Vật liệu tiết kiệm năng lượng hiện nay được sử dụng khá rộng rãi trong các công trình xây dựng. Thay vì phải bố trí thêm nhiều thiết bị khác nhau để giúp chống thấm, chống nóng, chống tiếng ồn thì hiện nay ở các công trình lớn, sử dụng tường kính hai lớp trong xây dựng sẽ giải quyết được tất cả mọi lo ngại. Với những đặc điểm nổi trội trong tính năng, tường kính hai lớp ngày càng được các kiến trúc sư tin tưởng sử dụng trong các công trình của mình.
Vật liệu này sẽ là giải pháp tiết kiệm năng lượng tốt nhất cho bạn. Hãy cùng chúng tôi phân tích những ưu điểm và mặt còn hạn chế của tường kính hai lớp khi ứng dụng vào công trình của mình. Nếu xem xét và bố trí xây dựng đúng cách bạn sẽ tiết kiệm được phần lớn các chi phí lắp đặt các thiết bị, dụng cụ hỗ trợ khác và chi phí bảo trì đấy.
Mục Lục
Tường kính hai lớp với nhiều tính năng
Đặc tính cách nhiệt, cách âm, không ngăn cản ánh sáng tự nhiên hay hạn chế tầm nhìn khiến tường kính hai lớp ngày càng được nhiều kiến trúc sư ứng dụng cho công trình với quy mô lớn nhỏ rất khác nhau. Tường kính 2 lớp hay kính cách nhiệt 2 lớp được thiết kế theo cấu trúc 2 lớp kính bên ngoài kẹp giữ là khoảng không khí đặc biệt, khí này thường là khí trơ hoặc không khí thô.
Đúng như tên gọi, hệ thống tường kính hai lớp gồm hai lớp kính cường lực đặt song song nhau tạo nên khoang trung gian (vùng đệm) ở giữa có tác dụng ngăn cản tiếng ồn và hấp thụ nhiệt. Vùng đệm này có thể rộng từ 20cm cho tới vài mét, hoạt động như một lớp ngăn cách nắng nóng, gió và tiếng ồn bên ngoài, từ đó điều hòa nhiệt độ bên trong công trình. Một trong những ví dụ kinh điển nhất về ứng dụng tường bao hai lớp là tòa nhà 30 St Mary Axe (hay “The Gherkin” – quả dưa chuột) của kiến trúc sư đại tài Norman Foster cùng các cộng sự.
Luồng không khí đi qua khoang trung gian một cách tự nhiên hoặc được điều khiển bằng cơ học. Trong khi đó, hai lớp tường kính có thể được tích hợp thêm các thiết bị chống nắng.
Kiến trúc sư ứng dụng vào công trình
Dù ý tưởng về tường kính hai lớp không phải là quá mới mẻ nhưng ngày càng có nhiều các kiến trúc sư, kỹ sư ứng dụng tường kính hai lớp cho những công trình mà họ đảm nhiệm. Đặc biệt trong thiết kế nhà chọc trời, tường kính hai lớp càng được ưa chuộng bởi đặc tính trong suốt, khả năng cách nhiệt, cách âm tuyệt vời, từ đó làm giảm chi phí điện cho điều hòa không khí và loại bỏ nhu cầu về công nghệ dành riêng cho cửa sổ. Thêm vào đó, cấu trúc tường kính hai lớp còn rất linh hoạt. Dễ dàng thích ứng với mọi điều kiện thời tiết dù lạnh giá hay nắng nóng. Chính sự linh hoạt này khiến tường kính hai lớp trở nên hấp dẫn các kiến trúc sư.
Thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hóa phát triển kéo theo việc các thiết bị tiên tiến được áp dụng rất nhiều vào trong thực tiễn để tăng năng suất, tăng chất lượng sản phẩm và phục vụ tốt nhất cho cuộc sống của con người. Đối với nhà ở, văn phòng hay những nơi sinh hoạt gần gũi cũng không ngoại lệ, các vật liệu tiên tiến được sử dụng kết hợp trong các thiết kế theo phong cách truyền thống vốn dĩ lấy các vật liệu đơn giản, tinh tế và gần gũi làm chủ đạo.
Phân tích ưu và nhược điểm
Dưới đây là những ưu điểm và nhược điểm của tường kính hai lớp:
Ưu điểm:
- Giảm nhu cầu sử dụng năng lượng để làm mát và sưởi ấm.
- Không che chắn tầm nhìn và ánh sáng tự nhiên.
- Tăng cường cách nhiệt, cách âm.
- Cho phép thông gió tự nhiên diễn ra và làm mới không khí. Tạo ra một môi trường sống lành mạnh hơn.
Nhược điểm:
- Chi phí xây dựng ban đầu cao hơn nhiều so với phương thức truyền thống.
- Tốn nhiều không gian hơn.
- Yêu cầu bảo trì thường xuyên.
- Có thể hoạt động không đúng thiết kế khi bối cảnh xung quanh thay đổi đáng kể.
Bằng cách thay đổi các chi tiết nho nhỏ, chẳng hạn như đóng, mở các lỗ thông gió ở hai đầu tường kính hoặc kích hoạt thiết bị luân chuyển không khí, cơ chế hoạt động của tường kính hai lớp sẽ thay đổi theo. Vì vậy việc áp dụng vật liệu này là giải pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả nhất.
Cơ chế hoạt động ở các vùng khí hậu
Khí hậu lạnh
Ở những vùng khí hậu lạnh, các lỗ thông gió sẽ được đóng kín. Lúc này, vùng đệm không khí ở giữa hoạt động như một hàng rào. Ngăn cản quá trình thất thoát nhiệt ra bên ngoài. Lượng nhiệt mặt trời chứa trong khoang trung gian có thể sưởi ấm vùng không khí lân cận. Từ đó làm giảm nhu cầu sử dụng điện cho hệ thống sưởi ấm trong nhà.
Khí hậu nóng
Tại vùng khí hậu nóng, các lỗ thông gió ở hai đầu sẽ được mở ra. Khi đó, khoang trung gian được thông hơi với bên ngoài tòa nhà. Nhằm giảm thiểu hấp thụ nhiệt mặt trời và giảm tải làm mát. Lượng nhiệt dư thừa sẽ thoát ra ngoài dựa theo hiệu ứng ống khói. Trong phương pháp này khí lạnh sẽ gây áp lực với khí nóng, buộc nó phải di chuyển lên trên. Khi khí nóng bay lên sẽ tạo ra áp lực kéo khí tươi (không khí lạnh mới) ở bên ngoài. Vào thế chỗ cho khí nóng vừa bay lên, từ đó làm mát vùng không khí xung quanh.
Như vậy, cơ chế hoạt động của tường kính 2 lớp phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện bên ngoài (bức xạ mặt trời, nhiệt độ bên ngoài…). Ảnh hưởng trực tiếp đến sự thoải mái và chất lượng không khí bên trong. Do đó, tùy từng trường hợp mà tường kính hai lớp sẽ được tinh chỉnh linh hoạt cho phù hợp. Điều này đòi hỏi kiến trúc sư phải có kiến thức vững chắc. Về hướng di chuyển của mặt trời, hoàn cảnh, bức xạ địa phương, Và điều kiện nhiệt độ, mật độ xây dựng và nhiều yếu tố liên quan khác.