CHƯƠNG 3: CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.2. MỘT SỐ NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ NHẰM KHAI THÁC HIỆU QUẢ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN CHO NHÀ Ở CAO TẦNG TẠI CÁC ĐÔ THỊ DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ
3.2.5. Thiết kế vỏ bao che
Để hiệu quả TGTN cho các căn hộ cao, trên VBC của công trình cần mở rộng diện tích cửa đón gió và thoát gió theo yêu cầu về lưu lượng gió vào, vận tốc gió trong phòng, trường gió trong phòng, … Việc mở cửa này ảnh hưởng đến các yêu cầu về chiếu sáng tự nhiên, chức năng của các không gian, tầm nhìn từ căn hộ, hiệu quả thẩm mỹ của VBC (mặt đứng kiến trúc) công trình, …
VBC công trình thường có 1, 2, 3, … lớp. Trong thiết kế NOCT, VBC thường có 2 lớp: lớp 1 là lớp tường - cửa - vách bao quanh công trình; lớp 2 là lớp lam, tường trang trí, cửa,… tại một số vị trí của công trình. Trong đó lam (bê tông cốt thép, nhôm, kính,…) thường được sử dụng tại các vị trí lô gia, cửa sổ, cửa đi, …
Trong phạm vi của Luận án, NCS tiến hành nghiên cứu điển hình về ảnh hưởng của lam bê tông cốt thép (1 hình thức VBC được sử dụng phổ biến trong thiết kế NOCT) đến trường gió và đưa ra một số khuyến cáo áp dụng trong thiết kế.
a. Đối tượng và các trường hợp nghiên cứu
- Một phòng ở có kích thước thông thủy là 4.000 mm x 4.000 mm x 3.600 mm;
cửa đi 900 mm x 2.200 mm; cửa sổ 2.400 mm x 1.500 mm (mở 2 cánh ở giữa, rộng 1.200 mm). Lam bê tông cốt thép có kích thước tiết diện là 250 mm x 100 mm. Xem Hình 3.39.
Ghi chú:
- A1A2: Vị trí lấy giá trị vận tốc trên mặt bằng (cao độ 1.1m).
- A1A = x.
- B1B2: Vị trí lấy giá trị vận tốc trên mặt cắt.
- B1B = y.
Hình 3.39: Mô hình trong nghiên cứu VBC - Nghiên cứu được thực hiện trong các trường hợp:
+ 4 trường hợp đặt lam: lam đứng đặt ngang (LĐ-N); lam đứng đặt dọc (LĐ- D); lam ngang đặt đứng (LN-Đ) và lam ngang đặt nằm (LN-N).
+ 4 trường hợp thay đổi khoảng cách giữa các lam là: 50, 100, 150 và 200.
+ 1 trường hợp góc gió đến: α = 90°.
Như vậy, có 16 mô phỏng được thực hiện độc lập để thu kết quả.
- Chọn vận tốc gió ở cao độ 10m là 5m/s - xem bảng PL 1.3 (Phụ lục 1) b. Các tiêu chí đánh giá
- Trường gió trên mặt bằng (trong trường hợp bố trí lam đứng) và trường gió trên mặt cắt (trong trường hợp bố trí lam ngang).
- Giá trị vận tốc VA, VB tương ứng tại các điểm A (trên đoạn A1A2) và B (trên đoạn B1B2).
- Giá trị vận tốc trung bình VTB và cực đại VMax của các điểm A và B.
c. Thực hiện mô phỏng
- Số lượng mô phỏng được thực hiện: 16.
- Thời gian trung bình để thực hiện 1 mô phỏng là 1 giờ.
d. Kết quả mô phỏng
- Trường gió sau VBC trong các trường hợp nghiên cứu - Bảng 3.21.
Bảng 3.21: Đặc điểm trường gió sau lớp VBC
Trường gió trên mặt cắt
LN-Đ-50 LN-Đ-100 LN-Đ-150 LN-Đ-200
LN-N-50 LN-N-100 LN-N-150 LN-N-200
Trường gió trên mặt bằng
LĐ-N-50 LĐ-N-100 LĐ-N-150 LĐ-N-200
LĐ-D-50 LĐ-D-100 LĐ-D-150 LĐ-D-200
Ghi chú: 50, 100, 150 và 200 là khoảng cách giữa 2 lam bê tông cốt thép.
- Các giá trị vận tốc gió của trường gió sau lớp VBC trong các trường hợp nghiên cứu được thể hiện trong các biểu đồ ở Hình 3.40 và Hình 3.41.
a. VB, trường hợp Lam ngang -đặt đứng. b. VB, trường hợp Lam ngang - đặt nằm.
c. VA, trường hợp Lam đứng - đặt ngang. d. VA, trường hợp Lam đứng - đặt dọc.
Ghi chú: KL - Trường hợp không bố trí lam.
Hình 3.40: Các giá trị vận tốc gió VA, VB tại điểm A và B
a. Vận tốc VTB và VMax trên mặt bằng (đoạn A1A2).
b. Vận tốc VTB và VMax trên mặt bằng (đoạn B1B2).
Hình 3.41: Các giá trị vận tốc gió trung bình VTB và cực đại VMax của trường gió trường gió sau lớp VBC.
- Độ rỗng của lớp VBC, ký hiệu: DR (đơn vị tính: %) được xác định bằng tỷ số giữa diện tích khoảng rỗng và tổng diện tích lớp bề mặt của lớp VBC. Trương quan giá trị DR với giá trị VTBTĐ và VMaxTĐ được thể hiện trong Bảng 3.22 và Bảng 3.23.
Bảng 3.22: Tỷ lệ tương đối của VTBTĐ và VMaxTĐ của trường gió trong trường hợp có VBC (lam đặt ngang) so với không có VBC
STT
Giải pháp VBC
KL - MC
LN -Đ- 50
LN -Đ- 100
LN -Đ- 150
LN -Đ- 200
LN -N- 50
LN -N- 100
LN -N- 150
LN -N- 200
1 DR 100% 17% 29% 38% 44% 33% 50% 60% 67%
2 Vtbtđ 100% 27% 28% 37% 41% 43% 54% 60% 63%
3 Vmaxtđ 100% 37% 31% 46% 53% 62% 72% 78% 80%
Bảng 3.23: Tỷ lệ tương đối của VTBTĐ và VMaxTĐ của trường gió trong trường hợp có VBC (lam đặt đứng) so với không có VBC
STT
Giải pháp VBC
KL - MB
LĐ -N- 50
LĐ -N- 100
LĐ -N- 150
LĐ -N- 200
LĐ -D- 50
LĐ -D- 100
LĐ -D- 150
LĐ -D- 200 1 DR 100% 17% 29% 38% 44% 33% 50% 60% 67%
2 Vtbtđ 100% 17% 21% 23% 30% 27% 43% 54% 61%
3 Vmaxtđ 100% 21% 32% 25% 32% 28% 55% 62% 71%
+ VTBTĐ: là vận tốc trung bình tương đối (%) của trường gió, được xác định bằng tỷ số giữa vận tốc trung bình trong trường hợp có VBC và không có VBC;
+ VMaxTĐ: Vận tốc cực đại tương đối (%) của trường gió, được xác định bằng tỷ số giữa vận tốc cực đại trong trường hợp có VBC và không có VBC;
Các kết quả thể hiện qua các Hình 3.40, Hình 3.41, Bảng 3.21, Bảng 3.22 và Bảng 3.23 cho thấy trường gió trong các trường hợp VBC của công trình có các đặc điểm:
- Đặc điểm về hình dáng và kích thước của VBC (lam đứng và lam ngang; lam ngang hay dọc; …) sẽ quyết định đến đặc điểm trường gió sau lớp VBC.
- Đặc điểm trường gió trong các trường hợp nghiên cứu (không lam, có lam với các độ rỗng khác nhau) là tương đồng, chỉ khác nhau về độ lớn của giá trị vận tốc tại các điểm và mặt phẳng khảo sát.
- Vận tốc gió trung bình VTB tỷ lệ thuận với độ rỗng của lớp VBC. Độ biến thiên của VTB còn phụ thuộc vào độ dày của lớp VBC (các trường hợp đặt lam đứng hay nằm, ngang hay dọc).
Đề xuất sử dụng giải pháp VBC cho NOCT: sử dụng VBC theo yêu cầu TGTN cần đảm bảo các yêu cầu của chiếu sáng tự nhiên, tầm nhìn cho các căn hộ và thẩm mỹ
kiến trúc cho ngoại thất công trình; độ rỗng của lớp VBC giảm dần theo độ cao của công trình - đề xuất sẽ biến đổi theo nhóm tầng (có thể là 5 tầng/nhóm); độ rỗng có thể thay đổi hình dạng theo ý tưởng thiết kế; hình dạng của VBC và độ rỗng có thể thay đổi nhờ hệ thống trục xoay; …
Với các trường hợp VBC có các hình dạng khác nhau, cần sử dụng phần mềm CFD để đánh giá hiệu quả TGTN và đưa ra giải pháp cụ thể.