" Thiết kế thụ động bản chất là thiết kế đạt được hiệu quả năng lượng thấp không chỉ bằng các phương thức cơ khí mà còn bằng cách tổ chức hình thái học của công trình. Hệ thống thụ động là những công nghệ làm nóng hoặc mát có khả năng làm thay đổi nhiệt độ không khí trong nhà của công trình thông qua tự nhiên và các nguồn tài nguyên xung quanh trong môi trường tự nhiên" Yeang (1999,p 202).
Yeang (1999) cho rằng tòa nhà thụ động được biểu hiện thông qua hình dáng, hướng. Thiết kế thụ động liên quan đến sự xem xét hình dáng của công trình và mối quan hệ với khí hậu. Quyết định này thường được thực hiện đầu tiên trong tiến trình thiết kế.
Thiết kế thụ động bao gồm:
- Hướng công trình : Hướng cho phép công trình có điều kiện vi khí hậu và bảo tồn năng lượng tốt nhất trong cả mùa hè và mùa đông.
- Sử dụng năng lượng mặt trời; dùng các panne sử dụng năng lượng mặt trời để đun nước nóng.
- Sử dụng các thành phần cấu trúc công trình(lớp vỏ, kết cấu...)ví dụ như mái che hiên rộng hạn chế ánh sáng mặt trời vào mùa hè.
- Vị trí đặt và cấu tạo lớp kính cửa sổ.
- Thông gió : vị trí, kích thước cửa và hình dáng công trình ảnh hưởng đến thông gió trong công trình.
- Cách nhiệt : sử dụng vật liệu cách nhiệt nhằm giảm thiểu tổn thất năng
Một số nguyên tắc của thiết kế thụ động cho khí hậu nhiệt đới nóng ẩm:
+ Bố trí mặt bằng và hình thức công trình liên quan đến đường dịch chuyển của mặt trời và sự vận động của gió (Keneally, 1995;Prasad,1995a; Todesco, 1998; Yeang, 1999).
+ Hướng chính của mặt tiền và độ mở của cửa phụ thuộc vào thời gian chiếu nắng của mặt trời trong ngày và trong năm (Prasad,1995a; Todesco, 1998; Yeang, 1999).
+Cung cấp khoảng mở cho thông gió tự nhiên (Loftness et al; Yeang, 1999).
+ Bố trí chiều sâu và tổng mặt bằng, không gian đệm để tăng thêm ánh sáng ban ngày và thông gió tự nhiên (Loftness et al, 1999; Yeang, 1999).
+ Thiết kế mặt tiền tối ưu nhiệt bằng cách cân nhắc tỷ lệ tường và cửa sổ, vị trí bố trí cửa sổ (liên quan đến hướng) sự lựa chọn vật liệu (Prasad, 1995a;
Todesco, 1998; Yeang, 1999).
+ Những không gian chuyển tiếp đóng vai trò như những không gian đệm giữa không gian trong và ngoài nhà ví dụ như : hiên, ban công và sân trong.
(Yeang 1999).
+ Cho phép ánh sáng ban ngày chiếu sáng qua cửa sổ mái, xép (Prasad, 1995a; Todesco, 1998;Yeang, 1999).
+ Kiểm soát chiếu sáng mặt trời bằng bóng đổ bên ngoài bề mặt công trình và cửa sổ (Prasad, 1995a; Todesco, 1998;Yeang, 1999).
2.2 Điều kiện tự nhiên tại Hà Nội
2.2.1 Điều kiện địa lý của Hà Nội:
Vị trí địa lý: Hà Nội nằm ở đồng bằng Bắc bộ, tiếp giáp với các tỉnh: Thái Nguyên, Vĩnh Phúc ở phía bắc; phía nam giáp Hà Nam và Hoà Bình; phía đông giáp các tỉnh Bắc Giang, Bắc Ninh và Hưng Yên; phía tây giáp tỉnh Hoà Bình và Phú Thọ.
Hà Nội nằm ở phía hữu ngạn sông Đà và hai bên sông Hồng, vị trí và địa thế thuận lợi cho một trung tâm chính trị, kinh tế, vǎn
hoá, khoa học và đầu mối giao thông quan trọng của Việt Nam.
Khí hậu: Khí hậu Hà Nội khá tiêu biểu cho kiểu khí hậu Bắc bộ với đặc điểm của khí hậu nhiệt đới gió mùa ấm, mùa hè nóng, mưa nhiều và mùa đông lạnh, mưa ít. Nằm trong vùng nhiệt đới, Hà Nội quanh nǎm tiếp nhận được lượng bức xạ mặt trời rất dồi dào và có nhiệt độ cao. Lượng bức xạ tổng cộng trung bình hàng nǎm ở Hà Nội là 122,8 kcal/cm2 và nhiệt độ không khí trung bình hàng nǎm là 23,6ºC. Do chịu ảnh hưởng của biển, Hà Nội có độ ẩm và lượng mưa khá lớn. Ðộ ẩm tương đối trung bình hàng nǎm là 79%.
Lượng mưa trung bình hàng nǎm là 1.800mm và mỗi nǎm có khoảng 114 ngày mưa.
Hình 2-2. Bản đồ vị trí địa lý Hà Nội
éặc điểm khớ hậu Hà Nội rừ nột nhất là sự thay đổi và khỏc biệt của hai mùa nóng, lạnh. Từ tháng 5 đến tháng 9 là mùa nóng và mưa. Nhiệt độ trung bình mùa này là 29,2ºC. Từ tháng 11 đến tháng 3 nǎm sau là mùa đông thời tiết khô ráo. Nhiệt độ trung bình mùa đông 15,2ºC. Giữa hai mùa đó lại có hai thời kỳ chuyển tiếp (tháng 4 và tháng 10) cho nên Hà Nội có đủ bốn mùa Xuân, Hạ, Thu, Ðông. Bốn mùa thay đổi làm cho thời tiết Hà Nội mùa nào cũng có vẻ đẹp riêng. Mùa tham quan du lịch thích hợp nhất ở Hà Nội là mùa thu. Phần địa hình của Hà Tây (cũ) sáp nhập với Hà Nội, có những đặc điểm riêng nên hình thành những tiểu vùng khí hậu: vùng núi, vùng gò đồi và đồng bằng. Nhưng nói chung sự khác biệt thời tiết và chênh lệch về nhiệt độ giữa các địa phương của Hà Nội hiện nay không lớn.
Hình 2-3. Biểu đồ mặt trời tại Hà Nội V=21,1độ Bắc
Địa hình: Hà Nội có hai dạng địa hình chính là đồng bằng và đồi núi.
Địa hình đồng bằng chủ yếu thuộc địa phận Hà Nội cũ và một số huyện phía đông của Hà Tây (cũ), chiếm khoảng 3/4 diện tích tự nhiên, nằm bên hữu ngạn sông Đà, hai bên sông Hồng và chi lưu các sông. Phần lớn địa hình đồi núi thuộc địa phận các huyện Sóc Sơn, Ba Vì, Quốc Oai, Mỹ Đức. Một số đỉnh núi cao như: Ba Vì 1.281m; Gia Dê 707m; Chân Chim 462m; Thanh Lanh 427m; Thiên Trù 378m; Bà Tượng 334m; Sóc Sơn 308m; Núi Bộc 245m; Dục Linh 294m…
Sông ngòi: Hà Nội nằm cạnh hai con sông lớn ở miền Bắc: sông Đà và sông Hồng. Sông Hồng dài 1.183km từ Vân Nam (Trung Quốc) xuống. Ðoạn sông Hồng qua Hà Nội dài 163km (chiếm khoảng 1/3 chiều dài trên đất Việt Nam, khoảng 550km. Ngoài hai con sông lớn, trên địa phận Hà Nội còn có các sông: Đuống, Cầu, Cà Lồ, Đáy, Nhuệ, Tích, Tô Lịch, Kim Ngưu, Bùi.
Hồ đầm ở địa bàn Hà Nội có nhiều. Những hồ nổi tiếng ở nội thành Hà Nội như hồ Tây, Trúc Bạch, Hoàn Kiếm, Thiền Quang, Bảy Mẫu. Hàng chục hồ đầm thuộc địa phận Hà Nội cũ: hồ Kim Liên, hồ Liên Đàm, đầm Vân Trì... và nhiều hồ lớn thuộc địa phận Hà Tây (cũ): Ngải Sơn - Đồng Mô, Suối Hai, Mèo Gù, Xuân Khanh, Tuy Lai, Quan Sơn...
2.3 Những yếu tố cơ bản trong thiết kế nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo