Bài giảng kiến trúc khí hậu và ánh sáng đại học mở hà nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA TẠO DÁNG CÔNG NGHIỆP TẬP BÀI GIẢNG KHÍ HẬU VÀ CHIẾU SÁNG Hà Nội - 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA TẠO DÁNG CƠNG NGHIỆP TẬP BÀI GIẢNG KHÍ HẬU VÀ CHIẾU SÁNG Dành cho sinh viên ngành kiến trúc Giảng viên biên soạn: Nguyễn Thị Phương Anh Hà Nội - 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA TẠO DÁNG CÔNG NGHIỆP Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN Tên học phần: Khí hậu chiếu sáng Tên tiếng Anh: Climate and lighting Thông tin chung học phần 1) Mã học phần: 2) Ký hiệu học phần: 3) Số tín chỉ: 4) Hoạt động học tập - Lý thuyết: - Bài tập/Thảo luận: - Thực hành/Thí nghiệm: - Tự học: 5) Điều kiện tham gia học phần: - Học phần tiên quyết: - Học phần học trước: - Học phần song hành: 6) Các giảng viên phụ trách học phần: - Giảng viên phụ trách chính: - Danh sách giảng viên giảng dạy: - Khoa/ Bộ môn phụ trách giảng dạy: 7) Loại học phần: 7E1521.22 KHCS TC 40 tiết 10 tiết 90 tiết Khơng có Cấu tạo kiến trúc Khơng có ThS KTS Nguyễn Thị Phương Anh ThS.KTS Tạ Thị Yến TDCN/ BM Kiến trúc dân dụng X Bắt buộc ⬜ Tự chọn tự ⬜ Tự chọn theo định hướng 8) Thuộc khối kiến thức ⬜ Giáo dục đại cương (chung, khoa học bản, kỹ năng) ⬜ Cơ sở nhóm ngành/lĩnh vực X Cơ sở ngành ⬜ Chuyên ngành 9) Ngôn ngữ giảng dạy 10) Hình thức giảng dạy ⬜ Thực tập/ Đồ án tốt nghiệp/ Khóa luận X Tiếng Việt ⬜ Tiếng Anh X Trực tiếp ⬜ Trực tuyến ⬜ Trực tiếp trực tuyến Mơ tả tóm tắt học phần: - Học phần Khí hậu chiếu sáng thuộc khối kiến thức sở ngành, học kỳ năm thứ CTĐT tồn khóa gồm 10 kỳ học - Khí hậu chiếu sáng môn khoa học nghiên cứu ảnh hưởng khí hậu tới cơng trình xây dựng tới tâm sinh lý người Giới thiệu phương pháp thiết kế cơng trình theo khí hậu vùng khác giới; Cơ sở khoa học để thiết kế cơng trình thích ứng với khí hậu vùng, miền Việt Nam - Đề xuất giải pháp quy hoạch đô thị thiết kế cơng trình kiến trúc để tạo mơi trường khí hậu tiện nghi cho người sống thị cơng trình xây dựng Chuẩn đầu học phần (CLOs) 3.1 Chuẩn đầu học phần mối liên hệ với báo thuộc PLOs Sau kết thúc học phần, sinh viên có khả năng: STT Chuẩn đầu học phần (CLOs) CLO Vận dụng kiến thức khí hậu chiếu sáng vào Kiến thức Vận dụng (Apply) Kỹ Chỉ Thái độ báo PI 2.2 công việc thiết kế quy hoạch đô thị, xây dựng cơng trình Vận dụng (Manip ulation) CLO Thực hành tập nhóm giải pháp thiết kế cơng trình theo khí hậu vùng khác giới Việt Nam CLO Đề xuất giải pháp thiết kế kiến trúc phù hợp điều kiến khí hậu vùng miền, địa phương 5.2 Tỏ thái độ 1.3 (Valuing) 1.3 Bảo vệ đạo đức nghề nghiệp thiết kế kiến trúc, quy hoạch đặc biệt trọng bảo vệ di sản, môi trường cộng đồng 2.2 Vận dụng hệ thống kiến thức đương đại khoa học, kỹ thuật nghệ thuật thiết kế kiến trúc, quy hoạch 5.2 Thể sản phẩm làm việc nhóm dựa ngơn ngữ kỹ chuyên môn kiến trúc, quy hoạch 3.2 Hoạt động dạy-học chuẩn đầu Hình thức phương thức đánh giá chuẩn đầu CLOs Trắc nghiệm CLO1 CLO2 CLO3 Tự luận Các hoạt động dạy học Bài Bài Làm Thảo Vấn Bài Tình tập tập kỹ việc luận đáp giảng nhóm nhóm nhóm x x x x x x x x Kế hoạch đánh giá theo chuẩn đầu Thang điểm đánh giá: Thang điểm 10 Thành phần đánh giá Hoạt động đánh giá Hình thức phương thức đánh giá Trọng số (%) Thời điểm CĐR (tuần đào HP tạo) (CLOs) Đánh giá trình (50-30%) (formative assessment) A11 Đánh giá Vấn đáp 10% Hết chương A13 Kiểm tra kỳ Bài tập 20% Hết chương Đánh giá tổng kết (50 - 70%) A22 Kiểm tra cuối kỳ Tự luận 70% 1, 2, Hết học phần (summative assessment) Tổ chức dạy học 5.1 Số học học kỳ: 140 Lý thuyết (giờ) 40 Bài tập/ Thảo luận (giờ) 10 Thực hành/ Thí nghiệm (giờ) Khác (giờ) Tự học (giờ) 90 5.2 Kế hoạch dạy học 5.2.1 Dạy học trực tiếp TT Nội dung chi tiết Thời lượng (giờ định mức) Lý thuyết Chương Khái quát khí hậu việt nam giới Bài tập Phương pháp phương tiện tổ chức dạy học Đánh giá Đóng góp vào CLO Tự học Chuẩn bị (Pre-class) - GV: Bài giảng ppt, giáo trình, tài liệu tham khảo - SV: Đọc giáo trình trang 19-51 1.1 Các yếu tố tự nhiên tạo thành khí hậu 1.2 Các thơng số vật lý khí hậu biểu đồ khơng khí ẩm 1.3 Các vùng khí hậu lớn giới 1.4 Khí hậu Việt Nam Chương Vi khí hậu người 2.1 Vi khí hậu phòng 2.2 Phản ứng người khí hậu 2.3 Đánh giá tiện nghi vi khí hậu 2.4 Phân tích sinh khí hậu ngồi nhà 2.5 Tổng quan phương pháp thiết kế kiến trúc thích ứng khí hậu Việt Nam Chương Truyền nhiệt qua vỏ cơng trình 20 Trên lớp (In-class) - Hoạt động Dạy lớp: Diễn giảng, đặt tình - Hoạt động Học lớp: Ghi chép, thảo luận - Hoạt động thực hành: Trả lời câu hỏi Sau học (PostClass): SV Trả lời câu hỏi, tập chương Chuẩn bị (Preclass) - GV: Bài giảng ppt, giáo trình - SV: Đọc giáo trình trang 59-76 Trên lớp (In-class) - Hoạt động Dạy lớp: Diễn giảng, đặt tình - Hoạt động Học lớp: Ghi chép, trả lời câu hỏi - Hoạt động thực hành: hướng dẫn vẽ Mơ hình BTBK, BĐMT Sau học (PostClass): Vẽ BTBK BĐMT Chuẩn bị (Preclass) - GV: Bài giảng ppt, giáo trình, tập - SV: Đọc giáo trình trang 81-120 x x 3.1 Khái niệm truyền nhiệt 3.2 Truyền nhiệt ổn định qua vỏ cơng trình 3.3 Truyền nhiệt qua vỏ cơng trình mùa nóng 15 Chương Che nắng cho vỏ cơng trình cho phịng 4.1 Xác định bóng cơng trình 4.2 Thiết kế cấu tạo che nắng 10 Chương Thơng gió tự nhiên khu nhà phòng Trên lớp (In-class) - Hoạt động Dạy lớp: Diễn giảng, đặt tình - Hoạt động Học lớp: Ghi chép, thảo luận - Hoạt động thực hành: Hướng dẫn làm ví dụ 3.1, 3.2 Sau học (PostClass): Trả lời câu hỏi, tập chương Chuẩn bị (Preclass) - GV: Bài giảng ppt, giáo trình, tập - SV: Đọc giáo trình trang 81-120 Trên lớp (In-class) - Hoạt động Dạy lớp: Diễn giảng, đặt tình - Hoạt động Học lớp: Ghi chép, thảo luận - Hoạt động thực hành: làm tập Sau học (PostClass): Trả lời câu hỏi, tập chương Chuẩn bị (Preclass) - GV: Bài giảng ppt, giáo trình, tập 1, x 1, 2, x 5.1 Vai trị Thơng gió tự nhiên xây dựng Việt Nam 5.2 Sự hình thành Thơng gió tự nhiên 5.3 Thơng gió tự nhiên nhà dân dụng 10 5.4 Ảnh hưởng quy hoạch cơng trình đến TGTN - SV: Đọc giáo trình: trang 155174 Trên lớp (In-class) - Hoạt động Dạy lớp: Diễn giảng, đặt tình - Hoạt động Học lớp: Ghi chép, thảo luận Sau học (PostClass): Trả lời câu hỏi, tập chương 1, 2, x 5.5 TGTN nhà công nghiệp Chương Kiến trúc cảnh quan giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị 6.1 Cây xanh, mặt nước môi trường đô thị 6.2 Cây xanh hiệu ứng đảo nhiệt đô thị 2 10 Kiểm tra kỳ Chuẩn bị (Preclass) - GV: Bài giảng ppt, giáo trình, tập - SV: Đọc giáo trình: trang 185196 Trên lớp (In-class) - Hoạt động Dạy lớp: Diễn giảng, đặt tình - Hoạt động Học lớp: Ghi chép, thảo luận - Hoạt động thực hành: Giao tập lớn, phân cơng nhóm Sau học (PostClass): Trả lời câu hỏi, tập chương Trên lớp 1, 2, x 20% Phần Chiếu sáng tự nhiên cơng trình kiến trúc Chương Các khái niệm 7.1 Ánh sáng, màu sắc 7.2 Mắt người cảm thụ ánh sáng, màu sắc 7.3 Các đơn vị 7.4 Tiện nghi nhìn 10 Chương Thiết kế chiếu sáng tự nhiên 8.1 Nguồn sáng tự nhiên mơ hình bầu trời thiết kế CSTN 8.2 Cơ sở thiết kế CSTN 8.3 u cầu thiết kế CSTN 8.4 Tính tốn CSTN 8.5 Chiếu sáng có hiệu lượng 10 Chuẩn bị (Preclass) - GV: Bài giảng ppt, giáo trình, tập - SV: Đọc giáo trình: trang 201236 Trên lớp (In-class) - Hoạt động Dạy lớp: Diễn giảng, đặt tình - Hoạt động Học lớp: Ghi chép, thảo luận Sau học (PostClass): Trả lời câu hỏi, tập chương Chuẩn bị (Preclass) - GV: Bài giảng ppt, giáo trình, tập - SV: Đọc giáo trình: trang 237277 Trên lớp (In-class) - Hoạt động Dạy lớp: Diễn giảng, đặt tình - Hoạt động Học lớp: Ghi chép, thảo luận Hoạt động thực hành: làm tập Sau học (PostClass): Trả lời câu 1, 1, C= Lv − Ln L = Ln Ln Trong đó: Lv Ln tương ứng độ chói vật cần nhìn đặt vật C dương (độ tương phản vật sáng tối) âm (độ tương phản vật tối sáng) C thay đổi từ Sự cảm thụ độ tương phản yếu tố cần thiết để phân biệt vật hình dạng chúng Khi ΔL cực tiểu, kí hiệu ΔLs, độ chói nhỏ cần thêm vào độ chói vật để phân biệt chúng, ta có ngưỡng tương phản Ngưỡng tương phản, kí hiệu Cn thay đổi theo độ chói Ln Trị số nghịch đảo ngưỡng tương phản gọi độ nhạy cảm tương phản tương đối, kí hiệu RCS Dưới vài trị số RCS Ln, cd/m2 10 100 1000 1000 RCS 13,5 36,2 62,2 83,3 100 7.4.2 Sự chói lóa - CIE phân biệt hai loại chói lóa: Chói lóa nhiễu: chói lóa làm giảm khả nhìn làm tăng ngưỡng độ chói tương phản Chói lóa tiện nghi: sảy có vật có độ chói cao nằm trường nhìn mắt - Thực nghiệm cho thấy, chói lóa tiện nghi bắt đầu có độ chói vượt 5000 cd/m2 trường nhìn (Độ chói nhỏ mắt nhận biết 105 cd/m2) Sự chói lóa tiện nghi tăng lên nguồn gây chói mằm sâu trường nhìn mắt Quan hệ đánh giá qua góc γc (góc bảo vệ) cảm giác tiện nghi Khi góc bảo vệ nhỏ 450 chói lóa tiện nghi khơng cịn đáng kể thường nhà cơng nghiệp chiếu sáng đèn phóng điện có chụp hở, người ta yêu cầu phải đảm bảo góc bảo vệ nhỏ 600 68 Hình 7.7 Hiện tượng lóa khơng tiện nghi Hình 7.8 Lóa mờ Hình 7.9 Thực nghiệm lóa khơng tiện nghi cách xác định góc bảo vệ đèn 7.4.3 Độ rọi yêu cầu Eyc, lx Là độ rọi trung bình mặt phẳng làm việc (thường nằm ngang), cần thiết để tiến hành tốt công việc Trong chiếu sáng, độ rọi cao chưa giải pháp chiếu sáng tốt Độ rọi yêu cầu thường xác định thực nghiệm, phụ thuộc vào góc phân biệt chi tiết tương ứng với loại công việc 7.4.4 Độ rọi trụ Et, lx Trong chiếu sáng, quan tâm đến độ rọi mặt ngang dẫn đến chiếu sáng phẳng, muốn phân biệt chi tiết lại cần chiều nghiêng tạo nên hình khối vật Độ rọi trụ độ rọi mặt đứng trung bình hình trụ nhỏ Tỷ số độ rọi trụ Et độ rọi nằm ngang En (Et/En) số Để đảm bảo tiện nghi chiếu sáng, thường yêu cầu số từ 0,3 đến 0,7 Hình 7.10 Định nghĩa độ rọi trụ 69 7.4.5 Nhiệt độ màu tiện nghi môi trường sáng - Khái niệm ánh sáng trắng chưa đủ thể chất lượng nguồn sáng khác Để đánh giá xác loại ánh sáng trắng người ta dùng “nhiệt độ màu” kí hiệu Tm, đơn vị độ Kelvin (0K) Nhiệt độ màu nguồn sáng khơng phải nhiệt độ thân mà nhiệt độ vật đen tuyệt đối đốt nóng đến nhiệt độ ánh sáng xạ có phổ hồn tồn giống phổ ánh sáng nguồn khảo sát Người ta xác định nhiệt độ màu ánh sáng trắng khác : 2500 - 3000 0K : ánh sáng mặt trời lặn, đèn nung sáng, ánh sáng nóng (giàu xạ đỏ) 6000 - 5000 0K : ánh sáng ban ngày trời sáng 6000 - 8000 0K : ánh sáng ngày trời đầy mây, ánh sáng “lạnh” (giàu xạ xanh da trời) - Qua nghiên cứu thực nghiệm tiện nghi môi trường ánh sáng nhận thấy : Các nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp dùng thích hợp cho nơi có u cầu độ rọi thấp Ngược lại nơi có yêu cầu độ rọi cao lại đồi hỏi nguồn sáng có nhiệt độ màu lớn Vì vậy, thiết kế chiếu sáng người ta coi nhiệt độ màu tiêu chuẩn để chọn nguồn sáng cho khơng gian có độ rọi u cầu biết nhằm đạt môi trường ánh sáng tiện nghi - Biểu đồ Kruithof cho quan hệ nhiệt độ màu độ rọi yêu cầu để đạt môi trường ánh sáng tiện nghi nội thất Hình 7.11 Biểu đồ Kruithof Câu hỏi tập chương Phân biệt BXMT ánh sáng Thực hành tính tốn ứng dụng đơn vị 70 CHƯƠNG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN 8.1 NGUỒN SÁNG TỰ NHIÊN VÀ MƠ HÌNH BẦU TRỜI THIẾT KẾ CSTN 8.1.1 Nguồn sáng tự nhiên Ánh sáng tự nhiên chiếu sáng phịng lấy trực tiếp từ ánh sáng bên ngồi mặt trời Ánh sáng mặt trời có hai thành phần là: ánh sáng trực xạ nhận thơng qua tia nắng mặt trời ánh sáng tán xạ bầu trời Giá trị thành phần thay đổi nhiều phụ thuộc vào quy luật chuyển động mặt trời, độ suốt khí quyển, lượng mây dạng mây bầu trời Phân vùng khí hậu ánh sáng Việt Nam: + Độ rọi giảm từ ven biển vào đất liền thể chênh lệch theo vĩ độ (thường tăng dần từ Bắc vào Nam) + Độ rọi trung bình khác theo mùa, cao mùa Xuân mùa Hè + Độ rọi khuyếch tán phân bố đồng toàn lãnh thổ Về mùa hè độ rọi miền Bắc cao miền Nam Ngược lại, mùa đông độ rọi miền Nam cao miền Bắc rõ rệt Độ rọi tổng cộng nhà gồm hai thành phần: + Độ rọi trực tiếp bầu trời: có trị số lớn thay đổi nhiều lần ngày Các tia mặt trời trực tiếp gây chói lóa tiện nghi làm tăng nhiệt độ phịng Trong tính tốn CSTN người ta khơng xét đến + Độ rọi khuyếch tán bầu trời: thay đổi phụ thuộc vào lượng mây bầu trời tương đối ổn định theo mùa năm Sử dụng hợp lý ánh sáng khuyếch tán đạt môi trường ánh sáng tiện nghi cao cho không gian làm việc sinh hoạt nên coi là thành phần chủ yếu tính tốn CSTN 8.1.2 Mơ hình tính tốn chiếu sáng tự nhiên Hình 8.1 Ba loại bầu trời kỹ thuật chiếu sáng a) Bầu trời đầy mây, b) Bầu trời mây, c) Bầu trời sáng 71 Để đơn giản tính tốn CSTN, người ta chọn bầu trời đầy mây chói làm mơ hình bầu trời tính tốn Đó bán cầu bán kính đơn vị có độ chói khơng đổi mà tâm điểm khảo sát Sau đó, tùy theo trường hợp cụ thể địa phương mà đưa vào hệ số điều chỉnh, xét đến phân bố khơng độ chói bầu trời Hình 8.2 Mơ hình bầu trời chói 8.2 CƠ SỞ THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN Kết sử dụng ánh sáng tự nhiên để chiếu sáng phòng đánh giá trực tiếp độ rọi tự nhiên điểm khác mặt phẳng làm việc phòng (thường mặt phẳng ngang độ cao cách sàn 0,85m) Độ rọi thay đổi theo độ rọi ngồi nhà nên khó đặc trưng trị số Để tránh nhược điểm này, người ta đưa cách đánh giá thứ hai, cách dùng tỷ số giữ độ rọi nhà độ rọi nhà thời điểm, biểu diễn phần trăm gọi “hệ số độ rọi tự nhiên”, kí hiệu e eM = (EM / EN) 100 % Trong đó: eM hệ số độ rọi tự nhiên điểm M nhà, %; EM độ rọi tự nhiên điểm M, lx; En độ rọi nằm ngang nhà thời điểm khảo sát bầu trời khuyếch tán gây ra, lx Đánh giá chiếu sáng tự nhiên tồn phịng cách xác định độ rọi tự nhiên, lx hệ số độ rọi tự nhiên (%) theo mạng lưới điểm mặt phẳng làm việc (khơng 5) điểm mặt cắt đặc trưng phịng Trị số trung bình độ rọi hệ số độ rọi trung bình số học điểm khảo sát 72 8.3 YÊU CẦU THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN 8.3.1 Độ rọi tự nhiên yêu cầu - Độ rọi tự nhiên yêu cầu CSTN & NT nhằm đảm bảo nhìn rõ chi tiết để hồn thành tốt cơng việc Độ rọi nhân tạo ổn định suốt thời gian làm việc độ rọi tự nhiên tăng dần từ sáng sớm đến trưa giảm dần chiều tối Vì vậy, người ta quy định độ rọi tự nhiên yêu cầu độ rọi thời điểm tắt đèn buổi sáng bật đèn buổi chiều - Để tránh điều tiết mắt chuyển từ AS tự nhiên sang AS nhân tạo người ta chọn độ rọi tự nhiên yêu cầu độ rọi nhân tạo yêu cầu Tại thời điểm này, độ rọi TN nhà chủ yếu phụ thuộc vào độ rọi nằm ngang nhà tổ chức cửa chiếu sáng Độ rọi nhà lúc gọi độ rọi giới hạn nhà Egh Egh trị số quan trọng định TC CSTN liên quan đến: + Sự thay đổi độ rọi tự nhiên phòng ngày + Kích thước cửa chiếu sáng; Số sử dụng CSTN năm + Độ rọi giới hạn nhà số nước sau: Anh Pháp: Egh = 5000 lx Đức: Egh = 3000 lx CIE đề nghị: Egh = 5000 lx Nước ta, chưa có quy định, tạm dùng trị số Egh=4000 lx Hệ số độ rọi tự nhiên yêu cầu eyc tương ứng với độ rọi yêu cầu xác định theo công thức sau: e = E yc 100% yc Egh Yêu cầu chiếu sáng tự nhiên: Egh = 4000 lx 8.3.2 Độ đồng ánh sáng mặt phẳng làm việc Độ đồng ánh sáng quy định không gian lớp học, phòng làm việc, xưởng sản xuất Độ đồng đánh giá tỷ số điểm có độ rọi lớn Emax nhỏ Emin Khi yêu cầu: Emax / Emin ≤ – lần Lấy cho công việc yêu cầu độ xác cao lấy cho cơng việc xác trung bình Ngồi người ta cịn đánh giá hệ số đồng độ rọi tỷ số Etb / Emin 8.3.3 Sự phân bố không gian hướng ánh sáng 73 Phân bố không gian ánh sáng đánh giá tỷ số độ rọi trụ độ rọi ngang (chỉ số nổi) Trong số cơng trình, người ta cịn quy định hướng ánh sáng tới vị trí làm việc để tránh tạo bóng gây tiện nghi Ví dụ lớp học, yêu cầu chiếu sáng từ trái sang phải từ phía trước 8.3.4 Tỷ lệ độ chói nội thất Độ chói bề mặt phịng trần, tường sàn, thiết bị, bảng đen có ảnh hưởng đến tiện nghi môi trường sáng tâm sinh lý người Nếu tỷ lệ chúng lớn gây cảm giác chói chang, căng thằng mắt, nhỏ tạo cảm giác âm u, tối tăm Nhiều nghiên cứu cho thấy tỷ lệ độ chói thiên nhiên phù hợp với mắt người nên bắt chước tạo lại phòng Ở nước ta, bầu trời nhiều mây, độ suốt khí thấp, bầu trời sáng, chân trời có xanh bao bọc, mặt đất cỏ ruộng lúa Tỷ lệ độ chói là: Thiên đỉnh: chân trời: mặt đất = 10: 7: Từ tạo màu sắc nội thất cách thích hợp Ví dụ: mặt trần màu sáng, tường sẫm màu hơn, sàn lát màu tối, kết hợp với kết cấu che nắng, rèm cửa đưa thêm xanh vào phòng, trước lỗ cửa chói chang 8.3.5 Loại trừ chói lóa tiện nghi Tránh ánh nắng chiếu trực tiếp vào phòng, lên mặt phẳng làm việc, lên thiết bị gây chói lóa Khơng chọn hướng cửa sổ, hướng bàn làm việc phía bầu trời sáng phía có bề mặt tường sáng bị mặt trời chiếu vào Tránh kết cấu che nắng có hệ số phản xạ q cao 8.4 TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN 8.4.1 Các thành phần độ rọi tự nhiên - Độ rọi TN phòng EM tạo thành ba thành phần: + Độ rọi phần bầu trời khơng bị che chắn nhìn thấy từ điểm khảo sát qua lỗ cửa gây ra, kí hiệu Etr; + Độ rọi ánh sáng phản xạ từ tường nhà đối diện, từ mặt đất chiếu vào điểm khảo sát qua cửa lấy ánh sáng, kí hiệu Eρn + Độ rọi ánh sáng phản xạ từ bề mặt phòng (tường, trần, sàn) tới điểm khảo sát, kí hiệu Eρt Như ta có: EM = Etr + Eρn + Eρt 74 - Độ rọi phần bầu trời gây ra, Etr Độ rọi điểm mặt phẳng làm việc phịng tỷ lệ thuận với diện tích hình chiếu mảng trời nhìn thấy từ điểm khảo sát qua lỗ cửa xuống mặt phẳng chiếu sáng độ chói - Độ rọi AS phản xạ từ bên ngoài, Eρn Độ rọi phản xạ từ bên bao gồm phần phản xạ từ tường nhà đối diện phần phản xạ từ mặt đất Nó phụ thuộc vào lớp phủ mặt đất, vị trí mà màu sắc tường đối diện Khi tường đối diện bị nắng chiếu, độ chói tăng lên làm tăng độ rọi phản xạ từ bên Ánh sáng phản xạ vai trò lớn chiếu sáng tự nhiên tầng Từ tầng thấp phải nhìn thấy bầu trời qua cửa sổ - Độ rọi ánh sáng phản xạ trong, Eρt Phần AS phản xạ có vai trị quan trọng nửa phịng phía xa cửa sổ Đường cong độ rọi gián tiếp giảm nhanh tường đen, giảm chậm với tường có màu gần khơng giảm với tường màu trắng Hình 8.3 Sơ đồ xác định độ rọi tự nhiên nhà Hình 8.4 Tương quan ánh sáng trực tiếp ánh sáng phản xạ vào phòng 8.4.2 Phương pháp gần xác định độ rọi trung bình mặt phẳng ngang chiếu sáng cửa sổ (GS H.G.Fruhling, Đức) Phương pháp nhằm xác định nhanh trị số trung bình độ rọi nằm ngang phịng, áp dụng cho thiết kế sơ Phương pháp tiến hành theo trình tự sau: - Độ rọi giới hạn nhà Egh Độ rọi giới hạn nhà độ rọi thời điểm tắt đèn buổi sáng bật đèn buổi chiều Trong điều kiện Việt Nam chọn Egh = 4000 lx - Độ rọi thẳng đứng nhà Eđ 75 Độ rọi thẳng đứng nhà nửa bầu trời gây ra: Eđ = 2000 lx - Độ rọi thẳng đứng mặt cửa sổ Ecs Khi cửa sổ nằm mặt ngồi tường tầm nhìn hồn tồn khơng bị che chắn, độ rọi cửa sổ Eđ Ecs = Eđ = 50% Egh Khi tầm nhìn qua cửa sổ bị nhà đối diện che bớt phần, độ rọi cửa sổ bị giảm, xác định theo hệ số cửa sổ C Ecs = C Egh - Hiệu suất chiếu sáng η Trong thực tế, có phần quang thơng tới cửa sổ rơi xuống mplv, phần lại chiếu lên bề mặt khác phản xạ phần quang thông xuống mflv Qua thực nghiệm văn phòng, nhà máy, GS H.G.Fruhling xác định hiệu suất quang thông chiếu sáng mplv cửa sổ đứng η vào khoảng 30-50% Khi tính tốn gần chấp nhận hiệu suất chiếu sáng trung bình 40% - Độ rọi ngang trung bình phịng Etb Độ rọi trung bình mặt ngang tồn phịng: Etb = Egh C η Scs / Ss , lx Trong đó: Scs: diện tích tổng cộng cửa sổ, m2 Ss: diện tích sàn nhà, m2 Khi biết độ rọi trung bình u cầu phịng Eyc, ta xác định gần diện tích cửa sổ chiếu sáng để đưa vào thiết kế sơ cơng trình 8.4.3 Xác định gần diện tích cửa mái (GS N.M Guxeb) Khi dùng cửa mái chiếu sáng nhà công nghiệp, hệ số cửa sổ công thức Fruhling khơng cịn ý nghĩa Cơng thức giáo sư N.M Guxeb cho phép xác định tỷ lệ diện tích cửa mái Scm so với diện tích sàn Ss S cm E yc k m = Ss E gh r Trong đó: km: hệ số xét đến dạng cửa mái τo = τ1 τ2 τ3 τ4 τ5: tổng hệ số xuyên sáng cửa mái, 76 τ1: hệ số xuyên sáng kính, τ2: hệ số xét đến vật liệu làm khung cửa, τ3: hệ số xét đến bụi bẩn bám kính, τ4: hệ số xét đến kết cấu chịu lực nhà τ5: hệ số xét đến kết cấu che nắng r: hệ số xét đến AS phản xạ nhà 8.4.4 Các kết luận dùng ánh sáng tự nhiên Cửa lấy sáng: Hình thức cửa lấy ánh sáng (cửa bên, cửa mái) cấu tạo có vai trị đặc biệt quan trọng chiếu sáng tự nhiên Trong nhà cơng nghiệp có nhiều bụi khói cần định thời gian chăm sóc lau chùi kính Một số loại kính đặc biệt tạo khuyếch tán ánh sáng nhờ lợi dụng tượng phản xạ nhiễu xạ ánh sáng, nhờ độ đồng ánh sáng phòng tăng lên đáng kể Hướng cửa sổ: Hướng cửa sổ ảnh hưởng tới độ đồng ánh sáng phịng Mặt khác, làm cho phịng bị nắng chiếu gây chói lóa tiện nghi Ở Việt Nam, sở phân tích chuyển động mặt trời, kết khảo sát độ chói bầu trời, đưa nhận xét sau: Độ đồng ánh sáng đạt cao cửa lấy ánh sáng quay hướng Bắc, miền khí hậu phía Bắc; Đối với khí hậu phía Nam, mở cửa lấy ánh sáng hướng Bắc cần có giải pháp che nắng thích hợp (kết cấu che nắng đứng kết hợp với ngang) Vị trí cửa sổ: Vị trí cửa sổ ảnh hưởng tới phân bố AS phòng Cửa sổ vị trí cao phần diện tích xa cửa sổ chiếu sáng tốt Và độ đồng AS phòng cao Chiều rộng phòng vai trò cửa mái: Khi chiều rộng phịng q lớn, vị trí xa cửa sổ, độ đồng AS phòng Để khắc phục tình trạng người ta dùng biện pháp chiếu sáng cửa mái; Trong nhà công nghiệp nhiều nhịp, cửa mái giải pháp để CSTN Đồng thời, cửa mái cịn có vai trị làm thơng thống, thải nhiệt, bụi, khí độc nâng cao điều kiện tiện nghi mơi trường 8.5 CHIẾU SÁNG CĨ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG Kiến trúc cơng trình phải có giải pháp để sử dụng tối đa ánh sáng tự nhiên Đó chiến lược quan trọng thiết kế kiến trúc với khí hậu 77 Ánh sáng tự nhiên có chất lượng cao nguồn sáng nhân tạo, đồng thời giảm đáng kể điện sử dụng cơng trình (chiếm 10-15%) Trong thiết kế ánh sáng nhân tạo, phải đưa vào sử dụng thiết bị có hiệu lượng cao, đánh giá hiệu suất phát sáng đèn (lm/W) - nhỏ tiêu thụ điện năng, đèn huỳnh quanh, đèn LED,… Đồng thời biết tổ chức hệ thống chiếu sáng điều khiển chiếu sáng hợp lý Hình 8.5 Một số ống dẫn sáng có gương phản chiếu Hình 8.6 Tổ chức ống dẫn ánh sáng từ mái Bảo tàng quốc gia Canada-OttawaOntario (Moshe Safdie) Hình 8.7 Bổ sung ánh sáng phản xạ từ trần vào sâu phịng đường liền chưa có ánh sáng phản xạ; đường đứt - có thêm ánh sáng phản xạ 78 Hình 8.8 Giải pháp chiếu sáng nhà có chiều rộng lớn Tồ nhà TVA, Chattnooga, Tennessee Hình 8.9 Cấu tạo hệ thống lấy ánh sáng nhà Thụy Sỹ 79 Hình 8.10 Các giải pháp lợi dụng ánh sáng phản xạ Hình 8.11 Chiếu sáng nhà cơng nghiệp cửa mái, cửa trời 80 Hình 8.12 Chiếu sáng nhà cơng nghiệp cửa sổ Hình dạng, kích thước, vị trí cửa phân bố ánh sáng phịng Câu hỏi tập chương Phân biệt BXMT ánh sáng Sự nhìn u cầu mơi trường ánh sáng nhà Thực hành tính tốn ứng dụng đơn vị So sánh phương pháp biểu đồ tính tốn CSTN Tìm hiểu cơng trình thực tế ngồi nước có giải pháp tốt sử dụng ASTN 81 TÀI LIỆU HỌC TẬP Tài liệu chính: 1) 2) Nguyễn Thị Phương Anh (2022) Bài giảng Kiến trúc khí hậu chiếu sáng Phạm Đức Nguyên (2017) Giáo trình Kiến trúc khí hậu chiếu sáng Hà Nội: Nxb Đại học Kinh tế Quốc dân Tài liệu tham khảo: 1) Phạm Đức Nguyên, Nguyễn Thu Hòa, Trần Quốc Bảo (2006) Các giải pháp kiến trúc khí hậu Việt Nam Hà Nội: Nxb Khoa học Kỹ thuật 2) Phạm Đức Nguyên (2002) Kiến trúc sinh khí hậu Hà Nội: Nxb Xây Dựng 3) Phạm Đức Nguyên (2002) Chiếu sáng tự nhiên nhân tạo Hà Nội: Nxb Khoa học Kỹ thuật 82