Vì vậy, tư duy hợp lý không phải là: Phòng nóng thì tăng công suất máy lạnh. Mà nên là:Giảm nhiệt đi vào trước, làm chậm quá trình truyền nhiệt, sau đó mới xử lý lượng nhiệt còn lại bên trong.

Đây cũng là nguyên tắc cơ bản của thiết kế thụ động và kiến trúc thích ứng khí hậu.

1. Vì sao phòng hướng Tây đặc biệt khó xử lý?

Ở mặt đứng hướng Tây, bức xạ mặt trời vào buổi chiều thường đến ở góc thấp. Chính đặc điểm này khiến mái đua ngang thông thường không phải lúc nào cũng che nắng hiệu quả.

Các tài liệu hướng dẫn thiết kế của U.S. Department of Energy cũng lưu ý rằng cửa sổ phía Đông và Tây khó kiểm soát nhiệt và chói hơn các hướng khác; hệ lam, màn chắn và giải pháp che nắng bên ngoài có vai trò quan trọng đối với những mặt đứng này.

Với một phòng hướng Tây, có hai đường truyền nhiệt chính cần quan tâm.

Thứ nhất là qua kính.Ánh sáng mặt trời mang năng lượng đi xuyên qua hệ kính và làm nóng sàn, tường, đồ nội thất bên trong. Vì vậy, một mảng kính lớn hướng Tây có thể tạo tải nhiệt rất đáng kể nếu không được che nắng và lựa chọn kính phù hợp.

Thứ hai là qua tường và kết cấu đặc.Tường gạch, bê tông và các lớp hoàn thiện hấp thụ một phần năng lượng mặt trời. Nhiệt sau đó truyền dần qua kết cấu và được giải phóng theo thời gian.Đó là lý do có những căn phòng buổi chiều rất nóng và đến 8–9 giờ tối vẫn chưa nguội.Hiện tượng này liên quan đến khả năng tích nhiệt và độ trễ nhiệt của kết cấu, chứ không đơn giản là “tường giữ hơi nóng”.

2. Nguyên tắc quan trọng nhất: chặn nắng trước khi nắng chạm vào kính và tường

Nếu phải lựa chọn giữa một lớp rèm rất tốt phía trong phòng và một hệ che nắng hợp lý phía ngoài công trình, về mặt vật lý kiến trúc, giải pháp phía ngoài thường có lợi thế lớn hơn.

Lý do rất đơn giản.Khi năng lượng mặt trời đã đi xuyên qua kính và bị hấp thụ bên trong phòng, phần năng lượng đó đã trở thành tải nhiệt mà công trình phải xử lý.

Che nắng phía ngoài giúp chặn một phần năng lượng trước khi nó đi vào lớp vỏ công trình.Nghiên cứu của Lawrence Berkeley National Laboratory cũng xem che nắng ngoài là một yếu tố trực tiếp làm thay đổi lượng nhiệt mặt trời truyền qua cửa sổ.

Với hướng Tây, có thể cân nhắc:

lam đứng
lam xoay điều chỉnh góc
màn hoặc rèm cuốn ngoài trời
lớp façade thứ hai
ban công hoặc logia sâu
hệ giàn cây xanh
mái kết hợp lam đứng khi mặt trời ở nhiều góc khác nhau

Trong đó, lam đứng thường đặc biệt phù hợp với nắng Đông và Tây, bởi ánh nắng ở hai hướng này có góc thấp vào sáng hoặc chiều. Tài liệu hướng dẫn thông gió và che nắng của WBDG cũng nêu vertical fins là một trong những dạng che nắng thích hợp cho cửa mở hướng Đông và Tây.

Mặt đứng nhà phố hiện đại hướng Tây sử dụng hệ lam đứng phía ngoài cửa kính, giữa lam và kính có khoảng không thông thoáng.Thông điệp ảnh:
Chống nóng hướng Tây nên bắt đầu từ bên ngoài lớp vỏ công trình. — Hệ lam đứng che nắng cho mặt tiền hướng Tây của nhà ở hiện đại.

3. Đừng chỉ làm lam đẹp, phải thiết kế lam theo đường đi của mặt trời

Một sai lầm khá phổ biến là làm hệ lam theo cảm tính.Lam rất đẹp trên phối cảnh, nhưng khi 3 giờ chiều nắng vẫn chiếu xuyên thẳng vào cửa kính thì về mặt nhiệt học, hệ lam đó chưa hoàn thành nhiệm vụ.

Hiệu quả che nắng phụ thuộc vào nhiều yếu tố:góc phương vị mặt trời, cao độ mặt trời, hướng chính xác của mặt đứng, chiều sâu lam, khoảng cách giữa các lam, góc xoay lam và vị trí cửa kính.

Do đó, với công trình mới hoặc cải tạo tương đối lớn, KTS nên mô phỏng đường đi mặt trời theo vị trí công trình thay vì chỉ áp dụng một kích thước cố định cho tất cả nhà hướng Tây.Đối với nhà ở tại Việt Nam, đặc biệt ở vùng khí hậu nóng ẩm, đây là một bước nhỏ nhưng giá trị rất lớn.

4. Mảng kính hướng Tây: đừng chỉ hỏi “kính Low-E hay không?”

Low-E là giải pháp tốt, nhưng “cứ Low-E là chống nóng” là cách hiểu chưa đầy đủ.

Một thông số rất quan trọng đối với kính ở vùng khí hậu cần làm mát là:SHGC – Solar Heat Gain Coefficient, tức hệ số thu nhiệt mặt trời.

SHGC càng thấp thì lượng nhiệt mặt trời truyền qua hệ cửa càng thấp.

U.S. Department of Energy xác định SHGC nằm trong khoảng từ 0 đến 1 về mặt lý thuyết; với khí hậu nóng, kính có SHGC thấp giúp giảm lượng nhiệt không mong muốn đi vào công trình.

Vì vậy khi lựa chọn kính hướng Tây, không nên chỉ hỏi: Kính này có Low-E không?

Mà nên hỏi đầy đủ hơn:SHGC bao nhiêu?
U-value bao nhiêu?
Visible Transmittance bao nhiêu?
Low-E thuộc nhóm kiểm soát năng lượng mặt trời hay nhóm giữ nhiệt?

Điều này quan trọng vì Low-E có nhiều cấu hình khác nhau.Một số lớp phủ Low-E được thiết kế để giữ nhiệt trong vùng khí hậu lạnh. Trong khi đối với công trình cần giảm tải lạnh, cần ưu tiên loại kính có khả năng kiểm soát solar gain phù hợp.

DOE cũng cho biết các lớp phủ Low-E có thể được thiết kế cho mức solar gain cao, trung bình hoặc thấp; kính nhiều lớp và Low-E đồng thời có thể cải thiện U-factor và kiểm soát nhiệt qua kính.

Sơ đồ mặt cắt kính hộp hai lớp có Low-E, lớp khí giữa hai tấm kính và mũi tên minh họa bức xạ mặt trời. — Cấu tạo kính hộp Low-E giúp giảm truyền nhiệt mặt trời cho cửa kính hướng Tây.

5. Có nên thay toàn bộ kính bằng kính hộp Low-E?

Không phải trường hợp nào cũng cần.Nếu nhà hiện hữu có mảng kính rất lớn hướng Tây nhưng hoàn toàn không có che nắng, việc thay kính tốt hơn mà vẫn để ánh nắng trực tiếp chiếu nhiều giờ mỗi ngày có thể chưa phải phương án tối ưu về chi phí.

Thông thường nên đánh giá theo thứ tự: Che nắng ngoài → diện tích kính → SHGC của kính → U-value → độ kín khí của hệ cửa.

Kính hộp có tác dụng tốt trong việc giảm truyền nhiệt dẫn và đối lưu qua cửa sổ. Low-E giúp kiểm soát trao đổi bức xạ và tùy cấu hình có thể giảm đáng kể solar heat gain.

Nhưng kính không nên bị xem là một lá bùa chống nóng.Một thiết kế đúng phải xem kính + khung + khe kín + che nắng là một hệ thống.

6. Với tường hướng Tây, cách nhiệt nên xử lý từ phía nào?

Nếu điều kiện công trình cho phép, cách nhiệt phía ngoài thường là hướng xử lý đáng ưu tiên vì nó hạn chế nhiệt đi sâu vào kết cấu chính.Có thể hình dung cấu tạo theo nguyên tắc:lớp hoàn thiện ngoài → lớp cản nhiệt/cách nhiệt → kết cấu tường → hoàn thiện trong.

Một số vật liệu thường được sử dụng tùy cấu tạo công trình gồm:XPS, PIR/PUR, bông khoáng, bông thủy tinh, hệ façade thông gió hoặc các dạng panel cách nhiệt chuyên dụng.Không nên chọn vật liệu chỉ bằng cách nhìn vào độ dày.Cần xem đồng thời:

hệ số dẫn nhiệt
chiều dày thực tế
khả năng chống cháy
độ bền trong môi trường ẩm
cách xử lý khe nối
cầu nhiệt tại dầm, cột, ban công và khung cửa
nguy cơ ngưng tụ hơi nước trong cấu tạo

Một lớp cách nhiệt tốt nhưng thi công liên tục không đúng hoặc để rất nhiều cầu nhiệt thì hiệu quả thực tế có thể thấp hơn đáng kể so với thiết kế.

7. Tường hai lớp có phải lúc nào cũng tốt?

Không.

Tường hai lớp có thể là một cấu tạo hiệu quả, nhưng hiệu quả phụ thuộc vào khoảng rỗng, thông gió, vật liệu cách nhiệt và cách xử lý cầu nhiệt.

Chỉ xây thêm một lớp gạch rồi để một khe trống không có nghĩa tự động tạo thành một hệ tường hiệu suất cao.

Trong công trình mới, có thể nghiên cứu một trong ba hướng:Tường có lớp cách nhiệt liên tục. Hoặc:Tường hai lớp có vật liệu cách nhiệt ở giữa. Hoặc: Façade thông gió với lớp ốp ngoài và khoang không khí phía sau.Việc lựa chọn nên dựa trên cấu tạo thực tế, độ dày cho phép, chi phí, khả năng chống cháy và yêu cầu bảo trì.

8. Một giải pháp ít được chú ý: giảm hấp thụ nhiệt ngay trên bề mặt tường

Nếu mặt tiền phía Tây có màu rất tối, bề mặt thường hấp thụ nhiều năng lượng mặt trời hơn so với một số bề mặt có độ phản xạ mặt trời cao.

Các nghiên cứu về “cool walls” của Lawrence Berkeley National Laboratory cho thấy tăng khả năng phản xạ mặt trời của tường có thể làm giảm nhiệt độ bề mặt dưới nắng và giảm dòng nhiệt truyền vào công trình trong mùa cần làm mát.

Điều đó không có nghĩa rằng mọi căn nhà hướng Tây đều phải sơn màu trắng.Hiện nay còn có các loại coating hoặc pigment có khả năng phản xạ một phần bức xạ cận hồng ngoại dù màu không hoàn toàn trắng.

Do đó, khi cải tạo mặt đứng Tây, màu sắc và tính chất quang học của lớp hoàn thiện nên được xem là một phần của bài toán nhiệt, không chỉ là quyết định thẩm mỹ.

Hai mảng tường hướng Tây dưới nắng: một mảng tối hấp thụ nhiệt mạnh và một mảng hoàn thiện có độ phản xạ mặt trời cao, minh họa bằng camera nhiệt. — So sánh nhiệt độ bề mặt giữa tường tối màu và tường có độ phản xạ mặt trời cao.

9. Cây xanh có tác dụng, nhưng đừng biến cây xanh thành “vật liệu cách nhiệt thần kỳ”

Cây xanh rất đáng sử dụng ở mặt Tây.Tán lá có thể tạo bóng râm, giảm lượng bức xạ trực tiếp lên tường và kính. Quá trình thoát hơi nước của cây cũng có thể cải thiện vi khí hậu xung quanh.

Nhưng hiệu quả thực tế phụ thuộc mạnh vào mật độ lá, khoảng cách với công trình, hướng nắng, tốc độ gió, lượng nước tưới và loại cây.

Vì vậy, không nên khẳng định một cách máy móc rằng trồng cây sẽ luôn “giảm 3°C hay 5°C”.Trong kiến trúc khoa học, con số phải gắn với điều kiện đo.

Giải pháp tốt hơn là xem cây xanh như một lớp che nắng sinh học hỗ trợ, kết hợp với lớp vỏ công trình đúng kỹ thuật.

Một phương án khá hiệu quả cho nhà phố là:giàn cây hoặc lớp lam ngoài → khoảng không thông gió → cửa kính hoặc tường phía trong.Khi đó mặt đứng không còn là một bề mặt đơn mà trở thành một vùng đệm nhiệt.

10. Thông gió chéo có giải quyết được phòng hướng Tây không?

Có ích, nhưng phải hiểu giới hạn của nó.Thông gió tự nhiên hoạt động nhờ hai cơ chế chủ yếu:chênh lệch áp suất do gió và hiệu ứng nổi do chênh lệch nhiệt độ.Vì vậy muốn tạo cross ventilation, tốt nhất cần có đường không khí đi vào và đường không khí đi ra.Một cửa sổ đơn lẻ trong phòng kín thường không tạo được lưu lượng trao đổi khí tối ưu.Có thể nghiên cứu:

cửa lấy gió ở vùng áp suất thuận lợi
cửa thoát khí phía đối diện
ô thoáng cao
khe thông gió trên cửa
giếng trời
khoảng thông tầng
quạt trần hoặc quạt thông gió hỗ trợ khi gió tự nhiên yếu

Tuy nhiên có một điểm rất quan trọng với khí hậu nóng ẩm.Không phải lúc nào mở cửa thông gió cũng làm phòng dễ chịu hơn.

DOE lưu ý natural ventilation hoạt động tốt nhất khi không khí ngoài trời đủ mát và tương đối khô; trong khí hậu nóng ẩm, thông gió tự nhiên không phải lúc nào cũng là chiến lược làm mát hiệu quả.

Điều này đặc biệt đáng chú ý ở các đô thị phía Nam Việt Nam.Nếu bên ngoài đang 34°C với độ ẩm cao, đưa thật nhiều không khí ngoài trời vào phòng không đồng nghĩa với việc làm mát.

11. Vậy có nên bỏ hoàn toàn điều hòa?

Không cần.Mục tiêu của kiến trúc thụ động không nhất thiết là loại bỏ điều hòa bằng mọi giá.

Mục tiêu hợp lý hơn là:giảm tải nhiệt để máy lạnh không phải chiến đấu với chính công trình.

Khi tường, kính và mái được kiểm soát tốt, công suất lạnh cần thiết giảm xuống, thời gian máy nén hoạt động có thể giảm và nhiệt độ bề mặt quanh người cũng dễ chịu hơn.Đây là khác biệt rất lớn.

Một căn phòng có không khí 25°C nhưng tường và kính vẫn nóng có thể khiến người sử dụng chưa thật sự thoải mái vì cơ thể còn trao đổi bức xạ với các bề mặt nóng xung quanh.

Do đó, tiện nghi nhiệt không chỉ là con số trên remote máy lạnh.

12. Phòng ngủ hướng Tây nên xử lý khác phòng làm việc như thế nào?

Có.

Đối với phòng ngủ

Ưu tiên lớn nhất là không để nhiệt tích tụ kéo dài đến thời điểm đi ngủ.Do đó cần chú trọng:che nắng buổi chiều, giảm nhiệt qua tường, giảm SHGC qua kính và có phương án xả nhiệt trước buổi tối khi điều kiện ngoài trời phù hợp.Nếu phòng ngủ đến 10 giờ đêm mà các bề mặt bao quanh vẫn nóng, máy lạnh phải làm việc rất lâu mới tạo được trạng thái dễ chịu.

Đối với phòng làm việc

Ngoài nhiệt còn phải giải quyết chói sáng.Ánh nắng Tây ở góc thấp có thể chiếu thẳng vào màn hình máy tính và vùng mắt.Vì vậy hệ che nắng cần vừa kiểm soát solar heat gain vừa duy trì daylight.

Rèm blackout đóng kín cả ngày có thể xử lý chói nhưng đồng thời khiến căn phòng phụ thuộc hoàn toàn vào ánh sáng nhân tạo.Thiết kế tốt phải cân bằng: ánh sáng tự nhiên – tầm nhìn – chống chói – nhiệt mặt trời.

13. Rèm trong nhà có còn cần thiết không?

Có, nhưng vai trò khác với che nắng ngoài.Rèm trong nhà rất hữu ích để:kiểm soát chói, tạo riêng tư và điều chỉnh ánh sáng.

Nhưng nếu mục tiêu chính là ngăn nhiệt mặt trời, xử lý bên ngoài thường nên được ưu tiên.

Có thể hình dung:Che nắng ngoài xử lý năng lượng trước lớp kính.

Kính kiểm soát phần năng lượng đi xuyên qua cửa.

Rèm trong xử lý tiện nghi ánh sáng và phần năng lượng còn lại.

Ba lớp này hỗ trợ nhau chứ không thay thế nhau hoàn toàn.

14. Nội thất có phải nguyên nhân chính làm phòng hướng Tây nóng?

Thông thường không.

Trong một phòng bị nắng Tây trực tiếp, tải nhiệt qua kính và vỏ công trình thường đáng quan tâm hơn nhiều so với chuyện sử dụng sofa nỉ hay sàn gỗ.Do đó không nên tập trung quá mức vào việc “đổi vật liệu nội thất để chống nóng” trong khi cửa kính phía Tây vẫn phơi nắng nhiều giờ.

Nội thất nên được lựa chọn chủ yếu theo:công năng, chất lượng không khí trong nhà, phát thải vật liệu, khả năng bảo trì, cảm giác tiếp xúc và tính bền vững.Đừng để một vấn đề của vật lý lớp vỏ công trình bị biến thành câu chuyện lựa chọn màu sofa.

15. Nếu nhà đã xây rồi, nên cải tạo theo thứ tự nào?

Đối với công trình hiện hữu, Kiến Trúc KINH BAN đề xuất tư duy theo thứ tự ưu tiên sau:

Bước 1: Khảo sát nguồn nhiệt

Xác định chính xác diện tích kính, tường Tây, mái, khe hở cửa và thời gian nắng chiếu trực tiếp.

Bước 2: Che nắng phía ngoài

Ưu tiên lam, màn ngoài trời, ban công, lớp façade thứ hai hoặc cây xanh phù hợp.

Bước 3: Xử lý kính

Kiểm tra loại kính hiện tại và cân nhắc kính có SHGC phù hợp nếu cần thay mới.

Bước 4: Cải thiện cách nhiệt tường

Đặc biệt khi bề mặt trong của tường Tây vẫn nóng nhiều giờ sau khi mặt trời lặn.

Bước 5: Kiểm tra mái

Nếu phòng nằm ở tầng trên cùng, không được bỏ qua bức xạ từ mái. Trong nhiều trường hợp, mái mới là một trong những nguồn tải nhiệt lớn.

Bước 6: Tổ chức thông gió

Tạo đường vào và đường thoát không khí thay vì chỉ mở một cửa.

Bước 7: Tối ưu hệ thống điều hòa

Sau khi tải nhiệt giảm mới tính lại công suất và phương thức vận hành HVAC.Đây là cách giải quyết từ nguyên nhân đến hệ quả.

16. Một căn phòng hướng Tây tốt nên được thiết kế như một hệ thống nhiều lớp

Thay vì tìm một “vật liệu chống nóng tốt nhất”, nên nhìn căn phòng thành một hệ thống:

Mặt trời
↓
Che nắng ngoài
↓
Khoảng đệm thông gió
↓
Kính hoặc tường có hiệu suất nhiệt phù hợp
↓
Không gian bên trong
↓
Thông gió và quạt hỗ trợ
↓
Điều hòa chỉ xử lý phần tải nhiệt còn lại

Đây mới là logic của kiến trúc thụ động.Không có một lớp vật liệu nào đủ sức thay thế toàn bộ chuỗi giải pháp đó.

17. Có thể xử lý hoàn toàn tình trạng “8 giờ tối tường vẫn nóng” không?

Có thể cải thiện rất đáng kể, nhưng không nên dùng từ “triệt để” khi chưa khảo sát công trình.Mỗi căn nhà có cấu tạo khác nhau.Một phòng nóng buổi tối có thể do:tường Tây không cách nhiệt, mảng kính quá lớn, mái hấp thụ nhiệt, không có che nắng, cầu nhiệt tại cột bê tông, thông gió kém hoặc nhiều nguyên nhân cùng xuất hiện.Muốn xử lý đúng, nên đo hoặc kiểm tra tối thiểu: nhiệt độ không khí, nhiệt độ bề mặt tường và kính, hướng nắng, diện tích cửa kính, cấu tạo tường, mái và lịch sử vận hành điều hòa.Với công trình phức tạp hơn, mô phỏng năng lượng công trình còn cho phép đánh giá các phương án trước khi thi công. DOE cũng xem Building Energy Modeling là công cụ hỗ trợ kiến trúc sư đánh giá tác động của hình khối, kính, che nắng và nhiều yếu tố khác đến hiệu quả năng lượng.

Sơ đồ nguyên lý ba lớp:Che nắng bên ngoài → lớp vỏ cách nhiệt → thông gió bên trong. — Nguyên lý ba lớp xử lý bức xạ nhiệt cho nhà hướng Tây.

Một căn phòng hướng Tây không nhất thiết phải trở thành một căn phòng nóng.Vấn đề nằm ở cách lớp vỏ công trình tương tác với mặt trời.Tại Kiến Trúc KINH BAN, chúng tôi tiếp cận thiết kế theo nguyên tắc:Giảm nhiệt từ nguồn trước khi dùng năng lượng để xử lý nhiệt.Che nắng, kiểm soát kính, cách nhiệt, tổ chức thông gió và điều hòa cần được xem là một hệ thống thống nhất thay vì những giải pháp riêng lẻ.Đó cũng là cách KINH BAN theo đuổi kiến trúc xanh: không xanh hình thức, mà xanh dựa trên khoa học, điều kiện khí hậu và hiệu quả sử dụng thực tế.

KIẾN TRÚC KINH BAN
Kiến tạo từ trật tự-Bền vững từ trí tuệ
Điện thoại: 0978.727.986 và 0938.863.401
Website: kientruckinhban.vn
Email: kinhban.com@gmail.com
Địa chỉ: 496 Lý Thái Tổ, phường Vườn Lài, TP.HCM