b. Phần nội dung nghiên cứu
2.7.2. ảnh hởng của khí hậu, bức xạ mặt trời, gió tới kiến trúc và con ngời
Mối quan hệ giữa con ngời – kiến trúc – khí hậu là mối quan hệ đa chiều mà ở đây, chủ thể là con ngời. Con ngời luôn nghiên cứu tìm ra các giải pháp tối u nhất, nhằm nâng cao chất lợng cuộc sống. Con ngời luôn tác động tới môi trờng trong quá trình sinh hoạt, sản xuất,… làm môi trờng tự nhiên bị thay đổi, dẫn tới sự thay đổi khí hậu và sự thay đổi đó tác động trở lại chính bản thân con ngời. Để giải quyết mâu thuẫn trên con ngời phải tìm ra nhiều biện pháp để cải tạo môi trờng, tạo ra cho mình vỏ bọc vững chắc để chống lại tác động xấu của khí hậu và môi trờng. Công trình kiến trúc do con ngời tạo ra nhằm đem lại cho con ngời môi trờng tiện nghi nhất. ( Hình 2.11- tr 95)
Hình 2.11. Mối quan hệ Con ngời Kiến trúc Khí hậu– –
Trớc đây, các công trình kiến trúc nhỏ chỉ mang tính chất bao che, mật độ xây dựng không cao, nên chúng ta không cảm thấy sự thay đổi lớn về khí hậu. Ngày nay, nhiều công trình cao tầng mọc lên, diện tích bề mặt công trình lớn, làm cho l- ợng bức xạ mặt trời lên kết cấu nhà cao tầng rất lớn. Bức xạ mặt trời chính là yếu tố làm tăng hay giảm nhiệt độ không khí ngoài trời và cả bề mặt chịu bức xạ. ở Hà Nội về mùa hè ánh nắng mặt trời rất gay gắt, nhất là thời điểm từ 10h đến 15h hàng ngày. Lợng nhiệt do bức xạ mặt trời hấp thụ trong kết cầu truyền vào nhà là rất lớn. Lợng nhiệt này phụ thuộc vào cờng độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng kết cấu bao che và khả năng hấp thụ nhiệt của kết cấu bao che. Đây là một yếu tố quan trọng để bố trí các toà nhà trong quy hoạch tổng mặt bằng.
Gió là yếu tố khí hậu quan trọng nhất khi thiết kế kiến trúc nhà cao tầng. Vận tốc gió do các đài khí tợng cung cấp đợc đo ở độ cao 9 – 10 m tính từ mặt đất. Gần mặt đất vận tốc gió thờng nhỏ hơn trên cao. Trên bề mặt gồ ghề tỷ lệ tăng vận tốc theo chiều cao nhanh hơn trên các bề mặt bằng phẳng nh mặt nớc.
Vận tốc gió ở độ cao x(m) đợc xác định theo công thức:[11]
Vx = Vr(x/r)k (2.5) Trong đó: Vx: vận tốc gió trung bình ở độ cao x
Vr: vận tốc gió trung bình ở độ cao r đã biết k: hệ số của hàm mũ, đợc xác định nh sau:
0,16 đối với khu đất trống trải 0,28 đối với vùng cây xanh 0.4 đối với vùng đô thị
Trên nhà cao tầng gió thổi mạnh có tác dụng làm tăng khả năng trao đổi nhiệt của kết cấu và cơ thể con ngời với môi trờng, đồng thời lu thông khối lợng không khí lớn, cung cấp không khí tơi cho vi khí hậu trong phòng, căn hộ. Tốc độ gió quá cao sẽ làm cho con ngời mất cảm giác tiện nghi, khó chịu, đôi khi phát ra âm thanh do sự cộng hởng âm tại các hộp âm là các lôgia và ban công trên bề mặt công trình. Vậy, có thể nói vai trò của thông gió tự nhiên, đó là:
- Thông gió xảy ra khi sự dịch chuyển của không khí nhờ tác dụng của các lực thiên nhiên gọi là thông gió tự nhiên.
- Thông gió tăng cờng sự thải nhiệt của cơ thể trực tiếp bằng đối lu và bốc hơi mồ hôi, hạ thấp nhiệt độ không khí trong nhà và nhiệt độ bề mặt các kết cấu. Nhờ đó điều kiện tiện nghi vi khí hậu sẽ đợc cải thiện, tạo đợc cảm giác mát mẻ trong mùa nóng.
- Thông gió có tác dụng thay đổi không khí đã bị ô nhiễm bằng không khí tơi mát của thiên nhiên.
- Trong thông gió tự nhiên, chúng ta quan tâm đặc biệt đến thông gió xuyên phòng – là hình thức thông gió cho phép không khí dịch chuyển theo phơng ngang và trực tiếp xuyên qua phòng.
2.7.3. Khả năng thích ứng khí hậu và sử dụng các nguồn năng lợng tự nhiên
2.7.3.1. Khả năng thích ứng khí hậu
Điều kiện tự nhiên, khí hậu, môi trờng là yếu tố khách quan tác động đến nhà chung c cao tầng. Cuộc sống ngày càng nâng cao, nhu cầu về một môi trờng sống tiện nghi và an toàn ngày càng lớn. Điều đó đòi hỏi các nhà thiết kế và chủ đầu t khi thiết kế nhà chung c cao tầng, phải đặc biệt quan tâm đến các yếu tố tự nhiên, môi trờng, khí hậu để đa ra các giải pháp hợp lý, tạo ra các công trình bền vững lâu dài với thời gian.
Việt Nam là một đất nớc nhiệt đới, năng lợng để sởi ấm không đáng kể, nhng năng lợng để làm mát lại khá lớn. Nếu ngời thiết kế không xem xét đến khía cạnh khí hậu địa phơng, mà dập khuôn phong cách kiến trúc Âu, Mỹ vào thiết kế nhà ở cao tầng ở Việt Nam sẽ là không phù hợp, chỉ tạo ra những cái hộp kín vô hồn chứ không thể tạo ra một môi trờng ở thật sự cần thiết cho con ngời. Khi thiết kế, KTS cần nắm rõ vĩ độ địa lý của mỗi khu vực. Việt Nam nằm ở vĩ độ 8,5 – 23o Bắc. Tuỳ theo từng mặt bằng cụ thể, chúng ta có thể tổ chức các phòng chức năng sao cho phù hợp với tiện nghi vi khí hậu. ( Bảng 2.6- tr 97)
Bảng 2.6: Bảng đánh giá mức độ yêu cầu tiện nghi khí hậu đối với các phòng chức năng của căn hộ
TT Phòng chức năng Chiếu Các yêu cầu tiện nghi sáng Thông gió Che nắng Chống nóng lạnh Chống ồn
1 Tiền phòng- hành lang
+ + + - -
2 Phòng khách- Phòng
sinh hoạt chung * * * * +
3 Phòng ngủ * * * * *
4 Phòng ăn * * * + +
5 Bếp * * + + +
6 Phòng vệ sinh + + - + -
7 Ban công – lôgia
8 Phòng làm việc * * * * *
(*) Mức cao (+) Mức trung bình (-) Mức thấp ( có thể không cần) Khi thiết kế kiến trúc và quy hoạch, ta phải quan tâm đến điều kiện tự nhiên và khí hậu địa phơng ngay từ giai đoạn đầu, có nh vậy mới có thể thiết kế đợc các công trình phù hợp với điều kiện khu vực, tạo ra các khu đô thị sinh thái bền vững. Những yêu cầu về thiết kế phù hợp với khí hậu cần có hẳn những quy định cụ thể, những văn bản pháp quy chính thức, để các nhà thiết kế và chủ đầu t tuân thủ và làm theo.
2.7.3.2. Khả năng sử dụng các nguồn năng lợng tự nhiên
Việt Nam là nớc có nguồn tài nguyên tái tạo sạch khá dồi dào, có khả năng thay thế các nguồn năng lợng hóa thạch, giảm thiểu tác động tới môi trờng. Mỗi năm Việt Nam có khoảng 2.000-2.500 giờ nắng với mức chiếu nắng trung bình khoảng 150kCal/cm2, tơng đơng với tiềm năng khoảng 43,9 triệu tấn dầu qui đổi/năm. Trong khi đó năng lợng gió cũng khá hấp dẫn, có thể đạt công suất phát điện khoảng 800-1.400 kwh/m2/năm trên đất liền, từ 500-1.000 kwh/m2/năm tại các khu vực bờ biển, Tây Nguyên và phía Nam và dới 500 kwh/m2/năm ở các khu vực khác. Năng lợng sinh khối qui đổi cũng vào khoảng 43-46 triệu tấn dầu trong đó 60% đến từ các phế phẩm gỗ và 4% đến từ phế phẩm nông nghiệp.
Riêng vùng Đồng bằng sông Hồng, nơi vốn bị hạn chế về nguồn năng lợng gió và năng lợng Mặt trời bởi yếu tố khí hậu thì các nghiên cứu cho thấy năng lợng địa nhiệt lại tơng đối ấn tợng. Theo tính toán của các nhà khoa học, chỉ riêng sử dụng bơm địa nhiệt dùng cho điều hòa không khí ở Hà Nội cũng sẽ tiết kiệm đợc khoảng 800 tỉ đồng/năm về mặt kinh tế và hơn thế nữa là giảm mức phát thải CO2 ở mức t- ơng đơng với 252.000 tấn do sử dụng khí thiên nhiên.
2.8. Một vài Xu hớng phát triển đặc trng của kiến trúc sinhthái thái
2.8.1. Kiến trúc thích ứng khí hậu
Hớng phát triển đầu tiên của Kiến trúc sinh thái là Kiến trúc thích ứng khí
hậu. Đó là kiến trúc để tận dụng tối đa điều kiện khí hậu thuận lợi, hạn chế các điều
kiện khí hậu bất lợi của một địa phơng, do đó tạo đợc một môi trờng khí hậu tốt nhất, có lợi nhất cho các hoạt động và sức khoẻ của con ngời. Vì vậy cũng có thể gọi nó là kiến trúc sinh khí hậu hay đơn giản là kiến trúc khí hậu .
Nguồn năng lợng của tự nhiên là vô cùng to lớn, vợt xa bất cứ một nguồn năng lợng nhân tạo khổng lồ nào. Thích ứng khí hậu là để lợi dụng nhiều nhất nguồn năng
lợng tự nhiên này, đem lại sức khoẻ, tiện nghi cao nhất cho con ngời mà xâm hại ít nhất đến môi trờng tự nhiên. Thông gió tự nhiên, ánh sáng tự nhiên, sử dụng năng l- ợng mặt trời, nhiệt độ trong lòng đất, hồ nớc, cây xanh, cảnh quan, môi trờng tự nhiên…là đối tợng của kiến trúc sinh khí hậu. Khu nhà ở Habita 67 (Montreal, Canada , KTS. Modie Shase) lợi dụng khí hậu trong lành bên bờ sông, có tầm nhìn đẹp sang thành phố, tuy là chung c nhng mỗi nhà đều đợc tiếp xúc nhiều nhất với thiên nhiên, có sân để trồng cây, ngắm cảnh. ( Hình 2.12- tr 99)
Hình 2.12. Khu nhà ở Habita 67, Montreal, Canada
Tiến thêm một bớc nữa, là kiến trúc kiểm soát khí hậu, nghĩa là không chỉ lợi dụng, mà còn phải cải tạo khí hậu bất lợi, trở thành thuận lợi để phục vụ con ng- ời. KTS Norman Foster cho rằng: kiểm soát khí hậu là hoàn toàn có thể thực hiện”
đợc; các vùng cực có thể đợc nhiệt đới hoá, và vùng sa mạc sẽ đợc mát mẻ”.
Kiến trúc thích ứng khí hậu đòi hỏi một phơng pháp tiếp cận mới đối với khí hậu địa điểm, gọi là "tiếp cận sinh khí hậu”, xem xét khí hậu theo tần suất xuất hiện trong ảnh hởng của nó tới tiện nghi nhiệt của con ngời, nhờ đó có thể đề xuất các chiến lợc và giải pháp thiết kế đáp ứng tốt nhất.
2.8.2. Kiến trúc có hiệu quả về năng lợng
Hớng phát triển thứ hai của Kiến trúc sinh thái là Kiến trúc có hiệu quả về
năng lợng, là kiến trúc nhằm sử dụng ít nhất năng lợng nhân tạo, sử dụng nhiều nhất năng lợng tự nhiên, năng lợng tái tạo, năng lợng sinh học, trong quá trình xây dựng, đặc biệt trong vận hành dài lâu công trình.
Nền kinh tế toàn cầu ngày nay đã nhận thức đợc một cách rõ rệt về vai trò của năng lợng nh là một hiểm họa, một mặt là do càng ngày càng khan hiếm và can kiệt nguồn khai thác, mặt khác là do ảnh hởng to lớn của nó đến môi trờng khu vực và toàn cầu. Vì vậy kiến trúc để bảo tồn các nguồn năng lợng, vì một tơng lai bền vững đang trở nên ngày càng cấp bách đối với tất cả các nhà thiết kế trên thế giới (Ken Yeang).
Hiện nay chỉ số năng lợng điện tiêu thụ (tính cho 1 m2 sàn, hoặc cho 1 đầu ng- ời hàng năm) đợc coi là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá tính hợp lý về thiết kế sinh thái của công trình xây dựng.
Ken Yeang cho biết, trong tuổi thọ 50 năm của một nhà chọc trời thơng nghiệp điển hình, chi phí năng lợng chiếm khoảng 34% tổng chi phí. Năng lợng tiêu thụ trong các nhà văn phòng hiện nay khoảng 150 – 250 kW.h/ m2. Các công trình mới thiết kế có hiệu quả năng lợng, năng lợng tiêu thụ giảm bớt khoảng 40%, chỉ còn
105 kW.h/ m2/ năm, và 65 W/m2 .
Trong tổng chi phí năng lợng tiêu thụ của một toà nhà thì năng lợng của giai đoạn vận hành là lớn nhất. Nhng muốn giảm đợc năng lợng này cần phải quan tâm cả thiết kế sinh khí hậu và cả khâu quản lý công trình.
2.8.3. Kiến trúc kế thừa và phát triển những tinh hoa của kiến trúc truyền thống
Hớng phát triển thứ ba của Kiến trúc sinh thái là khai thác, chắt lọc để sử dụng những tinh hoa của kiến trúc truyền thống dân tộc bản địa. Bất cứ nơi đâu, trong quá trình nhiều ngàn năm đấu tranh với thiên nhiên, con ngời cũng sáng tạo và tích luỹ những giải pháp thông minh, độc đáo và hiệu quả thích ứng với khí hậu và đặc điểm của địa phơng. Chúng ta trân trọng những hiên sâu, mái đua rộng – những không gian nửa kín nửa hở -, sân trong, giếng trời, những rèm, liếp, tờng hoa thoáng hở, những dàn cây leo, những “chuối sau, cau trớc”… đặc biệt thích hợp với xứ nhiệt đới ẩm mà ông cha ta truyền lại. Tập đoàn Nikken Sekkei ở Nhật Bản đặc biệt coi trọng khai thác hớng nghiên cứu này trong một trăm năm phát triển “Kiến trúc bền vững” của mình.
2.9. Một số cơ sở pháp lý thiết kế nhà chung c cao tầng sinhthái trong các khu đô thị mới thái trong các khu đô thị mới
Hiện nay ở Việt Nam cha có các tài liệu chính thức về các tiêu chuẩn thiết kế quy định cho nhà chung c sinh thái. Hầu hết các tiêu chuẩn trong hệ thống TCVN chỉ đề cập sơ bộ các yêu cầu thiết kế sinh khí hậu cho các hạng mục và bộ phận của ngôi nhà.
2.9.1. Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 323: 2004 về tiêu chuẩn thiết kếnhà ở cao tầng. nhà ở cao tầng.
Tiêu chuẩn n y áp dụng để thiết kế nh ở căn hộ có chiều cao từ 9 tầng đến 40μ μ
tầng.
- Thiết kế nhà ở cao tầng phải đảm bảo an toàn, bền vững, thích dụng, mỹ quan, phù hợp với điều kiện khí hậu, tự nhiên và nhu cầu sử dụng của cộng đồng.
- Thiết kế căn hộ trong nhà ở cao tầng phải đảm bảo các điều kiện về an ninh, chống ồn, tầm nhìn cảnh quan và vệ sinh môi tr ờng đồng thời đảm bảo tính độc− lập, khép kín, tiện nghi và an toàn sử dụng.
- Kết cấu t ờng bao che bên ngoài nhà phải đảm bảo an toàn, chống thấm, cách− nhiệt và chống ồn.[3]
2.9.2. Quy chuẩn xây dựng QCXDVN 09:2005, các công trình xây dựng sử dụngnăng lợng có hiệu quả. năng lợng có hiệu quả.
- Quy chuẩn quy định những yêu cầu kỹ thuật tối thiểu bắt buộc phải tuân thủ để sử dụng năng lợng có hiệu quả khi thiết kế xây dựng mới hoặc cải tạo các công trình thơng mại, các cơ quan nghiên cứu, trụ sở hành chính Nhà nớc, chung c cao tầng và các khách sạn lớn v.v.. có sử dụng điều hoà không khí, các thiết bị sử dụng nhiều năng lợng.
- Quy chuẩn này đợc ban hành nhằm giảm thiểu lãng phí năng lợng sử dụng trong các công trình xây dựng, nâng cao điều kiện tiện nghi nhiệt, tiện nghi thị giác cũng nh nâng cao năng suất lao động cho những ngời sống và làm việc trong các công trình đó. [5]
Ch
ơng 3: giải pháp thiết kế kiến trúc sinh thái nhà chung c cao tầng trong các khu đô thị mới ở hà nội
3.1. những nguyên tắc và yêu cầu chung thiết kế kiến trúcsinh thái nhà chung c cao tầng trong các khu đô thị mới ở sinh thái nhà chung c cao tầng trong các khu đô thị mới ở hà nội.
Hình 3.1. Những nguyên tắc thiết kế Kiến trúc sinh thái
+ Các giải pháp quy hoạch – kiến trúc phải cộng sinh với môi trờng tự nhiên, phù hợp với điều kiện khí hậu địa phơng;
+ Thiết kế phải có khả năng sử dụng các vật liệu tuần hoàn, tái sinh;
+ Giải pháp thiết kế phải tạo đợc môi trờng bên trong lành mạnh, dễ chịu, đảm bảo vệ sinh, an toàn, sức khoẻ cho ngời ở;
+ Thiết kế phải hoà nhập với môi trờng nhân văn của lịch sử và khu vực, kế thừa những tinh hoa kiến trúc truyền thống bản địa;
+ Thiết kế phải ứng dụng các kỹ thuật mới tiết kiệm năng lợng.
Hình 3.2. Yêu cầu chung thiết kế Kiến trúc sinh thái
Giải pháp thiết kế Kiến trúc sinh thái nhà chung c cao tầng trong các khu đô thị mới ở Hà Nội là vận dụng những nguyên tắc thiết kế của kiến trúc sinh thái, ứng