Khu đất xây dựng và vận hành công trình

Khu đất xây dựng

Mô tả giải pháp

Khu đất xây dựng và đặc thù vận hành công trình sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các tải năng lượng mà bạn sẽ cần phải quản lý, lựa chọn những chiến lược thiết kế thụ động phù hợp nhất, và các giải pháp giúp công trình hài hòa với cảnh quan và đời sống của con người.

Vị trí khu đất xây dựng

Việc một công trình có được xem là cân bằng năng lượng hay không và một phần yếu tố bền vững của nó phụ thuộc vào hoạt động sử dụng đất của nó. Hoạt động tiếp tục chuyển đổi đất khu vực hoang dã hoặc đất nông nghiệp thành công trình là hoạt động xây dựng và phát triển thiếu bền vững.

Hiện nay vẫn đang còn nhiều diện tích đất trong thành phố có thể được phát triển để có mật độ và tính bền vững cao hơn.

Các khu đất chưa từng được khai phá xây dựng trước đây được gọi là các khu đất “đồng xanh” và tốt nhất không nên thực hiện hoạt động xây dựng ở đây. Các tác động đến các khu đất “đồng xanh” có thể được giảm thiểu bằng việc giảm phát thải các-bon của công trình và của các cảnh quan cứng khác, và cũng có thể bằng cách bao phủ lên các tòa nhà cùng các cảnh quan cứng này với các loại mái thảm thực vật, đặc biệt là sử dụng các loài thực vật bản địa.

Các khu đất đã từng được khai phá xây dựng được gọi là các khu đất “đồng xám”. Xây dựng trên các khu đất này không chỉ tránh việc tàn phá các vùng đất hoang hoặc đất nông nghiệp mà còn thường sẽ đem lại nhiều lợi ích cho các vùng đất này chính bởi lựa chọn các hình thức phát triển phù hợp khiến các khu vực xung quanh trở nên sôi động hơn, dễ đi bộ đến và đem lại hiệu quả chi phí khi cung cấp các phương tiện giao thông phù hợp.

Các khu đất đã bị ô nhiễm do quá trình khai thác xây dựng hoặc sự phát triển của ngành công nghiệp trước đó được gọi là các khu đất “đồng nâu”. Nó mang lại lợi ích sinh thái khi phải dọn sạch các khu đất đồng nâu và phải phục hồi để chúng có thể trở thành một thành nhân tố có ích cho xã hội.

Khả năng tiếp cận khu đất

Trong khi việc sử dụng năng lượng trong công trình là một trong những nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu và các loại ô nhiễm khác, xe ô tô cũng là một trong những nguyên nhân đó.

Vì vậy, điều quan trọng là phải lựa chọn một khu đất thuận tiện cho người sử dụng công trình đi lại bằng cách đi bộ, đi xe đạp, và bằng các phương tiện giao thông công cộng. Các công cụ như Walkscore.com có thể giúp xác định lưu lượng đi bộ và giao thông của các khu đất khác nhau.

Ô nhiễm ánh sáng

Ô nhiễm ánh sáng có thể gây ra nhiều vấn đề cho các hệ sinh thái xung quanh.

Một trong những yếu tố liên quan tới môi trường thường bị bỏ qua trong việc xem xét chất lượng công trình là sự ô nhiễm ánh sáng.

Vấn đề này có thể có ảnh hưởng xấu đến các loài động vật hoang dã do nhầm lẫn các dấu hiệu thông thường của ban ngày và ban đêm hoặc các chu kỳ mặt trăng, cũng như sẽ có tác động đáng kể đến con người và làm suy giảm tầm nhìn của chúng ta trong bầu trời đêm.

Các vị trí gần vùng đất hoang đều có những yêu cầu nghiêm ngặt hơn để tránh ô nhiễm ánh sáng trong khi các khu đất trong đô thị lại chỉ đưa ra các yêu cầu ít nghiêm ngặt hơn.

Khu vực xung quanh khu đất xây dựng

Mô tả giải pháp

Môi trường xung quanh của một công trình thường làm thay đổi các hình thái thời tiết tác động đến công trình đó bởi các công trình hoặc cây cối gần đó có thể chặn ánh sáng mặt trời chiếu vào và thay đổi các hình thái gió. Vì vậy, khi thiết kế một công trình mới, bạn cần phải xem xét và cân nhắc đến các công trình xung quanh để thông qua đó giúp bạn có thể hiểu rõ những ảnh hưởng của chúng đến thiết kế của bạn như thế nào, và các chiến lược thụ động nào bạn có thể áp dụng.

Che nắng và cửa sổ lấy sáng

Để giúp hình dung được các đối tượng xung quanh sẽ che nắng cho công trình của bạn ra sao, bạn có thể biểu diễn biểu đồ đường đi của mặt trời trong đó chỉ rõ các vật cản chiếu sáng.

Hãy tưởng tượng bạn đang nhìn thẳng lên thông qua một ống kính mắt cá 180°, bạn có thể nhìn thấy toàn cảnh 360° các khu vực xung quanh  – và còn có thể nhìn được những vật cản tầm nhìn trên bầu trời. Lỗ mở hoặc

góc để từ một điểm cụ thể có thể “nhìn thấy” bầu trời được gọi là cửa sổ lấy sáng. Biểu đồ đường đi của mặt trời hiển thị hình ảnh này, nhưng lộn từ trái sang phải để nhìn xuống từ trên trời. (Điều này giúp tránh sự nhầm lẫn khi nhìn vào mặt bằng và bản đồ của khu đất.)

                              

               Biểu đồ đường đi của mặt trời và cửa sổ, với các chướng ngại vật che nắng.

Quyền có ánh sáng và vỏ năng lượng mặt trời

Quyền có ánh sáng và thu nhận ánh sáng mặt trời là hai yếu tố rất quan trọng khi xây dựng trong môi trường đô thị đông đúc, và ở đó có thể có các yêu cầu về khoanh vùng để bảo đảm việc thu nhận năng lượng mặt trời.

Nếu các công trình có mật độ dày đặc hoặc quá cao, việc thu nhận ánh sáng tự nhiên và bức xạ mặt trời sẽ bị hạn chế rất lớn.

Các phương pháp thiết kế tương tự có thể giúp cải thiện việc thu nhận ánh sáng mặt trời cho những người sử dụng công trình và các khu vực xung quanh chính là vỏ năng lượng mặt trời hoặc vỏ ánh sáng tự nhiên.

Vỏ năng lượng mặt trời của một khu đất xây dựng sẽ điều chỉnh việc phát triển trong các ranh giới tưởng tượng để nó không che phủ quá nhiều các khu vực xung quanh.

Đây là thể tích công trình lớn nhất mà bạn có thể xây dựng trên một khu đất để không che nắng các khu đất gần đó trong một khoảng thời gian nhất định. Vỏ năng lượng mặt trời phụ thuộc vào lượng ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp đến các khu vực xung quanh (và nhờ đó giúp ngăn chặn việc cản bức xạ mặt trời trực tiếp).

                                         

                    Vỏ năng lượng mặt trời: Hình ảnh của một công trình giả định nằm trong vỏ năng lượng mặt trời.

Vỏ ánh sáng tự nhiên của một khu đất xây dựng là thể tích công trình lớn nhất mà bạn có thể xây dựng trên khu đất đó trong khi vẫn đảm bảo việc thu nhận ánh sáng tự nhiên của các công trình lân cận.

Vỏ ánh sáng tự nhiên phụ thuộc vào toàn bộ mái vòm trời với giả thiết trong điều kiện trời u ám (và nhờ đó giúp ngăn chặn việc cản ánh sáng tự nhiên).

                                                                    

                              Vỏ ánh sáng tự nhiên: Tòa nhà Look tại thành phố New York được xây dựng theo                                                                       

                             hình bậc thang để ánh sáng tự nhiên dễ dàng chiếu vào các công trình xung quanh.

Đón gió & Cản gió

Các công trình xung quanh và các yếu tố khác có thể cản khả năng tiếp cận của công trình với gió chủ đạo.

Nếu thiết kế của bạn phụ thuộc nhiều vào khả năng thông gió, hãy chắc chắn là phải xem xét các yếu tố và các tác động của các yếu tố đó đến khả năng đón gió của công trình.

Mặt khác, đôi khi bạn cũng có thể đón quá nhiều gió. Khi đó, có thể sử dụng các loài thực vật như cây cối và các loại bụi cây để cản gió thổi vào công trình.

Một nguyên tắc cốt yếu là phải đặt các vật chắn gió ở độ cao từ 3-4 lần chiều cao của công trình tính từ công trình.

Khoảng cách này được đưa ra bởi vì như thế không chỉ cung cấp nơi tránh gió an toàn mà vẫn cho phép ánh sáng mặt trời chiếu vào công trình nếu nơi tránh gió được đặt ở phía bên đường xích đạo của công trình.

Chương trình và lịch trình hoạt động cho công trình

Mô tả giải pháp

Chương trình hoạt động của công trình mô tả dự án thông qua việc chỉ ra mong muốn, điều kiện và mục tiêu của dự án. Chương trình này thông thường được định nghĩa bởi chủ sở hữu công trình nhưng một điều không kém quan trọng là có sự tham gia của người sử dụng lẫn người thiết kế trong việc thiết lập nên chương trình này.

                                            

                 Chương trình và lịch trình hoạt động khác nhau sẽ mang tới những mức tiêu thụ năng lượng khác nhau

Chương trình hoạt động sẽ làm rõ cách thiết kế sẽ được sử dụng thông qua việc làm rõ các hoạt động, người sử dụng và lịch trình hoạt động.

Đồng thời nó cũng đưa ra những yêu cầu cụ thể như: kích thước phòng, nhu cầu không gian tối thiểu cho từng người, mối quan hệ giữa các không gian, trang thiết bị cần thiết và mức đầu tư.

Tất cả những điều kể trên sẽ ảnh hưởng tới mức tiêu thụ năng lượng của công trình.

Các loại hình chương trình hoạt động

Một số loại hình chương trình hoạt động của công trình sẽ có mức độ tiêu thụ lớn hơn các chương trình khác, điều này phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.

Ví dụ như tại Mỹ, các công trình phục vụ cho mục đích giáo dục có mức tiêu thụ năng lượng khá thấp  (83 kBTU/ft2/năm – 26 kWh/m2/năm) với tải tiêu thụ chủ yếu là tải sưởi ấm và chiếu sáng. Trong khi đó, các công trình phục vụ, kinh doanh thực phẩm có mức tiêu thụ cao hơn (trung bình 258 kBTU/ft2/năm – 81 kWh/m2/năm) và tải tiêu thụ năng lượng chính là trang thiết bị.

Để có danh sách cụ thể về mức độ tiêu thụ năng lượng cho phép cho từng loại hình chương trình hoạt động của công trình tại Mỹ, có thể tham khảo Buildings Energy Data Book của Cơ quan Năng lượng Mỹ.

Tải sử dụng cho lớp vỏ, cụ thể là hoạt động sưởi là tải tiêu thụ năng lượng chính trong công trình nhà ở trong khi tải của các hoạt động bên trong công trình là tải chính đối với công trình thương mại.

Lịch trình/Thời gian biểu hoạt động

Việc đưa ra lịch trình hoạt động một cách thông minh như giảm hoạt động trong những ngày hoặc năm có điều kiện khí hậu khắc nghiệt nhất cho công trình có thể giảm đáng kể nhu cầu cho làm mát/sưởi chủ động.

Ví dụ, trường học nằm trong đới khí nóng có thể giảm nhu cầu sử dụng năng lượng cho làm mát bằng cách không tổ chức dạy học vào thời điểm ban ngày của những ngày nóng nhất trong năm.

                                      

Mức tiêu thụ cho từng loại hình sử dụng của công trình tại Mỹ (nguồn Cơ quan Năng lượng Mỹ)