Kiến trúc Vi khí hậu

KIẾN TRÚC VI KHÍ HẬU

Thật ra đây cũng chẳng phải là khái niệm mới mà nó đã xuất hiện khá lâu vào những năm đầu 19.... Nói đến Kiến trúc Vi Khí Hậu, thì trước hết phải nói đến Kiến trúc Khí Hậu.
Theo cá nhân tôi, con người tồn tại và phát triển cho đến ngày hôm nay là quá trình thích nghi với môi trường thiên nhiên, là sự phản hồi đối với những biến động của môi trường khí hậu. Vì thế, Kiến trúc Khí Hậu hình thành nhằm nghiên cứu mối quan hệ giữa Môi trường thiên nhiên, cuộc sống con người và hình thức kiến trúc nhằm tạo ra điều kiện tiện nghi về mặt khí hậu cho điều kiện sống của con người, tận dụng tối đa nguồn năng lượng từ thiên nhiên, bảo vệ môi trường.
Tuy nhiên mỗi vùng, do có những đặc điểm riêng về mặt địa hình, cảnh quan... mà hình thành một "vi khí hậu" riêng cho mỗi vùng đó, cho dù nó có thể nằm trong một vùng khí hậu rộng lớn. Chẳng hạn, Việt Nam thuộc vùng khí hậu Nhiệt Đới, nhưng do nằm trải dài và tiếp giáp với biển Đông mà chịu ảnh hưởng của gió mùa. Hay bản thân các vùng của Việt Nam cũng có vi khí hậu riêng biệt. Vì vậy mà ta thường thấy khí hậu của VN được chia làm 2 miền hoặc 3 miền (Khí Hậu miền Bắc, miền Trung và miền Nam). Và từ các vùng vi khí hậu đó có thể chia nhỏ ra nữa, đó là vi khí hậu của các tỉnh tuỳ thuộc vào đặc điểm riêng của các tỉnh. Ngay chính bản thân một vùng đất nhỏ nhưng một chung cư, một quần thể kiến trúc cũng có vi khí hậu riêng cho bản thân nó. Môi trương trong một căn hộ, một ngôi nhà cũng là vi khí hậu của căn hộ hay ngôi nhà đó. Lấy ví dụ, thời tiết bên ngoài nóng nhiệt độ cao, nhưng trong nhà bật điều hoà thì khí hậu hay các chỉ số khí hậu trong nhà khác hẳn bên ngoài dù ngôi nhà nằm trong khu vực khí hậu ngoài nhà.
Đối với kiến trúc sư, thì một trong những mục đích cuối cùng của họ là cố gắng tạo ra môi trường vi khí hậu của công trình đạt được tiện nghi sử dụng hay còn gọi là điều kiện tiện nghi. Có 4 dạng điều kiện tiện nghi đó là tiện nghi nhiệt, tiện nghi về âm thanh, tiện nghi ánh sáng, và chất lượng không khí (Fig. 1)!

Figure 1: Các loại điều kiện tiện nghi


Trong các yếu tố trên thì tiện nghi nhiệt đóng vai trò hàng đầu. Và để đạt được tiện nghi nhiệt là phải tạo ra sự cân bằng thu nhiệt (đối lưu, dẫn nhiệt, bức xạ, trao đổi chất, etc) và toả nhiệt (bay hơi, bức xạ, đối lưu, và dẫn nhiệt) của người sử dụng (fig. 2).

Figure 2: Cân bằng nhiệt trên cơ thể người


Sự trao đổi nhiệt đó được diễn ra qua các dạng khác nhau như đối lưu, dẫn nhiệt, bay hơi, etc (fig. 3).

Figure 3: Trao đổi nhiệt giữa cơ thể người và môi trường xung quanh


Có 6 yếu tố ảnh hưởng đến tiện nghi nhiệt đó là nhiệt độ môi trường, nhiệt độ bức xạ, độ ẩm, tốc độ gió, áo quần, và khả năng thích nghi cũng như đặc trưng cơ địa của từng cá nhân. Trong 6 yếu tố trên, 4 yếu tố đầu là đối tượng mà kiến trúc sư có thể tác động nghiên cứu để làm biến đổi các yếu tố đó (fig. 4):

Figure 4: Các yếu tố ảnh hưởng đến tiện nghi nhiệt


Muốn vậy, đòi hỏi người thiết kế cần hiểu rõ các yếu tố tự nhiên, môi trường xung quanh công trình mình thiết kế để đưa ra giải pháp thích hợp nhằm tạo ra điều kiện tiện nghi. Mà những yếu tố tự nhiên ấy chính chuyển động mặt trời, địa hình, và hoàn lưu khí quyển (fig.5).

Figure 5: Biểu đồ chuyển động mặt trời (ST)


Để tạo ra điều kiện tiện nghi nhiệt thì các nhà nghiên cứu đã đưa ra biểu đồ tiện nghi nhiệt của từng vùng. Biểu đồ đó thể hiện được những vùng tiện nghi, quá nóng, quá lạnh, khô, ẩm dựa vào các yếu tố của khí hậu từng khu vực như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, bức xạ, etc.
Có thể nói thế này cho dể hiểu, đó là các nhà nghiên cứu làm khảo sát đối với người dân ở Việt Nam và tìm ra được điều kiện tiện nghi của con người Việt Nam sẽ nằm trong giới hạn nào đó của nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, etc. Sau khi có được kết quả đó, đo các yếu tố trên hàng năm để biết được trong năm, vào tháng nào thì khí hậu của Việt Nam sẽ có những chỉ số nằm trong điều kiện tiện nghi của con người, tháng nào thì sẽ quá lạnh, quá nòng, quá ẩm, hay quá khô, etc. Từ đó mà có những phương pháp thích hợp khi thiết kế công trình bằng các giải pháp như che nắng, thông gió, điều hoà, màu sắc, vật liệu, etc.
Mục đích cuối cùng là đem lại tiện nghi cho người sử dụng. Còn che nắng, thông gió, điều hoà, màu sắc, etc chỉ là giải pháp để đạt được điều đó (fig. 6).

Figure 6: Thông gió tự nhiên trong quy hoạch (ST)


Tuy nhiên đâu đơn giản như thế!
Yêu cầu đặt ra là phải giảm chi phí tổi thiểu từ thiết kế, xây dựng, chí phí sử dụng. Trong thiết kế bền vững thì các nhà nghiên cứu nhận thấy (ở đây tôi đề cập một khía cạnh nhỏ) là có nhiều chi phí, tiêu hao năng lượng mà có thể giảm bớt được mà thay vào đó tận dụng nguồn năng lượng vô tận có từ thiên nhiên. Chẳng hạn khi thiết kế nhà, Kts thiết kế nhà có hình thức đẹp, sử dụng điều hoà, thông gió,... nhưng nếu lúc nào cũng sử dụng thì rất tiêu hao năng lượng sử dụng. Và trong thiết kế bền vững thì cần phải tìm cách quay vòng, tái sử dụng lại nhưng năng lượng thất thoát, hoặc sử dụng năng lượng vô tận tự nhiên. Khi đó một trong những giải pháp đề ra là nghiên cứu vi khí hậu của môi trường xung quanh công trình đó. Từ đó nhận biết được các khoảng thời gian trong năm hay tháng, ngày ở đó sẽ có đặc trưng khí hậu gì. Dựa vào đó mà đưa ra giải pháp thích hợp như đã nói ở trên. Một trong những giải pháp là thông gió, thì có thông gió cơ khí, thông gió tự nhiên. Nếu lúc nào cũng thông gió cơ khí thì tốn năng lượng, nhưng nếu biết thời điểm nào có thể tận dụng thông gió tự nhiên kết hợp với thông gió cơ khí để tạo ra Hybrid Ventilation thì vừa tiết kiệm năng lượng đồng thời vẫn đem lại tiện nghi cho người sử dụng.
Lấy ví dụ cụ thể về thông gió trong một gia đình. Theo lẽ thường, người sử dụng đi làm cả ngày, tối về sinh hoạt và ngủ thì họ bậc điều hoà nhiệt độ cho mát trước khi ngủ. Nhưng giả sử lúc chiều họ về, mở cửa sổ cửa đi ở phòng ngủ để tạo ra thông gió tự nhiên trước, thông gió tự nhiên sẽ làm giảm nhiệt độ hấp thu có được từ ban ngày trong phòng ngủ. Khi đó đến tối trước khi đi ngủ thì nhiệt độ trong phòng đã giảm tương đối đáng kể. Muốn vậy thì phải nghiên cứu vi khí hậu, biết được khoảng thời gian nào cần thông gió tự nhiên và thời gian nào không (fig. 7&8).
Ví dụ chung như Việt nam có khí hậu nóng ẩm. Đối với khí hậu nóng ẩm thì có hai vấn đề cần giải quyết: đó là thông gió và che nắng. Nếu trường hợp công trình có được hai giải pháp ấy thì rất tốt! Nhưng trường hợp công trình đó có hướng xấu, nếu che nắng thì mất thông gió hoặc ngược lại. Muốn vậy phải hiểu về vi khí hậu để biết được yêu cầu nào quan trọng hơn

Figure 7: Biến thiên nhiệt độ ban ngày dưới ảnh hưởng gió mùa (ST)


Figure 8: Biến thiên nhiệt độ ban đêm dưới ảnh hưởng gió mùa (ST)

Concept of sustainable design (Khái niệm thiết kế bền vững)
(Sustainability is a process, sustainable development is the product – Source: Brian Edwards, Sustainable housing: Principle & Practice, 2000).

Figure 9: Biểu đồ phát triển bền vững


Trong Kiến trúc Vi Khí Hậu, thì công trình được thiết kế có liên hệ chặc chẻ với khí hậu môi trường bên ngoài công trình. Khi khí hậu xung quanh mát mẻ, chất lượng và tiện nghi thì sẽ dể dàng tạo ra môi trương khí hậu trong công trình tiện nghi, mát mẽ và chất lượng phù hợp với tiện nghi người sử dụng.
Môi trường bên ngoài được biết là nguồn năng lượng vô tận mà con người cần phải cố gắng tận dụng và điều khiển để phục vụ cho những mục đích của họ. Trong kiến trúc, việc sử dụng năng lượng tự nhiên luôn được khuyến khích bởi nó đem lại nhiều mặt tích cực như tạo môi trường tiện nghi (bằng thông gió tự nhiên, điều hoà không khí tự nhiên, etc) hoặc tiết kiệm năng lượng tiêu thụ, chuyển đổi năng lượng tự nhiên thành những dạng năng lượng khác tuỳ thuộc vào mục đích của con người. Vì vậy ý nghĩa của nó rất quan trọng, đó chính là tính bền vững (fig. 10).

Figure 10: Giảm thiểu tài nguyên mới bằng cách sử vỏ bia Heniken (Glenn Murcutt)


Vậy thế nào là thiết kế bền vững?
Một điều nhận thấy là môi trường ngày nay đang bị ô nhiễm mà nguyên nhân là do sự phát triển của đô thị, các toà nhà, cao ốc, sự thay thế những mảng xanh bằng những công trình kiến trúc, trong khi con người đang ngày càng sử dụng nhiều năng lượng để đem lại tiện nghi sống cho mình, etc. Chính vì thế, mà nhiều nhà nghiên cứu đã đưa ra các chiến lược môi trường vi khí hậu, hay nói cách khác là thiết kế bền vững.
Thiết kế bền vững được biết tới như là các chiến lược được dùng để tận dụng tối đa năng lượng tự nhiên nhưng vẫn đảm bảo môi trường trong lành và giảm thiểu năng lượng tiêu thụ càng nhiều càng tốt (The sustainable design is known as the strategies that are used for maximize the use of natural resources but much protect environment and minimize the consumption of energy as much as possible)

Trong kiến trúc, kiến trúc bền vững đề cập đến bền vững sinh thái, môi trường và xã hội nhân văn. Đó là một trong những nội dụng mà kiến trúc môi trường và vi khí hậu nghiên cứu (Bioclimatic architecture is the plan design or building design that is the most suitable for the condition of microclimate. By different architectural methods, it can use as more as possible the advantage conditions of natural climate and it can reduce the use of artificial equipments for creating the most comfortable, qualitative environment in building. Environmental architecture has bigger significance than bioclimatic architecture because it mentions the interaction between architecture and environment that consist of climate, lighting, acoustics, quality of atmosphere).

Trong thiết kế công trình, thiết kế bền vững thể hiện trong ba lĩnh vực: Economy resources (energy conservation, water conservation, and material conservation), Life cycle design (Pre-building phase, building phase, and post-building phase) and Human design (Preservation of natural conditions, urban design site planning, and design for human comfort). Trong 3 lĩnh vực trên thì nhiệm vụ của kiến trúc sư, nhà nghiên cứu là tìm ra các phương pháp và chiến lược của thiết kế bền vững để có thể thoả mãn những mục đích khác nhau của loài người.


Comfort condition (Điều kiện tiện nghi)
Điều kiện tiện nghi là mục tiêu mà người sử dụng muốn đạt được trong không gian sống của họ. Vì thế mà kiến trúc sư, nhà nghiên cứu cần phải tìm ra giải pháp để tạo ra môi trường tiện nghi cho người sử dụng. Thường thì khi môi trường thay đổi về trạng thái không tiện nghi ví dụ như quá nóng, quá lạnh, ẩm ướt, etc thì con người thường có những phản ứng hành động phản ứng lại sự thay đổi đó để mang lại môi trường tiện nghi cho mình.

Có rất nhiều khái niệm về điều kiện tiện nghi được đưa ra, chẳng hạn, theo Fanger thì tiện nghi nhiệt là “that condition of mind which expresses satisfaction with the thermal environment”, hoặc theo Yaglou: “Comfortable air conditions are those under which a person can maintain a normal balance between production and loss of heat, at normal body temperature and without sweating”, hoặc theo B. Givoni: “as the absence of irritation and discomfort due to heat or cold, or in a positive sense, as a state involving pleasantness”.
Có thể tóm lại rằng, điều kiện tiện nghi được định nghĩa như là trạng thái môi trường mà trong đó người sử dụng có được cảm nhận well-being.

Như đã nói, điều kiện tiện nghi trước đây thường được chia làm 3 loại: Tiện nghi nhiệt, tiện nghi về ánh sáng và môi trường, và tiện nghi về âm thanh. Tuy nhiên sau này nhiều nhà nghiên cứu cho rằng điều kiện tiện nghi còn bao gồm cả về chất lượng không khí:

- Thermal comfort
- Visual comforts with appropriate lighting level and environment
- Acoustical comfort with appropriate reverberation time and privacy level
- Air quality (odor, smell, etc,)
Trong 4 tiện nghi trên thì tiện nghi nhiệt đóng vai trò quan trọng nhất bởi nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự trao đổi nhiệt giữa người và môi trường xung quanh nhằm làm cho thân nhiệt con người luôn xấp xỉ mức 37C.

Factors influencing on comfort condition (Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Tiện Nghi Nhiệt)
Ở phần trước cũng đã đề cập đến các yếu tố ảnh hưởng đến tiện nghi nhiệt. Trong 6 yếu tố thì có 4 yếu tố mà kiến trúc có thể thiết kế nghiên cứu tác động làm thây đổi level của 4 yếu tố đó để đem lại điều kiện tiện nghi. 4 yếu tố đó là Gió, Độ ẩm, nhiệt độ không khí, và bức xạ mặt trời (Wind, Humidity, Air Temperature and Radiant Temperature). Thường thì điều kiện tiện nghi có thể đạt được chỉ cần điều khiển 2 hoặc 3 trong các yếu tố trên.
Các yếu tố trên có tương quan mật thiết với 4 trạng thái của tự nhiên là Địa hình, Bề phủ mặt đất và thực vật, Nước, và mật độ đô thị. Có nghĩa là một trong số các trạng thái trên thay đổi thì các yếu tố trên cũng thay đổi. Ví dụ như sự thay đổi thảm thực vật như hình dáng hoặc kiểu loại cây thì có thể điều khiển được cấp độ vận tốc gió và nhiệt độ môi trường.
Chính vì vậy, kiến trúc sư, nhà nghiên cứu muốn tạo ra môi trường tiện nghi thì họ phải thay đổi các trạng thái trên theo hướng có lợi dựa vào 3 chiến lược chính đó là phương pháp: Passive, Active and Hybrid methods. Active methods có nghĩa là chủ động tạo ra điều kiện tiện nghi bằng các máy móc cơ khí như điều hoà nhiệt độ, quạt máy, quạt thông gió, etc. Pasive methods thì sử dụng các nguồn năng lượng tự nhiên như thông gió tự nhiên, điều hoà tự nhiên, cây cối bóng mát, etc. Vì thiên nhiên luôn thay đổi nên người sử dụng luôn bị động và phụ thuộc vào điều kiện tụ nhiên. Cũng vì thế mà kết hợp 2 phương pháp trên để tạo điều kiện tự nhiên đó là Hybrid methods. Dưới đây là một số minh họa.

Figure 11: Các giải pháp kiến trúc đối với công trình ở Khí Hậu Nhiệt đới ẩm (ST)


Figure 12: Dùng các hồ nước bao quanh kết hợp thông gió tự nhiên ở Đền Bahai (ST)
Thermal comfort chart (Biểu đồ tiện nghi nhiệt)
Mỗi khu vực đều có một đặc trưng vi khí hậu riêng của khu vực đó, và chỉ vi khí hậu luôn biến đổi và ảnh hưởng đến môi trường của các công trình nằm trong khu vực. Vì vậy, nếu kiến trúc sư có thể điều khiển được sự biến đổi và đặc trưng của vi khí hậu từng vùng thì họ có thể tạo ra môi trường tiện nghi cho người sử dụng. Và chính biểu đồ Vi khí hậu giải quyết vấn đề đó. Còn con người có thể sử dụng biểu đồ đó để biết được đặc trưng môi trường xung quanh nơi sinh sống mà từ đó có thể tận dụng tối đa nguồn năng lượng tự nhiên vô tận khi cần thiết.
Có rất nhiều nghiên cứu đã đưa ra tiêu chuẩn của điều kiện tiện nghi nhiệt. Những nghiên cứu đáng kể như Houghton & Yaglou đưa ra khái niệm "Nhiệt độ hiệu quả" (Effective temperature) vào năm 1923 (fig. 13). Tiếp đến Victor Olgyay đưa ra biểu đồ Vi khí hậu vào năm 1963 và đặc biệt là B. Givoni đã giới thiệu biểu đồ tiện nghi nhiệt mà ngày nay nhiều nước trên thế giới dùng làm cơ sở để nghiên cứu biểu đồ vi khí hậu cho nước mình và từ đó đưa ra các chiến lược để tạo ra môi trường tiện nghi khi thiết kế công trình (fig. 14&15).
Những biểu đó được hình thành dựa trên các thí nghiệm kiểm tra vùng tiện nghi của con người theo từng vùng. Cách thức thí nghiệm có trình bày kỹ càng trong tài liệu (Fanger, P.., Thermal Comfort, New York, USA, 1972).

Figure 13: Nhiệt độ hiệu quả đối với người ăn mặt áo quần mỏng (trên cơ sở nghiên cứu của Houghton & Yaglou)


Figure 14: Biểu đồ sinh khí hậu (trên cơ sở nghiên cứu của Victor Olgyay)


Figure 15: Ảnh hưởng và khả năng ứng dụng các chiến lược sinh khí hậu (trên cơ sở biểu đồ sinh khí hậu của B. Givoni)

Ba chiến lược cơ bản đối với tiện nghi!
Để tạo ra điều kiện tiện nghi cho người sử dụng, người ta thường dùng 3 phương pháp: Passive, Active, và Hybrid methods
Active methods: Mục đích của phương pháp này là sử dụng các máy móc, phương tiện kỹ thuật, công nghệ để tạo ra môi trường tiện nghi. Phương pháp này có lợi ích là người sử dụng có thể chủ động để tạo ra môi trương tiện nghi cho mình. Tuy nhiên, vấn đề nảy sinh của phương pháp này đó là tiêu hao năng lượng (energy consumption), và trong một trường hợp nào đấy nó cũng tạo ra môi trường ko tiện nghi. Ví dụ như khi người sử dụng dùng quạt điện, máy điều hoà nhiệt độ để đem lại môi trường tiện nghi thì có thể âm thanh phát ra từ máy làm người sử dụng khó chịu, hoặc có thể lâu ngày gây mùi ô nhiễm, nhất là máy điều hoà trong phòng kín, etc.
Dưới đây là bảng đánh giá hiệu quả sử dụng hai phương pháp active và passive methods của (Jones, David Lloyd, Architecture and the environment: Bioclimatic building design, 1998)P-246. Với (7) là rất quan trọng và (0) là ko quan trọng:
Table 1: Đánh giá hiệu quả của các phương pháp ứng dụng



Passive methods: Mục đích của phương pháp này là đem lại môi trường tiện nghi với mức thấp nhất về tiêu hao năng lượng sử dụng và thất thoát trên cơ sở tận dụng năng lượng tự nhiên. Sự phân loại passive cooling systems đối với khí hậu nhiệt đới ẩm bao gồm: natural ventilation, night ventilation, radiant cooling, direct/ indirect evaporative cooling, Soil cooling and cooling of outdoor spaces (Baruch Givoni, Passive and Low Energy Cooling of Buildings, United States of America, 1994).
Năng lượng tự nhiên được biết như là nguồn năng lượng vô tận và là mục tiêu mà con người nhắm tới để tận dụng ngưồn năng lượng đó phục vụ cho mục đích của họ. Và đó cũng là con đường tốt nhất được khuyến khích mà các nhà KTS cần vận dụng. Chỉ trừ trường hợp mà người sử dụng ko thể vận dụng được thì mới chuyển sang active methods.

Hybrid methods: là phương pháp kết hợp giữa 2 phương pháp nêu trên. Trong trương hợp này, khi mà năng lượng tự nhiên ko thể đem lại điều kiện tiện nghi cho người sử dụng thì có thể sử dụng phương pháp active.Ngược lại, một khi passive method có thể mang lại tiện nghi thì người sử dụng có thể tắt active method nhằm tiết kiệm hao phí năng lượng. Vấn đề của phương pháp này đó là làm thế nào để biết một cách gần chính xác khoảng thời gian nào thì dùng passive methods và khoảng thời gian nào thì nên dùng active methods. Để biết được điều đó thì KTS cần nắm vững các đặc trưng vi khí hậu môi trường xung quanh công trình mình thiết kế.
Trong thông gió, cần đặt ra là làm thế nào để đón được tối đa gió tốt vào không gian sử dụng. Figure 16 đưa ra 2 hướng giải quyết tốt xấu.

Figure 16: Giải quyết tốt và xấu đối với thông gió tự nhiên (bên trái: bad; bên phải: good – Source: ST)

Với các góc độ tiếp xúc khác nhau khi vào bên trong công trình, thì tạo các điểm khác nhau sẽ cho vận tốc khác nhau (fig. 17):

Figure 17: Ảnh hưởng hướng gió đến tốc độ gió (ST)

Gió linh hoạt và ko thể nắm bắt được, nhưng với các hình khối khác nhau của công trình thì cũng có thể uốn luồng gió thổi (fig. 18):

Figure 18: Ảnh hưởng của hình dáng công trình đến hướng gió (ST)

… và vận tóc gió cũng thay đổi linh hoạt tuỳ thuộc vào hình dạng, bộ cục cảnh quan (fig. 19):

Figure 19: Ảnh hưởng của tốc độ đến trạng thái gió (ST)

… tương tự đối với việc bố trí linh hoạt các vách ngăn (fig. 20):

Figure 20: Gió và vách ngăn (ST)

Đối với giải pháp che nắng, thường thì người KTS cần nắm vững các thông số quỹ đạo mặt trời ở vùng khí hậu của công trình thiết kế. Ví dụ trên là biểu đồ mặt trời tại Hà Nội và các vùng lân cận. Biểu đồ trên thể hiện rõ ngày giờ nào trong tháng mặt trời sẽ nằm ở vị trí nào. Khi biết được quỹ đạo mặt trời, KTS có thể xác định được khoảng thời gian nào trong ngày, tháng cần phải che nắng, từ đó có giải pháp hợp lý (fig. 21). Ứng dụng biểu đồ mặt trời ko chỉ dành cho mỗi công trình mà còn cho cả khu phố hay toàn đô thị thuộc vùng khí hậu đó.

Figure 21: Biểu đồ chuyển động mặt trời tại Hà Nội (Source: Phạm Đức Nguyên)

Figure 22 đưa ra giải pháp che nắng ở các tầng, tầng dưới với bậu cửa thấp thì lam che nắng đua ra nhiều hơn, và tầng trên thì ngược lại.

Figure 22: Giải pháp đưa lam che nắng các tầng ở CT S. Radbill, Philadephia (Source: Phạm Đức Nguyên)

Thường thì khi đưa ra các giải pháp che nắng cần phải kết hợp với thông gió tự nhiên. Nếu che nắng hoàn toàn mà vô tình bịt luôn cả luồng gió mát thổi vào CT thì cũng ko phải là giải pháp tối ưu. Vì vậy, các giải pháp che nắng thường sử dụng các vật liệu nửa kín nửa hở vừa che nắng đồng thời vẫn để luồng gió mát thổi vào.
Một số ví dụ sau đây là những giải pháp kết hợp giữa thông gió và che nắng.
Trung tâm Hôi nghị quốc tế, Hà Nội sử dụng các tường hoa vừa có tác dụng che nắng nhưng đồng thời gió vẫn có thể đi vào bên trong công trình (fig. 23). Trong khi đó, công trình nhà văn phòng Consorcio, Santiago, Chile sử dụng ban công cây xanh che nắng nhưng vẫn có những kẻ hở thông gió làm mát công trình (fig. 24).

Figure 23: Tường hoa văn ở Trung tâm Hội nghị quốc tế có tác dụng thông gió và che nắng


Figure 24: Giải pháp che nắng và thông gió ở công trình nhà văn phòng Consorcio, Santiago, Chile (ST)

Hình 25 dưới đây cho thấy lam che nắng nữa kín nữa hở có tác dụng che nắng và thông gió hiệu quả. Một công trình khác có sự kết hợp tuyệt với giữa che nắng và thông gió là công trình Menera Mesiniaga, Malaysia (fig. 26&27). Dựa vào chuyển động mặt trời, các khối công cộng như bộ phận thang máy tập trung vào phía đông, trong khi phía tây là nhưng lam che nắng mở. Toàn bộ công trình là những khối đặc rỗng tạo thông gió tự nhiên và che nắng hiệu quả.

Figure 25: Lam che nắng mở có tác dụng che nắng và thông gió tự nhiên


Figure 26: Công trình Menera Mesiniaga, Malaysia (ST)


Figure 27: Công trình Menera Mesiniaga, Malaysia (ST)

Thường thì khi đưa ra giải pháp để tạo ra môi trường tiện nghi, hầu hết là qua cảm giác của người sử dụng thậm chí người thiết kế để nhận định là giai pháp đó đạt hiệu quả hay ko. Ví dụ thiết kế công trình, KTS đưa ra giải pháp thông gió tụ nhiên cho Công trình đó, thì ông ta chỉ nhận định rằng với giải pháp đó, sẽ làm cho không gian bên trong công trình mát hơn. Còn con số chênh lệch để so sánh giữa công trình ứng dụng thông gió tự nhiên và công trình ko ứng dụng là bao nhiêu thì bótay.com.

Như đã đề cập ở các bài trước, để đánh giá một cách gần chính xác, thì người ta sử dụng bảng biểu độ Tiện nghi vi khí hậu cho mổi vùng. Hình dưới là thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của hồ nước đến điều kiện tiện nghi như thế nào (fig. 28). Cách thí nghiệm là đi đo các thông số vận tốc gió, nhiệt độ, độ ẩm,... của các điểm quanh hồ từ sát hồ đến ra xa, và kết quả ở biểu đồ trên là chỉ số trung bình lần lược gần hồ đến ra xa theo thứ tự từ 1-7.

Figure 28: Đo chỉ số nhiệt độ và độ ẩm quanh hồ

Sau khi có số liệu trên, áp dụng vào biểu đồ tiện nghi của khu vực đó (fig. 29). Kết quả cho thấy ảnh hưởng của hồ nước đến nhiệt độ là không đáng kể (nhỏ hơn 10 C) trong khi đổ ẩm có sự chênh lệch khá cao (xấp xỉ 100 C) (fig. 30).

Figure 29: Áp các chỉ số vào bản đồ tiện nghi nhiệt khu vực hồ

Ở đây vẫn có những hạn chế như xung quanh hồ là những vật liệu khác nhau như cỏ, cây, đường nhựa, etc. Những vật liệu khác nhau sẽ làm cho nhiệt độ và độ ẩm cũng khác nhau. Ngoài ra đó là kích thước hồ khác nhau thì sẽ có ảnh hưởng khác nhau đến môi trường xung quanh. Thí nghiệm trên chỉ giải thích tương đối. Còn cách thức thí nghiệm, đo đạc, chuẩn bị, khoảng thời gian đo, các sai số,...khá phức tạp, nói ra dài dòng.
Nói tóm lại, đối với vi khí hậu của từng vùng, nếu xây dựng được bản đồ tiện nghi nhiệt thì nó sẽ là tiêu chuẩn để đánh giá mức độ tiện nghi cho từng công trình trong khu vực đó. Cách xây dựng bản đồ tiện nghi nhiệt dựa trên thí nghiệm được trình bày rất kỹ

Tài liệu tham khảo chính:
- Phạm Ngọc Đăng (2002), Nhiệt Và Khí Hậu Kiến Trúc, Hà Nội : Nhà Xuất Bản Xây Dựng.
- Phạm Đức Nguyên (2002), Kiến Trúc Sinh Khí Hậu. Hà Nội : Nhà Xuất Bản Xây Dựng.
- Nguyễn Văn Chí (1995), Bài Giảng Vật Lý Xây Dựng. Hà Nội, Bộ Xây Dựng, Trường Đại Học Kiến Trúc Hà Nội.
- Hà Nhật Tân (2005), Thông Gió Tự Nhiên Trong Nhà Ở. Hồ Chí Minh: Nhà Xuất Bản Văn Hóa Thông Tin.
- Hoàng Huy Thắng (2002). Kiến Trúc Nhiệt Đới Ẩm. Hà Nội: Nhà Xuất Bản Xây Dựng.
- Bùi Vạn Trân (2004). Môi Trường Vi Khí Hậu Trong Công Trình Kiến Trúc. Hà Nội: Nhà Xuất Bản Xây Dựng.
- Baruch Givoni, Passive and Low Energy Cooling of Buildings, United States of America, 1994.
- D Clements-Croome, Naturally Ventilated Buildings – Building for the Senses, Economy and Society, United Kingdom, 1997.
- David Oakley, Tropical Houses – A Guide to Their Design. B. T. Batsford LTD. London, 1961.
- Dean Heerwagen, Passive and Active Environment Controls: Informing the Schematic Designing of Buildings, McGraw-Hill, Inc., 1221 Avenue of the Americas, New York, 2004.
- Fanger, P.O., Thermal Comfort, New York, USA, 1972.
- G.Z.Brown and Mark Dekay, Sun, Wind & Light-Architectural Design Strategies, United State of America, 2000.
- Holger Koch – Nielsen, Stay Cool: A Design Guide for the Built Environment in Hot Climates, London, United Kingdom, 2002.
- Jones, David Lloyd, Architecture and the environment: Bioclimatic building design, 1998.
- Maxwell Fry & Jane Drew, Tropical Architecture in the Dry & Humid Zones, 1964.
- Michael Humphreys, An Adaptive Approach to Thermal Comfort, Naturally Ventilated Buildings, Chapter 5, D Clements-Croome, United Kingdom, 1997.
- Per Heiselberg, Design Principles for Natural and Hybrid Ventilation, Denmark, web: www.hybvent.civil.auc.dk