nhà ấm nhà mát - Nick Hollo - 2

CHƯƠNG II:

NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ TIỆN NGHI

Tất cả chúng ta đều muốn sống trong một ngôi nhà trong một ngôi nhà hết năm này qua năm khác, đặc biệt là khi thời tiết quá nóng hoặc quá lạnh. Một ngôi nhà năng lượng thấp điều hoà sức nóng và lạnh qua các phương tiện tự nhiên. Ngôi nhà đó phải tận dụng tối đa năng lượng mặt trời, sức gió, địa điểm và các vật liệu xây dựng để mang lại cho người ở sự thoải mái. Do đó các quy tắc thiết kế chủ yếu tập trung vào: - Tích trữ năng lượng mặt trời khi cần. - Thải sức nóng của toà nhà khi oi bức. - Các kỹ thuật thiết kế cần thiết đề cập chương này. Nhưng trước hết chúng ta phải biết các điều kiện mang lại cho chúng ta sự thoải mái. Tiếp đến chúng ta cần biết khí hậu nơi xây dựng và sự biến đổi thời tiết để quyết định kiểu nhà cho thích hợp.




SỰ TIỆN NGHI Cơ thể con người cần duy trì ở nhiệt độ ổn định là 37 độ C. Nhiệt độ làn da của con người là 32 độ C. Con người trao đổi nhiệt lượng với môi trường bằng 4 cách:

- BỨC XẠ: là sức nóng truyền giữa các vật thể dưới dạng sóng điện từ, mà không làm nóng khoảng không gian giữa vật thể. Ví dụ ánh sáng mặt trời chiếu xuống hoặc ánh sáng các tia bức xạ điện năng.

- ĐỐI LƯU: là sức nóng được truyền của ga và chất lỏng. Ví dụ: ánh sáng không khí chuyển động quanh con người hoặc làm các dòng hải lưu ấm và mát ở đại dương. - SỰ BAY HƠI khi nước hoặc bất kì chất lỏng nào khác biến đổi trạng thái trở thành ga, nó hấp thụ sức nóng từ môi trường xung quanh - điều này có nghĩa là hơi ẩm bốc lên từ da của con người làm con người cảm thấy lạnh hơn.

- SỰ DẪN NHIỆT xảy ra khi một vật thể lạnh tiếp xúc với một vật thể ấm – ví dụ như khi chúng ta đi chân đất vào nền nhà mát lạnh. Các điều kiện môi trường được coi là tiện nghi hay không tiện nghi phụ thuộc vào quan điểm của mỗi người, phụ thuộc vào địa điểm và cũng phụ thuộc vào mức độ hoạt động của con người. Ví dụ như những người sống trong khí hậu ấm chịu được nhiệt độ cao hơn nhưng họ nhạy cảm với khí hậu lạnh. Những điều kiện thích nghi với con người trong sơ đồ được chỉ trong sơ đồ bên cạnh trích từ cuốn “ Thiết kế có tính đến các điều kiện thời tiết”, của Victor Olgy.

Các điều kiện về thời tiết không thể đo lường đơn giản dựa trên nhiệt độ không khí ở hai nơi khác nhau - một nơi nóng do mặt trời chiếu vào, còn một nơi ở bóng râm, sẽ dẫn đến các mức độ tiện nghi khác nhau dưới ảnh hưởng của bức xạ. Mức độ ẩm cũng quan trọng vì nó góp phần làm giảm hoặc tăng sức nóng do sự đối lưu, và nó cũng góp phần làm tăng độ lạnh do không khí chuyển động sẽ hấp thụ nhiều độ ẩm hơn từ da chúng ta.

Vào mùa hè, con người cảm thấy thoải mái nhất khi nhiệt độ xấp xỉ khoảng 20 – 27 độ C, khi độ ẩm tương đối nhỏ hơn 60 độ. Khi nhiệt độ không khí cao, độ ẩm không khí giảm. Tương tự khi nhiệt độ không khí cao con người không phù hợp nhiệt độ cao. Khi độ ẩm tương đối là 80 độ, con người cảm thấy thoải mái với nhiệt độ gần bằng 24 độ C.

Vào mùa đông, con người cảm thấy thoải mái trong điều kiện nhiệt độ gần bằng 18 – 24 độ C. Sự chuyển động của khí hậu trong thời tiết lạnh làm giảm sự ấm áp.

Vào ban đêm khi đang ngủ nhiệt độ mà con người cảm thấy thoải mái thường thấp hơn.

MỘT NGÔI NHÀ CẦN NHỮNG GÌ ĐỂ TẠO CHO CON NGƯỜI SỰ THOẢI MÁI

Chúng ta có thể sử dụng những thông tin sau để thấy tầm quan trọng trong việc ngôi nhà tạo ra sự thoải mái cho người ở trong các điều kiện bên ngoài quá nóng hoặc quá lạnh.

Nếu trời quá nóng và ẩm ướt chúng ta cần bóng râm, sự chuyển động của không khí và các bề mặt bao quanh mát mẻ để có thể giảm sức nóng qua sự bức xạ. Nếu trời quá nóng và khô (tức là độ ẩm thấp ), chúng ta cần bóng râm và môi trường các bề mặt bao quanh mát mẻ.

Còn sự chuyển động của không khí có thể là một nhân tố kích thích nhiệt độ nóng hơn, vì nó có thể làm tăng sức nóng và tăng độ ẩm từ cơ thể chúng ta với tỉ lệ cao hơn. Nếu trời quá lạnh, chúng ta cần nhiều sự ấm áp hơn từ mặt trời, không khí và từ các bề mặt ấm áp xung quanh, nơi mà chúng ta có thể hấp thụ sức nóng qua sự bức xạ. Nếu thời tiết thoải mái dễ chịu, thì ngôi nhà phải được duy trì yếu tố ngoại cảnh. Điều này dường như là rõ ràng, nhưng nhiều ngôi nhà thường nóng hơn nhiệt độ ngoài trời vào mùa hè và lạnh hơn ngoài trời vào mùa đông.

HIỂU BIẾT VỀ KHÍ HẬU

việc thiết kế và xây dựng một số ngôi nhà tiện nghi và phụ thuộc vào các điều kiện khí hậu phổ biến. Do vậy chúng ta cần biết rõ nơi chúng ta đang sống. Tổ chức nghiên cứu khoa học và công nghệ thuộc khối thịnh vượng chung ( CSIRO ) đã thiết lập vùng khí hậu chung cho Ausstralia dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế khác biệt với từng vùng. Những vùng khí hậu này được miêu tả và minh hoạ bên dưới.

1. Vùng ôn đới mát mẻ: đặc trưng là trời lạnh nhưng thường có mặt trời chiếu vào ban ngày mùa đông, đêm mùa đông lạnh, loại khí hậu này phổ biến ở những vùng cao nguyên Astralia: bang Victoria, NSW, ACT, và ở trung tâm bang Tasmania.

2. Vùng ôn đới: đặc trưng bởi những ngày mùa đông lạnh hay mát mẻ, ban đêm lạnh: mùa hè rất nóng và khô, đêm hơi nóng, độ ẩm cao. Loại thời tiết phổ biến ở vùng đông nam nước Úc, mũi Tây Nam nước này và những vùng của bang Tasmania từ những vùng khí hậu 1.

3. Vùng ôn đới khô: mùa đông mát mẻ vào ban ngày, lạnh vào ban đêm: mùa hè ban ngày rất nóng và ban đêm thời tiết dịu hơn. Loại thời tiết phổ biến ở tây nam bang Wwestern A, những vùng Đông nam bang South A,….

4. Vùng Nóng và Khô 5. Cận nhiệt đới (ấm và ẩm ) 6. Nhiệt đới ( nóng và ẩm ) Sự phân loại thời tiết trên đây giải thích và giải thích cho các kiểu nhà khác nhau phù hợp với từng kiểu nhà được xây dựng ở Úc.

THIẾT KẾ: việc thiết kế tốt để tạo ra tiện nghi và việc sử dụng năng lượng trong các điều kiện khí hậu khác nhau dựa trên các quy tắc sau:

1. Định hướng khu vực sinh sống về phía Bắc, cho phép một lượng ánh sáng cao nhất chiếu vào khi cần và loại bỏ sức nóng của mặt trời khi không cần thiết.

2. Sử dụng kính để hấp thụ hoặc đón năng lượng mặt trời vào nhà khi cần, khi không cần kính có thể tạo ra bóng râm và bảo vệ ngôi nhà khỏi sức nóng của mặt trời hoặc kìm hãm sự tiêu hao nhiệt lượng mặt trời.

3. Lắp đặt các phương tiện tích tụ nhiệt lượng để tích trữ nhiệt lượng mặt trời khi cần.

4. Sử dụng vật liệu tạo sự cách ly để giảm sự tiêu hao nhiệt lượng hay hấp thụ nhiệt lượng thông qua mái nhà, tường, sàn nhà.

5. Lắp đặt hệ thống thông gió để cung cấp không khí trong lành và cung cấp cơn gió nhẹ.

ĐỊNH HƯỚNG

Chọn một hướng xây nhà đúng đắn là quy tắc thiết kế cơ bản để thiết kế một ngôi nhà vì nó quyết định cách bố trí và định vị của toà nhà. Hai ngôi nhà giống hệt nhau, ở cùng một vị trí sẽ có những phản ứng khác nhau nếu hướng nhà khác nhau. Nhà của bạn cần được thiết kế theo hướng nào để tạo độ râm mát trong nhà hay ngoài nhà khi thời tiết nóng, có độ sáng và ấm khi thời tiết lạnh.

+ Tại sao phải xây nhà theo hướng Bắc.

Xây nhà theo hướng Bắc là làm sao cho chiều dài ngôi nhà theo hướng Bắc và Nam. Hướng này nên được sử dụng nhất. Ở những vùng phía nam của vùng nhiệt đới, mặt trời mọc theo hướng đông năm và lặn theo hướng tây nam vào mùa hè. Vào buổi trưa mặt trời đứng bóng ở phía bắc. Vào buổi sáng và buổi chiều là thời gian lâu nhất so với hướng đông và tây.

Vào mùa đông, mặt trời ở vị trí thấp hơn. Mặt trời chủ yếu mọc theo hướng đông nam và hướng tây bắc. Do đó một ngôi nhà được thiết kế tốt phải được kéo dài và mở rộng phía vườn về hướng bắc. Theo cách này mặt phía đông và tây của toà nhà đối diện với mặt trời một gó rất nhỏ vào mùa hè sẽ dễ tạo ra bóng râm cho tà nhà nhờ có mái rộng vươn ra. Mặt phía bắc dài hơn của toà nhà sẽ ít chịu ảnh hưởng của toà nhà vào mùa đông. Mái nhà nhô ra ở phía Bắc sẽ cho ánh sáng mặt trời chiếu vào khi cần vào mùa đông tạo độ râm mát của mùa hè.

+ Mái nhà nhô ra ở phía Bắc

Kích thước cần có của mái nhà nhô ra có thể tính được dựa vào số liệu của góc mặt trời chiếu ở những góc độ khác nhau. Kích cỡ của đoạn mái nhô ra được quyết định bởi việc tạo góc với mặt kính và mái hiên ( góc B của hình ) bằng góc khi mặt trời đứng bóng buổi trưa. Khi thời tiết ấm áp, trời thường râm mát trong một thời gian dài hơn khi thời tiết rét, và do vậy khi trời rét cần có độ ẩm quanh năm. Bảng kê trên thống kê góc mặt trời giữa trưa vào mùa hè, trong bóng râm cần thiết ở một góc phố chính.

Ở NHỮNG VÙNG KHÍ HẬU NHIỆT ĐỚI ở hướng bắc vùng nhiệt đới mặt trời qua điểm đứng bóng ở phía Nam của bầu trời suốt cả mùa hè, do đó mặt phía nam của toà nhà cũng cần râm mát. Việc đó sẽ có được nhờ có một mái nhà nhô ra nếu mặt dài hơn của toà nhà ở phía Bắc và phía nam . ĐỊNH HƯỚNG VÀ TRỌN VỊ TRÍ Việc cần thiết của việc xây nhà theo hướng Bắc không có nghĩa là chỉ những khu đất ở đường phố phía Bắc và Nam mới phù hợp. Hình vẽ sau đây chỉ ra một số trường hợp chọn vị trí cho những khu đất ở địa điểm và hướng khác nhau một góc lệch so với hướng B ( từ 250 – 300 về phía đông bắc và 150 – 200 về phía Tây ) vẫn có thể chấp nhận được một kế hoạch khảo sát tổng thể là rất cần thiết để đảm bảo chọn đúng hướng B. Khi quyết định chọn vị trí cho ngôi nhà trên toàn bộ khu đất, cần phải tính đến nhân tố khác, ví dụ sự bao trùm của những toà nhà gần đó. Toà nhà cần được xây ở một vị trí nào đó có thể đạt được lợi ích tối đa từ những cơn gió mát và thời tiết nóng bức và được che chắn bởi những làn gió mạnh không cần thiết. Tuy nhiên việc định hướng một toà nhà không nên biến đổi từ hướng Bắc sang hướng có gió thổi. Ngôi nhà không được đối diện trực tiếp với hướng gió để tạo sự thông gió để tạo sự thông gió ngang - bạn sẽ thấy lợi ích này khi đọc phần “ thông gió”.

CẢNH QUAN VÀ ĐỊNH HƯỚNG Loại cây trồng và diện tích cây trồng có ảnh hưởng quan trọng đến diện tích của toà nhà. Bất cứ cây nào trồng ở hướng Bắc của toà nhà cần được trồng để mặt trời chiếu được vào nhà trong mùa đông và tạo bóng râm khi mùa hè, do đó cần xác định chọn loại cây rụng lá vào một thời kì xác định ( cây rụng lá hàng năm vào mùa thu ). Cây xanh tốt quanh năm rất có lợi trong việc tạo bóng râm ở phía đông và tây của toà nhà. Tạo bóng râm là rất quan trọng trong việc hạn chế ánh sáng chói gây ra những vật liệu phụ bao phủ. Một nhóm cây có thể bảo vệ toà nhà khỏi những cơn gió quá mạnh. Quang cảnh được sủ dụng khi xác định vị trí, thiết kế phòng và tạo ra độ thoáng mát kể cả đối với khu đất nhỏ. Khu vườn trang bên cạnh là một toà nhà tại Leederville, thành phố Perth – do kiến trúc sư G.Morriss of city silar dwellings thiết kế và xây dựng. Khu vườn này tạo ra một khoảng sân rộng rãi ở phía bắc của toà nhà, dù chỉ được xây dựng trên mảnh đất nhỏ hẹp, ảo ảnh về không gian trong khu vườn nhỏ bé này có được là nhờ việc sử dụng vỉa hè với những cây trồng thấp quanh rìa, cây bụi và cây leo làm mất đi đường biên và những cấu trúc xung quanh, đồng thời cho phép nhìn được những cây lớn ở xa…Kỹ thuật thiết kế này mang lại một quang cảnh từ xa cho khu vườn có thể rộng ra đến 4,5m.

+ Lắp đặt kính là một công việc quan trọng đối với những ngôi nhà bị mặt trời chiếu trực tiếp. Tuy nhiên, kính có thể lắp đặt như thế nào để có thể thu được lợi ích tối đa trong ánh sáng mặt trời trong mùa đông, tránh được sức nóng mặt trời trong mùa hè và sự mất nhiệt trong mùa đông.

+ Hấp thụ sức nóng trong mặt trời
Cửa sổ của ngôi nhà được sử dụng để tránh ánh sáng mặt trời mà chủ yếu là những ánh bức xạ sóng ngắn, nhờ thế các ánh sáng chiếu vào nhà và làm nóng các phòng. Các căn phòng được làm ấm lên bởi ánh sáng mặt trời sẽ sản sinh ra ánh sáng có bước sóng dài. Kính không truyền, không hấp thụ loại ánh sáng bức xạ có bước sóng dài, nhờ đó sức nóng được giữ lại trong nhà. Vào mùa đông, việc ánh sáng mặt trời chiếu vào nhà là rất cần thiết đặc biệt ở nhưng vùng lạnh. Trong khi mùa hè việc đó là không cần thiết ở các vùng Astralia. Do đó, tất cả hướng cửa sổ nên hướng về phìa bắc là lý tưởng nhất và hạn chế mức thấp nhất cửa kính theo hướng đông và tây.

+ Giảm độ sáng chói của cửa kính
Vào mùa hè, các cửa sổ cần phải che được ánh sáng một cách tốt nhất. Dụng cụ che ánh sáng hữu hiệu tốt nhất từ bên ngoài. Nếu phương tiện che ánh sáng được lắp đặt bên trong, sức nóng của mặt trời sau khi xuyên qua kính sẽ làm nóng rèm cửa và khung cửa sổ. Do đó, nếu chỉ sử dụng phương tiện duy nhất để che ánh nắng từ bên trong thì cần sử dụng phương tiện duy nhất để che ánh nắng bên trong thì cần sử dụng những vật có màu sáng vì chúng có khả năng phản xạ cao hơn…Những màu tối hấp thụ nhiều sức nóng hơn, do đó những tấm rèm cửa tối màu là phương tiện che ánh sáng hữu hiệu nhất. Bức tranh bên trái minh hoạ tính hữu hiệu tương đối của các phương tiện che ánh sáng khác nhau.

Một cách đơn giản nhất để tạo ra bóng râm ở mặt hướng bắc của toà nhà là sử dụng một giàn dây leo đặc biệt làm hơi nghiêng bằng các thanh kim loại ( gỗ, nhựa ) dài và mỏng ghép sát nhau để ánh sáng mặt trời có thể xuyên vào nhà vào mùa đông và giảm sức nóng thoát ra ngoài vào mùa hè. Một số nhà thiết kế gọi chúng là giàn cây mặt trời. Những thanh kim loại là giàn cây cần phải ghép song song hoặc nghiêng đều một góc mặt trời chiếu vào buổi trưa vào giữa mùa đông (đây là góc A của hình 21 ). Những thanh kim loại này cần được ghép sao cho góc giữa phần cuối mỗi thanh này với phần đầu của góc kế tiếp bằng góc của mặt trời chiếu vào buổi trưa.

Có nhiều trường hợp người ta muốn xây dựng cửa sổ theo hướng đông và tây. Ánh sáng tự nhiên làm giảm nhu cầu về ánh sáng nhân tạo và tạo ra một chất lượng thẩm mĩ cao của toà nhà. Độ sáng biến đổi cũng tạo ra nhân tố kích thích cho sức khoẻ con người. Do đó việc cho ánh sáng chiếu vào nhà từ hai phía hoặc nhiều hơn là cần thiết. Để làm được điều đó, người ta sử dụng một số kỹ thuật thiết kế trong sự cản trở kỹ thuật thiết kế trong sự cản trở sự hấp nóng quá mức thông qua những ô cửa phía đông và tây.

Ví dụ như, một bức tường bao bên ngoài cửa sổ có thể tạo ra bóng râm khi mặt trời ở góc thấp hoặc che được độ sáng của kính. Một phương pháp sử dụng những cửa sổ nhỏ với màu kính hoặc kính đổi màu, trong đó màu sắc có những chức năng phản xạ ở những mặt trong toà nhà, nhà thờ Uniting thuộc vùng N.R của thành phố Perth do hiệp hội kiến trúc sư C.G thiết kế được minh hoạ ở dưới được sử dụng những ô kính màu nhỏ hình vuông , những ô kính tạo ra những ánh sáng nhẹ và độ tập trung ở cuối mỗi hành lang.

Một số ngôi nhà thiết kế những cánh đẹp về phía đông hoặc Tây, một số phương pháp tạo bóng râm cũng cần áp dụng để khuếch trương vẻ đẹp trong những cảnh này mà không hấp thụ quá nhiều ánh sáng mặt trời.

Một ví dụ điển hình là toà nhà với cảnh cảng Sydney tuyệt vời ở phía tây tạo ra những hành lang sâu che ánh sáng n hững hành lang hoặc ban công lớn ở tầng trên che bể bơi là những vùng xung quanh bể cũng như là những phòng ở dưới cầu thang ( minh hoạ bên dưới ).

Một phương pháp là sử dụng kính phản chiếu trên lớp kính. Kính hoặc mành có thể phản chiếu ở cả bốn mùa, do vậy không nên sử dụng kính hoặc mành ở những cửa sổ hướng bắc chiếu vào. Những dụng cụ che bóng râm có thể được điều chỉnh được lắp đặt bên ngoài toà nhà, ví dụ như thanh mái hắt cũng được sử dụng. Bất tiện ở những dụng cụ này là chúng thực sự chỉ có hiệu quả khi được sử dụng, còn không chúng đều làm xấu khung cảnh.

Thanh chắn dọc có thể được sử dụng sao cho góc cảr những thanh chắn hợp lại như thế nào để che được ánh sáng nhưng phải nhìn được quang cảnh qua những khe ghép.

SỰ CẦN THIẾT PHẢI BẢO VỆ KÍNH KHỎI SỰ THOÁT NĂNG LƯỢNG. Kính là chất dẫn nhiệt tốt. Do đó nó là một nguyên nhân chính dẫn đến việc hạn chế năng lượng vào những đêm trời lạnh. Đây là một nguyên nhân không nên lắp cửa sổ ở hướng đông hoặc hướng tây, còn cửa sổ ở hướng nam không nên làm nhỏ.

Có nhiểu cửa sổ ở hướng nam không nên làm nhỏ. Có nhiều cách hạn chế sự thoát nhiệt năng qua cửa sổ. Lắp đặt những thanh rèm vào những tấm gỗ hoặc kim loại là một cách. Lớp không khí giữa cửa sổ và tấm rèm có khả năng cách ly tốt. Để cách này đạt hiệu quả, những tấm rèm phải được dệt và lắp gần nhau, nặng, vừa khít đều đặn, và treo lên thanh kim loại ngang để ngăn không khí ấm trong phòng không thoát được ra sau ngoài tấm rèm.

Một phương pháp khác là lắp đặt những tấm gỗ cách ly, ví dụ ánh sáng tấm chắn, cả bên trong và bên ngoài. Tính hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc kích thước vị trí ghép. Khi trời lạnh người ta sử dụng tấm kính hai lớp, hai tấm kính cách nhau từ 10 – 20 mm đặt trong một khung cửa sổ đơn.

Khi khoảng không gian giữa hai tấm kính rộng ra, dòng đối lưu sẽ hoạt động mạnh làm cho sức nóng từ những mặt ấm phía trong chuyền dịch đến những mặt lạnh hơn phía bên ngoài tấm kính.

Nhà kính hoặc nhà kính trồng cây, một căn nhà được lắp kính rất tiện ích khi trời lạnh vì nó tạo ra một phòng kín ngay sát mặt bắc phía ngoài của toà nhà. Vào mùa đông, không khí ấm từ nhà kính trồng cây cần được làm râm mát và thông gió ở mái nhà để không khí nóng được thoát ra ngoài.

NHIỆT LƯỢNG

Vào ngày oi bức, toà nhà xây gạch thì lạnh bên trong và buổi tối thì ấm áp. Tương phản với cấu trúc gạch, cấu trúc nhà gỗ, ván nghiêng thì ấm áp suốt cả ngày và buổi tối thì lạnh dần. Lý do cho khoảng cách thời gian đối với cấu trúc nhà gạch bởi vì nó là một dạng vật liệu nặng cũng như bê tông và đá, mấy rất nhiều thời gian để tăng nhiệt và nhiều thời gian để tăng nhiệt và nhiều thời gian để hạ nhiệt.

Chúng có một sức hấp thụ nhiệt lớn, ích lợi của việc hấp thụ nhiệt lớn, có thể được đánh giá cao trong thời tiết lạnh cũng như thời tiết nóng – có thể gọi cấu trúc sử dụng những dạng vật liệu như vậy là dạng cấu trúc nặng. Vào mùa hè bên trong những cấu trúc nặng lưu giữ bóng mát và khí lạnh, ngăn trở việc thâm nhập của môi trường xung quanh. Vào buổi tối ngôi nhà được làm mát bởi sự thông gió. Vào mùa đông ban ngày bên trong cấu trúc nặng thoát nhiệt lượng mặt trời chậm, và buổi tối chúng toát ra sự ấm áp.

LỢI ÍCH CỦA NHIỆT LƯỢNG

Trong sự lạnh lẽo của mùa đông, mặt trời nên được phép chiếu vào trong làm ấm ngôi nhà. Những dạng vật liệu dựng nặng bên trong ngôi nhà hấp thụ nhiệt lượng mặt trời chậm vào buổi tối, sau khi mặt trời lạnh, chúng vẫn ấm áp và thoát nhiệt từ từ bằng cách bức xạ và dẫn nhiệt.

Trong mùa nóng, nội thất của căn nhà cần được che chắn râm mát, những nhiệt độ hấp thụ nhiệt lớn trong ngôi nhà vẫn lạnh và hấp thụ nhiệt lượng không khí bằng phương thức dẫn nhiệt từ cơ thể chúng ta cũng có sự toả nhiệt. Buổi tối ngôi nhà có thể làm mát bằng cách mở cửa sổ và kéo hơi lạnh xuyên phòng. Ở những khu vực mà có sự khác biệt về nhiệt độ giữa ban ngày và ban đêm biến đổi từ 80 – 100 hoặc hơn, rất lợi ích trong việc sử dụng cấu trúc nặng.

LỢI ÍCH CỦA CẤU TRÚC NHẸ

Như gỗ hoặc bất kì ván nghiêng hoặc các kiểu che chắn khác, phản ứng nhanh với sự biến đổi của môi trường.

Cấu trúc nhẹ được che chắn như vậy đặc biệt thích hợp đối với thời tiết nóng và những vùng nhiệt đới ẩm ướt nơi mà nóng cả ngày lẫn đêm, và trong những khu vực của thời tiết khác thì nó tốt cho những không gian nghỉ ngơi và phòng sinh hoạt chung vào những buổi tối mùa hè.
VẬT LIỆU HẤP THỤ NHIỆT CAO

Điều này có nghĩa là những tấm bê tông sàn và những bức tường ngăn phòng bằng gạch, những block bê tông, đá và đất là hiệu quả nhất. Lợi thế của các phòng dạng vật liệu này là chúng cho phép các phòng trong ngôi nhà hấp thụ và lưu trữ năng lượng mặt trời hoặc đóng vai trò hạ nhiệt khi thời tiết nóng. Không cần thiết riêng biệt phương tiện hấp thụ mặt trời hoặc lưu trữ nhiệt lượng riêng biệt bởi vì nó đã là một vật hấp thụ năng lượng mặt trời.

Tất nhiên sàn bê tông nên được lát bởi gạch hơn là trải thảm, bởi thảm cách ly sàn phản ứng với nhiệt mặt trời vào mùa đông và ngăn chặn sự lạnh lẽo bề mặt hấp thụ vào mùa hè. Một bề mặt tối thuận lợi hơn bởi vì các màu tối bức xạ mặt trời tối hơn, gạch lát màu tối có thể ứng dụng tốt cho các phòng sinh hoạt chung và phòng ăn ở phía bắc.

Có thể cho bê tông tụ thân nó làm sàn. Kiến trúc sư Laurie Virr đã thiết kế một số ngôi nhà ở năng lượng thấp. Ở ACT nơi mà sàn kà bê tông trần được hoàn thiện một lớp sáp phủ bề mặt. Những đường soi rãnh dưới sàn tạo ra một dạng hoa văn riêng, chỉ như tỉ lệ và nhấn mạnh những đường cong của ngôi nhà.

Không phải lúc nào cũng có thể xây dựng theo kiểu khối ở tầng trệt, ví dụ đối với những địa điểm xây dựng gập ghềnh, do vậy thiết kế loại năng lượng thấp cần phải trông cậy vào những tấm tường để phục vụ cho việc hấp thụ năng lượng. Một ví dụ minh hoạ là ngôi nhà ở Turramura, NSW thiết kế bởi kiến trúc sư Leva – Laron. Ngôi nhà này có đặc tính với những diện tường bên trong và có một lò sưởi đồ sộ, cả hai bên đều đem lại lợi ích giữ nhiệt và tự nhiên, màu sắc ấm áp của những viên gạch gốm.

Nếu chỉ có những bức tường bên ngoài của căn nhà có khả năng hấp thụ nhiệt cao, như trong ngôi nhà tường gạch bọc trang trí với cấu trúc chiều cao độ sàn, lợi ích của sự ấm áp hoặc mát mẻ cũng không thể xâm nhập vào trong nhà. Vì vậy không ngạc nhiên khi kiến trúc sư hiểu biết sâu rộng về năng lượng thúc đẩy việc sử dụng mặt trái cấu trúc tường bọc trang trí. Cũng như cái tên đề xuất, trong cấu trúc xây dựng này, tường bên trong và cấu trúc nhị sơn phủ bên ngoài. Cấu trúc này đem lại một sự hấp thụ nhiệt cao ở bên trong và cho phép tường ngoài được bảo vệ cách ly.

Ngôi nhà Chendenrale ở Beechmont, tại Gold Coasts thuộc vùng duyên hải bang Queensland, được thiết kế bởi Truce, Verna Shelley, các kiến trúc sư đã minh hoạ nguyên tắc thiết kế này. Tường bên trong để gạch trần, thiết kế để hấp thụ ánh sáng mặt trời mùa đông.

Trong khi phần mái rộng nhô lên để bảo vệ ngôi nhà khỏi ánh nắng mặt trời trực tiếp vào mùa hè, giữ cho tường gạch mát mẻ. Tường được hấp thụ nhiệt một cách tốt nhất khi nó được che phủ bởi một lớp nữa, nên sự hoàn thiện phụ thuộc vào thẩm mĩ từng cá nhân hoặc ngân sách nhà nước cho phép. Tường ngoài được cách ly bảo vệ và che phủ bởi với tấm cement sợi gỗ. Cấu trúc tường bọc không bao giờ được sử dụng rộng rãi bởi dễ dàng bảo trì và trang trí.

Do đó thiết kế mặt tiền sử dụng mặt trái của brick – veneer là một điều quan trọng cần xem xét. Trong trường hợp này những tấm ván gỗ được đưa lên trên ngưỡng cửa hình mắt cáo, một hành lang hoặc một lớp mái đưa ra đem lại một kiểu mẫu cho mặt tiền nhà.

Một ví dụ đáng lưu ý khác về việc sử dụng rewerse brick venner là dự án Platypus ở Cabera . Cấu trúc chân cột gạch đỡ mái tôn múi mạ màu tạo ra theo kiểu riêng. Những nếp gấp trải dài tạo ra một dải ánh sáng tăng thêm sức biểu cảm cao của nó. Có rất nhiều sự lựa chọn để nhằm giữ nhiệt cho ngôi nhà. Ví dụ như với đá, đá mang lại một đặc điểm đặc thù cho ngôi nhà. Với những loại đất đá khác nhau có thể xem xét từ nơi này qua nơi khác có thể tạo nên ấn tượng bền đẹp cho ngôi nhà, minh hoạ bởi ngôi nhà ở Kalamunda Tây Úc thiết kế bởi kiến trúc sư Peter Joddrell.
Cấu trúc đất là một sự lựa chọn khác, hầu hết các ngôi nhà đất đều được xây dựng bằng gạch bùn hoặc đất đá nên. Với cấu trúc gạch bùn, đất trồng và đất sét tỉ lệ cao được trộn với nước và tạo ra một hỗn hợp nhão sền sệt rồi nháo thành khuôn rồi sau đó đem phơi khô. Thường thường cho thêm rơm vào hỗn hợp đó để giảm sự nứt và chịu lực gia cường. Cấu trúc đất nên bao gồm việc đưa hỗn hợp đất vào một ván khuôn nặng, đất được nén đặc lại, mỗi đợt xong ván khuôn lại được di chuyển lên trên cho tới khi lên đến đỉnh tường.

Bây giờ có nhiều hệ thống thương mại phục vụ cho các cấu trúc xây dựng đất: một người có thể mua gạch đất, thuê các phương tiện mà có thể nén mà tạo ra một loạt sản phẩm có chất lượng một cách rộng rãi và cũng cả có những chất kết dính ngăn thấm nước. Một loại vật liệu gạch, bùn được nén ở mức độ cao. Kiến trúc sư Grahan Osbarne đã phát triển chất kết dính có thể được sử dụng trong những bức tường đất với nền đất cũng như các bề mặt đất phủ sơn được minh hoạ dưới đây.

Nước có một mức độ hấp thụ nhiệt cao nhất so với tất cả các loại vật liệu thông thường nên chúng thường được sử dụng từ những thuộc tính nhiệt của nó. Ở Cherrybrok NSW, ngôi nhà được thiết kế bởi kiến trúc sư Gareth Cole, những bức tường bên trong giữa phòng sinh hoạt chung và phòng ăn ở phía bắc của ngôi nhà được bao gồm bởi nước lưu trữ trong một containner. Nước được dấu bên trong tường cái mà làm cho sự yên tĩnh của toà nhà.

Trong ngôi nhà ở Arnwdale, NSW thiết kế bởi kiến trúc sư Mafgiffin và Deakin có nhiều thùng nước, cửa bên trên kính hai lớp bên dưới là bộ bếp bám theo diện phía bắc và những đêm mát mẻ, lỗ thông khí được mở cho phép nhiệt từ những bình chứa nước lan vào bên trong nhà.

Trong ngôi nhà ở Arnwdale, NSW thiết kế bởi kiến trúc sư Mafgiffin và Deakin có nhiều thùng nước, cửa bên trên kính hai lớp bên dưới là bộ bếp bám theo diện phía bắc và những đêm mát mẻ, lỗ thông khí được mở cho phép nhiệt từ những bình chứa nước lan vào bên trong nhà.

TƯỜNG NGOÀI SỬ DỤNG THIẾT BỊ HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG MÔI TRƯỜNG

Thường thì không thể sử dụng sàn và tường bên trong của của các diện tường phía bắc của ngôi nhà như một đối tượng hấp thụ năng lượng mặt trời. Ví dụ như nơi mà tường phía bắc của toà nhà rất gần với tường bao rang giới, hoặc mặt phía bắc không được thoải mái hoặc nếu xâm phạm vào mục riêng tư thì cũng không thể mở về phía bắc của ngôi nhà được. Trong những tình huống như vậy diện tường phía bắc của ngôi nhà có thể sử dụng để hấp thụ nhiệt độ.

Một phương pháp khác nếu được biết đến với các tên là bức tường Trombe – michele, kính được lắp đặt cách tường gần bằng 20 cm. Vào mùa đông mặt trời từ từ làm nóng cả diện tường và sẽ ấm nội thất vào buổi tối. Tường và kính sẽ được che mát vào mùa hè bởi mái và văng đưa ra. Một hệ thống panel di động được sử dụng bao che diện tường vào những đêm mùa đông để giảm sự mất nhiệt cũng có thể là cách để bảo vệ diện tường khỏi ánh nắng mặt trời vào mùa hè.

Cửa thông gió cho phép khí hậu lạnh luồn vào bên dưới không gian kính thông qua những ô kính bên dưới tường, sau đó được làm ấm, dâng lên và trở lại làm ấm phòng thông qua các cửa thoáng trên tường. Một phương pháp khác là phương pháp bức tường Lauranee. Cũng giống như bức tường Trombe – michele nhưng trong trường hợp này, kính được đặt trên tường và khoảng không thông gió được đặt vào mặt trong của tường, với bức tường Trombe – michele lỗ thông gió trên đỉnh và dưới chân tường có thể được mở, hoặc đóng lại giữ cho ngôi nhà được mát mẻ. XÂY DỰNG TẦNG NGẦM

Một khả năng khác là sử dụng nhiệt lượng của trái đất, nhiệt độ bên dưới trái đất không tồn tại nhiều như nhiệt độ không khí, nhiệt độ ở dưới sâu không dao động nhiều như không khí

Hiệu nhiệt độ vẫn ở mức không khí trung bình hàng năm. Qua sự ổn nhiệt này có thể được sử dụng trong việc xây nhà sâu vào trong lòng đất. Hiệu quả của sự ổn định nhiệt này có thể được sử dụng các dải đất xung quanh tường của ngôi nhà,

Như ngôi nhà ở Mcmasters Berach, NSW, thiết kế bởi ECA Space Design minh hoạ ở đây, một ngôi nhà hợp nhất với đất earth – integrated không phải là một cái hang tăm tối. Diện tường hướng Bắc của ngôi nhà nhận được một lượng phong phú dồi dào ánh sáng tự nhiên và cửa sổ mái trông như một bức tranh mang đến sự ấm áp và ánh sáng tự nhiên. Đất kết hợp với tường nhà và mái làm ổn định nhiệt độ, và trong một bãi đất hoang vu nhiều bụi rậm, nó làm tăng khả năng ngăn ngừa hoả hoạn. Insulation Sự cách ly là một điều quan trọng bởi vì nó làm giảm nhiệt độ thâm nhập vào ngôi nhà vào mùa hè và tránh sự mất nhiệt vào mùa đông. Sự cách ly không phải là một hấp thụ và lưu trữ nhiệt như các dạng vật liệu nặng, nó chỉ đơn giản là ngăn chặn nhiệt độ đi qua cấu trúc xây dựng. Có hai loại vật liệu cách ly là: bề dày và phản xạ.

BULK INSULATION - SỰ CÁCH LY BẰNG THỂ TÍCH

Làm giảm sự thâm nhập của nhiệt lượng bằng cấu trúc xây dựng. Các lớp vật liệu nhẹ dạng sợi, thớ hoặc ghép thanh tạo cho vật liệu có khả năng lưu giữ không khí và làm giảm tối thiểu nhiệt lượng tràn vào bằng sự dẫn nhiệt và sự đối lưu, có các cấu trúc cách ly bằng chiều dày như sau: Batts và lớp phủ làm từ rookwool, bông thuỷ tinh, acrylic fibre, sợi, or eel grass.

Lớp giữa đổ dày chất liệu làm từ chất dẻo, thường được sử lý bằng giấy loại.

Các tấm vật liệu bề mặt cứng nhẹ như polystyrene ( một loại nhựa nhẹ có tính cách nhiệt tốt ), nhựa tổng hợp loại sơn, và các dạng vật liệu khác có thể sử dụng như lớp gỗ che tường nội thất làm từ rơm hoặc sợi gỗ trộn với chất keo như dạng woodwool, strawboard.

REFLECTIVE INSULATION – CÁCH LY PHẢN XẠ

Giảm sự truyền nhiệt bằng sự cách ly phản xạ lại gần hầu hết bức xạ nhiệt đối với diện tường ấm và không toả ra đối với tường chịu lạnh. Vì bức xạ nhiệt truyền đi trong không khí và chân không, nhưng không qua được vật liệu rắn nên cách ly phản xạ cần có một khoảng cách không liền kề với ngay với nó. Các dạng cấu trúc phản xạ cách ly.

Tấm phản xạ bằng kim loại dát mỏng làm từ kim loại nhôm dát mỏng được gia cường chịu lực phía sau như một dạng tấm chịu lực xây dựng. Tấm aluminium thường ở cả hai mặt, cũng có thể chỉ một mặt xếp xuống nhằm bảo vệ mắt cho người lắp đặt chung.

Tấm phản xạ phủ ngoài mặt dưới của tấm kim loại nhám hoặc mặt sau của tấm tường. Kết hợp giữa cách ly phản xạ và cách ly số lượng cũng có thể được trong một cấu trúc phản xạ kim loại dát mỏng vào một mặt của dạng vật liệu cách ly khối lượng.

The ceiling – roof area là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến việc mất nhiệt và giữ nhiệt ngoài mong muốn. Vì vậy nó một phần quan trọng nhất của ngôi nhà cần phải được cách ly nhiệt. Cách ly phản xạ hiệu quả hơn trong việc đề kháng lại sự hấp thụ nhiệt từ ánh sáng môi trường hơn là ngăn cho việc thoát nhiệt của ngôi nhà và vì vậy nó đặc biệt hiệu quả khi sử dụng dưới mái nhà. Cách ly khối tích cần thiết để giảm sự mất nhiệt từ bên trong toà nhà. Vì vậy một phương pháp cách ly hiệu quả là sử dụng cách ly phản xạ bằng các tasamskim loại như một tấm áo choàng ngoài hệ thống rui xà cấu trúc mái của ngôi nhà và cách ly khối tích đặt trực tiếp lên nền nhà, đặt giữa các dầm trần nhà.

Sự cách ly các dạng trần có độ dốc hoặc mái nhà đạt được một cách tốt nhất có lẽ là bằng các tấm phán chiếu bằng kim loại dát mỏng đến lớp phủ dạng cách ly khối tích. Lớp phủ cách ly nên được cách ly lên trên lớp ván lót với bề mặt phản chiếu quang từ phía khoảng không bên trên trần giả.

TƯỜNG: tường cũng phải được cách ly. Mặc dù sự giữ nhiệt của các loại tường khác nhau. Những toà nhà sử dụng vật liệu nặng như gạch và BT có khả năng giữ nhiệt cao, sự hấp thụ nhiệt lớn, nhưng rất tốn kém trong việc cách nhiệt.

Vì vậy, trái với thực tiễn truyền thông, cách ly đòi hỏi ngay ở bên trong cấu trúc xây dựng bằng gạch. Chức năng của khoảng không đó là bảo vệ the inner baf của tường khỏi hơi ẩm, như gạch là một dạng vật liệu xốp. Sự cách ly làm sao khoảng không tạo ra sự kết nối giữa hơi ẩm thâm nhập vào sâu trong tường. Một phương pháp thích hợp là lắp đặt của tấm nhựa Polystyreme nằm ở vị trí tương phản với diện trong của tường đôi, trong khi vẫn giữ một khoảng không ít nhất 25 cm tới diện tường ngoài để ngăn chặn sự thâm nhập của hơi ẩm. Sự lựa chọn khác là xen vào khoảng trống tấm nhựa Polystyrene. Tấm kim loại phản chiếu có thể được sử dụng như một khoảng không được giữ lại liền kề với bề mặt phản chiểu của cả hai mặt.

Cấu trúc tường có thể được cách ly theo thực tiễn xây dựng thông thường như gắn tấm kim loại phản chiếu đặt sau tấm tường hoàn thiện cũng chỉ là một sự lựa chọn khác nhưng với chỉ một mặt có khoảng không thì cũng không hiệu quả. Cách ly khối tích có thể được đặt giữa các xương cột liền kề ngay với vách tường hoàn thiện bên trong.

Kết cấu xây dựng, đặc biệt nếu là sắt có thể thành một vật dẫn nhiệt, cho phép đi qua các phần được cách ly của bề mặt. Điều này có thể trở thành vấn đề trong các vùng khí hậu nóng hoặc lạnh nơi mà tường luôn phơi bày ra dưới ánh mặt trời, ở vị trí đó kết cấu tường nào được bao phủ bởi các lớp của dạng cách ly khối tích. Không khí ấm áp có nhiều hơi ẩm hơn không khí lạnh. Tấm tường hoàn thiện bên trong thường xốp nên hơi ẩm dễ dãng xuyên qua. Nếu hơi lạnh bên trong khoảng không của tường, hơi ẩm có thể ngưng tụ lại và làm ẩm ướt bề mặt tường và vật liệu cách ly. Việc ngăn chặn hơi ẩm vì vậy là cần thiết ở mặt ẩm của vật liệu cách ly, ở khí hậu lạnh thì xảy ra ở tấm tường bên trong và khí hậu nóng thì ở khí hậu tường ngoài.

CÁCH LY CỬA SỔ

Vì kính là vật liệu dẫn nhiệt tốt. Một cửa sổ được cách ly có hệ số R nhỏ hơn so với tường không được cách ly.

CÁCH LY NỀN

Yêu cầu che phủ các cạnh của tấm bê tông nằm dưới đất gần các cạnh của khối bê tông nền là rất thấp, một giải pháp thích hợp là sử dụng các tấm nhựa cứng lolystyrene, ở các cạnh và kéo dài vào bên dưới khoảng một mét. Sàn gỗ nâng cao lên yêu cầu phải được thông gió ở khoảng không bên dưới để ngăn chặn sự mục nát của các thanh dầm gỗ, thậm chí trong trường hợp khoảng không bên dưới bị dầm phụ bao quanh, nhiệt độ có khả năng gần như thấp ngang với nhiệt độ không khí ngoài nhà. Một lớp lót tốt rồi tấm thảm cũng có khả năng chịu nhiệt tốt. Cách ly dạng khối tích có thể được gia cố bằng các khung kim loại giữa các dầm sàn. Giải pháp này chỉ nên đề xuất ở khí hậu lạnh bởi vì nó làm giảm hiệu quả thông thoáng khi các dòng không khí các vùng khí hậu nóng. Một sự lựa chọn khác là che màn lưới phản quang kim loại lên trên các dầm sàn trước khi thi công sàn.

MỘT ỨNG DỤNG GẦN ĐÂY một công trình xây dựng gần đây thu được hiệu quả từ việc quan tâm đến vấn đề cách ly là sử dụng tấm AAC. Dạng vật liệu này là một dạng bê tông nhẹ định hình thành mái kim loại. Bề mặt ngoài bao phủ bởi chính hãng làm cho bề mặt block, có thể bố trí và gắn liền với nhau. Một ví dụ minh hoạ cho việc sử dụng tấm AAC là ngôi nhà Norrthwood NSW, thực hiện bởi Sunsspot Design, ngôi nhà này sử dụng mái nhà AAC bên dưới hệ thống trong với tấm thạch cao đặc biệt chuyên dụng cho tấm AAC.
Cần phải nhớ rằng tấm AAC cách ly rất tốt, nhưng hấp thụ nhiệt của nó lại kém hơn so với vật liệu thô khác.
Vì vậy chỉ hữu dụng bên bề mặt ngoài nhà nhưng nó vẫn thích hợp. Sử dụng một cách thông thường như một dạng vật liệu có nhiệt lượng lớn trong nhà.
Một hệ thống xây dựng đổi mới khác với một chất lượng cách ly tốt đã được phát triển ở Quensland bởi một công ty với tên gọi Building Sulutions. Hệ thống sử dụng của tấm Panel đúc sẵn được gọi là Ritek. Tường Ritek làm từ polystyrene được kéo giãn ra cùng với xi măng được nén lại hoàn thiện bề mặt. Tấm panel mái là EPS được phủ màu ở bề mặt ngoài và hoàn thiện tấm thạch cao bên trong cao bên trong. Mỗi tấm panel rộng 3m khổ 90. Kiến trúc sư Geoffrey sử dụng hệ thống trong rất nhiều thiết kế của ông ở Quuensland trong đó có công trình Glasshos Hountain được miêu tả ở chương 3.
Sự cách ly đòi hỏi phải rất đa dạng tuỳ thuộc vào khí hậu và mức độ kinh phí dành cho việc giữ nhiệt và làm mát ngôi nhà bao nhiêu. Khi so sánh hiệu quả giữa các dạng vật liệu cách ly chuyển động dưới lớp sàn gỗ, điều này cần thiết ở khác nhau ta so sánh giá trị hơn là so sánh bề dày của chúng. Giá trị R là chỉ số diễn tả sự đề kháng lại sự lại sự thâm nhiệt của dòng nhiệt lượng. Giá trị R càng cao thì hiệu quả cách ly càng lớn.

Ở khu vực khí hậu nóng ẩm ướt nơi mà không cần đến máy móc sưởi ấm và nơi mà ngôi nhà không được điều hoà không khí thì biện pháp cách ly phản xạ sử dụng ở khu vực mái và nếu tường đã được che mát thì cũng không cần đòi hỏi thêm một sự cách ly nào nữa.
Thông gió là sự chuyển động được điều khiển một cách có tính toán của không khí giữa bên trong và bên ngoài toà nhà. Không khí chuyển động bên trong và bên ngoài toà nhà cung cấp một lượng Fresh air làm mát mẻ người sử dụng và làm mát ngôi nhà một cách tự nhiên.
Không khí trong lành thường có thể đạt được bởi sự thâm nhập của không khí qua cấu trúc xây dựng, điều này thậm chí thường xuyên được chú ý. Không khí chuyển động tạo hiệu quả mát mẻ đối với cơ thể con người cho nên vận tốc của không khí là điều quan trọng đặc biệt đối với những vùng điều kiện khí hậu nóng ẩm, ẩm ướt nơi mà mỗi khi không khí chuyển động qua có thể tạo nên sự mát mẻ bằng sự bay hơi của mồ hôi để lại trên da thịt.

VỊ TRÍ ĐỊNH HƯỚNG VÀ BỐ TRÍ: Vị trí và hướng của ngôi nhà cho phép nó nhận được gió mát xuyên qua phòng hơn.

......