Giải pháp thiết kế lớp vỏ cho công trình văn phòng cao tầng – phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới và yêu cầu tiết kiệm năng lượng

Tường nhiều lớp

Trong điều kiện kinh tế xã hội ở Việt Nam, do những năm trước đây còn nhiều khó khăn, chi phí đầu tư xây dựng khá hạn chế nên công tác thiết kế và thẩm tra công trình chủ yếu tập trung vào việc đảm bảo khả năng chịu lực, độ ổn định cho công trình, các giải pháp thiết kế hệ thống bao che lớp vỏ công trình được lựa chọn theo tính toán kết cấu, kinh nghiệm sử dụng. Các giải pháp cách nhiệt cho công trình chưa được quan tâm nhiều.

Theo kinh nghiệm quốc tế, với các công trình hành chính, thương mại cao tầng trong đô thị, thông qua kiểm toán năng lượng trên thực tế và các mô hình mô phỏng cho thấy: Việc làm mát công trình trong điều kiện khí hậu nhiệt đới với khả năng chiếu sáng hợp lý sẽ tiết kiệm một tỷ lệ rất lớn năng lượng trong quá trình vận hành và sử dụng.

Cách nhiệt lớp vỏ bao che công trình là một trong những giải pháp hiệu quả nhất để bảo toàn năng lượng bên trong công trình.Gần 50% năng lượng có thể tiết kiệm thông qua việc cách nhiệt. Đây quả là con số không nhỏ, và vì lợi ích này, trong quy chuẩn QCVN 09:2013/BXD – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả, đã quy định việc tính toán khả năng cách nhiệt hay giá trị truyền nhiệt tổng qua lớp vỏ bao che là một yêu cầu bắt buộc.

Khi đó, một số giải pháp bao che truyền thống sẽ phải được thay thế bằng các phương án mới với các tính năng cách nhiệt cao hơn.

Đối với hệ thống văn phòng cao tầng, chỉ số diện tích bề mặt ở diện tường bao che chiếm tỷ lệ rất lớn so với tổng diện tích lớp vỏ bề mặt. Vì vậy, hệ thống giải pháp xử lý cho các diện tường lớp vỏ có ý nghĩa cơ bản trong các hệ thống giải pháp chung.

Trong điều kiện khí hậu Việt Nam, muốn đạt được điều kiện tiện nghi Vi khí hậu trong các công trình kiến trúc phải giải quyết 2 vấn đề: Chống lạnh cho miền khí hậu phía Bắc – vùng núi cao về mùa đông; và Chống nóng về mùa hè. Tuy nhiên, vấn đề cách nhiệt chống lạnh không yêu cầu cao, tất các các công trình tại các đô thị Việt Nam đều coi vấn đề chống nóng là chủ yếu. Sau đây là một số giải pháp có thể áp dụng:

• Tường nhiều lớp: Bằng cách thêm vào các lớp vật liệu với hệ số cách nhiệt cao sẽ tăng thêm khả năng cách nhiệt cho tường. Tường gồm nhiều lớp cấu tạo khác nhau, mỗi lớp có chức năng riêng và được liên kết chặt vào nhau tạo thành tường nhiều lớp giúp tăng khả năng cách nhiệt, chống thấm.
  Tường nhiều lớp được áp dụng đặc biệt thích hợp ở những mặt tường nhận nhiều bức xạ mặt trời như hướng Đông và Tây. Lớp vỏ ngoài cùng có vai trò quan trọng nhất vì ngoài việc chống lại những tác động của thời tiết, nó còn phải đảm bảo các vấn đề khác như khả năng đọng sương, chịu lửa, chống ồn, thông gió và thẩm mỹ của công trình.
• Tường nhiều lớp có thông khí phía sau: Tường nhiều lớp sử dụng một lớp vỏ ngoài chống mưa (rainscreen cladding) bằng các tấm gạch gốm lắp trên một hệ khung (thường bằng kim loại) và có tác dụng giữ khô bề mặt lớp cách nhiệt của lớp tường bên trong công trình. Giữa lớp ngoài và lớp trong có một khoảng trống thông với các khe thoáng giữa các liên kết ngang của các viên gạch gốm, có tác dụng thông khí, thoát hơi ẩm và nước lọt qua khe của lớp bên ngoài.

Tường xanh tạo hiệu quả tự nhiên cho đô thị

• Tường xanh (Green walls):Tường xanh là loại tường có trồng cây xanh một phần hoặc toàn bộ tường, cả ở nội thất hay phía ngoài công trình. Đây là một loại vườn mới, được xem như là giải pháp các vấn đề thiết kế vườn hiện đại, đặc biệt phù hợp trong khu vực đô thị.Tường xanh thực chất là việc sử dụng cây xanh như lớp vỏ thứ hai bao che bên ngoài. Chúng không chỉ đóng góp vào việc cải thiện điều kiện vi khí hậu trong công trình mà còn làm tăng thêm vẻ đẹp cho công trình và cảnh quan đô thị.
• Cách nhiệt cho mái: Cũng giống như tường, các loại mái cách nhiệt cũng bao gồm mái nhiều lớp, mái nhiều lớp có tầng không khí lưu thông, mái xanh, mái có bể nước… Đối với các công trình kiến trúc văn phòng cao tầng, diện tích bề mặt mái được xử lý kỹ thuật để cách nhiệt và tạo cảnh quan như một mặt bề mặt quan trọng của công trình. Ngoài ra, với mặt phẳng tiếp cận nhiều nhiệt năng nhất, bề mặt của mái là nơi lý tưởng nhất của công trình để gắn hệ thống pin năng lượng mặt trời để tích điện.

• Cửa sổ kính trong suốt cách nhiệt: Cửa sổ kính nhiều lớp là một giải pháp tạo ra hệ cách nhiệt cho công trình, đồng thời không ngăn cản tầm nhìn cho không gian sử dụng bên trong. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ sản xuất vật liệu kính, hiện nay xuất hiện rất nhiều các loại kính hiện đại có thể tự điều tiết được theo độ bức xạ của mặt trời theo ngày, theo mùa. Công nghệ sử dụng kính cách nhiệt cũng đã phát triển và trở thành một trào lưu khá phổ biến cho hệ thống văn phòng toàn cầu với cấu trúc vỏ 2 lớp kính (Double skin ).

• Vỏ kết cấu bao che lắp đặt pin năng lượng mặt trời: Pin năng lượng được coi là công nghệ sản xuất năng lượng tại chỗ hiệu quả nhất trong các loại công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo áp dụng cho các công trình dân dụng hiện nay. Chi phí giá thành cũng như kiểu dáng và hiệu năng của pin năng lượng đa dạng, có thể áp dụng cho nhiều loại công trình khác nhau. Với tòa nhà cao tầng, diện tích bề mặt (đặc biệt là tường) lớn, cho phép lắp đặt pin năng lượng để có thể cung ứng một phần hoặc hoàn toàn nhu cầu điện của công trình. Đây là một xu hướng phát triển trong kiến tạo công trình văn phòng cao tầng hiện đại zero energy – với sự chuyển hóa nhiệt năng thành điện năng, cung cấp cho nhu cầu sử dụng năng lượng của công trình kiến trúc.

Kết luận

Các giải pháp thiết kế vỏ bao che đã đề xuất là cần thiết phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm của Việt Nam và tiết kiệm năng lượng, đáp ứng quy chuẩn QCXDVN 09:2013/BXD. Các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả. Các giải pháp đó bao gồm: Cách nhiệt cho tường, mái, cửa sổ tòa nhà bằng giảm bức xạ và tăng phản xạ, cách nhiệt bằng nhiệt trở, bằng nhiệt dung hay nhiệt hàm, cây xanh và thiết kế che nắng cho cửa sổ. Các công trình kiến trúc hiện đại có thể sử dụng một hoặc các tổ hợp giải pháp đa dạng, vừa có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng cho không gian bên trong theo xu hướng sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; đồng thời có thể tạo diện mạo mới mẻ cho công trình kiến trúc cũng như đô thị. Xu hướng thiết kế lớp vỏ công trình phù hợp với điều kiện khí hậu khu vực đã và đang tạo ra một xu hướng thẩm mỹ mới cho các công trình kiến trúc đương đại.

PGS.TS.KTS. Lê Quân
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 12-2017)

Tài liệu tham khảo

1. Báo cáo tổng hợp đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ cải tạo nâng cao đặc tính trở nhiệt cho vỏ kết cấu bao che của các tòa nhà hiện hữu ở đô thị nhằm sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng ở Việt Nam. Mã số: BDDKH52, Viện KHCN XD, năm 2015;
2. Phạm Đức Nguyên – Công trình xanh và các giải pháp kiến trúc thiết kế công trình xanh;
3. Phạm Ngọc Đăng, Nguyễn Việt Anh, Phạm Thị Hải Hà, Nguyễn Văn Muôn: Các giải pháp thiết kế công trình xanh ở Việt Nam. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội-2013 ;
4. Phạm Ngọc Đăng, Phạm Hải Hà: Nhiệt và khí hậu kiến trúc. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội-2002;
5. QCXDVN 09:2013/BXD – Các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả                                                                                           

   Mọi chi tiết đặt hàng, tư vấn thiết kế, quý khách vui lòng gửi thông tiến đến chúng tôi qua:

   Tel/ zalo: 0888 694 499 - 0888 484 499

   Email: [email protected]

   Website: anx.vn

   Nhân viên công ty tiếp nhận trả lời và báo giá sản phẩm liên tục trong ngày.

                         

   CÔNG TY TNHH ÁNH NHIÊN XANH

   Số 160/25 đường số 11, KP12, P. Bình Hưng Hòa, Q. Bình Tân, TP. HCM

   Văn phòng đại diện: Tani office 475D Lê Trọng Tấn, P.Sơn Kỳ, Q. Tân Phú, TP.HCM

    

   Tel/ zalo: 0888 694 499 - 0888 484 499

   Email: [email protected]