Tiện nghi nhiệt trở nên rất rõ ràng khi nó không được tham dự. Khi điều kiện nhiệt đủ ở một vị trí, cơ thể chúng ta cân bằng với môi trường cho phép chúng ta thực hiện các hoạt động bình thường. Mặt khác, khi một không gian quá nóng hoặc quá lạnh, chúng ta sẽ sớm thấy những thay đổi trong tâm trạng và cơ thể. Sự không hài lòng với môi trường nhiệt xảy ra khi cân bằng nhiệt không ổn định, đó là khi có sự khác biệt giữa nhiệt do cơ thể tạo ra và nhiệt mà cơ thể mất đi với môi trường.
Trong môi trường nóng hoặc lạnh, năng suất làm việc giảm đáng kể
Bảo vệ bản thân khỏi thời tiết là một trong những chức năng chính của kiến trúc. Điều này có thể được thực hiện một cách chủ động (ví dụ sử dụng thiết bị sưởi ấm hoặc điều hòa không khí) hoặc thụ động, sử dụng bức xạ mặt trời, thông gió và vật liệu có lợi cho kiến trúc. Mặc dù sự ra đời của các công nghệ làm mát và sưởi ấm đã cải thiện điều kiện trong nhà, nhưng chúng cũng góp phần tạo ra các tòa nhà thích nghi kém với môi trường mà chúng được lắp đặt, khiến chúng tốn kém để làm mát, sưởi ấm và tạo sự thoải mái trong nội thất. Các tòa nhà văn phòng với mặt tiền tráng men, không được chỉ định liên quan đến khí hậu địa phương, đưa các hệ thống điều hòa không khí phức tạp vào nhiệm vụ duy trì nhiệt độ bên trong không đổi.
Vật liệu bên ngoài tòa nhà là một phần quan trọng vì nó hoạt động như một bộ lọc giữa khí hậu bên ngoài và bên trong, và nên tính đến các điều kiện khí hậu địa phương khi thiết kế. Ở những nơi ấm áp, người ta thường tìm cách thông gió cho tòa nhà càng nhiều càng tốt. Ở vùng lạnh, ngược lại, vật liệu bên ngoài có xu hướng cho phép mặt trời đi vào không gian, duy trì nhiệt trong tòa nhà. Hướng của dòng nhiệt luôn đi từ bề mặt nóng nhất đến bề mặt lạnh nhất và sự truyền nhiệt xảy ra khi có sự chênh lệch giữa nhiệt độ của bề mặt bên ngoài và bên trong.
Vào ban ngày, dòng nhiệt thường đi từ bên ngoài vào bên trong, chủ yếu là do bức xạ mặt trời.
Trong đêm, dòng nhiệt thường đi từ bên trong ra bên ngoài.
Một số nghiên cứu đề cập đến các dạng mất năng lượng chính trong một tòa nhà. Nhìn chung, các con số gần 35% cho các bức tường, 25% cho cửa sổ và cửa ra vào, 25% cho mái nhà và 15% cho sàn nhà. Những tổn thất nhiệt xảy ra bởi sự đối lưu, dẫn và bức xạ. Chúng chắc chắn sẽ xảy ra, nhưng nhiệm vụ của kiến trúc sư là quản lý mức độ mất nhiệt nhanh chóng – điều này có thể được kiểm soát thông qua việc sử dụng vật liệu và kỹ thuật xây dựng phù hợp để thiết lập và duy trì vỏ bọc tòa nhà kín nước kết hợp mức độ cách nhiệt cao.
Các nguồn tổn thất năng lượng chính trong các tòa nhà.
Tại thời điểm này, điều quan trọng là phải giải quyết các khái niệm về cách nhiệt và quán tính nhiệt. Cách nhiệt làm giảm mất nhiệt trong mùa lạnh và tăng nhiệt trong mùa nóng. Các vật liệu cách nhiệt như len, sợi gốm, Xốp và polyurethane thường bao gồm nhiều lỗ rỗng. Không khí hoặc các loại khí khác thu được trong các lỗ rỗng này hoạt động như một chất cách điện. Họ sẽ giúp giảm tổn thất nhiệt và tăng. Chúng tôi đã thảo luận về cách tính toán độ truyền nhiệt, còn được gọi là giá trị U, trong bài viết này. Giá trị này cho phép chúng ta biết mức độ cách nhiệt liên quan đến tỷ lệ phần trăm năng lượng đi qua đường bao; nếu số lượng kết quả thấp, chúng ta sẽ có một bề mặt cách nhiệt tốt. Một số lượng cao sẽ cảnh báo chúng ta về một bề mặt thiếu nhiệt. Một khái niệm quan trọng khác là quán tính nhiệt, đó là đặc tính của vật liệu để giữ nhiệt và đưa nó trở lại môi trường từng chút một. Nguyên vật liệu với quán tính cao sẽ có phản ứng chậm trễ về sự thay đổi nhiệt độ khí quyển. Quán tính nhiệt có liên quan ở những vùng có khí hậu với biên độ nhiệt lớn giữa ngày và đêm. Ở các vùng ven biển và các địa điểm có ít chênh lệch nhiệt độ trong ngày, việc sử dụng vật liệu có quán tính nhiệt thấp là đủ để ngăn nhiệt độ cao xâm nhập vào không gian.
Tường
Bao gồm vật liệu cách nhiệt, vật liệu dày hơn và phù hợp hơn trên tường, mất nhiệt (hoặc tăng nhiệt) trong các tòa nhà.
Để giảm sự trao đổi nhiệt giữa bên trong và bên ngoài, điều quan trọng là đầu tư vào vật liệu cách nhiệt, chẳng hạn như len khoáng sản, và sự tích hợp của chúng vào các hệ thống mặt tiền. Thạch cao cũng hoạt động để cải thiện sự thoải mái nhiệt. Màng thông minh hỗ trợ kiểm soát độ kín và độ ẩm, trong khi lớp phủ có thể đóng góp bằng cách cách nhiệt và bảo vệ chống lại thời tiết xấu.
Mái nhà
Bao gồm vật liệu cách nhiệt, vật liệu dày hơn và phù hợp hơn trên mái nhà, mất nhiệt (hoặc tăng nhiệt) trong các tòa nhà.
Luôn luôn nên kết hợp một số loại vật liệu cách nhiệt với mái nhà để tạo sự thoải mái hơn bên trong cấu trúc. Ở những khu vực được khuyến khích làm việc với quán tính nhiệt cao, nên xây dựng một tấm lớn với ứng dụng cuối cùng của một chất cách điện. Ở những khu vực có thể làm việc với quán tính nhiệt thấp, có thể sử dụng lớp lót nhẹ, nhưng luôn luôn có ứng dụng cách nhiệt. Một kỹ thuật được sử dụng rộng rãi, và đã chứng minh kết quả tích cực và chi phí thấp, là sơn gạch màu trắng hoặc sử dụng gạch có màu sáng, vì chúng phản chiếu các tia nắng mặt trời.
Sàn nhà
Bao gồm vật liệu cách nhiệt, vật liệu dày hơn và phù hợp hơn trên các tấm, mất nhiệt (hoặc tăng nhiệt) trong các tòa nhà.
Mặc dù thường bị bỏ qua, lớp cách nhiệt của sàn rất quan trọng để giảm trao đổi nhiệt giữa mặt đất và tòa nhà. Ngoài ra, điều quan trọng là phải đề cập đến việc lựa chọn lớp phủ tường hoặc sàn sẽ ảnh hưởng đến nhận thức về nhiệt độ của người cư ngụ.
Cửa sổ và cửa ra vào
Kính trong cửa sổ và mặt tiền có thể cho phép bức xạ mặt trời xâm nhập vào môi trường, nhưng cũng có thể bảo tồn nhiệt do người cư ngụ, hệ thống sưởi ấm bên trong tòa nhà hoặc cho phép thoát nhiệt, tùy thuộc vào loại công trình. Nói tóm lại, việc kiểm soát bức xạ mặt trời có thể được tóm tắt trong:
- Thừa nhận hoặc chặn ánh sáng tự nhiên;
- Thừa nhận hoặc chặn nhiệt mặt trời;
- Cho phép hoặc chặn tổn thất nhiệt từ bên trong;
- Cho phép tiếp xúc trực quan giữa nội thất và ngoại thất.
Đối với nghiên cứu về hành vi của đóng cửa trong suốt, điều quan trọng là phải xem xét sóng ngắn và sóng dài. Sóng ngắn có thể nhìn thấy và hồng ngoại. Sóng dài là bức xạ hồng ngoại phát ra từ các vật thể nóng. Điều quan trọng là tìm sự cân bằng tốt giữa khả năng giảm tổn thất nhiệt (giá trị u) của cửa sổ so với khả năng tăng hoặc giảm mức tăng nhiệt mặt trời. Tại thời điểm này, giá trị G (Yếu tố mặt trời) rất quan trọng, không gì khác hơn là tỷ lệ phần trăm của bức xạ mặt trời chiếu vào kính và được truyền trực tiếp và gián tiếp ra môi trường. Giá trị G là 1 đại diện cho tổng độ truyền của tất cả các bức xạ mặt trời, trong khi 0,0 đại diện cho một cửa sổ không truyền năng lượng mặt trời. Đó là, ở vùng khí hậu lạnh, “giá trị g” cao hơn sẽ giúp mang lại lợi ích năng lượng mặt trời hữu ích hơn và hạn chế nhu cầu sưởi ấm. Ở các nước khí hậu nóng, một “giá trị g” thấp hơn giúp kiểm soát mức tăng năng lượng mặt trời không cần thiết để hạn chế nhu cầu sưởi ấm. Trong hình dưới đây, chúng tôi cho thấy hoạt động của một số loại kính.
Các loại thủy tinh khác nhau, với tính chất nhiệt khác nhau.
Nhìn chung mỗi vật liệu có thể đóng một vai trò trong chiến lược thiết kế chung. Thông số kỹ thuật cuối cùng không chỉ tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng mà còn mang lại sự thoải mái cho người dùng. Các kiến trúc sư cần phải tính toán thật cẩn thận để đảm bảo công trình đạt hiệu quả tốt nhất.
