Những vật liệu làm mát công trình

Trong bối cảnh Trái Đất đang nóng lên từng ngày, việc hiểu và tận dụng những vật liệu giúp công trình trở nên mát mẻ hơn mà hạn chế tối đa gây hại cho môi trường là điều vô cùng cần thiết đối với mỗi nhà thiết kế.

Điều hòa không khí không chỉ đắt tiền, mà nó cũng rất có hại cho môi trường. Chiếm 10% mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu hiện nay, chỉ riêng việc làm mát không gian trong năm 2016 đã chịu trách nhiệm cho 1045 tấn khí thải CO2. Con số này dự kiến sẽ tăng lên, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế ước tính rằng việc làm mát sẽ đạt 37% tổng nhu cầu năng lượng của thế giới vào năm 2050.

Các đơn vị điều hòa không khí đặc biệt có hại vì chúng phụ thuộc vào chất làm lạnh có tên Hydrofluorocarbon (HFC). Trong khi HFC chỉ chiếm 1% tổng lượng khí thải nhà kính, nó cũng mạnh hơn hàng ngàn lần so với carbon dioxide.

Thiết kế với các vật liệu làm mát tự nhiên có thể giúp giảm thiểu các tác động xấu đến môi trường bằng cách giảm nhu cầu sử dụng điều hòa không khí. Dưới đây, chúng tôi tổng hợp một số giải pháp vật liệu và cấu trúc để làm mát thụ động, có thể giúp các nhà thiết kế điều chỉnh nhiệt độ công trình giúp hiệu quả về năng lượng.

Khối nhiệt và cách nhiệt

Các vật liệu dày đặc như đá, bê tông và đất đều có một số tính chất cho phép chúng hoạt động như vật liệu cách nhiệt tốt. Những thay thế này bao gồm độ dẫn nhiệt tốt (khả năng phát lại làm mát thụ động), độ trễ nhiệt (truyền nhiệt chậm), độ phản xạ thấp (phân phối lại nhiệt thấp hơn) và khả năng nhiệt thể tích cao (khả năng lưu trữ nhiệt cao). Khi những vật liệu như vậy được sử dụng với số lượng lớn, phẩm chất bản thân của chúng trở nên đặc biệt mạnh mẽ, được dẫn chứng bằng những ngôi nhà hang động độc đáo như Kapsimalis Architects ở ngôi nhà hang động mùa hè ở Santorini. Các dự án khác như A-cero NGO Concrete House II, dựa vào các bức tường bê tông dày để đạt được hiệu quả tương tự.

Nhiều ngôi nhà truyền thống có thể không sử dụng các vật liệu cồng kềnh như vậy mà thay vào đó là cách nhiệt hiệu quả. Thông thường, độ cách nhiệt của vật liệu được đo bằng “giá trị R”. Giá trị này càng cao, vật liệu này càng chịu nhiệt và hiệu quả của chất cách nhiệt càng cao. Các vật liệu như polystyrene, bọt polyurethane và bọt phenolic là những ví dụ về chất cách điện nhiệt có giá trị R cao.

Vật liệu tự nhiên

Bên cạnh những bức tường bê tông dày, A-cero, Concrete House II và vô số thiết kế có chủ ý về nhiệt năng tương tự sử dụng các yếu tố tự nhiên như mái nhà xanh hoặc các bức tường trồng cây thường xuân. Mái nhà xanh không chỉ mang tính thẩm mỹ mà còn cung cấp bóng mát, loại bỏ nhiệt từ không khí và giảm nhiệt độ của mái nhà. Một số ví dụ đáng chú ý bao gồm Học viện Khoa học Renzo Piano ở California, Trường Nghệ thuật CPG từ Nanyang và biệt thự sinh học Enric Ruiz-Geli.

Kết hợp nước vào một công trình cũng có thể làm mát một ngôi nhà thông qua sự bốc hơi và luồng không khí, tùy thuộc vào điều kiện khí hậu. Phương pháp này được công nhận sớm nhất từ người La Mã, họ thường thiết kế nhà của mình xung quanh một hồ trong sân trung tâm.

Vật liệu và vị trí cửa sổ

Mái nhà xanh và các thiết kế kết hợp với nước có thể sẽ hơi quá khả năng của chủ nhà, nhưng khả năng làm mát thụ động có thể dễ dàng hơn như việc chọn kính phù hợp cho cửa sổ công trình. Hệ số tăng nhiệt mặt trời (SHGC) của kính càng thấp, nó truyền nhiệt càng ít và tòa nhà càng mát. Những lợi ích này có thể được tăng lên với lớp mành bên ngoài, ngăn ánh sáng mặt trời chiếu vào cửa sổ và do đó làm giảm lượng nhiệt hoặc ánh sáng chói chiếu vào bên trong. Ngay cả việc định vị các cửa sổ này cũng có thể có tác dụng làm mát thụ động thông qua hệ thống thông gió chéo hoặc sự sắp xếp của các cửa sổ để tạo điều kiện lưu thông không khí.

Tấm lợp

Cuối cùng, mái phản chiếu màu sáng, một sự thay thế khác cho mái nhà màu xanh lá cây, có thể làm mát nội thất một cách hiệu quả bằng cách chuyển hướng các tia nắng mặt trời và giảm sự hấp thụ nhiệt. Trong khi mái nhà tiêu chuẩn hoặc mái màu tối có thể đạt tới 150 độ F trong điều kiện nắng nóng gay gắt, “mái nhà mát mẻ” chỉ đạt tới 50 độ F trong cùng điều kiện.

Mái nhà cao và cupolas (ống thoát hơi) cũng có thể cho phép nhiệt nóng đi lên và thoát ra ngoài. Tương tự, mái hiên và mái đua có thể bảo vệ nội thất khỏi ánh sáng mặt trời. Nhìn chung, các cân nhắc về vật liệu và thiết kế cấu trúc đi đôi với nhau để tạo ra các giải pháp thay thế hiệu quả cho điều hòa không khí và làm mát cơ học, giảm sử dụng HFC và phát thải khí nhà kính bất lợi.

Nguồn: designs.vn