 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)

_ Hầu hết các vỏ bao che hai lớp được thiết kế để tối đa hóa ánh sáng ban ngày và đồng thời kiểm soát sự tác động của ánh sáng mặt trời vì nó sẽ làm nóng không gian bên trong công trình. Không gian đệm được sử dụng trước hết như một vách ngăn bảo vệ cho các thiết bị che nắng khỏi những tác động của gió

Trang 36


và thời tiết, cô lập âm thanh trong môi trường đô thị, thay thế không khí cũ trong nội thất bằng cách thông gió tự nhiên qua các khoảng hở trêm mặt đứng công trình.

_ Năng lượng mặt trời được hấp thụ bởi các thiết bị che nắng và sau đó được trả về môi trường bên ngoài bằng cách thông gió qua các khoảng hở của lớp vỏ bọc bên ngoài giúp giảm nhẹ nhiệt độ không khí, làm giảm nhẹ nhiệt độ của bề mặt kính trong nội thất, giảm tiêu hao năng lượng cho các thiết bị làm mát hoặc các hiệu ứng bất lợi trong các tòa nhà cao tầng. Hoặc có thể kết hợp bố trí tấm tế bào quang điện.

Qui trình thiết kế Phát triển ý tưởng thiết kế vỏ bao che hai lớp và xác định tiêu chuẩn thiết kế liên quan: tác động đến mặt đứng công trình, tiện nghi nhiệt và thị giác, hiệu quả năng lượng và hệ thống điều hòa không khí. • Khảo sát điều kiện tự nhiên , xác định các mảng bao che cần sử dụng Double Enve lope • Xác định tiêu chuẩn tiện nghi nhiệt, thị giác, thẩm mỹ mặt đứng • Đưa ra giải pháp thông gió • Từ những cơ sở vừa xác định phát thảo được ý tưởng và mô hình mô phỏng để phân tích lựa chọn phương án tối ưu. • Kiểm tra mức độ tiện nghi nhiệt bằng thermal analysis + lighting analysis

6. MÁI XANH (Greenroof)

_ Mái xanh là một lựa chọn mang nhiều tiện ích : cung cấp những giá trị cách li cao, giảm bớt hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, giảm dòng chảy, lưu lượng nước mưa trên mái công trình, cung cấp môi trường sống cho hệ thực vật địa phương _ Mái xanh có hai loại cơ bản : mái cỏ và vườn trên mái.

Vấn đề chung : _ Các lớp cấu tạo của một vườn trên mái có thể khác nhau tùy vào loại mái nhà cụ thể lựa chọn. Một lớp cách li sẽ được đặt phía trên tầng mái gồm : một lớp chống thấm, lớp bảo vệ chính, lớp thoát nước, một màn lọc và lớp cây trồng. _ Tùy thuộc vào trọng lượng đất , cây trồng có thể xuất hiện thêm lớp cấu trúc bổ sung ở trên lớp cách li và cẩn thận định vị vị trí màng ngăn hơi nước. _ Những cây có khả năng kháng cự cao, chiều cao thấp cần lựa chọn cho mái xanh _ Mái xanh góp phần giúp công trình chống lại sự tác động của năng lượng mặt trời.

SỔ TAY THI

6.1. Mái cỏ

Mái cỏ có thể kế

kết cấu mái như mái dôi, mái d

mái răng cưa, mái bằng …

_ Ưu : Có độ dày lớnông, làm cho chúng nhkém, và dễ duy trì hơn so lo_ Vì rễ cây gắn với các l

tạo ra một thể thống nhphải làm thêm dằn chống lkết cấu mái trừ khi mái nhkhu vực có gió cao bất thưnhà cao tầng hoặc khu v_ Độ dốc : Loại mái nhà này có thviệc tại độ dốc lên đếnày được áp dụng cho nhithể được sử dụng trong cnhà mới và mái hiện hữ_ Độ dày : của lớp đấđến 150mm , thường là hvà các chất hữu cơ. Cần thithoát nước mưa và hệ lớp mái. _ Khuyết : Hạn chế mái nhà này là việc hạn chvật, thường bao gồm các locác loại thảo mộc.

Trang 37


ết hợp với nhiều hệ

ư mái dôi, mái dốc, mái cong,

ng …

ớp đất tương đối nông, làm cho chúng nhẹ hơn , ít tốn

ơn so loại còn lại. i các lớp lót bên dưới

ng nhất nên không cần ng lại áp lực trên

khi mái nhà nằm trong t thường, trên một

c khu vực ven biển. i mái nhà này có thể làm

ến 350 . Hệ thống ng cho nhiều loại nhà , có ng trong cả xây dựng mái

ữu. ất trồng từ 50mm

ng là hỗn hợp cát, sỏi n thiết kế hệ thống thống bảo vệ cho

lớn nhất của loại n chế các loại thực

m các loại cỏ, rêu và

6.2. Vườn trên mái

_ Ưu : Loại mái nhà này tgian thú vị (vì nó cho phép lnhiều loại thực vật vớ ảdạng).

• Vườn trên mái đhiệu quả hơn. Vì lớp đnên lưu giữ lượng nướvà cách nhiệt tốt hơn

_ Độ dốc: Vườn trên mái chtrên những tòa nhà có mái ph_ Độ dày : có độ dày lsâu khoảng 600mm, lohạn chế về cây trồng mái cđược làm nổi bật nhưquan của khu vườn địtrên mái có thể được thiế ếthức một công viên vgian mở có thể tiếp cậnhững cây lớn hơn mái chệ thống nước tưới và thoá_ Khuyết :Vì loại mái này yêu cdất sâu nên trọng lượng mái nhà kvới trọng lượng cây , đlàm cho chúng nặng hthường. Điều này đòi hkết cấu có khả năng chị đự đcả các tải trọng trên và t

LƯỢNG

n trên mái

à này tạo ra không

ì nó cho phép lựa chọn ề ạ ự ật với bảng màu đa

ên mái đem lại nhiều đất có độ dày hơn ớc mưa nhiều hơn

ên mái chỉ khả thi òa nhà có mái phẳng.

dày lớp đất tương đối ng 600mm, loại mái này không

ng mái cỏ, thường ư một thiết kế cảnh

ờn địa phương. Vườn ợc thiết kế như hình

ên với những không ở ể tiếp cận thường có

ơn mái cỏ, đường đi bộ, à thoát nước.

i mái này yêu cầu lớp ng mái nhà kết hợp

ng cây , đất và nước nước ặng hơn mái nhà thông

òi hỏi phải có một ế ấ ả ăng chịu đựng được tất

trên và tốn kém hơn.

Trang 38


_ Vấn đề cần chú ý : • Chú ý giải pháp cấp nước, thoát nước • Nên sử dụng sàn âm hoặc giải pháp kết cấu cấu khác để đảm bảo độ dày mái xanh • Đảm bảo khả năng tiếp cận và bảo trì • Cây và các yếu tố mang tải nặng khác nên được đặt trực tiếp trên các cột hoặc dầm chính. • Chú ý đến điều kiện tự nhiên của đại phươngvận tốc ( vận tốc gió, lượng mưa… ) để lựa chọn cây trồng thích hợp, và có hệ thống bảo vệ, neo chống. Vật liệu lát cần nhẹ để giảm bớt khối lượng trên mái nhà. Qui trình thiết kế

• Xác định chức năng của mái xanh đối với dự án thiết kế . • Xác định loại hình mái xanh nào (mái cỏ hoặc vườn trên mái) phù hợp cho chủ ý thiết kế , những chức năng mong muốn • Xác định chiều sâu đất cần thiết để hỗ trợ loại cây muốn trồng.

Độ sâu tối thiểu của các loại cây khác nhau

• Xác định các loại hình trồng mong muốn, dựa trên mô hình khí hậu (chiếu sáng của mặt trời, lượng mưa có sẵn và tốc độ gió theo mùa) . • Ước tính trọng lượng của mái nhà theo mô hình đề xuất • Xác định hệ thống kết cấu cần thiết • Xác định lượng năng lượng mặt trời tác động lên mái công trình trong năm Xác định biểu đồ và mô hình đơn giản từ đó điều chỉnh vị trí khu vực mái xanh để đạt được yêu cầu tiếp xúc đầy đủ với mặt trời. • Nếu các phương pháp tiếp cận mái xanh lúc này có tính khả thi, có thể tiến hành thiết kế đồng thời tính đến việc bảo trì và cấp thoát nước.

Mái cỏ tại đại học Nanyang- Singapore

Vườn trên mái tại công ty Mái xanh

Vancouver - Canada

Trang 39


III – CÁC HỆ THỐNG HỖ TRỢ

_Trong thế kỉ 21, những lo ngại và nhận thức của con người về vấn đề môi trường, biến đổi khí hậu, chất lượng không khí, cũng như những vấn đề về an ninh năng lượng quốc gia và chi phí ngày càng tăng của các loại nguyên liệu hóa thạch ngày càng trở nên cấp thiết thì việc sử dụng hệ thống hỗ trợ (sử dụng năng lượng mặt trời, tái xử dụng nước …. ) để giảm thiểu tiêu thụ năng lượng trong công trình từ những nguồn hóa thạch ngày càng trở nên quan trọng. Đây là vấn đề cần được xem xét như một chiến lược lớn trong việc thiết kế và xây dựng mang hiệu quả năng lượng

1. HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI _ Hệ thống giúp chuyển đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng , giảm thiểu tiêu thụ năng lượng trong công trình , nâng cao và đáp ứng một hình ảnh xây dựng mới. 1.1. Photovoltaic cell và solar panel • Giống nhau : đều thu năng lượng mặt trời để sử dụng trong công trình • Khác nhau:

- Photovoltaic Cell (PV) là tấm pin năng lượng mặt trời gồm các tế bào quang điện có khả năng chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng để sử dụng như một nguồn điện

- Solar Panel có cấu tạo hấp thu nhiệt từ ánh sáng mặt trời để chuyển thành một ứng dụng dưới dạng nhiệt năng như đun nước trong máy nước nóng năng lượng mặt trời.

_ Pin năng lượng mặt trời là công nghệ biến đổi trực tiếp điện năng từ ánh sáng mặt trời, không phát thải chất ô nhiễm ra môi trường ngoài

Các dạng tấm PV thường gặp

• Dạng tấm mỏng: thông dụng nhất, thường được sử dụng dưới dạng vào hệ khung PV gắn trên mái hoặc mặt đứng công trình • Dạng thu tập trung: tương tự dạng tấm mỏng nhưng có thêm hệ thấu kính trên bề mặt nhằm mở rộng góc thu ánh sáng mặt trời, theo tính toán hiệu suất tăng thêm 30%. • Dạng BIPV: sản phẩm tích hợp theo module, thường dùng như 1 viên ngói lắp trên mái, có độ hài hòa về thẩm mỹ cao.

Tham khảo bảng 8

• Những module PV mờ hiện nay (bán trong suốt) tạo ra 1 phạm vi rộng hơn trong thiết kế : khả năng kết hợp sản xuất điện năng với việc chiếu sáng tự nhiện và tạo ra những hiệu ứng ánh sáng thú vị trong công trình .

PHOTOVOLTAIC CELLSOLAR PANEL

1.TẤM MỎNG

2.THU TẬP TRUNG

3. BUILDING INTEGRATED

PHOTOVOLTAIC (BIPV)

Trang 40


1.2. Các giải pháp bố trí hệ PV trên

công trình � Gắn trên mái: Các lợi điểm khi bố trí hệ PV trên mái nhà: • Mái nhà thường ít gặp vấn đề đổ bóng che phủ hệ PV. • Về mặt thẩm mỹ, thường bố trí hệ PV trên mái đơn giản hơn trên mặt đứng • Độ dốc mái cỏ thể tùy chỉnh để tối ưu nhận nhiều ánh sáng Là một phần quan trọng trong quá trình thiết kế, để xác định độ nghiêng của hệ PV cần xác định độ nghiêng của ánh sáng khi chiếu đến của bề mặt công trình xây dựng dựa vào biểu đồ chuyển động của mặt trời tại từng khu vực

� Gắn trên mặt đứng: Trên tường phẳng: theo module và tiết kiệm chi phí xây dựng. _Mặt đứng công trình ngoài chức năng bao che còn có chức năng điều chỉnh, kiểm soát : ánh sáng ban ngày, thông gió, thu nhiệt từ mặt trời giữ nhiệt cho công trình, tạo thẩm mỹ… Vì vậy sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời trên mặt đứng của công trình phải giải quyết những vấn đề đặt ra như sau bằng một hệ thống thích hợp

• Màu sắc ,hình dạng, kích thước

• Thời tiết, độ kín

• Tải gió

• Độ bền, bảo trì

• An toàn trong xây dựng và sử dụng ( lửa, điện…)

• Chi phí xây dựng _Việc xác định hệ thống pin năng lượng mặt trời phải được tính đến như một phần quan trọng của hệ thống xây dựng, được thảo luận từ đầu của quá trình thiết kế. Các hình thức sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời trên mặt đứng công trình

Trang 41


� Moveable sunshades : hệ thống lam có thể tự chuyển động theo chương trình đã định để lấy được tối đa ánh sáng chiếu, thông gió vào mặt đứng công trình, phù hợp với góc chiếu của mặt trời. � Rainscreen system : là một hệ thống kết hợp tốt với module PV, với những khoảng đệm rỗng ở giữa sẽ giúp giữ nhiệt cho pin ở mức độ nhất định . Hộp nối được đặt phía sau tấm pin năng lượng mặt trời. Để hạn chế sự có mặt của nước ở phía sau tấm pin ta cần tạo một áp lực thích hợp. Hệ thống pin năng lượng mặt trời sử dụng ở dạng lắp thẳng đứng này không cần bảo trì (làm sạch). Ở một số điều kiện điạ phương, mưa mang chất bẩn , làm giảm lượng điện cung cấp cho công trình ta cần xem xét

làm sạch bề mặt giống như những bằng kính hay kim loại trên các tòa nhà.

� Stick – system curtain walls Mô-đun PV có thể được kết hợp vào hệ thống tường kính. Để tránh vỡ kính do sốc nhiệt, các tấm kính sẽ được lắp bằng kính có tính năng xử lí nhiệt. Việc xây dựng bằng kính hai lớp cũng cần tính đến tải trọng khác như tải gió và tác động từ tòa nhà. Nếu mô-đun PV được lắp vào hệ khung của tường kính thì phía sau cần đảm bảo thoát nước và sự cân bằng về áp suất.

Hiệu quả của hệ thống PV (pin năng lượng mặt trời) chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố nhưng quan trọng nhất là lượng ánh sáng trực tiếp chiếu vào bóng đổ của khối công trình và công trình lân cận lên công trình thiết kế.

PV module

PV connection box

Ảnh hưởng của việc bị che bóng hệ PV

Trang 42


1.4. Một số chú ý trong việc lựa chọn vị trí đặt pin năng lượng mặt trời • Đối với mảng trên mái, đặt những khối cao ( phòng thang máy, bể chứa nước, vị trí thông gió ...) ở những hướng hạn chế tối đa bong đổ lên tấm pin năng lượng mặt trời. • Trên mặt đứng, lựa chọn những vị trí, hướng chịu ảnh hưởng của mặt trời nhiều nhất, tránh sử dụng những cây lớn để tránh bóng đổ dài trên mặt tường lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời. • Pin năng lượng mặt trời hoạt động tốt nhất nếu chúng được chiếu sáng đồng đều. Nếu bị che phủ và bóng đổ lên thì sản lượng điện tạo ra sẽ bị giảm đáng kể. • Lam che nắng là những vị trí tốt để đặt những tấm pin năng lượng mặt trời vì độ nghiên nhất định và việc thông gió cho hệ thồng PV. Vấn đề chính là hạn chế bóng đổ của những lam che lên nhau theo một góc nắng mặt trời để tránh việc giảm hiệu quả trong khi sử dụng. Khoảng cách và độ vươn, xiên của hệ thống đỡ và module PV được tính toán dựa vào biểu đồ chuyển động biểu kiến của mặt trời để lam che không đổ bóng lên nhau cũng như không đổ bóng lên tấm pin năng lượng mặt trời ở những thời điểm mặt trời hơi vuông góc với nền đất. • Việc thiết kế cần xem xét và tính đến khả năng bảo trì các module PV, các lối đi bảo trì thiết kế để chịu được tải trọng của người. � Thông qua các khái niệm về một “

giải pháp hữu cơ”, các kiến trúc sư

muốn phát triển mặt đứng công trình có

thể tạo ra ánh sáng từ nguồn năng lượng

hấp thụ bởi chính mặt đứng của nó,

nhằm tạo sự tương tác giữa mặt đứng

công trình với bên trong và các không

gian công cộng ở bên ngoài. �

Moudule PV lúc này đóng một vai trò

quan trọng .

Sử dụng phương pháp Solar Access Analysis

để xác định vị trí tối ưu đặt tấm PV

Qui trình thiết kế _ Xác định các bề mặt hấp thụ nhiệt chính của công trình bằng solar Access Analysis _ Xác định giải pháp bố trí các tấm PV (trên mái, tường hoặc hệ lam che… ) _ Tính toán các giải pháp kỹ thuật phụ trợ.

Trang 43


2. TÁI SỬ DỤNG NƯỚC MƯA _ Sử dụng nước mưa là giải pháp toàn diện cho các vấn đề về tài nguyên nước và môi trường ở đô thị nhằm phục hồi được sự tuần hoàn nước tự nhiên. _ Mặt đất bao phủ hoàn toàn bằng nhựa đường và bêtông là một khuyết điểm rất lớn , nó không cho nước mưa thấm xuống đất. Và hậu quả nghiêm trọng mà nó gây ra là nhiều thành phố nóng, khát và hay lụt lội. _ Hệ thống thu gom nước mưa gồm các chức năng:

• Thu gom nước mưa

• Có bể chứa nước mưa

• Phân loại nước mưa Mức độ

sạch Nơi thu nước

mưa Cách sử dụng nước mưa

A Mái nhà + tường bên

Dùng trong nhà vệ sinh, tưới cây, và các mục đích

sử dụng khác B Sân, nhà bãi đỗ

xe Dùng trong nhà vệ sinh,

tưới cây

C Đường xá Dùng trong nhà vệ sinh, tưới cây

• Cấp nước mưa tới các nơi dùng

• Có đường ống chảy tràn khi trời mưa lớn

• Có thể bổ sung bằng nguồn nước máy thành phố khi thiếu nước mưa

• Có thể tách nước mưa nhiễm bẩn khi trời bắt đầu mưa.

2.1. Các cách thu gom nước mưa đề xuất

• Sử dụng kênh nước • Tận dụng cấu trúc của hệ thống mái • Xây dựng bể chứa cho công trình (có thể là bể nổi hoặc bể ngầm với hệ thống ống dẫn )

• Thu nước mưa từ phía tường ngoài theo phương thẳng đứng của tòa nhà. • Sử dụng những bức tường bêtông rỗng để chứa nước có hình dạng như hàng rào vừa kết hợp tạo mảng xanh

Trang 44


2.2. Những vấn đề cần chú ý khi thu gom nước mưa

• Thu gom nước mưa từ mái nhà cần lựa chọn vật liệu không phát triển nấm mốc.

• Nếu sử dụng bể ngầm thì vật liệu bể là bê tông cốt thép đổ tại chỗ. Bể có thể được kết hợp vào cấu trúc xây dựng của tòa nhà ở tầng hầm hoặc dưới hiên nhà

• Đối với những bể nhỏ : bể chứa nước mưa có thể sử dụng ở những không gian chết Sử dụng những bức tường bêtông rỗng để chứa nước có hình dạng như hàng rào vừa kết hợp tạo mảng xanh

2.3. Các giải pháp cần nghiên cứu để tận dụng nguồn nước mưa và quản lý tối ưu hệ thống thoát nước

• Xây các khu vực trữ nước mưa và hệ thống tưới nước tự động;

• Giảm bớt diện tích bê tông hóa không cần thiết và thay thế bằng các thảm thực vật

• Sử dụng các hệ thống thoát nước tự nhiên, bền vững

• Tăng mật độ cây xanh, thay thế các vật liệu không thấm bằng vật liệu có tính thấm cao

• Tận dụng lại nước mưa từ mái nhà hoặc cho chảy qua các lớp thấm để lọc bớt ô nhiễm

• Trồng các thảm cỏ kết hợp với thiết bị lọc cát

3. TÁI SỬ DỤNG NƯỚC ĐÃ QUA SỬ DỤNG _ Nước qua sử dụng được phân làm hai loại : nước xám và nước đen.

• Nước xám : bao gồm nước thải từ chậu rửa, vòi tắm, máy giặt, và những thiết bị kỹ thuật vệ sinh khác (không bao gồm nước từ xí )

• Nước đen : nước thải qua xí _Nước xám có thể được tái sử dụng vì chứa ít tác nhân gây bệnh và phân hủy nhanh nhưng nước . Tái sử dụng nước xám được xem như một chiến lược kinh tế, mà hiệu quả của nó là làm giảm mức tiêu thụ nước của tòa nhà bằng việc định hướng tái sử dụng nước thải thích hợp và góp phần làm giảm tải hệ thống nước thải trong toàn bộ tòa nhà

_ Để thực hiện tái sử dụng nước, cần xây dưng hai hệ thống nước thải, hệ thống dành cho nước xám, nước đen , và hệ thống lưu trữ , xử lí nước xám trước khi qua tái sử dụng.

Đầu tiên

Quá trình vật lý loại bỏ một số chất hữu cơ và chất rắn .

Thứ hai

Quá trình

sinh học loại bỏ

chất hữu cơ còn

sót lại và một số

chất rắn bằng vi sinh vật

Thứ ba

Quá trình

vật lý , sinh

học và hoặc

hóa học tiếp tục loại bỏ các vật

Nước thải

Nước tái chế

Trang 45


4. BỀ MẶT VỈA HÈ CÓ KHẢ NĂNG THẤM NƯỚC _ Việc tạo các bề mặt vỉa hè có khả năng thấm nước tốt sẽ tạo ra nhiều lợi ích đối với môi trường như:

• Giúp đảm bảo lượng nước ngầm trong lòng đất.

• Làm tăng khả năng thoát nước mưa.

• Làm giảm tác động của việc bê tông hóa đô thị.

Mặt cắt qua vỉa hè xốp tiêu biểu: nhựa

đường xốp, cốt liệu mịn, đá thô, bề mặt

đất.

_ Chúng ta có thể tạo được những bề mặt thấm nước bằng bê tông xốp ( porous

concrete) hoặc các mảng vỉa hè xanh (green driveway). Những bề mặt này ngày càng được quan tâm đặc biệt trong việc thiết kế một công trình xanh như một cách nhằm giảm lượng nước mưa tràn chảy xuống hệ thống thoát nước chung của đô thị .

Bê tông xốp có khả năng thấm nước

Green Driveway

_ Với đặc tính thoát nước tốt, đồng thời có khả năng chịu lực cao, các bề mặt này được sử dụng ở nhiều qui mô từ những sân vườn đến bãi đổ xe, đường đi bộ, ….làm giảm bớt khối lượng bê tông và nhựa đường, giảm lượng nhiệt tác động vào công trình, đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển những mảng xanh.

Các lớp cấu tạo của Green Driveway

Trang 46


IV - KẾT CẤU BAO CHE

Vai trò của kết cấu bao che:

Kết cấu bao che đóng một vai trò quan trọng trong thiết kế kiến trúc nói chung và kiến trúc xanh nói riêng. Nó không chỉ ảnh hưởng đến thẩm mỹ, mà còn đến tính bền vững của công trình .

Việc sản xuất vật liệu xây dựng là một trong những tác nhân lớn nhất dẫn đến sự tàn phá môi trường, đồng thời thải một lượng lớn khí CO2 ra môi trường gây hiệu ứng nhà kính.

Kết cấu bao che đóng một vai trò quan trọng đến khả năng cách nhiệt của công trình, tạo nên điều kiện tiện nghi vi khí hậu bên trong công trình, qua đó ảnh hưởng đến lượng điện năng tiêu thụ của công trình.

Do đó lựa chọn kết cấu bao che một cách khôn ngoan sẽ góp phần vào sự bền vững của công trình.

Thông số kỹ thuật của vật liệu trong Ecotect:

Ảnh hưởng của kết cấu bao che đối với tiện nghi nhiệt của công trình:

Biểu đồ Hourly Temperature Profile với 2 lựa chọn kết cấu bao che khác nhau cho cùng một

công trình. (Nét đậm thể hiện sự biến đổi nhiệt độ trong ngày)

Trang 47


Tường gạch:

Đây là loại tường được xây từ gạch ống có kích thước 8x8x18mm. Chiều dày của tường gạch có 2 loại thông dụng là 110mm và 220mm.

Ưu điểm: Cách nhiệt, cách âm tốt, khả năng chống cháy tốt.

Nhược điểm: Khối lượng riêng lớn. Việc sản xuất gạch xây ảnh hưởng lớn đến môi trường tự nhiên cũng như tài nguyên đất.

Thông số kỹ thuậ tường gạch 220mm

Tường bê tông nhẹ (gạch không nung):

Đây là loại tường được xây bằng những block bê tông nhẹ, có nhiều kích cỡ khác nhau tùy theo nhu cầu.

Ưu điểm: Thi công nhanh, khả năng cách nhiệt tốt, khả năng chống cháy tốt, khối lượng riêng chỉ bằng 1/3 so với tường gạch.

Nhược điểm: Giá thành cao, chưa phù hợp với thói quen của người tiêu dùng Việt Nam.

Thông số kỹ thuật tường bê tông nhẹ

Trang 48


Tường bê tông toàn khối:

Đây là loại tường được đổ bằng bê tông toàn khối (Cast-in-place concrete).

Ưu điểm: khả năng chịu lực rất lớn, có giá trị thẩm mỹ cao trong kiến trúc hiện đại.

Khuyết điểm: giá thành cao, thi công phức tạp. Khả năng cách nhiệt không cao.

Thông số kỹ thuật tường bê tông toàn

khối 200mm

Tường 3D Panel

Đây là loại tường được xây bằng các tấm panel 3D, gồm một lớp Polystyrene ở giữa có tác dụng cách âm, cách nhiệt, và đóng vai trò như cốp pha cho 2 lớp bê tông ở 2 bên.

Ưu điểm: Thi công nhanh, khả năng cách nhiệt, cách âm tốt, khả năng chịu lực cao,

Nhược điểm: Giá thành cao, chưa phù hợp với thói quen của người tiêu dùng Việt Nam.

Thông số kỹ thuật tường 3D Panel

Trang 49


Mái ngói:

Mái bao gồm một hệ vì kèo có vai trò như một khung đỡ cho lớp ngói bằng đất nung ở phía trên. Hiện nay ở nhiều nơi, hệ vì kèo được thay bằng mái bê tông nguyên khối.

Ưu điểm: là giải pháp thông dụng đối với người dân Việt nam.

Khuyết điểm: giá thành cao, thi công phức tạp. Khả năng cách nhiệt không cao.

Thông số kỹ thuật mái ngói

Mái bê tông

Mái được đổ bê tông toàn khối hoặc lắp ghép, có thể là mái bằng hoặc mái dốc.

Ưu điểm: thi công thuận tiện, có khả năng tạo hình phong phú, khả năng chống thấm, cách nhiệt và chống cháy tốt.

Nhược điểm: khả năng cách nhiệt không cao, làm nặng kết cấu.

Thông số kỹ thuật mái bê tông

Trang 50


Mái 3D Panel:

Mái cấu tạo từ một lớp lõi bằng Polystyrene có vai trò cách nhiệt và làm cốp pha cho hệ khung thép được phun bê tông bên trên và bên dưới.

Ưu điểm: dễ thi công, trọng lượng nhỏ hơn so với mái bằng bê tông. Khả năng cách nhiệt tốt.

Khuyết điểm: giá thành cao, không phù hợp với thói quen sử dụng của người Việt Nam

Thông số kỹ thuật mái 3D Panel

Mái xanh

Là loại mái được cấu tạo bởi sàn bê tông cốt thép và các lớp cấu tạo đặc biệt được xử lý để có thể trồng các loại thực vật lên trên.

Ưu điểm: cách nhiệt tốt, tạo cảnh quan, thân thiện môi trường.

Nhược điểm: làm tăng trọng lượng kết cấu, thi công phức tạp, giá thành cao.

Thông số kỹ thuật mái bê tông

SỔ TAY THI

…………………

A. QUY HO


I

…………………PHỤ LỤC…………………

QUY HOẠCH THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG

Bảng 1

Bảng 2

ĂNG LƯỢNG

NG

SỔ TAY THI


II

ĂNG LƯỢNG

SỔ TAY THI


III

Bảng 3

ĂNG LƯỢNG


IV

C. CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT - TỐI ƯU HÓA HIỆU QUẢ THIẾT KẾ

Bảng 1

Bảng 2


V

Bảng 3

Bảng 4


VI

Bảng 5

Bảng thống kê hệ số mức độ che chắn của các loại cây theo mùa đông và hè


VII

Bảng 6

Bảng 6


VIII

VẬT LIỆU

LIGHTING ANALYSIS

1.Lựa chọn chế độ Natural Light Levels

2.Chọn thông số Sky Illuminance

RIGHT-TO-LIGHT ANALYSIS

1. Chọn phương pháp Solar Envelope

2. Chọn phương thức thể hiện


IX

SOLAR ACCESS ANALYSIS

1. Lựa chọn hình thức phân tích

2. Lựa chọn thời điểm tính toán

SOLAR EXPOSURE

1. Lựa chọn phương pháp phân tích

2. Kết quả với Average Daily

3. Kết quả Total Monthly

4. Kết quả với Full Hourly


X

THERMAL ANALYSIS

1. Lựa chọn đối tượng phân tích


3. Lựa chọn thời điểm thân tích

COMFORT ANALYSIS


2. Mean Radiant Temperature

3. Predicted Percent Dissatisfaction

4. Predicted Mean Vote


XI

SOLIDWORKS

1. Mô phỏng công trình và đường hầm

lưu thông dòng lưu chất

2. Thiết lập mô phỏng dòng lưu chất

3. Thiết lập các thông số cho mô hình

4.Thiết lập đầu vào và đầu ra cho dòng

lưu chất

5. Thực hiện mô phỏng lòng lưu chất.

6. Kết quả mô phỏng thu được.


H. TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Environmental Information Administration (2008), EIA Annual Energy Outlook, US Geologycal Survey Data (2000) 2000 Data 2. PGS.TS. Phạm Đức Nguyên. Kiến trúc sinh khí hậu. 2002, trang 116 3. www.engineeringtoolbox.com 4. Sun, Wind & Light: Architectural Design Strategies, 2nd Edition by G.Z. Brown, Mark DeKay, page 89 5. The Solar Envelope by Ralph L. Knowles - Professor Emeritus of Architecture - University of Southern California . 6. G.Z. Brown, Mark DeKay. Sun, Wind & Light: Architectural Design Strategies, 2nd Edition, page 110 7. Edition G.Z. Brown, Mark DeKay. Sun, Wind & Light: Architectural Design Strategies, 2nd, page 146 8. PGS.TS. Phạm Đức Nguyên. Kiến trúc sinh khí hậu. 2002, trang 77 9. http://EzineArticles.com 10. Ralph L. Knowles. Aesthetic III: A Natural Architectural Language 11. Alison G. Kwok, AIA and Walter T. Grondzik . The Green Studio Handbook - Environmental strategies for schematic design. 12. Jerry Yudelson - S.Richard Fedrizzi. The green building revolution

Documents

Sổ tay Thiết kế kiến trúc hiệu quả năng lượng