Làm mát nội thất sẽ là thách thức kiến trúc của tương lai

Theo số liệu công bố từ Liên Hợp Quốc, hơn 7000 hiện tượng thời tiết cực đoan đã được ghi nhận kể từ năm 2000. Chỉ trong năm nay, cháy rừng đã hoành hành khắp nước Úc và bờ biển phía Tây Hoa Kỳ; Siberia lập biểu đồ nhiệt cao kỷ lục, đạt tới 100 độ F; Và trên toàn cầu, tháng 9 này là tháng 9 nóng nhất thế giới được ghi nhận.

Khi những tác động của khủng hoảng biến đổi khí hậu trên thế giới ngày càng nghiêm trọng, ngành công nghiệp xây dựng đang chịu trách nhiệm về 39% lượng khí thải nhà kính toàn cầu cần thực hiện tốt phần việc của mình bằng cách tiếp cận phát triển bền vững.

Một trong những khía cạnh thách thức nhất của sự thay đổi là đáp ứng nhu cầu làm mát ngày càng cao theo cách thân thiện với môi trường. Làm mát tự thân thì khó hơn sưởi ấm, bởi bất kỳ dạng năng lượng nào cũng có thể trở thành nhiệt. Cơ thể và máy móc của chúng ta sinh nhiệt một cách tự nhiên ngay cả khi hệ thống sưởi không hoạt động. Việc làm mát tự thân thường khó khăn hơn, tốn kém hơn hoặc ít hiệu quả hơn.

Trên thực tế, việc nóng lên toàn cầu và những tác động làm nóng hữu hình đang làm trầm trọng thêm, tăng cao nhu cầu về hệ thống làm mát nhân tạo vốn đã tăng nhanh. Như hiện tại, nhiều hệ thống tiêu thụ một lượng lớn điện năng và phụ thuộc vào nhiên liệu để hoạt động. Các khu vực trong tòa nhà phải làm mát ngày càng tăng, đồng thời phải chịu áp lực làm giảm những tác động không bền vững này.

 

Rất may, đã và đang có rất nhiều giải pháp được nghiên cứu áp dụng. Các kiến trúc sư và kỹ sư đóng góp bằng cách sử dụng và điều chỉnh trong các công trình. Dưới đây, chúng tôi liệt kê một số chiến lược, giải pháp và sản phẩm giúp làm mát nội thất kiến trúc bằng những cách thân thiện với môi trường.

Các giải pháp làm mát được chia thành 2 loại: thụ động và chủ động. Làm mát thụ động đề cập đến các chiến lược điều chỉnh mức tăng và tản nhiệt với mức năng lượng ít hoặc bằng 0. Cách này được thực hiện thông qua hiệu ứng môi trường tự nhiên và kiến trúc hơn là chủ động sử dụng hệ thống cơ khí làm mát.

Trong suốt quá trình làm mát thụ động, các kiến trúc sư có thể kết hợp sử dụng kỹ thuật tản nhiệt. Trước đây người ta thường ngăn chặn sự tăng nhiệt thông qua thiết kế hoặc cách nhiệt tại địa điểm và tòa nhà. Loại thứ 2 là tản nhiệt sau khi nó đã tích tụ, dù thông qua hệ thống thông gió, làm mát bay hơi hay các tùy chọn tương tự khác, đặc biệt tập trung vào các vật liệu có lợi cho làm mát thụ động và kỹ thuật thông gió tự nhiên như thông gió chéo.

Để thiết kế một ngôi nhà làm mát thụ động hiệu quả, các nhà thiết kế phải xem xét một ma trận phức tạp các điều kiện có liên quan, từ hướng nhà đến vị trí cửa sổ, ánh nắng bên ngoài.

Trong một phân tích của Passipedia, mỗi điều kiện làm mát thụ động và ảnh hưởng của chúng đến nhiệt độ phòng trung bình đều được nghiên cứu tỉ mỉ. Chỉ đơn giản bằng cách thiết kế cửa sổ, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho luồng không khí lưu thông, mang đến sự tươi mát cho căn nhà. Thậm chí có thể điều chỉnh nhiệt độ tốt hơn cả hệ thống thông gió cơ học tùy thuộc vào các bối cảnh khác nhau.

Tương tự như vậy, phần ban công hoặc phần mái nhô ra có thể làm giảm đáng kể tần suất xảy ra hiện tượng quá nhiệt. Như chính Passipedia đã thừa nhận, mức tản nhiệt này sẽ phụ thuộc rất nhiều vào khí hậu, thời gian trong năm và chi tiết của từng hệ thống hoặc yếu tố kiến trúc. Ví dụ, phần mái nhô ra quá lớn có thể làm tăng đáng kể nhu cầu sưởi ấm hàng năm, dù chúng có thể làm giảm nhiệt vào mùa hè. Hoặc vào mùa hè ở Bắc bán cầu, hướng Bắc có thể làm giảm tần số nhiệt nhưng vào các thời điểm khác trong năm, nó lại làm tăng nhu cầu sưởi ấm, điều ngược lại gần đúng ở Nam bán cầu. Ở phía Bắc xích đạo, hướng Nam thường được coi là lý tưởng, nhưng tùy từng khu vực và địa điểm cụ thể có thể ảnh hưởng lớn đến tiên đề này. Nghiên cứu điển hình đã nhận ra một số hạn chế này và vẫn là một cẩm nang hữu ích cho các chiến lược làm mát thụ động ở khu vực phía Bắc.

5 chiến lược làm mát thụ động chính do Isover Multi-Comfort House phác thảo, tạo thành các nguyên tắc thiết kế hữu ích:

  1. Thiết kế tòa nhà nhỏ gọn, hướng thuận lợi.
  2. Vật liệu cách nhiệt
  3. Cửa sổ tiết kiệm năng lượng kết hợp kính kiểm soát năng lượng mặt trời/hoặc che nắng bên ngoài
  4. Hệ thống thông gió tản nhiệt
  5. Thông gió tự nhiên vào ban đêm

Đáng chú ý, các kiến trúc sư cũng có thể kết hợp các giải pháp làm mát thụ động với các hệ thống cơ học chủ động, sử dụng hệ thống sau bổ sung cho hệ thống trước khi cần thiết để giảm mức sử dụng năng lượng và khí thải. Sử dụng hệ thống cơ khí một cách có ý thức bảo vệ môi trường, lợi ích sẽ tăng nhiều hơn nữa.

 

Khi nhiệt độ toàn cầu tiếp tục tăng và các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt khiến nhiệt độ ngày càng tăng cao, việc làm mát chủ động, thụ động có ý thức về môi trường có khả năng ứng phó với các tác động tiêu cực, vừa giảm thiểu điều kiện phát sinh ra chúng. Sự cần thiết kép này khiến việc cải tổ các tiêu chuẩn làm mát công nghiệp trở thành một thách thức khó khăn nhất đối với các kiến trúc sư ngày nay.

Với những chiến lược này, các kiến trúc sư có thể bắt tay vào giải quyết những vấn đề này, mở đường cho việc cải tổ rộng rãi theo cách chúng ta tiếp cận các phương pháp làm mát kiến trúc trong tương lai.

Ibstac Architects & Planners
Biên dịch từ Archdaily.com

Tin tức liên quan