Lớp vỏ công trình tạo nên khí hậu tốt cho con người

Bề mặt ngoài của kiến trúc toà nhà còn gọi là vỏ bọc của ngôi nhà - Building Envelope. Xu hướng kiến trúc hiện đại đặt vấn đề thiết kế thụ động, đó là các giải pháp tập trung vào khâu thiết kế kiến trúc (hình dạng, kích thước, hướng tòa nhà,…), thiết kế lớp vỏ của công trình nhằm đạt tới sự tiện nghi, tiết kiệm năng lượng một cách tự nhiên.
Điều này trái ngược hoàn toàn với các giải pháp chủ động tuy dễ kiểm soát, đáp ứng tốt nhu cầu cần thiết, nhưng chi phí đắt, tiêu ngốn nhiều năng lượng, các giải pháp thụ động thường ít tốn kém hơn, không tiêu thụ (hoặc rất ít) năng lượng và theo lý thuyết, không bị hỏng hóc.

Building Envelope tạo nên tiểu vi khí hậu tốt cho sức khỏe

Trong thiết kế nhà ở sinh khí hậu, Envelope của tòa nhà đóng vai trò chủ chốt giúp quản lý, điều tiết sự trao đổi năng lượng giữa tòa nhà và môi trường bên ngoài. Hạn chế sự truyền nhiệt, âm thanh ; hấp thụ, tích trữ và phân bổ nhiệt lượng ; hay tiếp nhận nguồn ánh sáng tự nhiên .
Vào mùa đông, Envelope của tòa nhà hạn chế thất thoát nhiệt lượng từ trong nhà ra môi trường, tránh nhiệt độ trong nhà xuống thấp gây thiếu tiện nghi cho người ở; Tránh hiện tượng ngưng tụ, ẩm mốc gây ảnh hưởng đến sức khỏe người ở; Tránh lãng phí năng lượng tiêu thụ bởi các hệ thống sưởi.
Ngược lại, vào mùa hè, Envelope giảm thiểu nhiệt lượng truyền từ môi trường ngoài vào trong nhà gây tăng nhiệt độ thiếu tiện nghi, lãng phí năng lượng tiêu thụ bởi các hệ thống điều hòa, làm mát.
Với kiến trúc hiện đại, kính là vật liệu không thể thiếu. Nhìn từ quan điểm năng lượng công trình, cửa kính là bộ phận vừa giúp hấp thụ nhiệt và ánh sáng tự nhiên, vừa gây thất thoát nhiệt quan trọng. Thật vậy, trong một công trình thông thường có đến 25-30% lượng nhiệt thất thoát thông qua cửa kính.

Sử dụng kính thông minh

kính có khả năng đem lại ánh sáng tự nhiên, nhiệt lượng miễn phí vào mùa đông nhưng đồng thời cũng có thể gây lóa mắt hoặc quá nhiệt bất lợi vào mùa hè.
Do đó, thiết kế cửa kính cần lưu ý đến 2 vấn đề cốt yếu sau : đặc tính vật lý (khả năng cách nhiệt, truyền ánh sáng) và thiết kế che nắng. Nếu giải quyết được các điểm nêu trên, chúng ta có thể tận dụng được ánh sáng tự nhiên giúp giảm tiêu thụ năng lượng của hệ thống chiếu sáng nhân tạo ; tận dụng được nhiệt lượng miễn phí cần thiết cho mùa đông, đồng thời tránh hấp thụ nhiệt không cần thiết gây quá nhiệt vào mùa hè. Thông qua đó, tiện nghi nhiệt và tiện nghi thị giác có thể được đảm bảo.
Hệ số Ug: Cửa kính có hệ số Ug càng nhỏ sẽ ngăn cản sự truyền (thất thoát) nhiệt càng tốt, nói cách khác, có khả năng cách nhiệt cao.
Hệ số Ug có thể được cải thiện (giảm đi) bằng cách ghép đôi, ghép ba tấm kính, đồng thời ngăn cách các tấm kính bằng không khí hoặc khí hiếm.

Credit : esru.strath.ac.uk

Hệ số hấp thụ nhiệt của kính – g-value (%) (EU) hoặc SHGC (%) (Solar Heat Gain Coefficient) (US) :
Được định nghĩa như tổng lượng bức xạ nhiệt truyền trực tiếp + gián tiếp (được hấp thụ trước bởi kính sau đó truyền trở lại) vào bên trong công trình.

Giá trị g-value (SHGC) càng lớn thì kính có khả năng hấp thụ bức xạ nhiệt càng lớn, nhiệt lượng truyền vào công trình càng nhiều. Điều này đặc biệt có lợi vào mùa đông nhằm tận dụng lượng nhiệt miễn phí, giúp giảm năng lượng tiêu thụ bởi hệ thống sưởi. Ngược lại, vào mùa hè, kính có hệ số g-value nhỏ sẽ có lợi hơn.
Hệ số truyền ánh sáng của kính – τ (tau) (%) (hoặc VLT – Visible Light Transmittance) :
Tương tự như nhiệt lượng, hệ số VLT (tau) cho biết tổng lượng ánh sáng tự nhiên truyền trực tiếp + gián tiếp vào công trình. Giá trị VLT càng lớn sẽ cho phép ánh sáng truyền vào càng nhiều ; điều này có lợi trong việc thiết kế chiếu sáng tự nhiên. Tuy vậy, hệ số VLT quá cao cũng có thể gây lóa mắt, thiếu tiện nghi, nhất là đối với các tòa nhà cao tầng được phủ kính gần như toàn bộ.

Cần phải lưu ý rằng hai hệ số SHGC và hệ số VLT không phải độc lập mà thường tỉ lệ thuận với nhau. Ví dụ khi sử dụng kính có phủ lớp phim cách nhiệt (xem hình trên), hệ số SHGC của kính sẽ giảm đồng thời kéo theo hệ số VLT giảm theo. Mặc dù vậy, hiện nay, sự phát triển về công nghệ đã cho phép chế tạo kính có khả năng giảm đáng kể SHGC nhưng chỉ giảm VLT rất ít.
Ngoài hiểu rõ đặc tính của kính, việc thiết kế che nắng cũng là giải pháp quan trọng trong việc sử dụng kính. Có 3 giải pháp che nắng chính : che nắng cố định, che nắng di động và che nắng gián tiếp.

BOX:
TID Façade cung cấp giải pháp hoàn hảo Building Envelope – tạo nên bề mặt ngoài của kiến trúc toà nhà xanh, tiết kiệm năng lượng và bên vững. Bằng sự am hiểu và ứng dụng công nghệ tiên tiến, TID Façade không chỉ cung cấp những sản phẩm nhôm kính chất lượng tốt nhất, mà còn thực hiện giải pháp tổng thể cho bề mặt công trình cao ốc, biệt thự sang trọng và nhà ở khu vực dân cư.