Các chiến lược mang lại tiện nghi nhiệt thụ động cho ngôi nhà của bạn

Ngày nay, các kiến ​​trúc sư ngày càng quan tâm đến sự tương tác giữa kiến ​​trúc và môi trường xung quanh, do đó họ tính toán tiện nghi về nhiệt mà không gian nội thất mang lại, đồng thời sử dụng các chiến lược thiết kế để kiểm soát khí hậu tự nhiên.

Kết quả là, quá trình thiết kế ngày nay liên quan ngày càng nhiều đến chiến lược được gọi là hệ thống thụ động, đó là các cơ chế điều hòa nhiệt độ một cách tự nhiên để đạt được sự hài hòa giữa môi trường tự nhiên và môi trường nhân tạo, có tính đến các đặc thù của từng không gian, chẳng hạn như vi khí hậu địa phương và các tài nguyên thiên nhiên tại đó.

Mặc dù các chiến lược này có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào vị trí của dự án, nhưng có một số nguyên tắc cơ bản luôn cần được tuân thủ để đảm bảo đạt được các hệ thống thụ động. Ngoài vai trò không thể thiếu của hệ thống thông gió và chiếu sáng tự nhiên, các biện pháp thụ động còn bao gồm việc sử dụng các vật liệu thích hợp có thể góp phần tạo ra khối lượng nhiệt, cũng như các yếu tố thiết kế cụ thể như cây xanh trong nhà và bể phản chiếu cùng nhiều đặc điểm khác.

Dưới đây là một số dự án nhà ở cho thấy tính ứng dụng của các chiến lược thiết kế thụ động để tạo ra tiện nghi nhiệt.

Thông gió tự nhiên là một trong những giải pháp thiết kế thụ động phổ biến nhất và được sử dụng để di chuyển không khí trong lành qua các không gian bên trong nhà nhờ sự thay đổi áp suất không khí. Trong hệ thống thông gió chéo, ví dụ, bằng cách đặt các lỗ mở ở các phía đối diện của căn phòng, sự chênh lệch áp suất thúc đẩy luồng không khí; như trường hợp của Lee House được thiết kế bởi Marcio Kogan và Eduardo Glycerio, trong đó cửa trượt lớn làm giảm nhiệt độ của khu vực sinh hoạt chính; hoặc trong dự án FVB House với các tấm bình phong bằng gỗ đỏ, cho phép không khí lưu thông khắp nơi ở.

Vẫn về chủ đề thông gió, người ta cũng có thể tận dụng hiệu ứng ngăn xếp, trong đó không khí ấm hơn và đặc hơn đi lên và không khí mát hơn đi xuống. Trong trường hợp này, trần nhà cao gấp đôi được sử dụng để tạo điều kiện cho sự trao đổi không khí này, như tại dự án Sloth's House ở Guarujá, São Paulo, nơi cũng có sự kết hợp của ánh sáng tuyệt vời, thông gió chéo và không cần dùng điều hòa nhiệt độ.

Ngoài ra, việc sử dụng sân trong là một chiến lược thiết kế mà hàng thế kỷ qua vẫn góp phần vào việc làm mát thụ động cho các tòa nhà, chẳng hạn như dự án Infiltrated Patio House, được xây dựng trong khí hậu nóng của Mérida, Mexico; hoặc House of Silence và House Among Trees, cả hai đều ở Ecuador, một có sân trong được che phủ một phần bởi thảm thực vật, một có sân trong hoàn toàn mở với các loại cây lớn.

Khi nói đến ánh sáng tự nhiên, cũng cần chú ý đến việc che nắng, ngoài nguyên tắc cơ bản là phải có các bề mặt hút ánh nắng lớn ở vùng khí hậu lạnh. Việc chống nắng được thiết kế tốt sẽ kiểm soát được năng lượng mặt trời trong những mùa nóng nhất, mà không cản trở ánh nắng trong mùa đông hoặc cản trở ánh sáng tự nhiên vào ban ngày. Vì mục đích này, nhiều yếu tố thiết kế có thể được sử dụng, trong đó phổ biến nhất là brise-soleil (giải pháp làm giảm sự gia tăng nhiệt trong tòa nhà bằng cách làm chệch hướng ánh sáng mặt trời) được sử dụng trong dự án Boipeba House với các thanh gỗ; hoặc trong dự án Soul Garden House với các tấm kim loại đục lỗ.

Cobogós là một yếu tố mặt tiền hiện đại thường được làm từ gốm sứ hoặc bê tông và được lắp ráp thành một bức tường chắn nhằm mục đích thông gió, che nắng và điều chỉnh khả năng tiếp cận thị giác. Cogobós được sử dụng trong dự án Lima House hoặc L106 House, hai dự án cách nhau cả một đại dương nhưng có khí hậu rất giống nhau. Cogobós là một phát minh của người Brazil, được sử dụng rất thường xuyên vì chúng cho phép luồng không khí lưu chuyển trong khi ngăn bức xạ mặt trời.

Trong lịch sử của các tòa nhà Brazil, chúng ta cũng có thể thấy công dụng đáng chú ý của hàng hiên và mái hiên lớn, được minh họa ở đây bằng một kiến ​​trúc cổ điển, Valéria Cirell House của Lina Bo Bardi, được bao bọc bởi một hiên ấm cúng ban đầu được phủ bằng rơm.

Vật liệu xây dựng cũng là yếu tố cơ bản để đạt được tiện nghi nhiệt thông qua các chiến lược thụ động. Đối với các tòa nhà nằm ở vùng có khí hậu quá nóng, một số vật liệu có thể giúp "thoát hơi nước" cho ngôi nhà và cũng có tác dụng như một rào cản nhiệt ngăn cản việc hấp thu năng lượng mặt trời. Còn đối với các tòa nhà ở vùng khí hậu lạnh hơn, chúng có thể làm tăng quán tính nhiệt bằng cách giữ nhiệt và giải phóng nhiệt trong đêm. Một số vật liệu có khả năng chịu nhiệt cao là bê tông, gạch, đất sét rắn và đá, được tìm thấy trong các dự án khác nhau như Half Buried House sử dụng đất để tạo tiện nghi nhiệt thích hợp cho khí hậu địa phương và Family House ở La Pereda, cả hai đều ở Tây Ban Nha.

Nước là một trong những phương pháp lâu đời nhất và hiệu quả nhất để làm mát một cách thụ động cho một tòa nhà, đặc biệt là ở những vùng khí hậu khô hạn. Làm mát bay hơi là một quá trình loại bỏ nhiệt từ môi trường hoặc vật liệu thông qua bay hơi nước. Một ví dụ về điều này là Nivaldo Borges Residence của Lelé, một công trình tiêu biểu khác của kiến ​​trúc Brazil, nơi những khu vườn và hồ bơi phản chiếu ấn tượng tràn ngập khu vực sinh hoạt riêng và phòng làm việc; và một ví dụ hiện đại hơn là Bacopari House thiết kế bởi UNA Arquitetos ở São Paulo.

Cuối cùng, chúng ta không nên bỏ qua tác dụng của thảm thực vật cả trong nhà và ngoài trời, vì nó đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm bức xạ mặt trời và đạt được một vi khí hậu cung cấp các sự tiện nghi về nhiệt tốt hơn. Trong số rất nhiều ví dụ sử dụng thảm thực vật làm chiến lược thiết kế, chúng tôi có dự án MM Tropical nằm tại Đông Nam với khí hậu nhiệt đới điển hình môi, và do đó kiến trúc sư đã sử dụng thảm thực vật như một công cụ để giảm năng lượng mặt trời.

Một số dự án còn có thảm thực vật trên tầng thượng, mang lại sự thoải mái về nhiệt cao hơn bên trong tòa nhà, do đó giảm tiêu thụ năng lượng để sưởi ấm hoặc làm mát môi trường. LLP House, ở Tây Ban Nha, là một ví dụ thú vị bởi vì, để tối đa hóa hiệu suất môi trường và nhiệt, theo yêu cầu của khách hàng về việc tạo ra một ngôi nhà thụ động, công trình xây dựng không chỉ có khu vườn trên mái mà còn là môi trường tự nhiên được thu nhỏ, thu năng lượng mặt trời và bảo vệ, chống nhiệt và thông gió chéo.

Việc tìm kiếm một tòa nhà có sự tiện nghi về nhiệt thông qua thiết kế thụ động đòi hỏi sự sáng tạo và khéo léo về mặt kiến ​​trúc, thường xuyên nghĩ ra những cách mới để áp dụng các vật liệu khác nhau hoặc xem lại các kỹ thuật bản ngữ. Tuy nhiên, để thực hiện chính xác các chiến lược thiết kế này, điều bắt buộc là phải quen thuộc với các đặc điểm của khu vực xây dựng, hiểu hướng của mặt trời và hướng của gió. Hơn nữa, các dự án thành công thường kết hợp các chiến lược khác nhau để đạt được sự tiện nghi nhiệt tốt nhất.