KIẾN TRÚC VÀ MÔI TRƯỜNG Tiện nghi nhiệt

Tiện nghi nhiệt(Dịch từ cuốn Comfort, CIBSE)2.5. Cách thích ứng ện nghi nhiệtNhững nghiên cứu trên đã chỉ ra rằng việc ện nghi nhiệt không chỉ phụ thuộc vào các yếu tố sinh lý của con người mà còn phụ thuộc vào yếu tố xã hội và phản ứng tâm lý của chúng ta khi tác động đối với môi trường. Phần lớn các nghiên cứu về ện nghi trong các công trình đã đưa ra một trong hai cách ếp cận chính, đó là:• Phòng thí nghiệm nghiên cứu dựa trên việc thử nghiệm được ến hành đặc biệt trong buồng khíhậu, với mục đích liên quan đến điều kiện không gian nhất định, được cấp quần áo hoạt động đểgiống như việc cư ngụ• Nghiên cứu thực tế: dựa vào các cuộc điều tra yêu cầu về lối sống và cảm xúc của con người cho thoải mái, với mục êu thiết lập như làm thế nào có được sự thoải mái thay đổi khi phải thay đổitheo từng vùng khí hậu khác nhau, điều này dẫn đến sự thích nghi về ện nghi nhiệtMức độ về ện nghi nhiệt gây cảm giác thoải mái hay không thoải mái cho cả hai phương pháp trên thường được thể hiện bằng tỷ lệ phần trăm của những người hạnh phúc hay không hạnh phúc. Tuy nhiên điều này không thường đạt được 100% mức hài lòng đó. “nội dung được trích dẫn từ 123doc.org - cộng đồng mua bán chia sẻ tài liệu hàng đầu Việt Nam”

Tiện nghi nhiệt

(Dịch từ cuốn Comfort, CIBSE)

2.5 Cách thích ứng tiện nghi nhiệt

Những nghiên cứu trên đã chỉ ra rằng việc tiện nghi nhiệt không chỉ phụ thuộc vào các yếu tố sinh lý của con người mà còn phụ thuộc vào yếu tố xã hội và phản ứng tâm lý của chúng ta khi tác động đối với môi trường Phần lớn các nghiên cứu về tiện nghi trong các công trình đã đưa ra một trong hai cách tiếp cận chính, đó là:

 Phòng thí nghiệm nghiên cứu dựa trên việc thử nghiệm được tiến hành đặc biệt trong buồng khí hậu, với mục đích liên quan đến điều kiện không gian nhất định, được cấp quần áo hoạt động để giống như việc cư ngụ

 Nghiên cứu thực tế: dựa vào các cuộc điều tra yêu cầu về lối sống và cảm xúc của con người cho thoải mái, với mục tiêu thiết lập như làm thế nào có được sự thoải mái thay đổi khi phải thay đổi theo từng vùng khí hậu khác nhau, điều này dẫn đến sự thích nghi về tiện nghi nhiệt

Mức độ về tiện nghi nhiệt gây cảm giác thoải mái hay không thoải mái cho cả hai phương pháp trên thường được thể hiện bằng tỷ lệ phần trăm của những người hạnh phúc hay không hạnh phúc Tuy nhiên điều này không thường đạt được 100% mức hài lòng đó

Cách thích ứng

Phù thuộc vào cuộc sống hàng ngày của con người với điều kiện sinh hoạt bình thường Điều đó dựa trên quan sát rằng con người có cả thời gian và cơ hội có những hành động để thích ứng với môi trường

và đạt được sự thoải mái về nhiệt

Con người thích ứng với điều kiện thay đổi trong nhiều cách khác như:

 Nhiệt độ lạnh tăng sự trao đổi chất hoặc ngược lại là sự nghỉ ngơi trong điều kiện nóng

 Thay đổi quần áo

 Dùng đồ uống

 Thay đổi môi trường địa phương, vd: mở cửa đóng cửa, hệ thống lò sưởi

 Thay đổi không gian vd: cách di chuyển ra khỏi nơi quá nắng hoặc di chuyển sang 1 căn phòng hoặc một tòa nhà khác

Rõ ràng, một số trường hợp như tại nơi làm việc không phải luôn luôn tạo sự thoải mái vd như sự hạn chế việc mặc hoặc việc mở cửa sổ thông gió

Điều này dẫn đến các tiêu cực sau như:

 Việc thay đổi nhiệt độ sẽ thay đổi nhanh quá trình thích ứng diễn ra trong giới hạn bình thường (có thể chấp nhận)

 Nhiệt độ thay đổi bất ngờ ngoài tầm kiểm soát

Điều này phần lớn là do hiện nay lượng khí thải carbon cần phải giảm và cần tăng việc thông gió tự nhiên cho tòa nhà chứ không phải kiểm soát chặt chẽ con người

Đối với các tòa nhà lớn thì bản chất điều kiện này sẽ thay đổi nhiều hơn về cách thức quản lý môi trường xung quanh để tạo sự thoải mái cho con người mà không cần phải đến những giải pháp quá phức tạp chẳng hạn như dùng máy điều hòa

2.6 Nóng như thế nào?

Nhiệt độ mùa hè trong tòa nhà không phải là dùng máy điều hòa là sẽ thay đổi được nhiệt độ bên trong, tuy nhiên những người cư ngụ cũng ráng để thay đổi thích ứng với nhiệt độ Chắc chắn kinh nghiệm cho thấy rằng mọi người thích ứng với điều kiện thay đổi theo thời gian và nhiệt độ có thể sẽ cảm thấy không thoải mái Vd đợt nóng nắng đột ngột tháng 4 có thể kéo dài đến tháng 7

Nhiều cách hướng dẫn trong việc thiết kế để có được nhiệt độ thoái mái trong hướng dẫn CIBSE, phải thừa nhận rằng việc làm mát không áp dụng đối với các tòa nhà lớn không cần làm mát, mà sử dụng hệ thống điều hòa cho mùa hè Việc thông gió tự nhiên cho các tòa nhà, vd như các tòa nhà không máy lạnh, hoạt động mùa hè thì cách tiếp cận thích ứng nhất để thoải mái là chỉ ra rằng nhiệt độ bên trong cao hơn bên ngoài có thể chấp nhận được

Nghiên cứu cho thấy trong thời tiết ấm áp mùa hè khoảng 25 độ, thường tác động trong các văn phòng, với một số người không thấy thoải mái, thì trong văn phòng nhiệt độ tăng từ 25-28 độ trong thời gian dài dẫn đến sự khó chịu cho những người ở đó

2.6.1 Mùa hè quá nóng

Giá trị nhiệt độ cao nhất mùa hè không chỉ ảnh hưởng bởi nhiệt độ mà còn với thời gian, thời gian dài

mà nhiệt độ ở mức quá cao có thể dẫn đến sự khó chịu, do đó trong thiết kế nên bao gồm việc đánh giá các nguy cơ tăng trưởng khi nhiệt độ quá nóng, có thể yêu cầu theo mô hình nhiệt Hiệu suất nhiệt mùa

hè thường được đo với nhiệt độ chuẩn, gây khó chịu, mà không được vượt quá trong một thời gian nhất định, thường định kỳ hoặc tỷ lệ phần trăm hàng năm Khi nhiệt độ vượt quá tiêu chuẩn này được cho là

đã "quá nóng" và điều này sẽ xảy ra nhiều hơn với thời gian sử dụng tòa nhà

2.6.2 Cách giảm sự khó chịu mùa hè

Trong mùa hè thì nhiệt độ bên trong sẽ nóng hơn nên các tòa nhà không dùng máy lạnh có thể nhiệt độ tăng cao hơn so với thiết kế và cũng có thể vượt lên trên nhiệt độ cao điểm mùa hè cho khoảng thời gian Sau đó nó sẽ trở thành trách nhiệm của người điều hành tòa nhà này vì thế phải hành độ để giảm thiểu độ dài và mức độ nghiêm trọng này

Khu vực phòng khách 28 độ 1% thời gian hàng năm

tăng hơn 28 độ

tăng hơn 26 độ

tăng hơn 28 độ

tăng hơn 28 độ

Theo DfES BB87 đề nghị một tiêu chí nhiệt độ hàng năm trong vòng

80 tiếng thì nhiệt độ tăng là 28 độ C sử dụng bản tham khảo mỗi năm

Thực hành thiết kế tốt cho các cao ốc văn phòng sử dụng điều hòa không khí sẽ hạn chế sự xuất hiện dự kiến nhiệt độ tác động trên 28 độ C

Cách thực hành tốt để giảm sự khó chịu cho con người trong các tòa nhà văn phòng trong mùa hè nóng khi nhiệt độ tác động trong nhà tăng trên 25 độ C bao gồm:

 Về sự thư giãn trong cách ăn mặc của nhân viên khuyến khích cá nhân thích ứng với các điều kiện trên

 Kiểm soát cá nhân trong môi trường nhiệt vd: mở cửa sổ, sử dụng mành

 Linh hoạt giờ làm việc để mọi người có thể làm việc trong những thời điểm thoải mái hơn

 Sẵn có đồ uống

 Chuyển động không khí gia tăng, vd: hiệu quả làm mát của quạt có thể giảm 2 độ Nhiệt độ trong nhà 30 độ hoặc hơn hiếm khi chấp nhận tại các văn phòng ở Anh

Thông gió tự nhiên

1 Thông gió tự nhiên

Các loại thông gió tự nhiên

Thông gió tự nhiên dưới tác dụng của nhiệt thừa

Khi nhiệt độ trong phòng lớn hơn nhiệt độ bên ngoài thì giữa chúng có sự chênh lệch áp suất và do

đó có sự trao đổi không khí bên ngoài với bên trong

Các phần tử không khí trong phòng có nhiệt độ cao, khối lượng riêng nhẹ nên bốc lên cao, tạo ra vùng chân không phía dưới phòng và không khí bên ngoài sẽ tràn vào thế chổ Ở phía trên các phần

tử không khí bị dồn ép và có áp suất lớn hơn không khí bên ngoài và thoát ra ngoài theo các cửa gió phía trên Như vậy ở một độ cao nhất định nào đó áp suất trong phòng bằng áp suất bên ngoài, vị trí

đó gọi là vùng trung hoà

Thông gió tự nhiên dưới tác dụng áp suất gió

Người ta nhận thấy khi một luồng gió đi qua một kết cấu bao che thì có thể tạo ra độ chênh cột áp 2 phía của kết cấu :

- Ở phía trước ngọn gió : Khi gặp kết kết cấu bao che tốc độ dòng không khí giảm đột ngột nên áp suất tĩnh cao, có tác dụng đẩy không khí vào gian máy

- Ngược lại phía sau công trình có dòng không khí xoáy quẩn nên áp suất giảm xuống tạo nên vùng chân không, có tác dụng hút không khí ra khỏi gian máy

Sử dụng thông gió tự nhiên do khí áp cần phải khéo léo bố trí các cửa vào và cửa thải mới đem lại hiệu quả cao

- Về mùa hè độ chênh nhiệt độ trong phòng vào ngoài trời thấp nên việc thông gió do khí áp chủ yếu nhờ áp suất gió

- Về mùa Đông độ chênh lớn nên việc thông gió do khí áp tăng, nhưng lưu lượng không khí trao đổi cần ít do nhiệt thừa giảm, vì thế nên khép các cửa thông gió lại một phần

+ Việc sử dụng thông gió tự nhiên đối với các phòng lớn rất kinh tế và hiệu quả vì hầu như không có chi phí vận hành

+ Tuy nhiên có nhược điểm là phân phối gió không đều, không chủ động đưa được tới nơi yêu cầu

Thông gió tự nhiên theo kênh dẫn gió

Việc thông gió do nhiệt áp có nhược điểm là khi kết cấu công trình xây dựng không kín thì có rất nhiều cửa gió vào và ra Kết quả chênh lệch độ cao giữa các cửa hút và thải nhỏ nên lưu lượng không khí trao đổi sẽ giảm

Mặt khác nhiều công trình phức tạp có nhiều tầng, muốn thải gió lên trên nhờ thông gió tự nhiên không dễ dàng thực hiện được

Vì thế người ta sử dụng các kênh dẫn gió để đưa gió lên cao và hút những nơi cần thiết trong công trình

2.Nguyên tắc thiết kế

• Đối với thiết kế thông gió tự nhiên, cửa đi và cửa sổ phải dễ đóng, mở Cửa cũng cần phải đủ rộng để gió đi vào và ra, nhưng cũng cần phải thật kín để có thể đóng lại khi sử dụng máy điều hòa

• Giảm lượng không khí trao đổi bên trong và ngoài; bịt kín các ô cửa và các cấu trúc mặt đứng khi sử dụng điều hòa

Giảm tải nhiệt

• Phân cách các khu vực có tải nhiệt lớn bằng các tường ngăn và lối thông gió riêng biệt

• Bố trí các khu vực có độ ẩm cao, mùi và các yếu tố có hại ở cuối hướng gió Sử dụng cách thoát khí tự nhiên hoặc máy hút khi thiết kế bếp, các phòng ướt và các khu vực khác có tải nhiệt, ẩm

• Giảm kích thước các phòng bằng các cửa đi hoặc vách ngăn di động

• Lựa chọn vật liệu: sử dụng vật liệu không mùi và giảm thiểu việc sử dụng các vật liệu có thể tạo ra yếu

tố độc hại và bụi bẩn trong nhà

Thời gian cần điều hòa không khí cho nhà ở tại TP Hồ Chí Minh (Nguồn: Waibel 2009),

Máy điều hòa thường được bật trong phòng ngủ và điều khiển bởi người dùng khi cần thiết

Sử dụng theo nhu cầu

• Hệ thống điều hòa cần được điều khiển theo đúng yêu cầu để có thể bật lên khi cần và tắt đi để không

sử dụng năng lượng khi không cần thiết

• Các quạt hút gió cho các phòng ẩm ướt và nhà bếp cũng cần được thiết kế để có thể kiểm soát được theo nhu cầu Các quạt thông gió cần có công tắc điện để có thể dễ dàng đóng kín lại khi không có nhu cầu

Các dạng điều hòa không khí cho nhà ở tại TP Hồ Chí Minh (Nguồn: Waibel 2009)

Thông gió tự nhiên vẫn là cách thức điều hòa không khí phổ biến

Đối với khí hậu nhiệt đới ẩm, thông gió tự nhiên là một cách thức rất hiệu quả, giúp tiết kiệm năng lượng và tạo tiện nghi vi khí hậu dễ chịu trong nhà, do vậy, cách thức này phải được đảm bảo thực hiện thông qua các giải pháp thiết kế càng nhiều càng tốt cho những công trình mới

Các ô thoáng rộng và một đường thoát không khí tự do như giếng trời cần được thiết kế, nhưng luồng không khí này cũng có thể chặn lại được bất cứ khi nào sử dụng máy điều hòa

Khoanh vùng các không gian trong nhà thành các khu vực sử dụng điều hòa và khu vực không sử dụng điều hòa dựa trên mô hình thông gió hỗn hợp là cách thức thích hợp để đảm bảo và tối đa được tiện nghi vi khí hậu trong nhà mà vẫn tiết kiệm năng lượng Khi không có gió tự nhiên, quạt có thể tạo ra gió

để làm mát không khí Kể cả khi có gió, quạt có thể vẫn được sử dụng thêm để làm mát

Trong những công trình hiện đại, người ta thường lựa chọn làm mát bằng máy móc Việc này cần phải kiểm soát để đạt được yêu cầu tiện nghi vi khí hậu cần thiết Các thiết bị tiết kiệm năng lượng cũng cần được lựa chọn Các hệ thống làm mát này cần có hiệu suất hoạt động cao

1 Mặt đứng phía Nam: kết cấu che chắn nắng như ban công, lôgia, mái nhô và vỏ 2 lớp

2 Mái: che nắng và chống nóng bằng các tấm năng lượng mặt trời và kết cấu 2 lớp để thông gió

3 Mặt đứng phía Bắc: vật liệu xây dựng nhẹ có thể giảm nhiệt độ dễ dàng vào ban đêm

4 Móng nhà: bể chứa nước mưa và có tác dụng làm mát tầng trệt

Để đạt được lợi ích tối ưu nhất về sự thông thoáng tự nhiên, các bề mặt công trình nên có những ô trống, cửa đi và cửa sổ càng lớn càng tốt Tuy nhiên, bên cạnh đó, phải đảm bảo có hệ thống bảo vệ hiệu quả để tránh thu nhiệt mặt trời Không gian trong nhà cũng cần được bảo vệ khỏi ảnh hưởng của mưa, côn trùng và ô nhiễm không khí

Cửa hút gió vào nhà cần được đặt ở vị trí đầu gió và tại điểm thấp của phòng Trong khi đó, cửa để gió thoát ra ngoài cần được đặt ở vị trí cuối hướng gió và ở điểm cao hơn trong phòng Nếu cả 2 cửa đều được đặt ở vị trí quá cao như vẫn thấy ở nhiều nhà tại TP Hồ Chí Minh, không khí vẫn chuyển động nhưng người sử dụng không thấy được hiệu ứng làm mát

Nên tránh thiết kế phòng chỉ mở cửa ở một phía Đặc biệt, hình thái hẹp và dài của nhà phố phụ thuộc vào thông gió xuyên phòng Với chiều sâu đến 15 mét, ngôi nhà vẫn có thể thông gió tự nhiên Như trong hình phía trên, một giếng trời hay sân trong có thể giúp tăng ‘hiệu ứng ống khói’ một cách đáng

kể.1

2

1 Giếng trời có tác dụng thông gió tự nhiên

2 Mở thông và có cửa giữa các phòng để tạo gió xuyên phòng

3 Tăng hiệu quả làm mát nhờ hơi nước có được từ bể nước trong nhà (làm mát đoạn nhiệt)

4 Bức tường xanh cũng giúp tăng hiệu quả làm mát nhờ hơi nước

3

4