Passive House – Công nghệ cho tương lai
Posted by

Passive House – Công nghệ cho tương lai

Sau khi được hoàn thiện, một công trình thường không được đụng đến trong hàng thập kỉ; do đó các tiêu chuẩn năng lượng mà nó được thiết kế hoặc cải tạo là rất quan trọng. Tại Hội nghị Passive House International Công trình thụ động quốc tế 2014 tại Aachen, Đức, diễn ra vào tháng 5 vừa qua, các chuyên gia từ khắp nơi trên thế giới đã chỉ ra xu hướng xây dựng phù hợp với tương lai. Cấu kiện xây dựng hiệu quả năng lượng cao là một bước tiến đột phá. Và một số ví dụ chứng minh tiến bộ trên đã được trình bày tại cuộc triển lãm bên lề Hội nghị.

“Xây dựng và cải tạo hiệu quả năng lượng ngày càng bớt tốn kém qua mỗi năm và do đó trở nên hấp dẫn hơn đối với chủ sở hữu công trình,” Tiến sĩ Wolfgang Feist, Viện trưởng Viện Nhà thụ động giải thích. Được trao tại Hội nghị, Giải thưởng Component Award dành cho cửa sổ chứng minh rằng công nghệ Nhà thụ động sẽ giúp tiết kiệm đáng kể chi phí cho công trình. “Đầu tư vào hiệu quả năng lượng các tòa nhà của chính bạn là câu hỏi đầu tiên và quan trọng nhất về vấn đề kinh tế”, Feist nói. “Cải thiện sự tiện nghi là một lợi ích gia tăng, cũng là một đóng góp đáng kể cho cuộc chiến chống lại biến đổi khí hậu.”

Hội nghị tại Aachen cũng ghi nhận một thực tế là bản thân kiến trúc cũng được hưởng lợi từ giải pháp Nhà Thụ động. Tại lễ khai mạc hội nghị, sáu công trình và một khu vực lãnh thổ đã được trao giải thưởng Nhà thụ động 2014, bao gồm một chung cư ở Berlin (Đức), một công trình cải tạo New York (Mỹ), một tòa nhà hội thảo tại Goesan (Hàn Quốc), một bảo tàng nghệ thuật ở Ravensburg (Đức), một công trình phức hợp tại Espoo (Phần Lan), một ngôi nhà bậc thang ở Philadelphia (Mỹ), và toàn bộ một khu nhà thụ động ở Heidelberg (Đức). Giải thưởng đã được cấp như một phần của dự án PassREg được EU tài trợ (Vùng Nhà Thụ động với Năng lượng Tái tạo) và tiếp tục được hỗ trợ bởi Bộ Kinh tế và Năng Lượng Đức.

Trong hai ngày hội nghị, gần một trăm bài tham luận từ các chuyên gia đã được đưa ra, với đa dạng các chủ đề, từ những thách thức do việc xây dựng nhà thụ động trong vùng khí hậu khác nhau đến các trải nghiệm trong Siêu thị được thiết kế theo hướng thụ động và Bể bơi trọng nhà thụ động. Một phiên họp đặc biệt, được tổ chức trong khuôn khổ của dự án EuroPHit tập trung vào từng bước cải tạo các tòa nhà hiện hữu, được tổ chức. Phiên họp đặc biệt nhấn mạnh vào những phát triển có ảnh hưởng lớn đến lĩnh vực xây dựng, như Chỉ thị tòa nhà châu Âu (European Buildings Directive). Các quy định này yêu cầu tất cả các tòa nhà được thiết kế theo xu hướng của năm 2021 “Công trình năng lượng gần bằng không” (Nearly Zero Energy Buildings) và có thể dễ dàng đạt được thông qua một sự kết hợp giữa nhà thụ động và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo.

Viện Công trình Thụ động (Passive House Institute) đang chuẩn bị cho bước tiến này thông qua giới thiệu các loại giấy chứng nhận mới. Trong tương lai, không chỉ là nhu cầu năng lượng, mà việc sản xuất năng lượng trên hoặc gần các tòa nhà sẽ được xem xét tới ví dụ sử dụng hệ thống quang điện. Trong bài phát biểu kết luận của mình, Tiến sĩ Feist đưa ra một phương pháp mới đánh giá tổng thể về nhu cầu năng lượng công trình; lấy ví dụ tham khảo là một kịch bản tương lai có sử dụng độc quyền năng lượng tái tạo kết nối thông qua mạng lưới điện.

Sự ra đời của designPH, công cụ lập kế hoạch 3D mới, vô cùng được chào đón, đặc biệt là các nhà thiết kế và kiến ​​trúc sư trong hội nghị. Phần mềm này hoạt động dựa trên công cụ SketchUp, cho phép đầu vào 3D của thiết kế dữ liệu năng lượng có liên quan – vỏ công trình và dữ liệu che nắng được phát hiện tự động và có thể được tối ưu hóa theo yêu cầu. Kết quả sau đó có thể được xuất sang công cụ lập kế hoạch Nhà thụ động toàn cầu mang tên PHPP chỉ với một vài cú nhấp chuột.

Hơn một phần ba tổng năng lượng tiêu thụ ở các nước công nghiệp được tiêu dùng trong tòa nhà, và hầu hết để sưởi ấm. Lượng tiêu thụ này có thể được giảm đến 90 phần trăm khi sử dụng công nghệ Nhà thụ động. Từ đó, nhu cầu năng lượng còn lại (10%) có thể dễ dàng đáp ứng nhờ năng lượng tái tạo. Hướng thiết kế này do đó không chỉ mang lại lợi ích về kinh tế, mà cũng đóng góp quan trọng đối với cuộc cách mạng năng lượng và bảo vệ môi trường.

Nhà thụ động/Công trình thụ động là gì

Trên thế giới hiện nay , xu thế xây dựng Passive House (căn nhà thụ động) đang rất được quan tâm. Có nhiều học viện, nhiều trung tâm quốc gia nghiên cứu và cổ xúy cho kiểu nhà này, như: Viên Passive House, Darmstadt, Đức; dự án EU SAVE cổ xúy cho Passive House của các nước Cộng Đồng Châu Âu; Passive House UK của Vương quốc Anh…

Nhưng tại sao là Passive ? Trong ngôn ngữ, từ passive (thụ động) có vẻ yếm thế, từ active (chủ động) xem ra xông xáo hơn. Nhưng trong sinh quyển chúng ta đang sống, xây dựng bất cứ cái gì quá chủ động can thiệp vào thiên nhiên lại gây ra nhiều tiêu cực hơn cách “thụ động” hòa hợp. Như vậy, thụ động ở đây là chủ động thụ động với ý thức rằng, sống nhường nhịn thiên nhiên mới là đích thực cùa khôn ngoan vì thiên nhiên nuôi nấng được chúng ta và cũng có thể hủy diệt chúng ta. Từ đó hiểu đơn giản nhất về passive house là làm sao tạo ra căn nhà dễ chịu về nhiệt độ mà không đòi hỏi –hoặc rất ít- phải sử dụng đến năng lượng để chạy các thiết bị làm mát (ở xứ lạnh là thiết bị sưởi ấm). Đó là căn nhà sử dụng năng lượng cực thấp (ultra-low energy building). Nói cách khác thiết kế passive là biết sử dụng ưu thế của dòng năng lượng và vật liệu tự nhiên để duy trì sự dễ chịu về nhiệt độ. Do căn nhà tự sưởi hay tự làm mát bản thân nên gọi là passive.

Thử nghĩ về một cách sống active, công nghiệp, hiện đại và ngạo nghễ: xây một ngôi nhà lộng lẫy, gắn máy lạnh tất, và xem như ta có thể biến ngôi nhà thành kiểu sống Châu Âu ôn đới lộng lẫy, ghế bành kiểu Victoria, giường nệm kiểu Louis, trãi thảm, khăn màn, trướng cửa lộng lẫy…, đến mức chỉ thiếu cái lò sưởi nữa là y như đang sống ở trời Âu mát lạnh, ngay giữa long Sài Gòn nóng chảy mỡ!

Chủ động, tích cực thay đổi khí hậu như thế thật đang sợ vì về mặt cá nhân: ăn trong máy lạnh, ngủ trong máy lạnh mãi chỉ…thêm bệnh; về mặt tài chánh thì hóa đơn tiền điện sẽ làm ta nghèo đi; về mặt cộng đồng, ta cần biết, máy lạnh chẳng qua chỉ là một chiếc “bơm nhiệt”: nó bơm cái nóng từ trong căn nhà truyền ra ngay căn nhà hay khu phố bên cạnh, ai cũng dùng máy lạnh thì cả khu vực sẽ nóng lên; về mặt quốc gia, chẳng kiếm đủ tiền để phát triển nguồn điện cho kiểu sống như vậy và về môi trường thì bao nhiêu nguồn nhiên liệu sẽ phải đốt để duy trì nguồn điện cần thiết ấy và khí thải từ đây sẽ đưa hết vào khí quyển…Cho nên ở tấm vĩ mô, cộng đồng thế giới và các quốc gia đang rất chú ý khuyến khích phát triển các “căn nhà thụ động” này.

Nhưng, nội dung của bài viết này chỉ dừng lại ở chuyện cụ thể gần gũi: làm sao xây hay cải tạo căn nhà có điều kiện sống tốt, không phải dùng năng lượng nhiều như vậy, và đừng quá đắt đỏ cầu kỳ? Nhà thụ động (passive house) chính là giải pháp mà nhiều người đang chọn.

Một Passive House có dễ thực hiện?

Trước hết, xin đừng hoảng lên về khái niệm “ngôi nhà sinh thái” này, nó không đắt, không cầu kỳ, không high-tech, ngược lại nó nằm ngay trong truyền thống sống của dân tộc. Bởi, về mặt lịch sử, cần chú ý rằng, thiết kế passive không phải là một phát hiện mới, mà chỉ là cái cũ vừa được tìm lại. Ở khắp nơi trên thế giới, chính những kiến trúc nhà ở bản địa rất là passive vì nó tích hợp từ kinh nghiệm xây dựng bản địa, truyền thống được thử nghiệm qua thời gian. Tất cả sử dụng vật liệu tại chỗ và ít có can thiệp kỹ thuật.

Cho nên, có phải rằng, chính căn nhà Việt truyền thống ( nhà tranh , nhà rường, nhà vườn Huế, nhà ống Hội An…tạo cho ta cảm giác sống rất dễ chịu mà không cần đến cái quạt máy, chứ chưa nói đến máy lạnh); rồi người Pháp với kiến trúc Đông Dương tạo ra các biệt thự Pháp, nhà phố Pháp…cũng là điển hình về sự thoải mái về nhiệt độ.

Như thế chúng ta có nhiều kinh nghiệm từ truyền thống về vấn đề này. Câu hỏi của ngày nay là làm sao áp dụng được tất cả những điều này vào cách sống đô thị đương đại. Mục tiêu là:

  1. Cải thiện rõ rệt sự dễ chịu của căn nhà
  2. Giảm chi phí năng lượng
  3. Giảm hiệu ứng nhà kính cho môi trường

Và, để có được một passive house (dù xây mới hay cải tạo cái hiện có) các chuyên gia trên trên thế giới nhấn mạnh đến các yếu tố sau: xem xét về khí hậu, chọn hướng và vị trí, thiết kế thông thoáng tự nhiên (passive cooling), tính toán vỏ bọc kiến trúc để ngăn nhiệt (insulation), tìm kiếm vật liệu thích hợp (thermal mass), tính toán lấy sáng và ngăn sáng qua cửa sổ (glazing), che chắn ánh nắng chiếu trực tiếp vào căn nhà (shading), tận dụng ánh sáng tự nhiên (skylights)…Tuy nhiên trong phạm vi của bài viết chúng tôi muốn nhấn đến hai yếu tố có thể ứng dụng ngay, đó là passive cooling và shading.

Làm mát thụ động (passive cooling) ra sao?

Ta biết rằng, hơi nóng vào ra nhà qua mái, tường, cửa sổ và cửa ra vào, Ngoài ra tường ngăn trong nhà, cửa phòng và chách ngăn phòng cũng có tác động đến việc phân phối nhiệt trong nhà. Tất cả được gọi chung là vỏ bọc căn nhà . Passive cooling là làm sao để vỏ bọc tòa nhà chống được nóng tốt nhất, giảm thiểu tối đa việc hút hơi nóng từ môi trường bên ngoài và điều hòa nhiệt độ căn nhà nhờ các nguồn cooling tự nhiên, như: 1/ Chuyển động của không khí 2/ Gió mát ( cooling breeze) 3/ Sự bốc hơi…Đây đồng thời là cách rẻ nhất để làm mát ngôi nhà và ít tác động đến môi tường nhất.

Những yếu tố chính của yếu tố passive cooling là: Tính hướng nhà để đón gió, tăng thong thoáng tự nhiên bằng việc giảm các vật chắn dòng không khí xuyên nhà, trang bị thêm quạt điện để cung cấp thong thoáng khi thiếu gió, phân bố các phòng sinh hoạt hợp lý để tối ưu hóa hoạt động ban ngày và đem lại sư dễ chịu ban đêm, đặt cửa sổ đúng và cửa sổ có tráng lớp bảo vệ để hạn chế nhiệt xâm nhập và tăng thong thoáng, che nắng hiệu quả kể cả dùng cây xanh, cah1c nhiệt đúng mức, dùng đúng vật liệu xây dựng, dùng màu sơn nhạt cho tường và mái để phản xạ nhiệt tốt…

Cụ thể cho căn nhà bạn sắp xây hay cải tạo, là :

  • Phải thiết kế hàng hiên và mái che để chống xâm nhập của nắng trời, xem xét việc che nắng cho cả tòa nhà bằng một mái treo.
  •  Tối ưu hóa hiệu quả của tường bao ngoài ( tường này cũng được che nắng bằng dây leo hay cây xanh ) trong việc cản nhiệt và sắp đặt để tạo ra hiệu ứng ống phễu cho gió mát đi qua căn nhà.
  • Chỗ nào có thể thì sử dụng cách phân bố nhà một không gian với tường bao càng ít càng tốt ( nhưng được che nắng tốt nhất) để bảo đảm thong gió và thoáng nhiệt.
  • Thiết kế đường dẫn tạo ra thong gió chéo tốt ( thô gió chéo nôm na là khi gió vào thì có lối ra cho nó, như bố trí một cửa sổ đón gió thì bức tường đối diện mở một cửa sổ cho gió thoát ra…), không dùng quá nhiều vách ngăn, nhiều phòng làm cản trở chuyển động của không khí.
  • Tạo ống thoát khí nóng trên mái với quả cầu gió qua cửa sổ nóc vòm…
  • Che nắng ngoài sân quanh nhà bằng cây hoặc cỏ để giảm nhiệt mặt đất
  • Chọn cửa sổ rộng tối đa (có lam che nắng), tránh cửa kính gắn cố định.
  • Trang bị thêm quạt trần để tạo dòng chuyển động khí khi không có gió.
  • Dùng vật liệu cách nhiệt tốt.
  • Thiết kế cây xanh để hút dẫn gió mát và lọc gió mạnh.

Che nắng trực tiếp (shading), điều đơn giản mà quan trọng

Che nắng cho căn nhà và cho không gian bên ngoài giúp giảm nhiệt độ mùa hè, cải thiện sự dễ chịu và tiết kiệm năng lượng. Cần biết rằng, ánh mặt trời chiếu trực tiếp lên một bức tường cũng tạo ra một lượng nhiệt không thua một lò sưởi. Nhưng che nắng chiếu trực tiếp có thể hạn chế 90% lượng nhiệt này.

Việc che nắng phụ thuộc khí hậu và hướng, nguyên tắc chung là:

  • Hướng bắc: nên dùng tấm che cố định hay điều chỉnh được và đặt theo chiều ngang phía trên cửa sổ .
  • Hướng đông và tây: dùng tấm che đứng điều chỉnh được, đặt thẳng đứng bên ngoài cửa sổ.
  • Hướng đông bắc và tây bắc: dùng tấm che điều chỉnh.
  • Hướng đông nam và tây nam: trồng cây để che chắn.

Dùng cây xanh che cho căn nhà đặc biệt là cửa sổ nhằm giảm chói và nóng. Hướng bắc nên dùng cây thay là theo mùa, phía đông và tây dùng cây có lá xanh quanh năm.

  • Phát huy cách sử dùng hàng hiên sâu rất sở trường của kiến trúc thuộc địa, ngoài ra dùng ban công hay pergola-để che nắng mặt trời lên cao ở phía đông và tây. Cần nhớ các cách này không ngăn được ánh nắng góc thấp vào mùa hè, nên cần sử dụng kết hợp với cây xanh.
  • Hàng dây leo là bong che uyển chuyển, nếu dựng cách tường nửa mét giúp thong thoáng và làm mát.
  • Trồng cò hay các loại dây bò sát đất thay vì láng nền cũng giúp giảm nhiệt phản xạ từ nền.
  • Chú ý rằng, ánh nắng là sóng có bước sóng ngắn nên có thể xuyên qua kính đi vào nhà, nhiệt độ phát xạ từ ánh nắng bị đồ nội thất hấp thụ sau đó phản xạ lại khắp nơi trong nhà. Điều oái ăm là song phản xạ này lại là sóng có bước sóng dài nên không xuyên qua kính được, lượng nhiệt mắt kẹt này tốt cho căn nhà mùa đông nhưng rất xấu cho mùa hè.
  • Kính cửa sổ phải có tráng lớp ngăn nhiệt. Kính không có lớp bảo vệ là một trong những nguyên nhân làm nhiệt xâm nhập.
  • Cần dùng các tấm che bên ngoài cho các cánh cửa. Màu nhẹ phản xạ nhiều nhiệt. Tấm che bên trong không ngăn được nhiệt trừ khi nó phản xạ .

Ngăn ánh sáng trời từ kính trên mái với tâm ngăn ngoài hay các lam che nắng. Chú ý, kính mái nhận được nhiệt gấp hai lần cửa sổ quay về phía tây.

Tổng hợp từ GreenMagazine và Lưu Vĩ Lân

0 0 1721 15 October, 2014 Trào lưu công trình xanh thế giới October 15, 2014
1 vote

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Facebook Comments