Giảm hiện tượng quá nhiệt trong các tòa nhà dân cư đã được cải tạo tại Đan Mạch: Tiềm năng của việc lắp đặt cửa chớp thông gió
Mitigating overheating in renovated Danish residential buildings: The potential of implementing louvred openings
| Tác giả | Laura Annabelle Bugenings
Kamilla Præstiin Andersen Li Rong Aliakbar Kamari |
| Ngày đăng tải | 30/05/2025 |
| DOI | https://doi.org/10.1016/j.jobe.2025.113034 |
| Nguồn bài nghiên cứu | Science Direct |
| Từ khóa | Cửa chớp thông gió
Quá nhiệt Cải tạo Nhà ở dân cư Thông gió |
1 – GIỚI THIỆU
Biến đổi khí hậu dẫn đến gia tăng nhiệt độ toàn cầu và tần suất xuất hiện sóng nhiệt ngày càng cao, gây ảnh hưởng đến sự thoải mái về nhiệt vào mùa hè trong các tòa nhà dân cư. Tại Đan Mạch, việc thiếu các biện pháp ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt như che nắng hoặc tăng cường thông gió khiến tình trạng này trở nên nghiêm trọng hơn, đặc biệt khi các biện pháp cải tạo nhà cửa theo hướng tiết kiệm năng lượng có thể vô tình làm giảm sự thoải mái vào mùa hè.
Các hệ thống làm mát cơ học như điều hòa không khí ngày càng được sử dụng nhiều, gây mâu thuẫn với mục tiêu giảm năng lượng tiêu thụ của EU. Trong khi đó, các phương pháp làm mát thụ động, như thông gió tự nhiên, được xem là giải pháp hiệu quả. Tuy nhiên, thông gió qua cửa sổ vẫn tồn tại nhiều hạn chế như ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết, tiếng ồn, và vấn đề an ninh.
Do đó, bài nghiên cứu này đề xuất sử dụng “cửa chớp thông gió” – một hệ thống kết hợp giữa cửa chớp và cửa thông gió – giúp đảm bảo thông gió ngay cả khi không có người trong nhà, khi thời tiết xấu hoặc có tiếng ồn. Nghiên cứu tập trung vào khả năng áp dụng hệ thống này trong các tòa nhà dân cư tại Đan Mạch nhằm giảm quá nhiệt, đồng thời đánh giá các yếu tố như cấu trúc chịu lực, giá trị kiến trúc, khả năng chiếu sáng tự nhiên và hành vi người dùng.
2 – MÔ TẢ HỆ THỐNG
Cửa chớp thông gió là hệ thống bao gồm các lam chắn (có thể cố định hoặc điều chỉnh) kết hợp với một cửa thông gió, cho phép kiểm soát dòng khí vào – ra mà không ảnh hưởng đến an ninh, tiếng ồn hoặc mưa gió. Các lam chắn này có thể được lắp vào vị trí cửa sổ hiện có hoặc tạo mới trên tường ngoài. Tùy theo thiết kế, louvre có thể chống trộm, chịu thời tiết, chống tiếng ồn, và đảm bảo lưu thông không khí ngay cả khi không có người ở nhà.
Hệ thống này được thử nghiệm để thay thế việc mở cửa sổ thủ công – vốn phụ thuộc vào sự hiện diện và hành vi người dùng – bằng giải pháp bền vững, linh hoạt hơn mà vẫn giữ nguyên chức năng điều tiết thông gió tự nhiên.
3 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu bao gồm ba mục tiêu:
O1: Phân tích khả năng áp dụng cửa chớp thông gió vào nhà ở đơn lẻ (SFH), nhà liền kề (TH) và nhà nhiều căn (MFH) dựa trên kết cấu chịu lực, giá trị kiến trúc và thời kỳ xây dựng.
O2: Đánh giá ảnh hưởng của cửa chớp thông gió đến khả năng chiếu sáng tự nhiên so với cửa sổ thông thường.
O3: So sánh hiệu quả giảm quá nhiệt của hệ thống cửa chớp thông gió so với cửa sổ truyền thống, xét đến hành vi người dùng và đặc điểm mở cửa.
Hai tòa nhà điển hình được chọn làm mô hình nghiên cứu – một nhà ở đơn lẻ (SFH) và một nhà nhiều căn (MFH) – được mô phỏng dưới hai kịch bản: (1) thay thế cửa sổ cũ bằng cửa mới, và (2) lắp đặt cửa chớp thông gió vào vị trí cửa sổ hiện tại. Các mô phỏng được thực hiện bằng phần mềm IDA ICE và Ladybug Tools để phân tích năng lượng, nhiệt độ và ánh sáng.
4 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Khả năng áp dụng (O1): Các tòa nhà xây dựng sau năm 1950 có kết cấu phù hợp để lắp đặt cửa chớp thông gió mà không cần thay đổi lớn về cấu trúc. Tuy nhiên, ở các công trình có giá trị bảo tồn kiến trúc cao, cần cân nhắc yếu tố thẩm mỹ và luật bảo tồn.
Ảnh hưởng đến chiếu sáng (O2): Khi thay thế cửa sổ bằng cửa chớp thông gió, độ chiếu sáng tự nhiên giảm đáng kể (giảm 6–42%), đặc biệt ở các phòng có ít ánh sáng hoặc mặt quay về hướng bắc. Điều này đặt ra yêu cầu phải tính toán kỹ lưỡng khi lắp đặt, có thể cần mở thêm cửa mới để bù ánh sáng.
Hiệu quả giảm quá nhiệt (O3): Hệ thống cửa chớp thông gió giúp giảm đáng kể số giờ vượt ngưỡng nhiệt độ thoải mái (27°C), đặc biệt hiệu quả khi áp dụng chế độ mở phòng ngừa (ở ngưỡng 24°C) và cho phép thông gió khi không có người ở nhà hoặc ban đêm. So với cửa sổ thông thường, cửa chớp thông gió hiệu quả hơn trong các điều kiện mưa, tiếng ồn và an ninh.
5 – KẾT LUẬN
Cửa chớp thông gió là giải pháp hiệu quả và bền vững để cải thiện sự thoải mái nhiệt vào mùa hè trong các tòa nhà dân cư đã được cải tạo. Hệ thống này giúp kéo dài thời gian thông gió, giảm phụ thuộc vào hành vi người dùng và các yếu tố thời tiết bất lợi, đồng thời giảm tiêu thụ năng lượng làm mát.
Tuy nhiên, cần cân nhắc kỹ các yếu tố như ảnh hưởng đến chiếu sáng, cấu trúc chịu lực và giá trị kiến trúc khi triển khai. Với điều kiện phù hợp, đây là giải pháp khả thi không chỉ cho Đan Mạch mà còn có thể ứng dụng tại các quốc gia có khí hậu ôn đới và lối sống tương tự.
