Bảo Tàng 9 Chum

Mục tiêu mô phỏng thông gió tự nhiên cho tháp gió 9CHUM

Dựa trên định hướng thiết kế kiến trúc và điều kiện địa hình, khí hậu tại khu vực xây dựng, tháp gió được đề xuất bố trí tại vị trí đánh dấu đỏ – nơi đón gió thuận lợi từ hướng Đông Nam. Nhằm đảm bảo hiệu quả thông gió tự nhiên và chất lượng không gian trải nghiệm bên trong, mô phỏng được thực hiện với các điều kiện:

• Thời điểm: 14 giờ chiều ngày 15 tháng 7 (thời điểm nắng nóng và ít gió trong năm)

• Điều kiện khí hậu điển hình:

  • Vận tốc gió trung bình: 1,5 m/s

  • Hướng gió: Đông Nam

  • Nhiệt độ không khí trung bình: 30°C

Yêu cầu kỹ thuật mô phỏng:

• Tối ưu hóa thiết kế để tránh tích tụ nhiệt trong không gian bên trong.

• Đảm bảo vận tốc gió tại khu vực có người trải nghiệm không thấp hơn 0,2 m/s, tuân thủ tiêu chuẩn ASHRAE 55 về thông gió và thoải mái nhiệt.

• Hỗ trợ chiến lược phát triển kiến trúc xanh – thông gió tự nhiên – không tiêu tốn năng lượng cơ học.

Kết quả mô phỏng thông gió – Dự án 9CHUM

Sau quá trình mô phỏng nhiều giai đoạn với các mô hình từ khái quát đến chi tiết, hệ thống tháp gió của dự án 9CHUM đã được kiểm chứng hiệu quả trong việc cải thiện điều kiện vi khí hậu bên trong nhà máy, đặc biệt trong bối cảnh Tuyên Quang có mùa hè nóng bức, gió yếu và địa hình thung lũng khép kín.

1. Về vận tốc gió

• Trường hợp có gió tự nhiên (vận tốc 1,5 m/s, hướng Đông Nam):

  • Gió luân chuyển trong nhà máy tương đối đều, đạt 0,2 – 0,4 m/s tại phần lớn các không gian, đáp ứng tiêu chuẩn ASHRAE 55 về thông gió cho không gian có người sử dụng.

  • Khu vực tháp chưng cất và nhà kho có một số điểm khuất gió, vận tốc thấp hơn <0,2 m/s, cần tinh chỉnh thiết kế.

• Trường hợp không có gió tự nhiên:

  • Hệ thống tháp gió và ống khói hoạt động dựa trên nguyên lý sức nổi nhiệt, cho phép duy trì dòng lưu thông khí trong khoảng 0,1 – 0,3 m/s, dù chưa đồng đều.

  • Lượng trao đổi không khí đạt đến 172.000 m³/h, vượt xa yêu cầu tối thiểu (100.000 m³/h), đảm bảo trao đổi không khí hơn 3 lần mỗi giờ cho thể tích công trình.

2. Về nhiệt độ

• Không gian bên trong giữ ổn định ở mức 30–31°C, thấp hơn rõ rệt so với nhiệt độ môi trường bên ngoài (34–40°C vào mùa hè).

• Hầm tham quan và các không gian dưới đất duy trì mức nhiệt 29–30°C, không bị ảnh hưởng bởi bức xạ mặt trời nhờ hiệu ứng địa nhiệt và cấu trúc kín.

• Các khu vực có tháp gió cấp riêng cho hầm cho kết quả rõ rệt: nhiệt độ giảm đều, tăng cường độ thoáng mát mà không cần dùng thiết bị cơ khí.

3. Hiệu chỉnh thiết kế để tối ưu hiệu quả

• Tăng chiều cao ống khói và sử dụng vật liệu phân tầng (kim loại – kính – cách nhiệt) giúp cải thiện vận tốc hút gió lên 0,4–0,5 m/s.

• Đóng hoặc thu hẹp các khe hở giữa mái và tường để hạn chế dòng khí rối và mất áp lực gió do đối lưu ngang.

• Tăng số lượng và phân bố lại tháp gió, ưu tiên dạng tròn, giảm gấp khúc trong hệ thống hầm gió để giảm tổn thất.

• Bổ sung quạt hỗ trợ tại những vị trí khuất gió, nhất là trong điều kiện không có gió tự nhiên, để đảm bảo tiện nghi vi khí hậu.

Hệ thống thông gió tự nhiên của 9CHUM, kết hợp giữa tháp gió – ống khói – hầm địa nhiệt, đã chứng minh hiệu quả trong việc làm mát và lưu thông không khí. Với các điều chỉnh hợp lý, đây hoàn toàn có thể trở thành mô hình điển hình cho kiến trúc không tiêu thụ năng lượng cơ học tại Việt Nam.