CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CACH NHIET CHO CONG TRINH VAN PHONG CAO TANG TẠI HÀ NỘI.1 Khái niệm về cách nhiệt cho công trình. Cách nhiệt là khả năng ngăn cản hay giảm bớt tốc độ dòng truyền nhiệt của một hệ thống. Ở đây chúng ta đề cập tới khả năng cách nhiệt của công trình. Trong tự nhiên, dòng nl được truyền từ môi trường hay vật thể có nhiệt độ cao.
đến môi trường hay vật thể có nhiệt độ thấp. Có ba cơ chế truyền nhiệt như sau: truyền nhiệt tiếp xúc (xảy ra trong môi trường chất rắn, chất lởng, chất khí), truyền nhiệt đối lưu (xảy ra trong môi trường chất khí và chất lởng), và truyền nhiệt bức xạ (không phụ thuộc vào môi trường truyền dẫn, ví dụ bức xạ điện từ gồm ánh sáng. khả kiến và tỉa hồng ngoại từ mặt trời đi xuyên qua không gian đến trái đất). Truyền nhiệt tiếp xúc là phương tiện độc lập để chuyên chở dòng nhiệt, tương tự là truyền nhiệt bức xạ.
Còn truyền nhiệt đối lưu không phải là phương tiện độc lập để chuyên. chở dòng nhiệt. Thí dụ sau đây minh họa dòng truyền nhiệt là tổng hợp của ba hiện tượng truyền nhiệt tiếp xúc, truyền nhiệt đối lưu và truyền nhiệt bức xạ. Xét một căn nhà có tường bao rỗng được tạo thành bởi khung gỗ hay khung thép, mặt ngoài ốp tắm calcium silicate chju mưa nắng và mặt trong ốp tấm thạch cao, ở giữa hai lớp tắm là khe không khí.
Giả sử nhiệt độ bên trong căn nhà thấp hơn nhiệt độ ngoài trời. Khi ánh sáng mặt trời rọi trực tiếp vào mặt ngoài tường bao, tỉa hồng ngoại có trong bức xạ mặt trời sẽ nung nóng mặt ngoài tắm calcium silicate (truyền nhiệt bức xa). Dòng nhiệt sẽ truyền ngang qua tắm calcium silicate (truyền nhiệt tiếp xúc), đến gặp mang không khí tiếp xúc với mặt trong tắm calcium silicate, truyền qua khe không khí (truyền nhiệt đối lưu) đến gặp mặt ngoài tắm thạch cao, truyền ngang qua tắm thạch cao (truyền nhiệt xúc) đến mặt trong nhà của tắm thạch cao. Lúc này sẽ tiếp tục xảy ra hai hiện tượng: truyền nhiệt đối lưu do sự hiện diện của không khí trong nhà và truyền nhiệt bức xạ do bản thân tường bao bị nung nóng bởi bức xạ mặt trời (bức xạ hồng ngoại sơ cấp) sẽ phát ra bức xạ hồng ngoại thứ cấp vào môi trường trong.
Cách nhiệt là khả năng ngăn cản hay giảm bớt tốc độ dòng truyền nhiệt của một hệ thống. Thí dụ hệ tường cách nhiệt sẽ ngăn dòng nhiệt truyền ngang từ ngoài trời vào trong nhà vào mùa hè hay từ trong nhà ra ngoài trời vào mùa đông: hệ mái / trần cách nhiệt sẽ ngăn dòng nhiệt truyền thẳng đứng từ ngoài trời vào trong nhà vào mùa hè hay từ trong nhà ra ngoài trời vào mùa đông. Khả năng cách nhiệt của một hệ thống được đánh giá bởi chỉ số R tổng (overall R-value), có đơn vị đo là mỄ. Giá trị của R tổng càng lớn thì hệ thống có khả năng cách nhiệt càng cao.
và ngược lại. Các quốc gia thuộc khu vực Đông Nam Á (Singapore, Malaysia, Thái Lan, Indonesia, Philippines, Việt Nam, Lào, Campuchea) với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm quanh năm nên áp dụng các khuyến nghị sau đây về khả năng cách nhiệt của hệ mái/trần và tường bao tại các công trình xây dựng: * Hé mai/tran: R = 3,5 m°.K/w *_ Hệ tường bao tiếp xúc nắng mưa: R = 2,0 m?.K/w “Tường gạch, bê-tông có khả năng truyền dẫn nhiệt tốt nên có khả năng cách nhiệt rất kém. bức tường gạch đất sét nung đặc dày 100mm tổng khối lượng 210kg/m2 có R tổng » 0,24 m°. Một bức tường bê-tông đặc đày 100mm tổng khối lượng 240kg/m2 có R tổng » 0,22 mẺ.
Nghĩa là nếu thỉ công nhà theo phương pháp truyền thống với tường bao bằng gạch đặc hay bê-tông đặc dày 100mm thì khả năng cách nhiệt của hệ tường bao này chỉ đạt 11-12% so với khuyến nghị nêu trên !!! Còn nếu tường bao bằng gạch đặc hay bê-tông đặc dày 200mm thì khả năng cách nhiệt có khá hơn, nhưng cũng chỉ đạt 14,5-16,5% so với khuyến nghị !!! Theo tính toán, để đạt trị số R tổng = 2.K/w, tường bao bằng gạch đặc phải day 2,03m còn tường bao bằng bê-tông đặc phải dày 2,66m !!! Tương tự, nhà có mái tôn, mái ngói độ dốc ít hay sân thượng bê-tông mái bằng, đều có khả năng cách nhiệt rất kém. Rất nhiều người, kể cả các kiến trúc sư và kỹ sư xây dựng, đều quan niệm sai lầm là mái ngói có khả năng cách nhiệt tốt nên không cần xử lý bằng vật liệu cách nhiệt chuyên dùng. Theo nghiên cứu, tại các nước nhiệt đới nóng ẩm, khoảng 65-70% nhiệt lượng từ bức xạ mặt trời thâm nhập. vào nhà qua hệ mái“trằn, còn 30-35% vào nhà qua hệ tường bao, cửa sổ, cửa đi.
Chính vì vậy, theo quy định, trị số R tổng của hệ mái/trần phải cao hơn nhiều so với 'R tổng của hệ tường bao (3,5 m”.2 Lịch sử phát triỂn các hình thức chống nóng cho công trình.1 Kiến trúc ở các vùng nhiệt đới của Thế Giới Từ những thời kì phát triển sớm nhất của xã hội loài người, kiến trúc đã có mối liên quan chặt chẽ với khí hậu và môi trường thiên nhiên. Con người đã bắt buộc. phải giải quyết những vấn đề xây dựng cho phù hợp với những điều kiện khí hậu và vật liệu xây dựng địa phương. Từ thời xa xưa nhất, sự thích nghỉ với điều kiện của khu vực dã trở thành một nguyên tắc chủ yếu của kiến trúc.
Kiến trúc sư Vitruvius (thé ki I trước Công nguyên) đã viết trong quyển sách Kiến trúc: “ Các kiểu nhà có lẽ sẽ khác nhau nếu ở Ai Cập hay ở Tây Ban Nha, ở Pômte (bờ nam Biển Đen) hay ở Roma và các vừng ở các nước có những đặc điểm riêng khác nhau. Bởi vi một phần trái đất nằm thẳng dưới đường đi của mặt trời, phần khác xa hơn và phần thứ 3 thì xa hẳn “. Ö các vùng khí hậu nhiệt đới nói chung đã xuất hiện hai hệ thông kiến trúc khác nhau, liên quan đến những nhu cầu cuộc sống và đặc điểm của khí hậu : một vùng ở khí hậu nóng khô và một vùng khí hậu nóng ẩm. Tương phản với kiến trúc có cấu trúc hình khối không gian kín đặc trưng cho vùng khí hậu nóng khô.
Nhà của thổ dân châu Phi ƒ 24] Trong điều kiện khí hậu nóng ẩm thì kiến trúc lại cấu trúc theo hình khối mở, tạo nên mối quan hệ chặt chẽ giữa công trình kiến trúc với môi trường thiên nhiên xung quanh để có thể tận dụng được gió tạo nên điều kiện thông gió tối ưu. Đồng thời phải có giải pháp loại trừ khả năng thâm nhập của bức xạ mặt trời và gió xấu. Có thể t điểm kiến trúc này trong tất cả các công trình của các bộ lạc nguyên thuỷ ở vùng khí hậu nóng ẩm. Nhà người dân tộc vùng cao Việt Nam [ 24] Mặc dù các lều ở của họ có nhiều hình dạng khác nhau rất phong phú, song đặc điểm chung tiêu biểu của chúng là mái lợp tranh hay ra dang mai hai dốc có digm mái lớn.
Các mái này thường được làm bằng những thanh gỗ, cành đan, bện hoặc. đóng cẻ í với nhau rồi phủ lá lên trên. Sau đó bôi lên trên một lớp hỗn hợp đất sét và máu động vật, có tác dụng chịu nhiệt tốt và không thắm nước mưa. Bình thường các lều được dựng lên không có tường hoặc nếu có thì chỉ là kết cấu của tắm chắn đan bằng các cảnh nhở để gió có thể thổi qua được.
Florida (Bắc Mỹ) lều của các bộ lạc da đở, không có tường bao, nhưng có mái hai dốc lớn lợp cở để tránh được tác dụng của bức xạ trời và che mái diện tích rộng để ở. Mái có độ dốc lớn và chìa ra rộng, có tác dụng tránh mưa rào nhiệt đới rất tốt. Sản các nhà thường được nâng cao khởi mặt đất, vì thế luôn giữ được khô và bảo đảm cho không khí lưu thông trong không gian tạo thành ở bên dưới. Ở các vùng nóng ẩm gió chiếm ưu thế, bắt buộc phải nâng nhà lên khởi mặt đất để đón những.
luồng gió yếu đó. Ngoài ra làm như vậy để còn bảo vệ nhà khởi lũ lụt, đất ẩm ướt và rắn rẾt. Giữa các nhà thường có khoảng cách lớn để phòng nạn cháy nhà lan rộng và bảo đảm cho không khí trong sach dé dang thâm nhập vào nhà. Mỗi nhà đứng riêng rẽ đều được bố trí dưới bóng mát của các cậy xung quanh.
Trên các đảo Samon (gần ÚC) các nhà không có tường, nhưng đến đêm để tự vệ họ treo xung quanh nhà những cl c chiếu bện. Bên trong các lều vùng nóng ẩm. ngoài võng không có đò gỗ và vách ngăn gì khác. Tắt cả phụ thuộ vào một yêu cầu duy nhất đảm bảo.
không ngăn cản chuyển động của không khí trong lều. Làng Bari nằm ở vùng nhiệt đới Xu Đăng có các công trình xây dựng phản ánh đặc điểm loại kiến trúc có cấu trúc hình khối không gian hở. Ở vùng này vì nằm gần đường xích đạo nên mặt tròi hầu như luôn luôn ở trên đỉnh dầu biên độ dao động nhiệt trong ngày và trong năm không lớn, trên trời lại luôn có lớp sương mù nhẹ nên. không khí rất ẩm.
Những điếu đó là nguyên nhân của những trận mưa rào to và bức xạ mặt trời lớn. Bởi vậy trong những điều kiện đó mái trở thành bộ phận cơ bản của ngôi nhà, thường được cấu tạo bằng những mái tròn chóp nón, lợp bằng rạ hay tranh. Tường không có chức năng rõ rệt, ranh giới nhà dé dàng xác định được bằng, bóng đổ của mái nhà lúc giữa trưa. Gió bất kì loại nào cũng luôn luôn được tận dụng.
Làng này có đặc điểm nổi bật là nguyên tắc xây dựng tự do, sắp đặt các nhà phóng khoáng, quang đãng, tạo điều kiện cho gió đễ dàng tràn vào khắp các nhà. Ngoài ra, sự sắp xếp các nhà như vậy đảm bảo được mối liên quan hữu cơ giữa không gian bên trong các cụm nhà với nhau và với thiên nhiên xung quanh. Ở Án Độ, xuất phát từ những đòi hởi của khí hậu, trong các thành phố người ta xây dựng những "đường phố - vườn cây" với những đài phun nước có không khí lưu thông và bóng mát. Nhờ những đường phố đó mà loại trừ được nhu cầu xây dựng quảng trường và những không gian trông để đón gió.
Khí hậu nóng ẩm của Án Độ có mùa khô khá đài (Delhi 8 tháng, Bombay 7 tháng), điều đó giải thích việc sử dụng những kiến trúc nóng khô như: ban công, sân thượng, mái bằng.