Điều hòa không khí chiếm 10% tiêu thụ năng lượng toàn cầu hiện nay, chỉ riêng việc làm mát không gian trong năm 2016 đã gây ra 1045 tấn CO2 phát thải. Con số này dự kiến ​​sẽ tăng lên, với 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. Thiết kế bằng vật liệu làm mát tự nhiên có thể giúp giảm thiểu những tác động môi trường bằng cách giảm nhu cầu sử dụng máy lạnh. Dưới đây là 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 tòa nhà một cách hiệu quả về mặt năng lượng.

* Khối lượng nhiệt và cách nhiệt.

Mỗi vật liệu dày đặc như đá, bê tông và đất đều có một số đặc tính cho phép chúng hoạt động như vật liệu cách nhiệt tốt. Những điều này lần lượt bao gồm dẫn nhiệt tốt (khả năng làm mát thụ động), độ trễ nhiệt (truyền nhiệt chậm), hệ số phản xạ thấp (phân phối lại nhiệt thấp hơn) và khả năng tích nhiệt cao (khả năng lưu trữ nhiệt cao). Khi những vật liệu như vậy được sử dụng với số lượng lớn, tính chất đặc biệt của chúng trở nên đặc biệt mạnh mẽ, được minh chứng bởi những ‘ngôi nhà hang động’ độc đáo như Summer Cave House của Kapsimalis Architects ở Santorini.

Các dự án khác, như Concrete House II của A-cero, dựa vào những bức tường bê tông dày để đạt được hiệu quả tương tự.

Những ngôi nhà truyền thống hơn có thể không sử dụng những vật liệu cồng kềnh như vậy mà thay vào đó dựa vào khả năng cách nhiệt hiệu quả. Thông thường, điện trở nhiệt của vật liệu cách nhiệt được đo bằng cái được gọi là ‘hệ số R’ hoặc ‘giá trị R’. Giá trị này càng cao, vật liệu càng chịu nhiệt và chất cách điện càng hiệu quả. Các vật liệu như polystyrene, bọt polyurethane và bọt phenolic là những ví dụ về chất cách nhiệt có giá trị R cao phi thường.

* Nguyên liệu tự nhiên.

Bên cạnh những bức tường bê tông dày, Concrete House II của A-cero và vô số các thiết kế tương tự có khả năng chịu nhiệt sử dụng các yếu tố tự nhiên như mái nhà xanh. Mái nhà xanh không chỉ mang tính thẩm mỹ mà còn có tác dụng tạo bóng mát, thoát nhiệt không khí, giảm nhiệt độ cho mái nhà. Một số ví dụ đáng chú ý bao gồm Học viện Khoa học California của Renzo Piano

Trường Nghệ thuật Nanyang của CPG và Villa Bio của Enric Ruiz-Geli.

Việc kết hợp nước vào một tòa nhà cũng có thể làm mát một ngôi nhà thông qua sự bay hơi và luồng không khí, tùy thuộc vào khí hậu. Phương pháp luận này đã được công nhận sớm nhất từ ​​những người La Mã, những người thường thiết kế nhà của họ xung quanh một hồ bơi ở sân trung tâm.

* Vật liệu và vị trí cửa sổ.

Những mái nhà màu xanh lá cây và các tính năng của nước có vẻ quá mức đối với chủ nhà hoặc nhà thiết kế bình thường, nhưng việc làm mát thụ động cũng có thể dễ dàng như việc chọn kính phù hợp cho cửa sổ của tòa nhà. Những lợi ích này có thể được tăng lên với rèm bên ngoài, ngăn ánh sáng mặt trời chiếu vào cửa sổ và do đó giảm lượng nhiệt hoặc ánh sáng chói chiếu vào bên trong. Ngay cả vị trí của các cửa sổ này cũng có tác dụng làm mát thụ động thông qua hệ thống thông gió chéo, hoặc sắp xếp các cửa sổ để tạo điều kiện lưu thông không khí. Các ví dụ đáng chú ý về hệ thống thông gió chéo bao gồm các ngôi nhà súng ngắn ở Louisiana, giúp giảm thiểu các bức tường bên trong có thể cản trở gió lùa ngang.

* Lợp mái.

Cuối cùng, mái phản chiếu sáng màu, một giải pháp thay thế khác cho mái xanh, có thể làm mát nội thất một cách hiệu quả bằng cách chuyển hướng tia nắng mặt trời và giảm sự hấp thụ nhiệt. Ví dụ bao gồm mái nhà có tấm phủ, ngói phản chiếu hoặc ván lợp, sơn phản quang. Trong khi các mái tiêu chuẩn hoặc màu tối có thể lên tới 150 độ F khi nắng nóng gay gắt, thì mái sáng có thể chỉ đạt 50 độ trong cùng điều kiện.

Những mái nhà và mái che cao cũng có thể cho phép nhiệt hiện có tăng lên và thoát ra các khu vực đang sử dụng. Tương tự, những mái hiên có thể bảo vệ nội thất khỏi ánh sáng mặt trời và ánh sáng chói. Nhìn chung, cân nhắc 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.

theo Archdaily.

kts.nhatanhlee dịch