GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH - CHƯƠNG 5: LÀM MÁT VÀ SƯỞI ẤM THỤ ĐỘNG (TẬP 4)

Làm mát thụ động

Thông gió tự nhiên

Thông gió về đêm

Mô tả giải pháp

Phương pháp thông gió về đêm (Night-Purge Ventilation hay “night flushing”) giữ cửa sổ và các lỗ mở thông gió thụ động khác đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm để đưa không khí ấm ra khỏi tòa nhà và làm mát khối nhiệt trong công trình cho ngày hôm sau.

Thông gió Night-purge là phương pháp rất hữu hiệu khi nhiệt độ vào ban ngày quá cao tới mức mà luồng không khí chưa được điều hòa khi lưu thông vào tòa nhà và không tác dụng làm mát; nhưng không khí vào ban đêm có thể mát hoặc lạnh.

Phương pháp này có thể giúp đưa ra một giải pháp thông gió thụ động trong điều kiện thời tiết thường được coi là quá nóng.

Một giải pháp thông gió night-purge thành công được xác định dựa trên mức nhiệt được loại ra khỏi tòa nhà bằng luông không khí vào ban đêm mà không cần sử dụng các giải pháp thông gió cơ khí.

Việc làm mát vào ban đêm được thực hiện bằng cách mở các đường thông gió phục vụ thông gió tự nhiên và thông gió ống khói vào ban đêm nhằm làm mát khối nhiệt trong tòa nhà thông qua đối lưu.

Vào sáng sớm ngày hôm sau, tòa nhà được đóng kín cả ngày để ngăn không khí nóng từ phía bên ngoài lưu thông vào trong tòa nhà.

Trong cả ngày, khối nhiệt này sẽ hấp thụ hơi nóng của người cứ trú cũng như các tải nhiệt khác bên trong tòa nhà. Việc này chủ yếu được thực hiện bằng bức xạ; tuy nhiên đối lưu và dẫn nhiệt cũng có vai trò riêng.

Vào ban ngày, khối nhiệt hấp thu hơi nóng, vào ban đêm nó được làm mát bằng không khí từ bên ngoài.

Vì “năng lượng làm mát/ coolth” nhờ thông gió ban đêm được lưu trữ trong khối nhiệt nên nó đòi hỏi tòa nhà phải có một diện tích lớn được tiếp xúc với khối nhiệt bên trong công trình.

Điều này có nghĩa là công trình không bố trí thảm hay các lớp phủ sàn, không bố trí tủ tường hay ốp vách tường hoặc không bố trí gạch cách âm trên trần và trần thả. Sử dụng thông gió tự nhiên cho công tác làm mát cũng đòi hỏi bố trí nội thất phải thông thoáng để tăng cường khả năng lưu thông của của luồng không khí.

Hạn chế

Các hệ thống này có một số hạn chế do điều kiện khí hậu, các vấn đề liên quan tới an ninh và tính khả dụng.

Về mặt khí hậu, làm mát về đêm/ night flushing chỉ phù hợp với các điều kiện khí hậu có sự chênh lệch ngày và đêm tương đối lớn, trong khi nhiệt độ về ban đêm phải dưới 20 hay 22°C (68 hay 71°F). Nếu công trình được sử dụng vào bên đêm, như là tòa nhà ở của dân cư, việc thông gió không được quá lạnh gây khó chịu cho người cư trú. Hơn thế nữa, vị trí cũng phải phù hợp với hướng gió về đêm để có thể phục vụ công tác làm mát.

Tính khả dụng cũng là một vấn đề được quan tâm vì việc đóng và mở tất cả các lỗ mở hằng ngày có thể gây phiền toái cho cư dân và cán bộ bảo trì tòa nhà; và họ không thể đóng mở hằng ngày vào thời gian thích hợp nhất. Việc này có thể được giải quyết nhờ vào các cửa chớp thông gió hay cửa sổ có gắn động cơ được điều khiển bằng thiết bị hẹn giờ hoặc hệ điều khiển rơ le nhiệt.

Một vẫn đề khác liên quan tới tính khả dụng là khả năng mưa vào ban đêm, điều này sẽ làm hư hỏng tài sản và đồ đạc hoàn thiện nội thất. Đối với những nhu vực không hoặc ít mưa, giải pháp làm làm mát về đêm là tốt nhất hoặc cũng có thể bố trí các mái đua, ô văng, cửa chớp với nhiều góc hắt và các giải pháp kết cấu khác..

Vấn đề an ninh cũng cần được quan tâm, đặc biệt là trong các công trình mà không có người sử dụng vào buổi tối. Điều này có thể được giải quyết bằng các kết cấu an ninh như các ô lưới, chấn song hay các hệ thống điện tử phức tạp.

Thông Gió Tự Nhiên Theo Phương Ngang

Mô tả giải pháp

Thông gió tự nhiên là một dạng thông gió thụ động, dùng áp lực từ gió (hoặc chênh lệch áp khí cục bộ) để đẩy không khí đi qua tòa nhà.

Thông gió tự nhiên là phương pháp thông gió và làm mát thụ động dễ dàng nhất, phổ biết nhất và thường là chi phí thấp nhất.

Thành công của phương pháp thông gió tự nhiên được xác định bằng mức độ tiện nghi nhiệt cao và lượng khí tươi phù hợp cấp cho không gian được thông gió mà chỉ cần rất ít hay không cần tiêu thụ năng lượng cho hệ thống thông gió và làm mát cơ khí.

Sử dụng gió cho công tác làm mát thụ động và cấp khí tươi

Các biện pháp để tiếp cận với thông gió tự nhiên bao gồm cửa sổ, cửa thông gió, các thiết bị thông gió trên mái và các tổ chức kết cấu hút đẩy gió. Sử dụng cửa sổ chính là phương pháp thông dụng nhất. Các hệ thống tiên tiến có thể kể đến là cửa sổ tự động hay các cửa thông gió kích động bằng rơ le nhiệt.

Nếu không khí được lưu thông qua các lỗ mở có chủ ý và có kết quả là thông gió thì công trình xây dựng đó được cho là có thông gió tự nhiên; còn nếu không khí lưu thông qua các lỗ mở không có chủ ý do gió tự nhiên thì công trình đó có tình trạng bị thẩm thấu không khí hoặc thông gió ngoài ý muốn (rò khí).

Các phương pháp thông gió tự nhiên

Các yếu tố cơ bản của một thiết kế thông gió tự nhiên thành công là hướng và bố cục của tòa nhà, cũng như việc bố trí vị trí và kích thước lỗ mở phù hợp với điều kiện khí hậu.

Để có thể tối ưu hóa việc thông gió tự nhiên, bạn sẽ cần sự chênh áp giữa hướng gió (gió vào) và hướng khuất gió (gió ra). Trong hầu hết các trường hợp, áp suất cao sẽ xảy ra tại hướng gió đến của công trình và áp suất thấp ở phía gió ra.

Khí hậu của từng vùng có thể có các luồng gió chính theo những hướng nhất định, hay gió nhẹ hoặc cũng có thể có các điều kiện gió khác nhau tại từng thời điểm. Nó đòi hỏi sự nỗ lực điều chỉnh của cư dân. Tham khảo thêm các thông số khí hâu với biểu đồ gió.

Khí hậu vùng có thể có những thời điểm rất nóng trong ngày hoặc trong năm trong khi lại có những thời điểm rất lạnh (đặc biệt là vùng sa mạc). Vào mùa hè, gió thường được sử dụng để cấp khí tươi một cách tối đa trong khi đó, vào mùa đông, thông gió tự nhiên thường được giảm tới mức vừa đủ để loại bỏ hơi ẩm và các chất ô nhiễm.

Vị Trí, Bố Cục và Định Hướng Thông Gió Tự Nhiên

Bố cục và việc định hướng rất quan trọng vì chiều cao và độ sâu của công trình đóng vai trò rất lớn đối với khả năng đưa khí bên ngoài lưu thông qua các khu vực sử dụng trong công trình một cách hiệu quả.

Ở phần bố cục và định hướng, chúng ta sẽ thảo luận về việc làm sao để tận dụng chúng cho công tác thông gió thụ động.

Nói một cách ngắn gọn, các tầng cao và mái được tiếp xúc với nhiều gió hơn các tầng thấp và các công trình có chiều rộng nằm dọc theo hướng gió chủ đạo (tức là quay chiều dài chắn hướng gió)sẽ có nhiều thuận lợi trong việc thông gió tự nhiên hơn cả..

Sân và không gian mở cũng giúp cho thông gió tự nhiên hiệu quả hơn.

Thông gió xuyên ngang

Khi bố trí các lỗ mở thông gió, bạn phải bố trí các đường gió ra và vào để tối ưu hóa các luồng khí lưu thông qua công trình. Các cửa sổ và lỗ mở thông gió được bố trí tại các hướng đối diện trong công trình để tạo ra các làn gió nhẹ tự nhiên đi qua tòa nhà. Nó được gọi là thông gió xuyên ngang.

Nhìn chung, thông gió xuyên ngang là một phương pháp thông gió tự nhiên hữu hiệu nhất.

Thông gió xuyên ngang (hình dưới) hiệu quả hơn so với các hình thức thông gió không đi qua toàn bộ không gian (hình trên)

Thông thường, cách tốt nhất là không nên bố trí các lỗ mở đối diện nhau một cách hoàn toàn trong một không gian. Việc này hiển nhiên là cách thông gió tốt nhất nhưng nó cũng có thể làm cho một số vị trí trong phòng được làm mát và thông gió tốt còn các vị trí khác thì không.

Việc bố trí các lỗ mở đối diện nhau, nhưng không ngang bằng nhau, giúp cho không khí trong phòng được hòa đều, khí tươi và làm mát được phân tán một cách tốt hơn. Bạn cũng có thể tăng cường thông gió xuyên ngang bằng các lỗ mở lớn hơn tại hai hướng gió vào và gió ra của công trình, bố trí khí vào tại các khu vực áp suất cao và khí ra tại khu vực áp suất thấp.

Mức độ thông gió và trộn khí khác nhau với các cửa sổ mở khác nhau

Bố trí đường khí vào tại vị trí thấp trong phòng và đường khí ra tại vị trí cao có thể giúp cho việc làm mát không gian phòng hiệu quả hơn vì chúng tận dụng được đối lưu tự nhiên.

Không khí lạnh sẽ ở vị trí thấp hơn trong khi không khí nóng sẽ bốc lên cao; như vậy việc bố trí lỗ mở thấp xuống giúp đẩy không khí lạnh qua các không gian, trong khi đường thoát cao hơn sẽ giúp đẩy không khí ấm đi ra ngoài. Phương pháp này được thể hiện rõ hơn trong mục thông gió theo phương đứng (thông gió đứng nhờ vào chênh lệch độ cao và nhiệt độ)

Định Hướng Gió

Không phải toàn bộ toàn nhà có thể định hướng thông gió xuyên phòng được. Nhưng gió vẫn có thể được định hướng nhờ các kết cấu kiến trúc như cửa sổ, tường cánh, hàng rào hay thậm chí là trồng cây theo chủ ý.

Nhờ các kết cấu kiến trúc mà gió có thể được đổi hướng và đưa vào trong phòng. Những kết cấu được bố trí đối diện nhau và đối diện với hướng gió sẽ làm tăng cường hiệu ứng này.

Các cấu kiện này có thể là cửa sổ hay các tường chắn gió hoặc các kết cấu lớn như hàng rào, tường hoặc hàng cây.

Cấu kiện công trình có thể điều chỉnh hướng gió chính thành thông gió chéo.

Độ cao của lỗ mở ảnh hưởng tới thông gió thụ động

Tường Cánh

Bố trí tường cánh hướng ra ngoài bên cạnh cửa sổ để những làn gió rất nhẹ khi đập vào tường cũng có thể tạo ra một vùng áp suất cao tại một hướng và áp suất thấp tại hướng bên kia.

Sự chênh lệch áp suất đưa khí bên ngoài tràn vào qua một cửa sổ và đi ra tại cửa sổ liền kề. Tường cánh đặc biệt hiệu quả tại các khu đất có tốc độ gió thấp và hướng gió thay đổi.

Các loại tường cách có ảnh hưởng tích cực và tiêu cực được bố trí trên cùng tường hay trên các tường liền kề.

Tin tức

Trang chủ Tin tức GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH - CHƯƠNG 5: LÀM MÁT VÀ SƯỞI ẤM THỤ ĐỘNG (TẬP 4)