Đồ án Nghiên cứu về nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo tại Hà Nội

 

PHẦN MỞ ĐẦU 1

PHẦN A: NỘI DUNG 6

CHƯƠNG 1: 6

TỔNG QUAN VỀ NHÀ Ở THẤP TẦNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ TÁI TẠO TRÊN THẾ GIỚI VÀ 6

VIỆT NAM 6

1.1 Các khái niệm cơ bản 6

1.1.1 Các nguồn năng lượng tự nhiên và tái tạo 7

1.1.2 Phân loại nhà ở thấp tầng 9

1.1.3 Khả năng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo trong nhà ở 12

1.2 Tổng quan về nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới 13

1.2.1 Tình hình năng lượng trên thế giới 13

1.2.2 Tình hình sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới: 14

1.2.3 Kinh nghiệm sử dụng năng lượng tái tạo trong nhà ở thấp tầng trên thế giới 16

1.3 Tổng quan về nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo tại Việt Nam 22

1.3.1 Tình hình năng lượng tại Việt Nam 22

1.3.2 Thực trạng nhà ở thấp tầng tại Việt Nam và Hà Nội 23

1.3.3 Sự phát triển nhà ở sử dụng năng lượng tái tạo trong nhà ở thấp tầng tại Hà Nội 25

1.3.4 Kinh nghiệm sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo trong nhà ở tại Việt Nam 31

1.4 Những vấn đề nghiên cứu cần đặt ra 39

CHƯƠNG 2: 40

CƠ SỞ KHOA HỌC CHO VIỆC THIẾT KẾ NHÀ Ở THẤP TẦNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ TÁI TẠO 40

2.1 Nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo, nhà ở hiệu suất năng lượng 40

2.1.1 Kiến trúc nhà ở sinh thái và bền vững 40

2.1.2 Kiến trúc nhà ở hiệu suất năng lượng 41

2.1. 3 Kiến trúc nhà ở năng lượng thấp 42

2.1.4 Nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo – tiết kiệm năng lượng. 43

2.2 Điều kiện tự nhiên tại Hà Nội 45

2.3 Những yếu tố cơ bản trong thiết kế nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo 47

2.3.1 Hướng công trình 47

2.3.2 Sự đối lưu không khí – Tổ chức thông gió tự nhiên 48

2.3.3 Thiết kế che nắng và chiếu sáng sử dụng ánh sáng tự nhiên 49

2.3.4 Khai thác các kinh nghiệm truyền thống 50

2.3. 5 Thiết kế lớp vỏ công trình 50

2.3.6 Sử dụng năng lượng tái tạo: Năng lượng mặt trời , năng lượng gió, địa nhiệt, biogas 53

2.4 Cơ sở pháp lý, quy chuẩn tiêu chuẩn về tiết kiệm năng lượng 53

2.5 Yếu tố văn hoá xã hội 54

2. 6 Một số công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo 56

2.6.1 Công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời 56

2. 6.2 Công nghệ sử dụng năng lượng gió 58

2.6.3 Hầm biogas 61

2. 6.4 Công nghệ sử dụng năng lượng địa nhiệt 63

CHƯƠNG 3: 65

KIẾN NGHỊ CÁC GIẢI PHÁP QUY HOẠCH, KIẾN TRÚC NHÀ Ở THẤP TẦNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ TÁI TẠO TẠI HÀ NỘI. 65

3.1 Quan điểm cần phát triển nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo 65

3.2 Đề xuất các giải pháp quy hoạch, kiến trúc nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo 66

3.2.1 Giải pháp quy hoạch 66

3.1.1.1. Nguyên tắc thiết kế: 66

3.1.1.2. Giải pháp quy hoạch: 67

3.2.2 Giải pháp thiết kế thụ động 71

3.1.1.3. Giải pháp thông gió tự nhiên: 71

3.1.1.4. Giải pháp chiếu sáng tự nhiên: 76

3.3 Kiến nghị một số giải pháp sử dụng năng lượng tái tạo 79

3.3.1 Ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời cho nhà ở thấp tầng 79

3.1.1.5. Pin năng lượng mặt trời: 81

3.1.1.6. Bình thái dương năng: 83

3.3.2 Ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng gió cho nhà ở thấp tầng 84

3.3.3 Ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng Biogas cho nhà ở thấp tầng 86

3.3.4 Ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng địa nhiệt 88

3.3.5 Một số đề suất ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo vào trong nhà lô: 89

PHẦN B: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95

KẾT LUẬN 95

KIẾN NGHỊ 96

PHỤ LỤC 98

MỤC LỤC 107

 

doc109 trang | Chia sẻ: lethao | Ngày: 02/04/2013 | Lượt xem: 1724 | Lượt tải: 43download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Nghiên cứu về nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo tại Hà Nội, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
n :kiến trúc trại lính và kiến trúc tòa nhà công sở. Qua thời gian họ đã nhận ra và xác định rõ những khác biệt giữa khí hậu giữa những vùng nhiệt đới cũng ở gần đường xích đạo nhưng ở bờ Nam Địa Trung Hải là nóng-khô còn Đông Dương là nóng ẩm và kiến trúc bản địa khác nhau tương ứng. Mọi sự tìm tòi của họ hướng vào sự đối phó với độ ẩm cao, với bức xạ, với nóng nực, với những cơn mưa rào nhiệt đới. Hình 1-19. Một góc Hà nội xưa nhìn từ trên cao Chính vì vậy họ đã sử dụng các phương pháp như: giải pháp thông gió tự nhiên; che nắng, tạo bóng, cây xanh; làm mát; cách nhiệt được thể hiện qua các đặc điểm sau: + Sử dụng hệ hành lang, cửa chớp nhằm chống bức xạ và tránh mưa hắt. Thời kì đầu họ làm hành lang bao quanh nhà sau này họ đã biết chỗ nào cần bố trí hành lang, chỗ nào thì hiên hoặc ban công. Hành lang nhà cũng có chức năng tương tự như hiên nhà truyền thống Việt Nam. + Những cửa chớp bằng gỗ lần đầu tiên được xuất hiện tại Việt Nam, ngày nay đã được áp dụng rộng rãi trong các công trình kiến trúc. Tuy chưa hoàn hảo nhưng đã thích hợp một phần với yêu cầu thông thoáng cho các phòng trong điều kiện nóng ẩm do điều kiện phương tiện kĩ thuật và vật liệu kiến trúc hạn chế , nhưng dần đã trở lên hoàn chỉnh và là một phần không thể thiếu được trong công trình kiến trúc. [15] Hình 1-20. Biệt thự phong cách miền Trung nước Pháp trên phố Lê Hồng Phong + Việc bố trí cửa và cửa sổ các phòng hai bên hành lang khéo léo đảm bảo thoáng gió trong điều kiện gió mùa ở Việt Nam. Thường mở nhiều về hướng Nam, Đông Nam để đón gió tốt vào phòng. + Cửa sổ thường làm hai lớp, bên ngoài cửa chớp, bên trong cửa kính để vừa chống bức xạ mặt trời vừa đảm bảo thông thoáng. Những mái hiên trên cửa sổ đã thực sự che cho phòng khỏi bức xạ của mặt trời chiếu vào nhà và chống mưa hắt vào cửa rất công hiệu. +Ô văng trên cửa, cửa hãm để chống mưa nắng và thông gió xuyên phòng. + Cửa đi, cửa sổ cao giúp thông gió tốt. + Tường dày bao che, cách nhiệt tốt. [15] Hình 1-21. Biệt thự Tân cổ điển đế chế trên phố Trần Hưng Đạo 1.4 Những vấn đề nghiên cứu cần đặt ra Tóm lại, qua những phân tích, đánh giá những thuận lợi và tồn tại của nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tái tạo ở Hà Nội. Qua đó có thể thấy những vấn đề sau cần được nghiên cứu: -Những giải pháp quy hoạch, kiến trúc sử dụng năng lượng hiệu quả ít tốn kém đối với người ở tạo ra môi trường vi khí hậu tiện nghi phù hợp với người ở. Giải quyết hài hòa giữa các vấn đề đã nêu trên như vấn đề quản lý, giá thành... - Giải pháp kiến trúc sử dụng công nghệ năng lượng sạch, năng lượng tái tạo, tận dụng triệt để năng lượng từ thiên nhiên như : nắng, gió, mặt trời, nước mưa,. Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn các giải pháp này chỉ ở mức độ lựa chọn thiết bị công nghệ năng lượng hiệu quả. - Các giải pháp kiến trúc đa dạng trong đó mục tiêu quan trọng nhất là kết hợp bảo vệ môi trường với những công nghệ mới tạo ra môi trường sống sử dụng năng lượng hiệu quả và bảo vệ môi trường sinh thái. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CHO VIỆC THIẾT KẾ NHÀ Ở THẤP TẦNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ TÁI TẠO 2.1 Nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo, nhà ở hiệu suất năng lượng 2.1.1 Kiến trúc nhà ở sinh thái và bền vững Là kiến trúc đảm bảo mối quan hệ hài hoà giữa “ con người - kiến trúc – thiên nhiên – môi trường” ( tức là kiến trúc có tính đến điều kiện khí hậu của con người ). Kiến trúc sinh thái: Xem xét tổng quan hơn và rộng hơn về ảnh hưởng của kiến trúc đến hệ sinh thái khu vực cũng như một vùng lãnh thổ, một quốc gia hay toàn cầu. Trong hệ sinh thái người ta có thể xét đến cả yếu tố tinh thần, tập quán, nếp sống, văn hoá xã hội trong kiến trúc. Trong sự phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội của loài người con người đang phải đối mặt với những biến đổi lớn lao về sinh khí hậu trên toàn cầu, đặt con người trước những bài toán thiết kế cần giải quyết, làm sao để phát triển phù hợp, tiện nghi và bền vững. Trước thực tế đó, đã xuất hiện một số quan điểm về kiến trúc sinh thái của các kiến trúc sư nổi tiếng trên thế giới[1],[11], [23] Theo quan niệm của kiến trúc sư Kênnth Yeang ( kiến trúc sư sinh thái nổi tiếng trên thế giới người Malaysia) kiến trúc sinh thái phải: Tạo ra môi trường vi khí hậu, tiện nghi bằng cách tận dụng các yếu tố tự nhiên giảm bớt các tác động xấu của khí hậụ ngoài nhà đến công trình và môi trường trong nhà. Công trình không phải là gánh nặng cho môi trường xung quanh mà hoà nhập với thiên nhiên. Giảm năng lượng tiêu thụ trong nhà, tận dụng năng lượng tự nhiên như là một mũi tên nhắm tới hai đích. * Khái niệm năng lượng tiêu hao trong công trình Một công trình tiêu hao năng lượng theo hai cách: Năng lượng hoạt động hay năng lượng dùng cho vận hành (operating energy) Là năng lượng sử dụng cho việc vận hành toà nhà, ví dụ như: Sưởi ấm, làm mát, thắp sáng … , là hình thức năng lượng thu hút được nhiều sự chú ý nhất của các nhà nghiên cứu và các kiến trúc sư. Những lợi ích của lớp cách nhiệt, của thiết kế phù hợp với thiên nhiên, sử dụng năng lượng mặt trời trực tiếp hay gián tiếp, hướng nhà và thông gió tự nhiên đã được nghiên cứu kỹ càng. 2.1.2 Kiến trúc nhà ở hiệu suất năng lượng Khái niệm công trình có hiệu suất năng lượng hoặc còn gọi là " công trình sinh thái" được sử dụng để mô tả các công trình xây dựng quy hoạch thiết kế, thi công và trang thiết bị nội ngoại thất sử dụng tiết kiệm năng lượng mà vẫn đảm bảo những yêu cầu về tiện nghi sử dụng và các chức năng hoạt động theo yêu cầu. Mặt khác, không ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường. [23] Những giải pháp để nâng cao hiệu suất sử dụng bên trong công trình xây dựng bao gồm: -Giải pháp thiết kế sinh khí hậu học ( Bioclimatic Design) - làm mát thụ động (Passive cooling) tạo thông thoáng tự nhiên, tranh thủ ánh sáng tự nhiên, trên cơ sở khai thác những kiến trúc truyền thống. -Sử dụng kết cấu che chắn nắng rọi xuyên phòng, để hạn chế ảnh hưởng của bức xạ nhiệt mặt trời. -Sử dụng trang thiết bị trong công trình có hiệu suất năng lượng cao trên 20-30%) dễ sử dụng và vận hành, không gây tác nhân ảnh hưởng đến môi trường. 2.1. 3 Kiến trúc nhà ở năng lượng thấp Cùng với sự chú ý ngày càng cao đến việc bảo vệ môi trường và giá cả năng lượng, những nhóm nhà ở năng lượng thấp đang ngày càng phổ biến ở Châu Âu. Hiện tại, có khoảng 6000 nhà ở năng lượng thấp ở Đức, Thụy Sỹ và Australia. Tuy nhiên, cụm từ "nhà ở năng lượng thấp" bao gồm những khái niệm rất rộng: Theo PassivHaus nhà ở được gọi là nhà ở năng lượng thấp (passive house) khi nó đáp ứng được các yêu cầu: Hình 2-1. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng của từng loại nhà trong 1 năm. + Giữ được tiện nghi khí hậu trong nhà mà không cần sử dụng hệ thống điều hòa nóng hoặc lạnh. Yêu cầu năng lượng sưởi ấm cho căn nhà do đó phải ít hơn 15 Kwh/m2/ năm. + Tiện nghi nhiệt phải được quan tâm ở mỗi phòng trong căn nhà, bao gồm cả mùa đông và mùa hè. Do đó phải xác định được khả năng cách nhiệt của mỗi cấu kiện xây dựng. - Đối với bề mặt ngoài công trình thì giá trị U phải thấp hơn 0,15 W/(m2K). - Đối với cửa sổ giá trị U phải thấp hơn 0,8 W/(m2K) cùng với những giới hạn liên quan đến bề mặt cửa sổ. Ví dụ như giới hạn ở hướng, bề mặt, độ mở và đóng của các thành phần bao che phụ thuộc vào hướng và kết cấu của nhà ở. Tỷ lệ thông gió được kiểm soát một cách chặt chẽ. - Tổng mức tiêu thụ năng lượng nguyên sinh cho việc sử dụng kết hợp (sưởi ấm, đun nước và tiêu thụ điện) không vượt quá 120 KWh/m2/năm Từ những năm 1980 khi có khái niệm này đã có hơn 5000 dự án được thực hiện ở Đức, 1000 ở Australia và gần đây, hơn 100 ở Benenux.[27] 2.1.4 Nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo – tiết kiệm năng lượng. " Thiết kế thụ động bản chất là thiết kế đạt được hiệu quả năng lượng thấp không chỉ bằng các phương thức cơ khí mà còn bằng cách tổ chức hình thái học của công trình. Hệ thống thụ động là những công nghệ làm nóng hoặc mát có khả năng làm thay đổi nhiệt độ không khí trong nhà của công trình thông qua tự nhiên và các nguồn tài nguyên xung quanh trong môi trường tự nhiên" Yeang (1999,p 202). Yeang (1999) cho rằng tòa nhà thụ động được biểu hiện thông qua hình dáng, hướng. Thiết kế thụ động liên quan đến sự xem xét hình dáng của công trình và mối quan hệ với khí hậu. Quyết định này thường được thực hiện đầu tiên trong tiến trình thiết kế. Thiết kế thụ động bao gồm: - Hướng công trình : Hướng cho phép công trình có điều kiện vi khí hậu và bảo tồn năng lượng tốt nhất trong cả mùa hè và mùa đông. - Sử dụng năng lượng mặt trời; dùng các panne sử dụng năng lượng mặt trời để đun nước nóng. - Sử dụng các thành phần cấu trúc công trình(lớp vỏ, kết cấu...)ví dụ như mái che hiên rộng hạn chế ánh sáng mặt trời vào mùa hè. - Vị trí đặt và cấu tạo lớp kính cửa sổ. - Thông gió : vị trí, kích thước cửa và hình dáng công trình ảnh hưởng đến thông gió trong công trình. - Cách nhiệt : sử dụng vật liệu cách nhiệt nhằm giảm thiểu tổn thất năng lượng tiêu thụ trong công trình. Một số nguyên tắc của thiết kế thụ động cho khí hậu nhiệt đới nóng ẩm: + Bố trí mặt bằng và hình thức công trình liên quan đến đường dịch chuyển của mặt trời và sự vận động của gió (Keneally, 1995;Prasad,1995a; Todesco, 1998; Yeang, 1999). + Hướng chính của mặt tiền và độ mở của cửa phụ thuộc vào thời gian chiếu nắng của mặt trời trong ngày và trong năm (Prasad,1995a; Todesco, 1998; Yeang, 1999). +Cung cấp khoảng mở cho thông gió tự nhiên (Loftness et al; Yeang, 1999). + Bố trí chiều sâu và tổng mặt bằng, không gian đệm để tăng thêm ánh sáng ban ngày và thông gió tự nhiên (Loftness et al, 1999; Yeang, 1999). + Thiết kế mặt tiền tối ưu nhiệt bằng cách cân nhắc tỷ lệ tường và cửa sổ, vị trí bố trí cửa sổ (liên quan đến hướng) sự lựa chọn vật liệu (Prasad, 1995a; Todesco, 1998; Yeang, 1999). + Những không gian chuyển tiếp đóng vai trò như những không gian đệm giữa không gian trong và ngoài nhà ví dụ như : hiên, ban công và sân trong. (Yeang 1999). + Cho phép ánh sáng ban ngày chiếu sáng qua cửa sổ mái, xép (Prasad, 1995a; Todesco, 1998;Yeang, 1999). + Kiểm soát chiếu sáng mặt trời bằng bóng đổ bên ngoài bề mặt công trình và cửa sổ (Prasad, 1995a; Todesco, 1998;Yeang, 1999). 2.2 Điều kiện tự nhiên tại Hà Nội Điều kiện địa lý của Hà Nội: Vị trí địa lý: Hà Nội nằm ở đồng bằng Bắc bộ, tiếp giáp với các tỉnh: Thái Nguyên, Vĩnh Phúc ở phía bắc; phía nam giáp Hà Nam và Hoà Bình; phía đông giáp các tỉnh Bắc Giang, Bắc Ninh và Hưng Yên; phía tây giáp tỉnh Hoà Bình và Phú Thọ. Hình 2-2. Bản đồ vị trí địa lý Hà Nội Hà Nội nằm ở phía hữu ngạn sông Đà và hai bên sông Hồng, vị trí và địa thế thuận lợi cho một trung tâm chính trị, kinh tế, vǎn hoá, khoa học và đầu mối giao thông quan trọng của Việt Nam. Khí hậu: Khí hậu Hà Nội khá tiêu biểu cho kiểu khí hậu Bắc bộ với đặc điểm của khí hậu nhiệt đới gió mùa ấm, mùa hè nóng, mưa nhiều và mùa đông lạnh, mưa ít. Nằm trong vùng nhiệt đới, Hà Nội quanh nǎm tiếp nhận được lượng bức xạ mặt trời rất dồi dào và có nhiệt độ cao. Lượng bức xạ tổng cộng trung bình hàng nǎm ở Hà Nội là 122,8 kcal/cm2 và nhiệt độ không khí trung bình hàng nǎm là 23,6ºC. Do chịu ảnh hưởng của biển, Hà Nội có độ ẩm và lượng mưa khá lớn. Ðộ ẩm tương đối trung bình hàng nǎm là 79%. Lượng mưa trung bình hàng nǎm là 1.800mm và mỗi nǎm có khoảng 114 ngày mưa. Hình 2-3. Biểu đồ mặt trời tại Hà Nội V=21,1độ Bắc Ðặc điểm khí hậu Hà Nội rõ nét nhất là sự thay đổi và khác biệt của hai mùa nóng, lạnh. Từ tháng 5 đến tháng 9 là mùa nóng và mưa. Nhiệt độ trung bình mùa này là 29,2ºC. Từ tháng 11 đến tháng 3 nǎm sau là mùa đông thời tiết khô ráo. Nhiệt độ trung bình mùa đông 15,2ºC. Giữa hai mùa đó lại có hai thời kỳ chuyển tiếp (tháng 4 và tháng 10) cho nên Hà Nội có đủ bốn mùa Xuân, Hạ, Thu, Ðông. Bốn mùa thay đổi làm cho thời tiết Hà Nội mùa nào cũng có vẻ đẹp riêng. Mùa tham quan du lịch thích hợp nhất ở Hà Nội là mùa thu. Phần địa hình của Hà Tây (cũ) sáp nhập với Hà Nội, có những đặc điểm riêng nên hình thành những tiểu vùng khí hậu: vùng núi, vùng gò đồi và đồng bằng. Nhưng nói chung sự khác biệt thời tiết và chênh lệch về nhiệt độ giữa các địa phương của Hà Nội hiện nay không lớn.   Địa hình: Hà Nội có hai dạng địa hình chính là đồng bằng và đồi núi. Địa hình đồng bằng chủ yếu thuộc địa phận Hà Nội cũ và một số huyện phía đông của Hà Tây (cũ), chiếm khoảng 3/4 diện tích tự nhiên, nằm bên hữu ngạn sông Đà, hai bên sông Hồng và chi lưu các sông. Phần lớn địa hình đồi núi thuộc địa phận các huyện Sóc Sơn, Ba Vì, Quốc Oai, Mỹ Đức. Một số đỉnh núi cao như: Ba Vì 1.281m; Gia Dê 707m; Chân Chim 462m; Thanh Lanh 427m; Thiên Trù 378m; Bà Tượng 334m; Sóc Sơn 308m; Núi Bộc 245m; Dục Linh 294m… Sông ngòi: Hà Nội nằm cạnh hai con sông lớn ở miền Bắc: sông Đà và sông Hồng. Sông Hồng dài 1.183km từ Vân Nam (Trung Quốc) xuống. Ðoạn sông Hồng qua Hà Nội dài 163km (chiếm khoảng 1/3 chiều dài trên đất Việt Nam, khoảng 550km. Ngoài hai con sông lớn, trên địa phận Hà Nội còn có các sông: Đuống, Cầu, Cà Lồ, Đáy, Nhuệ, Tích, Tô Lịch, Kim Ngưu, Bùi.       Hồ đầm ở địa bàn Hà Nội có nhiều. Những hồ nổi tiếng ở nội thành Hà Nội như hồ Tây, Trúc Bạch, Hoàn Kiếm, Thiền Quang, Bảy Mẫu. Hàng chục hồ đầm thuộc địa phận Hà Nội cũ: hồ Kim Liên, hồ Liên Đàm, đầm Vân Trì... và nhiều hồ lớn thuộc địa phận Hà Tây (cũ): Ngải Sơn - Đồng Mô, Suối Hai, Mèo Gù, Xuân Khanh, Tuy Lai, Quan Sơn...       2.3 Những yếu tố cơ bản trong thiết kế nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo 2.3.1 Hướng công trình Hướng công trình là một trong những tiêu chí quan trọng trong thiết kế kiến trúc. Về mặt kinh tế, chọn hướng nhà sai sẽ dẫn đến sự tốn kém do phải chi phí nhiều cho kết cấu che nắng cũng như vật liệu tường. Về mặt nhiệt kỹ thuật chọn hướng sai sẽ đón được ít gió tốt vào nhà. Điều đó dẫn đến điều kiện vi khí hậu kém bên trong các phòng , đặc biệt về ban đêm, khi gió tự nhiên yếu và các kết cấu bao che của tòa nhà tỏa nhiệt đã hấp thụ trong suốt thời gian ban ngày. Ở những địa phương có mùa đông lạnh, kèm theo gió lạnh, giá buốt, chọn hướng nhà sai sẽ dẫn đến sự tổn thất nhiệt của nhà. Vì vậy, việc chọn hướng nhà phải được nghiên cứu kĩ dựa trên cơ sở chế độ bức xạ mặt trời và chế độ gió ở từng địa phương cụ thể. Hướng nhà tốt nhất cần đảm bảo sự cân đối trong các điều kiện sau: - Đảm bảo hạn chế mức tối đa bức xạ mặt trời chiếu lên các bề mặt của nhà, chiếu vào trong các bề mặt của nhà và chiếu vào trong các phòng về mùa nóng và đảm bảo về mùa lạnh nắng chiếu được nhiều nhất để sưởi ấm phòng. - Đảm bảo thông gió tự nhiên tốt cho tất cả các phòng vào mùa nóng và tránh được gió lùa và gió lạnh.[21] - Việc xác định hướng nhà là rất quan trọng trong việc bố trí các trang thiết bị hấp thu và chuyển hoá năng lượng tái tạo nhằm mục đích sử dụng. 2.3.2 Sự đối lưu không khí – Tổ chức thông gió tự nhiên Thông gió tự nhiên là quá trình trao đổi không khí liên tục từ ngoài vào trong, và từ trong ra ngoài. Mục đích của việc tổ chức quá trình này là thay đổi không khí nóng và nhiễm bẩn do quá trình công nghệ và hoạt động của con người sinh ra bằng không khí mát sạch lấy từ môi trường bên ngoài nhưng đảm bảo yêu cầu vệ sinh bên trong công trình. Nhà ở thông gió tốt sẽ cải thiện cuộc sống bên trong cấu trúc ở bao gồm những thuận lợi sau: + Chất lượng không khí được cải thiện rõ rệt thông qua sự khuyếch tán và di chuyển đi những chất gây ô nhiễm trong nhà. + Tiêu thụ năng lượng trong nhà ở, chi phí hoạt động được giảm bớt do giảm nhiệt thừa và gia tăng mất nhiệt trong những tháng nóng và ngược lại, trong những tháng lạnh. + Đạt được mức độ tiện nghi cao cho người ở, cả hai yếu tố vật chất và tinh thần thông qua việc gia tăng đối lưu và tỷ lệ bay hơi. + Thông gió làm nguội khối kiến trúc và làm mát, giữ ấm trong nhà. Thông gió tự nhiên cho các công trình ở điều kiện khí hậu nóng ẩm phải thoải mãn các yêu cầu sau: - Đảm bảo yêu cầu vệ sinh cao trong phòng - Có khả năng tăng được vận tốc chuyển động không khí trong phòng (vùng làm việc) và hạn chế gió lùa mùa đông. - Có khả năng tăng được khu vực có gió trong phòng Tổ chức thông gió tự nhiên cho ngôi nhà cần giải quyết tốt những vấn đề cơ bản như: Hướng nhà, bố cục mặt bằng, tỷ lệ kích thước các lỗ cửa, vị trí, diện tích và cấu tạo cửa sổ, bố trí mặt bằng nhóm nhà. 2.3.3 Thiết kế che nắng và chiếu sáng sử dụng ánh sáng tự nhiên Mặt trời có quan hệ chặt chẽ với việc thiết kế kiến trúc, quy hoạch. Chính vì vậy phải hiểu biết đầy đủ về bức xạ và đường chuyển động biểu kiến của mặt trời để vận dụng thành thạo các phương pháp thiết kế che nắng, chiếu nắng và tạo bóng râm trong kiến trúc, đảm bảo che nắng, chiếu nắng hợp lý cho từng loại phòng, tạo điều kiện làm việc và sinh hoạt tốt cho con người. Việc bố trí quy hoạch, thiết kế hình khối kiến trúc và các kết cấu che nắng phải thật hợp lý để khai thác đầy đủ mặt có lợi của bức xạ mặt trời và hạn chế những tác hại của nó. Tác dụng nhiệt và tác dụng chiếu sáng của bức xạ mặt trời được coi là yếu tố khí hậu có ảnh hưởng đến chất lượng của môi trường sinh thái trong nhà. Ảnh hưởng này càng quan trọng tại các vùng nhiệt đới ẩm, ánh sáng tự nhiên ngoài vai trò chính của nó là nguồn cung cấp ánh sáng trong công trình kiến trúc lúc ban ngày, còn có tác dụng phòng bệnh và chữa bệnh có hiệu lực vì tại các vùng nhiệt đới không có vấn đề thiếu ánh sáng tử ngoại [19] Người kiến trúc sư khi thiết kế cần chú ý đầy đủ vai trò của ánh sáng nhiệt đới với những đặc điểm riêng của nó mà các vùng khác không có. Đồng thời cũng phải thấy rõ sự liên quan giữa yêu cầu chiếu sáng tự nhiên và các yêu cầu khác như: chống chói, che mưa, đảm bảo thông thoáng, hạn chế bức xạ và không khí nóng từ ngoài vào nhà….[17] 2.3.4 Khai thác các kinh nghiệm truyền thống Việc phân tích những đặc điểm kiến trúc truyền thống Việt Nam sẽ đem lại cho người thiết kế những kinh nghiệm quý giá. Kiến trúc nhà truyền thống nói chung có những đặc điểm có thể khai thác sau: + Xây dựng nhà trên cột, sử dụng rộng rãi hệ khung bằng gỗ. + Nhà không có tường hoặc sử dụng những kết cấu bao che nhẹ. Sử dụng những tấm chắn nắng mắt cáo được làm bằng cành cây, sợi đan bện lại, tre, nứa hay gốm, gạch hoa để thông gió tự nhiên. + Mái là yếu tố cơ bản nhất của nhà, có dạng hai mái rất dốc với phần diềm mái chừa ra tường. + Các phòng trong nhà và sân luôn được thông thoáng xuyên suốt, kết hợp với hiên nhà, vườn cây ao cá tạo ra môi trường vi khí hậu rất tốt. + Hướng gió nam, đông nam chiếm ưu thế được tính đến khi bố cục căn nhà. + Sử dụng rộng rãi những kết cấu biến đổi, những tấm chắn tháo dỡ được bằng gỗ tre ngăn bức xạ mặt trời vào mùa hè...[19] 2.3. 5 Thiết kế lớp vỏ công trình Sự tiêu thụ nhiệt của công trình cũng liên quan đến mức độ cách nhiệt, hình dạng và màu sắc của lớp vỏ công trình. Một trong ba yếu tố trên có sự ảnh hưởng khác nhau không đáng kể lên sự tiêu thụ nhiệt này. Với sự cách nhiệt này, trong mối liên kết với khối nhiệt trong nhà có tác động rất lớn trong việc làm giảm nhẹ ảnh hưởng của khí hậu bên ngoài đến công trình. Hình dáng của công trình cũng ảnh hưởng đến tiêu thụ nhiệt của công trình bởi vì mối quan hệ giữa tường ngoài và diện tích sàn. Màu sắc vật liệu lớp vỏ công trình có thể tăng cường phản xạ ánh sáng mặt trời và sự hấp thụ của vật liệu và do đó kết quả là nhiệt được truyền qua. Có ba yếu tố được xem xét dưới đây: Mức độ cách nhiệt: Sự kết hợp một cách đặc biệt giữa các thành phần kết cấu cùng với những ô thoáng thông gió sẽ giúp công trình sử dụng năng lượng có hiệu quả (ấm hơn vào mùa đông và mát hơn vào mùa hè) Cách nhiệt cho lớp vỏ công trình là một phần quan trọng trong thiết kế nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng hiệu quả. Nhà nghiên cưu Victoria cho rằng những công trình được cách nhiệt luôn ấm hơn vào mùa đông và mát hơn vào mùa hè so với những công trình bình thường. Cách nhiệt cho mái hết sức quan trọng bởi mái nhà là kết cấu chịu bức xạ mặt trời lớn nhất so với các tường cả về trị sỗ lẫn thời gian. Theo số liệu thực tế, lượng nhiệt truyền qua mái vào trong phòng có thể gấp từ 5 đến 9 lần qua tường. Vì vậy giải quyết tốt cách nhiệt cho mái có ý nghĩa rất lớn đối với chế độ vi khí hậu trong các phòng tầng trên cùng. Một lớp phản xạ cách nhiệt dưới lớp mái thông thường chỉ làm giảm sự truyền nhiệt vào trong nhà vào mùa hè nhưng có rất ít tác dụng vào mùa đông bởi vì lớp phản xạ cách nhiệt này có tác dụng ngăn ánh sáng mặt trời vào trong nhà nhiều hơn là ngăn sự truyền nhiệt từ trong nhà ra ngoài vào mùa đông. Theo Givoni (1994) một lớp cách nhiệt nên đặt bên trên trần với một lớp đệm không khí bên trên, điều này sẽ cách nhiệt hiệu quả hơn mùa đông lẫn mùa hè. Tuy nhiên, bằng cách đó sẽ làm giảm sự truyền nhiệt nóng từ trong nhà ra ngoài trời vào buổi tối mùa hè. Cách nhiệt cho tường cũng là một phần quan trọng trong công trình. Vai trò chịu bức xạ mặt trời của tường theo các hướng khác nhau không giống nhau. Các tường đông và tây chịu bức xạ mặt trời lớn nhất, bức xạ mặt trời trên tường bắc và nam thay đổi theo vĩ độ. Cũng giống như với mái nhà, tường cần cách nhiệt tốt , không giữ nhiệt và thải nhiệt nhanh. Đồng thời cũng cần giảm bức xạ mặt trời chiếu lên mặt tường để giảm nhiệt độ tổng trên mặt tường đó. Sự truyền nhiệt qua cửa sổ sẽ giảm đáng kể khi sử dụng kính phản xạ nhiệt hoặc kính hai lớp (Pupilli 1993). Sự truyền nhiệt qua cửa kính còn phụ thuộc vào bóng đổ xung quanh cửa kính. Bóng đổ ngoài công trình, một phần không thể thiếu của vỏ ngoài của công trình, với mái hiên sẽ tạo ra một hình thức linh hoạt của bóng đổ ngoài công trình. Hình dáng công trình: Hình dáng công trình là kết quả của ảnh hưởng lẫn nhau giữa những sự xem xét về công năng, kĩ thuật và thẩm mĩ và đôi khi bao gồm những cân nhắc về môi trường. nếu như những cân nhắc về môi trường được kết hợp chặt chẽ một cách thành công vào hình thức công trình, theo European Commission Directorate General XV 11(1999), chiến dịch làm lạnh thụ động phải được đưa vào trong những cân nhắc trong lớp vỏ công trình ở giai đoạn đầu tiên. Màu sắc công trình: Màu sáng phản xạ nhiệt và hơi nóng, màu sẫm hấp thụ nhiệt. Cole (1997) đã chỉ ra sự ảnh hưởng của màu sắc đến hiệu suất của lớp vỏ công trình khi thiết kế hiệu quả năng lượng. Màu ánh sáng tăng cường ảnh hưởng ánh nắng mặt trời ở mái hoặc tường vào mùa hè bằng cách tăng thêm phản xạ. mặt khác, vào mùa đông màu sắc của bề mặt của sàn lát và bóng đổ xung quanh cửa sổ cũng tăng thêm lượng ánh sáng phản xạ qua cửa sổ. 2.3.6 Sử dụng năng lượng tái tạo: Năng lượng mặt trời , năng lượng gió, địa nhiệt, biogas 2.4 Cơ sở pháp lý, quy chuẩn tiêu chuẩn về tiết kiệm năng lượng Phát triển bền vững đã được quan tâm ở Việt Nam từ đầu những năm 1990. Chính phủ đã ban hành "kế hoạch Quốc gia về môi trường và phát triển bề vững giai đoạn 1991-2000 tại quyết định số 187-CT ngày 12/6/1991. Cùng trong mối quan tâm chung với cộng đồng thế giới, Việt Nam tham gia hội nghị thượng đỉnh ở Rio và cam kết thực hiện chương trình nghị sự 21 ở Việt Nam. Đối với vấn đề tiết kiệm năng lượng, ủy ban thường vụ Quốc hội khóa X đã ban hành Pháp lệnh số 02/1998/PL-UBTVQH10 ngày 26/2/1998 về việc thực hành tiết kiệm chống lãng phí. Pháp lệnh quy định "Mọi công dân có nghĩa vụ thực hành tiết kiệm trong sản xuất tiêu dùng ". Chính phủ đã có nghị định số 102/2003/NĐ-CP ngày 3/9/1003 về " sử dụng năng lượng tiết kiệm và có hiệu quả ". Trong đó đối với lĩnh vực xây dựng:"Tổ chức cá nhân tham gia tư vấn thiết kế, đầu tư, xây dựng có trách nhiệm tận dụng các điều kiện tự nhiên hoặc các giải pháp cấu tạo kiến trúc thích hợp, bố trí hợp lý các trang thiết bị nhằm giảm tiêu hao năng lượng". Luật điện lực đã được quốc hội khóa IX thông qua, có hiệu lực thi hành từ 1/7/2005 trong đó đã dành một chương (chương III)quy định về tiết kiệm trong phát điện, truyền tải, phân phối và sử dụng. Trong lĩnh vực kiến trúc Bộ Xây Dựng đã ban hành Quy chuẩn QCXDVN 09:2005 "Quy chuẩn xây dựng Việt Nam - các công trình sử dụng năng lượng có hiệu quả ". Bên cạnh đó, Bộ xây dựng cũng có một số quy định tiêu chuẩn về một số vấn đề cụ thể như: Thông gió- điều tiết không khí - sưởi ấm(TCXD VN 5937:1995), nhà ở và công trình công cộng - các thông số vi khí hậu trong vùng (TCXDVN 306:2004). Tóm lại, hệ thống các văn bản quy phạm và các quy chuẩn về các vấn đề thiết kế kiến trúc tiết kiệm năng lượng, thiết kế kiến trúc bảo vệ môi trường sinh thái còn chưa đâỳ đủ dẫn đến còn nhiều khó khăn trong thực tiễn phát triển kiến trúc hiệu quả năng lượng trong xã hội. [4], [5] Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả số 502010QH12 ngày 28/06/2010 (Luật số: 50/2010/QH12). Luật này quy định về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; chính sách, biện pháp thúc đẩy sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; quyền, nghĩa vụ, trách nhiệm của tổ chức, hộ gia đình, cá nhân trong sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Luật này áp dụng đối với tổ chức, hộ gia đình, cá nhân sử dụng năng lượng tại Việt Nam. 2.5 Yếu tố văn hoá xã hội - Thói quen làm việc và giao tiếp của người Hà Nội: Trong quá trình phát triển nhà ở thấp tầng, người ta đã hình thành ý thức về yếu tố văn hoá truyền thống tại địa phương, trong việc xác lập hình thức kiến trúc nhà ở với tư cách là một thể loại

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docLuan van thac si_ Ciarch84 2011-06-05.doc