VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG CÁCH NHIỆT CHO TÒA NHÀ ThS NGUYỄN SƠN LÂM, TS PHẠM ĐỨC HẠNH Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Bài báo giới thiệu nguyên lý cách nhiệt, yếu tố liên quan đến lựa chọn cách nhiệt cho tòa nhà (hiệu suất nhiệt, hiệu suất vòng đời, an toàn phòng cháy…), thiết kế cách nhiệt phương thức cách nhiệt cho tòa nhà hướng dẫn cách nhiệt cho vỏ kết cấu bao che tòa nhà bao gồm: Tường, mái Lời nói đầu Theo kết nghiên cứu công bố giới tòa nhà thấp tầng không cách nhiệt lượng nhiệt truyền qua tường chiếm 15-25%, 25-35% qua cửa kính; 10-20% qua sàn; 25-35% qua mái 5-25% rò lọt khí [2] Ở Việt Nam tòa nhà cao tầng lượng nhiệt truyền qua tường 1045%; 45-80% qua cửa kính; 1-5% qua mái; 1-10% qua sàn 5-18% rò lọt [1] Việc cách nhiệt cho tòa nhà giải pháp hữu hiệu để góp phần đạt thoải mái tiện nghi nhiệt cho người sinh sống, làm việc, nghỉ ngơi tiết kiệm lượng cho sưởi ấm điều hòa thông gió, thông qua giảm phát thải khí nhà kính ứng phó với biến đổi khí hậu Việc thi công cách nhiệt cho mái, tường… giúp giảm 15-25% lượng tiêu thụ cho sưởi ấm làm mát Hiệu cách nhiệt phụ thuộc vào số yếu tố sau: loại vật liệu cách nhiệt, chiều dày, nhà sản xuất, chất lượng thi công… Cách nhiệt giúp làm giảm tổn thất nhiệt thu nhận nhiệt không mong muốn qua làm giảm nhu cầu lượng hệ thống sưởi ấm làm mát Hiểu theo nghĩa hẹp việc sử dụng vật liệu cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt thấp để hạn chế truyền nhiệt qua vỏ kết cấu bao che tòa nhà tăng mức độ phản quang Cách nhiệt cho tòa nhà liên quan đến loạt thiết kế giải pháp kỹ thuật để giải phương thức trình truyền nhiệt như: dẫn nhiệt, đối lưu xạ nhiệt [3] Việc cách nhiệt thực cho bề mặt bên bên kết cấu tường bao che tòa nhà Đối với tòa nhà xây dựng từ trước, loại vật liệu cứng dạng lựa chọn thích hợp sử dụng để cách nhiệt cho toàn nhà từ móng đến mái Nguyên lý cách nhiệt Một tòa nhà không thiết kế cách nhiệt dẫn đến bị nhiệt đáng kể mùa đông gia tăng nhiệt vào mùa hè Quá trình nhiệt từ tòa nhà môi trường nhận nhiệt từ môi trường vào tòa nhà giới thiệu mô hình [4] Cách nhiệt giải pháp ngăn ngừa tổn thất nhiệt nhận nhiệt với việc tạo rào cản nhiệt mặt kết cấu bao che có chênh lệch nhiệt độ Rào cản ngăn cản dòng nhiệt truyền vào tòa nhà chế tạo từ vật liệu cách nhiệt dạng khối vật liệu cách nhiệt phản xạ kết hợp hai, thực theo cách thức khác Hình Mô hình nhiệt vào mùa đông thu nhiệt vào mùa hè tòa nhà Thuật ngữ “vật liệu cách nhiệt” dùng để vật liệu tổ hợp vật liệu có khả ngăn cản dòng nhiệt truyền từ môi trường bên vào tòa nhà ngược lại Một số vật liệu sử dụng 36 như: Xenlulo, thủy tinh, khoáng, xốp polystyrene, polyurethane, sợi gỗ, sợi thực vật (lanh, bông, nút chai,…), sợi tái chế, rơm thực vật, chất xơ động vật (lông cừu) Khi vật liệu Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG thiết kế lắp đặt mái, trần, tường sàn tòa nhà làm giảm dòng nhiệt truyền từ môi trường bên vào tòa nhà vào mùa hè, môi trường bên vào mùa đông đồng thời giảm thiểu nhu cầu lượng sử dụng cho sưởi ấm làm mát tòa nhà Mặc dù trần nhà tường cách nhiệt vật liệu cách nhiệt nhiệt xảy vào mùa đông nhận nhiệt vào mùa hè diện tích kính không che chắn đủ lớn xảy qua lỗ mở thông tường cố định khe nứt xung quanh cửa cửa sổ Lớp che phủ thích hợp phía bên cửa sổ (chẳng hạn rèm cửa) có vai trò quan trọng kết hợp với vật liệu cách nhiệt để ngăn cản trình truyền nhiệt xạ vào tòa nhà Do khuyến nghị phải sử dụng kết hợp vật liệu cách nhiệt với hệ thống che chắn nắng thích hợp cho cửa sổ, tường kính Nếu hệ thống che chắn nắng nhiệt xạ mặt trời xâm nhập vào tòa nhà qua cửa sổ làm tăng nhiệt độ môi trường bên gây khó chịu cảm giác nhiệt cho người sống làm việc môi trường Yếu tố lựa chọn vật liệu cách nhiệt cho tòa nhà Trước định lựa chọn vật liệu cách nhiệt cho tòa nhà cần xem xét yếu tố sau đây: 3.1 Hiệu suất nhiệt – Giá trị nhiệt trở R Khi sử dụng cách nhiệt cho tòa nhà, điều quan trọng xác định giá trị nhiệt trở qui định theo Quy chuẩn Xây dựng Quốc gia Hiệu suất nhiệt nhiệt trở vật liệu cách nhiệt tính chất quan trọng cần phải xem xét 3.2 Hiệu suất vòng đời Hiệu suất vòng đới vật liệu cách nhiệt cần phải xét đến Bởi để đảm bảo tiết kiệm lượng theo thiết kế cho tòa nhà, điều quan trọng lớp cách nhiệt không bị hư hỏng lún xẹp theo thời gian đáp ứng tuổi thọ công trình 3.3 An toàn phòng cháy Vật liệu cách nhiệt phải loại không gây cháy, kiểm tra theo tiêu chuẩn hành đặt tất loại nhà vật liệu xếp vào loại dễ cháy theo tiêu chuẩn hành, phải kiểm tra phân loại theo qui định để sử dụng ứng dụng cho phù hợp 3.4 Độ ẩm giá trị nhiệt trở thiết kế tiếp xúc với độ ẩm Một số sản phẩm cách nhiệt không thấm nước tiếp xúc với độ ẩm, không giữ nước hay làm cho nước thoát ưu tiên sử dụng 3.5 Kiểm soát rò lọt khí Rò lọt khí thường xảy khu vực tòa nhà chưa đóng kín hay cách nhiệt phù hợp, chẳng hạn như: Các vị trí xung quanh cửa sổ, cửa vào, lò sưởi, đường ống dẫn hệ thống sưởi ấm điều hòa thông gió… Để kiểm soát rò lọt khí bịt chỗ hở giải pháp thích hợp như: Gắn nẹp, lắp gioăng xảm keo vào khe hở xung quanh cửa vào, cửa sổ kẽ hở khác 3.6 Phân tích vòng đời Phân tích vòng đời đánh giá tác động môi trường liên quan tới sản phẩm thông qua việc kiểm tra đặc tính môi trường sản phẩm nhiều giai đoạn gồm: Trước sản xuất; sản xuất; phân phối/đóng gói; sử dụng; tái sử dụng; bảo quản quản lý chất thải Khi đánh giá giai đoạn này, đánh giá vòng đời rõ thuộc tính có lợi môi trường [5] Thiết kế cách nhiệt cho tòa nhà Việc thực cách nhiệt cho tòa nhà đủ phụ thuộc vào thiết kế tòa nhà, vùng khí hậu đặc thù, chi phí lượng, ngân sách ưu tiên chủ đầu tư Vùng khí hậu khu vực có ảnh hưởng lớn đến yêu cầu khác Trong trường hợp ban hành quy chuẩn xây dựng quy chuẩn qui định rõ giới hạn tối thiểu cách nhiệt cần phải đạt cho vùng khí hậu cụ thể Trong trường hợp chưa có quy chuẩn kỹ thuật tham chiếu giá trị quy định quy chuẩn nước có điều kiện khí hậu tương đồng Việc cách nhiệt cho tòa nhà vượt qui định quy chuẩn thường kiến nghị thực điều kiện biến đổi khí hậu với xu hướng nhiệt độ tăng cao tương lai gần Việc thiết kế cách nhiệt cho tòa nhà cần phải dựa việc xem xét cẩn thận phương thức truyền lượng hướng truyền nhiệt cường độ truyền nhiệt Điều thay đổi ngày theo mùa Điều quan trọng để chọn thiết kế phù hợp, kết hợp xác đầy đủ việc sử dụng vật liệu cách nhiệt kỹ thuật xây dựng đáp ứng phù hợp với tình hình cụ thể riêng tòa nhà Vật liệu cách nhiệt hiệu cách nhiệt Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 37 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG Để xác định xem cần phải thực bổ sung cách nhiệt đến mức nào, việc cần phải xác định rõ hệ số cách nhiệt thực (hệ số nhiệt trở tổng truyền nhiệt tổng U) cho tòa nhà hữu vị trí thực việc cách nhiệt Việc phải thực quan tổ chức với cá nhân có trình độ chuyên môn kiểm toán lượng, tập trung vào việc đánh giá khả cách nhiệt tòa nhà đến mức độ phần công việc công tác kiểm toán lượng toàn tòa nhà Ví dụ Hoa Kỳ, ước tính sơ ban đầu nhu cầu cách nhiệt cho tòa nhà Hoa Kỳ xác định Bộ Năng lượng Mỹ phối hợp với quan chuyên môn lĩnh vực hiệu lượng [4] Tại Nga, với giá khí đốt tương đối rẻ nên việc cách nhiệt cho tòa nhà để tránh tổn thất nhiệt chưa quan tâm cách mức đầy đủ Điều dẫn đến việc sử dụng không hiệu lãng phí lượng tòa nhà Các tòa nhà Nga thường vận hành hai tình trạng sau: Thường xuyên tiêu thụ lên đến 50% nhiệt nước nóng mức cần thiết 53% tất khí carbon dioxide (CO 2) lượng khí thải Nga thải việc sưởi ấm sản xuất điện cung cấp cho tòa nhà [2] Trong điều kiện mùa hè, lượng nhiệt xạ mặt trời có cường độ lớn Bức xạ mặt trời thâm nhập trực tiếp tòa nhà thông qua cửa sổ làm nóng vỏ kết cấu tường bao che lên đến nhiệt độ cao môi trường xung quanh, tăng cường truyền nhiệt thông qua vỏ kết cấu bao che Các giá trị hệ số hấp thụ lượng mặt trời (SGHC) loại kính tiêu chuẩn đạt khoảng 78-85% [6] Việc thu nhận lượng xạ mặt trời giảm hệ thống chắn nắng cho tòa nhà Việc kết hợp sử dụng mầu sơn với phổ chọn lọc lớp phủ phản xạ nhiệt nhiều loại vật liệu cách nhiệt giảm SHGC khoảng 10% [7] Các lớp rào cản ngăn xạ mặt trời có hiệu cao cho không gian tầng áp mái vùng khí hậu nóng Các lớp rào cản ngăn xạ mặt trời có hiệu vùng khí hậu nóng so với vùng khí hạu lạnh Đối với dòng nhiệt theo phương từ xuống (ví dụ truyền nhiệt qua mái) trình truyền nhiệt đối lưu tương đối yếu truyền nhiệt xạ chiếm tỉ trọng lớn Khi lớp rào cản ngăn xạ mặt trời cần phải hoạt động hiệu tiếp xúc trực tiếp với khe không khí 38 Nếu có sử dụng hệ thống điều hòa không khí vùng khí hậu nóng ẩm Việt Nam, cần phải làm đảm bảo vỏ kết cấu bao che tòa nhà kín khít tốt để hạn chế việc thẩm thấu khí vào tòa nhà gây nhiệt Quá trình khử ẩm không khí bên xâm nhập vào tòa nhà gây lãng phí lượng lượng đáng kể Phương thức cách nhiệt cho tòa nhà Có hai phương thức cách nhiệt cho tòa nhà: - Cách nhiệt dạng khối; - Cách nhiệt phản xạ ngăn xạ mặt trời 5.1 Cách nhiệt phương thức truyền nhiệt dẫn nhiệt đối lưu Cách nhiệt dạng khối chủ yếu nhằm chống lại làm chậm lại truyền nhiệt dẫn nhiệt đối lưu, dựa vào túi không khí bị giữ chất dẫn điện thấp kết cấu Nhiệt trở giống hướng dòng nhiệt chạy qua Với vật liệu cách nhiệt dạng khối, giá trị nhiệt trở R quy định độ dày định tỷ trọng vật liệu nhiệt độ định Lớp cách nhiệt dày giá trị nhiệt trở R vật liệu lớn hệ truyền nhiệt tổng (giá trị U – value) nhỏ tương ứng (hình 2) Hình Mối quan hệ chiều dày lớp cách nhiệt giá trị U-value 5.2 Cách nhiệt rào cản xạ nhiệt Rào cản xạ nhiệt kết hợp với khe không khí giúp giảm lượng nhiệt xạ xâm nhập vào tòa nhà Một số rào cản xạ có quang phổ ưu tiên chọn lọc làm giảm lượng xạ hồng ngoại so với bước sóng khác Ví dụ: kính xạ thấp (low-e) cửa sổ truyền ánh sáng sóng ngắn lượng tia hồng ngoại vào tòa nhà phản xạ lại xạ tia hồng ngoại bước sóng dài tạo trang trí nội thất Tương tự vậy, sơn phản xạ nhiệt phản xạ nhiệt nhiều đối Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG với thành phần hồng ngoại so với thành phần ánh sáng nhìn thấy phổ xạ mặt trời [8] 5.3 Cách nhiệt cho kết cấu bao che tòa nhà Khả tiết kiệm lượng cho tòa nhà đạt thông qua việc cách nhiệt cho mặt tường Có hai giải pháp cách nhiệt cho tường bao che: Cách nhiệt thực cho mặt tường bao che, cách hay sử dụng Trong trường hợp mặt tường cần bảo vệ nguyên trạng ban đầu thực cách nhiệt cho mặt tường bao che Việc tiết kiệm lượng cho sưởi ấm làm mát tính toán dựa vào việc cải thiện mức truyền nhiệt (giá trị U tính toán sở hệ số dẫn nhiệt, xem bảng 1) Cách nhiệt cho phép giảm tổn thất nhiệt bổ sung cầu nhiệt gây Việc giảm tổn thất nhiệt làm tăng cân nhiệt độ tòa nhà [9] Ngoài nhiệt độ bề mặt cao đồng giúp làm giảm khả phát triển nấm mốc bề mặt tường Bảng Hệ số dẫn nhiệt khả chống cháy vài loại vật liệu cách nhiệt [6] hè cải thiện, giảm ảnh hưởng cầu nhiệt chi phí hợp lý trường hợp cần phải cải tạo để nâng cấp ngoại thất tòa nhà Do mà chi phí vật liệu cách nhiệt chiếm tỉ trọng nhỏ so với toàn chi phí cải tạo ngoại thất tòa nhà - Việc cách nhiệt bổ sung kết hợp với việc cải tạo thay nâng cấp cửa sổ Để giảm tác động cầu nhiệt gần cửa sổ vị trí lý tưởng cửa sổ gần lớp cách nhiệt tốt Hệ thống cách nhiệt phức hợp: Trong hệ thống cách nhiệt dán keo dán gá lắp vào tường hệ vít gắn vào kết cấu tòa nhà (xem hình 3) Lớp trát vữa hoàn thiện Bông thủy tinh Khung thép Lớp phủ cách nhiệt Liên kết với tường A1 - A2: Không cháy, B1: Khó cháy, B2: Dễ cháy Loại vật liệu cách nhiệt  (W/m.K) Cấp chống cháy Xốp EPS 0,03-0,04 B1 Bông khoáng 0,035-0,04 A1/A2 0,09 B1 0,025-0,03 B1 0,045 B1/B2 0,04-0,045 B2 Tấm gỗ sợi Polyurethane Cellulose Sợi len, sơ dừa, sợi lanh Điều đưa đến khả giảm tổn thất nhiệt thông gió nhiệt độ bề mặt cao cho phép độ ẩm cao mà tốc độ trao đổi không khí thấp đáp ứng yêu cầu tiện nghi Việc hoàn thiện mặt cách nhiệt bổ sung bảo vệ kết cấu chịu tải trước tác động thời tiết góp phần làm tăng tuổi thọ kết cấu [10] Phương pháp cách nhiệt cho tường có ưu điểm sau: - Đặc trưng nhiệt kết cấu tường bao che bảo tồn đặc trưng nhiệt tòa nhà vào mùa Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 Tường gạch Hình Các nhiệt cho mặt tường hệ thống phức hợp Khi thực cách nhiệt cho tường giữ nguyên lớp vữa trát ban đầu mà không cần phải đục tẩy lớp vữa đủ khả bám dính vào kết cấu tường Trong trường hợp bề mặt tường không phẳng cần phải thi công làm cho mặt tường phẳng để áp khít cách nhiệt lên bề mặt tường cần cách nhiệt Xốp EPS (Expanded polystyren) khoáng hai chủng loại vật liệu thông dụng thị trường Bông khoáng vật liệu không cháy giúp cải thiện đặc trưng âm học tường giảm nguy liên quan đến việc hình thành ẩm Tại điểm nối cửa sổ phủ lớp cách nhiệt lên phần khung cửa Việc lắp đặt lam chắn nắng, mái che, đèn chiếu sáng thiết bị khác (điều hòa ) cần phải đưa vào giai đoạn thiết kế cải tạo cách nhiệt Cách nhiệt vật liệu với khe thông gió: Khe thông gió kết hợp với lớp cách nhiệt phù hợp cho hai mùa đông hè, với khe thông gió ẩm thoát khỏi vật liệu vào mùa đông 39 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG không khí nóng thoát vào mùa hè (hình 4.a) Tuy nhiên dạng cách nhiệt đòi hỏi chi phí tương đối cao Các vật liệu dạng sử dụng bao gồm: Tấm fibro xi măng, tôn lợp, đá ốp gạch ốp ceramic Loại kết cấu gá đỡ lớp vật liệu cách nhiệt phụ thuộc vào loại vật liệu lựa chọn (thông thường hay sử dụng khung gỗ kim loại) Tường gạch Lớp cách nhiệt E Bên ngoài; I Bên 4.a Lớp cách nhiệt Mặt tường phía nhà Mặt tường phía nhà 4.b Hình a) Tấm vật liệu với khe thông gió b) Cách nhiệt tường có khe rổng Trong tòa nhà hữu khe rỗng thường xây dựng tường chưa đảm bảo độ cách nhiệt theo yêu cầu, tăng khả cách nhiệt việc phủ đầy khe rỗng tường vật liệu cách nhiệt thích hợp (ví dụ: vật liệu cách nhiệt dạng hạt, celulo ) [11] Giải pháp cách nhiệt không làm thay đổi ngoại thất tòa nhà (hình 4.b) Dạng cách nhiệt bổ sung thêm với hệ thống cách nhiệt phức hợp cho phía bên phía bên tường điều kiện vùng khí hậu cực đoan Việc kiểm tra kỹ khe trống tường cần phải tiến hành trước phủ đầy khe trống để kiểm tra đảm bảo không hình thành cầu nhiệt sau cải tạo Cách nhiệt suốt: Dạng cách nhiệt suốt có cấu trúc lỗ hổng dạng hạt chế tạo từ polycarbonate, aerogel, PMMA cho phép truyền qua phần định lượng xạ mặt trời chiếu lên bề mặt kết cấu Năng lượng nhiệt hấp thụ 40 bề mặt tường Chiều dày lớp cách nhiệt lựa chọn theo cách sau: Tăng chiều dày lớp cách nhiệt làm tăng nhiệt trở nó, làm giảm hệ số truyền nhiệt tổng giảm lượng nhiệt truyền đến bề mặt tường tòa nhà cần cải tạo Việc cách nhiệt thực việc lắp đặt hệ thống kính có khả thay đổi mức độ truyền nhiệt qua vào tải trọng nhiệt (dạng kính hướng quang kính nhiệt) Một giải pháp khác áp dụng để tránh việc thu nhận nhiệt mùa hè sử dụng hệ thống che nắng khe thông gió cho kết cấu tường bao che 5.4 Cách nhiệt cho mái dốc Trong trường hợp mái tòa nhà xuống cấp có nhu cầu phải cải tạo thay khả chống thấm mái kết cấu mái chưa đáp ứng yêu cầu tiến hành cách nhiệt cho mái từ phía Trong trường hợp lại thực việc cách nhiệt cho mái từ bên thuận lợi Việc thực cách nhiệt cho mái từ phía có ưu điểm không gây ảnh hưởng đến nội thất bên tòa nhà Các lớp cách nhiệt bổ sung góp phần kéo dài tuổi thọ kết cấu chịu tải cải thiện tốt đặc tính âm học tòa nhà Tuy nhiên chi phí cho việc thực cách nhiệt từ phía kết cấu cao so với chi phí thực cách nhiệt từ phía Có thể tiến hành cách nhiệt rui mè mái với cách nhiệt (ví dụ: xốp EPS XPS, vật liệu túi khí….) Trong trường hợp không cần sử dụng giá đỡ vật liệu cách nhiệt tránh hiệu ứng cầu nhiệt Ngoài sử dụng vật liệu cách nhiệt dạng sợi (ví dụ: khoáng, thủy tinh…) để phủ vào rui mè (hình 5) Lớp cách nhiệt Hình Cách nhiệt cho mái dốc từ phía 5.5 Cách nhiệt cho mái Giải pháp cải tạo cách nhiệt cho mái phụ thuộc vào loại mái tình trạng mái thời điểm cần cải tạo Việc cải tạo mái xét từ khía cạnh bảo tồn lượng luôn cần thiết Bởi giúp Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG làm giảm lượng tiêu thụ bảo vệ tăng tuổi thọ cho kết cấu mái Tuy nhiên việc cải tạo đòi hỏi khoản chi phí lớn cho trường hợp cần cải tạo lớp chống thấm Việc trồng lớp thảm thực vật mái giải pháp có nhiều ưu điểm Nó giúp giảm đáng kể lượng nhiệt truyền qua mái vào tòa nhà điều kiện mùa hè Hình giới thiệu cấu tạo kết cấu cách nhiệt cho mái Trong kết cấu này, lớp cách nhiệt đặt lớp vật liệu ngăn nước Lớp ngăn nước Lớp cách nhiệt Lớp ngăn ẩm mái bê tông Vật liệu cách nhiệt sử dụng bao gồm: Xốp EXP dày 3cm, polyurethan dày 3cm, khoáng dày 5cm, thủy tinh dày 5cm Việc cách nhiệt cho tòa nhà hữu đô thị Việt Nam thực cho bề mặt tường bao che tòa nhà yêu cầu liên quan đến việc bảo tồn hình dạng bên tòa nhà (ví dụ tòa nhà thuộc diện bảo tồn di sản văn hóa…) có đủ không gian ranh giới với tòa nhà bên cạnh Trong trường hợp ngược lại cần phải bảo tồn mặt công trình công trình tiếp giáp với công trình khác bị giới hạn ranh giới thực cải tạo cách nhiệt cho mặt tường bao che Đối với mái mái dốc thực giải pháp cách nhiệt bổ sung vật liệu cách nhiệt xốp EPS, khoáng… với cấu tạo kết cấu nêu TÀI LIỆU THAM KHẢO Mái bê tông Lớp trần Hình Cách nhiệt cho mái Kết luận Ở Việt Nam tiêu thụ lượng điện lĩnh vực xây dựng chiếm 35% theo số liệu Tập đoàn tài quốc tế (IFC-Việt Nam) – Ngân hàng Thế giới (WB) 4/2013 Để tiết kiệm lượng điện giải pháp chủ động liên quan đến thiết kế, vận hành hệ thống kỹ thuật tòa nhà như: Điều hòa thông gió, chiếu sáng, cấp nước nóng, thang máy….thì giải pháp cải tạo cách nhiệt cho tường bao che đem lại hiệu cao việc giảm mức nhiệt truyền qua vỏ kết cấu bao che dẫn đến giảm lượng tiêu thụ hệ thống điều hòa thông gió để khử bỏ lượng nhiệt thừa tòa nhà Kinh nghiệm áp dụng giải pháp cách nhiệt nêu nước giới cho thấy dự án cải tạo cách nhiệt cho tòa nhà giúp giảm chi phí lượng điện khoảng 10-15% thời gian hoàn vốn đầu tư khoảng từ 3-5 năm [2] Đối với tòa nhà hữu Việt Nam lượng nhiệt truyền qua vỏ kết cấu bao che tương đối lớn (ví dụ: qua tường 10-45%…) Lý tòa nhà hữu có hệ vỏ kết cấu bao che (ví dụ: tường đơn 110 220 gạch đặc đất sét nung, tường đơn gạch rỗng đất sét nung 110) chưa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nhiệt hiệu lượng quy định QCVN 09/2013/BXD Do để đáp ứng yêu cầu quy định QCVN 09/2013/BXD, tòa nhà hữu có vỏ bao che cần áp dụng giải pháp cách nhiệt bổ sung cho hệ tường gạch đặc đất sét nung Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 [1] Viện KHCN Xây dựng (2015), Đề tài cấp nhà nước: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ cải tạo nâng cao đặc tính trở nhiệt cho vỏ kết cấu bao che nhà hữu đô thị nhằm sử dụng hiệu tiết kiệm lượng Việt Nam”, Mã số BĐKH 52 [2] World Business Council for Sustainable Development (WBCSD) (2009) Research Report 8-2009, Energy Efficiency In Buildings – Transforming market [3] BSD-011 (2010) Thermal Controll in Buildings [4] Your Home Technical Manual (2011) - 1.6a Insulation Overview [5] Allianz company (2014) “Globalissues/energy efficiency/greenbuildings” [6] US Department of Energy (2013) Energy Savers [7] “Insulating and heating your home efficiently” (2010) Directgov - Environment and greener living [8] Richarz C, Schulz C and Zeitler F (2007) “EnergyEfficiency Upgrades”, Edition DETAIL, Birkhaeuser [9] Zöld A (1999) “Energy conscious architecture (Energiatudatos építészet - in Hungarian)”, Műszaki Könyvkiadó, Budapest [10] Hauser G, Höttges K, Otto F and Stiegel H (2001) Energieeinsparuing im Gebäudebestand Gesellschaft für Rationelle Energieverwendung [11] Osztroluczky M and Medgyasszay P (2001), “Energy conscious construction and refurbishment (Energiatudatos építés és felújítás - in Hungarian)”, Labor5 Ngày nhận bài: 30/10/2015 Ngày nhận sửa lần cuối: 09/11/2015 41 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÔNG SỐ NĂNG LƯỢNG ĐỂ XÂY DỰNG CÔNG THỨC TÍNH GIÁ TRỊ TRUYỀN NHIỆT TỔNG CHO VIỆT NAM TS HOÀNG MINH ĐỨC Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Giá trị truyền nhiệt tổng nhiều nước giới, nước Đông Nam Á sử dụng tiêu chí đánh giá lớp vỏ công trình góc độ sử dụng lượng tiết kiệm hiệu Tuy nhiên, Việt Nam việc xác định giá trị truyền nhiệt tổng gặp số trở ngại Bài báo tập trung nghiên cứu, đề xuất hướng xây dựng công thức tính giá trị truyền nhiệt tổng cho Việt Nam dựa phương pháp phân tích thông số lượng Mở đầu Khái niệm giá trị truyền nhiệt tổng (OTTV) Hiệp hội kỹ sư Nhiệt - Lạnh - Điều hòa không khí Hoa Kỳ (ASHRAE) phát triển đề xuất sử dụng tiêu đánh giá chung cho lớp vỏ bao che xét khía cạnh tiết kiệm lượng Giá trị truyền nhiệt tổng đưa vào tiêu chuẩn ASHRAE 90.A1980 sử dụng rộng rãi Hoa Kỳ mà nhiều nước giới đặc biệt nước Đông Nam Á Tại Việt Nam, OTTV lần quy định áp dụng để đánh giá hiệu sử dụng lượng tòa nhà vào năm 2005 Quy chuẩn xây dựng Việt Nam QCXDVN 09:2005 "Các công trình xây dựng sử dụng lượng có hiệu quả" Quy chuẩn trình bày công thức tính toán OTTV Tuy nhiên, số nguyên nhân, việc sử dụng giá trị truyền nhiệt tổng thực tế gặp nhiều trở ngại Năm 2014, soát xét QCVN 09:2013/BXD "Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia công trình xây dựng sử dụng lượng hiệu quả", đề cập đến giá trị truyền nhiệt tổng không trình bày phương pháp tính toán Để góp phần phát triển công cụ hữu hiệu đánh giá lớp vỏ công trình từ góc độ sử dụng tiết kiệm hiệu lượng, việc xây dựng phương pháp tính toán OTTV cho công trình xây dựng Việt Nam cần thiết có tính thời cao Bài báo trình bày trạng Việt Nam, kinh nghiệm giới đề xuất phương pháp phân tích thông số lượng để xác định OTTV qua lớp vỏ công trình xây dựng nước ta dựa kinh nghiệm giới phù hợp với điều kiện đặc thù Việt Nam Các quy định Việt Nam Giá trị truyền nhiệt tổng lớn cho phép quy định QCXDVN 09:2005 tường mái cho nhóm công trình văn phòng cao tầng, khách sạn nhóm công trình xây dựng khác vùng khí hậu khác Việt Nam Khi đó, OTTV qua tường tính theo công thức: n  A i  OTTVi OTTVW  i1 n  A i1 i (1) đó: A i diện tích mặt tường thứ i, m ; OTTVi giá trị truyền nhiệt tổng qua tường thứ i, W/m2 Giá trị truyền nhiệt tổng qua mặt tường tính theo công thức: OTTVi  (TDeq  DT)  CF  A c  U w  (1  WWRi )  DT  U w  (1  WWRi )  (2) SFi  CFi  SHGC XSi  WWRi  DT  Uf  WWRi  L p  (1  R c  K d )  A /A xw đó: A c hệ số hấp thụ nhiệt mặt trời bề mặt tường; U w hệ số truyền nhiệt qua tường đặc, W/m².ºC; WWR i tỷ lệ diện tích cửa sổ diện tích tường; 42 TD eq chênh lệch nhiệt độ tương đương bên bên ngoài, ºC; DT chênh lệch nhiệt độ bên bên nhà (theo điều kiện thiết kế), ºC; U hệ số truyền nhiệt qua cửa sổ W/m².ºC; f Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG SHGC hệ số hấp thụ xạ mặt trời hệ thống cửa sổ; L p mật độ công suất chiếu sáng lắp đặt W/m ; RC tỷ lệ diện tích sàn chiếu nắng SFi giá trị trung bình theo lượng xạ mặt trời chiếu lên cửa sổ hướng thứ i, W/m²; CFi hệ số hiệu chỉnh hướng thứ i (tra bảng); XS i hệ số tính đến tác dụng thiết bị che nắng bên ngoài; tổng diện tích sàn; A tổng diện tích mặt sàn chiếu nắng, m ; A xw tổng diện tích tường ngoài, m ; K d hệ số giảm mật độ công suất chiếu sáng Đối với mái đặc cửa trời, giá trị truyền nhiệt tổng tính theo công thức: (3) OTTV  A c  U r  (TD eqr  DT)  U r  DT Còn mái có cửa trời công thức tính có dạng: OTTV  A c  U r  (TD eqr  DT)  (1  SRR)  U r  DT  (1  SRR)  (4) SFh  SC s  SRR  U s  DT  SRR đó: r A c hệ số hấp thụ nhiệt mặt trời phần mái đặc; Ur hệ số truyền nhiệt cấu kiện mái, W/m².ºC; SRR tỷ lệ diện tích cửa trời diện tích mái; SFh giá trị trung bình theo lượng xạ mặt trời chiếu lên mái, xác định theo bảng, W/m² Có thể thấy rằng, việc tính toán OTTV theo hướng dẫn QCXDVN 09:2005 phức tạp, đòi hỏi nhiều thông số khác Mặt khác, thân việc xác định thông số tồn nhiều điểm chưa hợp lý, cần hướng dẫn rõ ràng, xác Bên cạnh đó, cần ý rằng, truyền nhiệt qua kết cấu vỏ bao che trình động, liên quan đến nhiều yếu tố khác phụ thuộc vào thời gian Các công thức phục vụ tốt cho việc xác định giá trị truyền nhiệt qua lớp vỏ hệ số phục vụ tính toán thiết lập đầy đủ, xác phù hợp với điều kiện Việt Nam Tuy nhiên, việc tính toán lại phức tạp chưa phù hợp ta đánh giá chung nhìn từ khía cạnh sử dụng lượng tiết kiệm hiệu công trình Bản soát xét quy chuẩn vào năm 2013 QCVN 09:2013/BXD có số thay đổi quy định OTTV Quy chuẩn giới hạn OTTV tối đa cho mái cho tường không phân biệt đặc điểm công trình vùng khí hậu Tuy nhiên, phiên lại không hướng dẫn cách tính toán Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 OTTV Quy chuẩn cho phép thiết kế cửa sổ với kính có hệ số hấp thụ xạ mặt trời thích hợp để thay cho việc xác định OTTV cho tường Do đó, thực tế việc tính toán OTTV không thực Kinh nghiệm giới Về bản, giá trị OTTV cho biết mức độ truyền nhiệt trung bình từ môi trường bên qua lớp vỏ vào công trình Giá trị OTTV cao cho thấy mức độ tăng nhiệt bên công trình cao Đối với tòa nhà điều hòa không khí học, theo tiêu chí làm mát, giá trị OTTV tổng quy định phải nhỏ giá trị lớn cho phép Việc quy định giá trị OTTV lớn bắt buộc phải áp dụng biện pháp cải thiện khả cách nhiệt lớp vỏ bao che nhằm giảm tải làm mát hệ thống điều hòa Tuy nhiên cần ý rằng, giá trị OTTV cho thấy tính lớp vỏ dùng để so sánh mà không cho biết tổng lượng cần thiểt để điều hòa thiết kế vỏ công trình gần với tối ưu hay chưa Giá trị truyền nhiệt tổng, theo ASHRAE 80.A 1980, bao gồm tổng giá trị truyền nhiệt qua tường truyền nhiệt qua mái Theo đó, giá trị truyền nhiệt qua tường tính toán tổng giá trị truyền nhiệt qua tường đặc (phần không suốt), giá trị truyền nhiệt qua cửa kính (phần suốt) giá trị truyền nhiệt xạ mặt trời [1] OTTV  Q w  Q f  Qs (5) A đó: Q w giá trị nhiệt truyền qua phần tường đặc, W; 43 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG Q giá trị nhiệt truyền qua phần cửa kính (trong f suốt), W; Q s giá trị nhiệt truyền xạ mặt trời, W; Q f  TD  U f  A f (7) Q s  SC  SF  A f (8) đó: A tổng diện tích tường, m A w diện tích tường đặc, m ; Các thành phần truyền nhiệt qua tường đặc, qua cửa kính truyền nhiệt xạ mặt trời tính theo công thức sau: (6) Q w  TD eq  U w  A w A f diện tích cửa kính, m ; SC hệ số che chắn cửa sổ; SF giá trị truyền nhiệt xạ mặt trời, W/m Công thức tính OTTV đơn giản hóa sử dụng tỷ lệ diện tích cửa kính tổng diện tích tường Khi đó, công thức tính OTTV biểu diễn sau:   OTTV  TD eq  U w   WWR  DT  U f  WWR  SF  SC  WWR Công thức tính toán OTTV cho thấy, bên cạnh giá trị cố định liên quan đến chất vật liệu sử dụng đặc điểm công trình (tỷ lệ diện tích cửa kính tổng diện tích tường), OTTV phụ thuộc nhiều vào giá trị liên quan đến đặc điểm vị trí, hướng công trình tiến trình nhiệt ngày, tức thông số động Một cách chặt chẽ OTTV giá trị động thay đổi theo thời gian, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể công trình Việc xác định giá trị thích hợp hệ số cho thành phần công thức tính OTTV phù hợp với điều kiện địa phương yêu cầu cách nhiệt, tiết kiệm lượng khó khăn Vấn đề xem xét theo hai hướng Thứ nhất, tiến hành đo đạc thực nghiệm tiêu thụ lượng cho công trình với đặc trưng lớp vỏ bao che khác để tìm mối liên hệ thực tế tiêu thụ lượng đặc trưng lớp vỏ Nghiên cứu theo hướng đòi hỏi kinh phí lớn thời gian thực lâu dài, kết có tính xác thực cao tính đại diện lại bị hạn chế Cách tiếp cận thường (9) sử dụng để kiểm chứng hệ số, công thức tính toán có từ phân tích lý thuyết phân tích mô hình mô Một hướng tiếp cận khác sử dụng phần mềm mô để nghiên cứu liên quan lượng tiêu thụ biến động truyền nhiệt tổng công trình, để từ xác định hệ số cho phương trình phù hợp với điều kiện cụ thể quốc gia có tính đến đặc thù loại công trình Kết mô đánh giá, kiểm chứng thông qua đo đạc thực tế Đây cách tiếp cận có tính thực tế cao nhiều nước áp dụng nước Đông Nam Á Singapore quốc gia đầu khu vực việc áp dụng tiêu chuẩn tiết kiệm lượng Ngay từ năm 1979 Singapore ban hành tiêu chuẩn sử dụng lượng tòa nhà thương mại Trong đó, OTTV xây dựng sở phân tích thông số lượng nhờ mô hình mô xác định theo công thức: OTTV  TD eq  U w  (1  WWR)   U f  WWR  130  SC  WWR (10) Trong lần chỉnh sửa năm 2000 sau đó, Singapore khuyến cáo sử dụng giá trị truyền nhiệt tổng qua tường (ETTV) giá trị truyền nhiệt tổng qua mái (RTTV) riêng biệt cho công trình thương mại ETTV  12  (1  WWR)  U w  3.4  WWR  U f  211  WWR  CF  SC (11) RTTV  12.5  (1  SKR)  Ur  4.8  SKR  U s  485  SKR  CF  SC (12) đó: SKR tỷ lệ phần suốt diện tích mái; Ur hệ số truyền nhiệt qua phần mái đặc, W/m².ºC; Us hệ số truyền nhiệt qua phần mái suốt (cửa trời), W/m².ºC; Trên sở phát triển khái niệm ETTV, năm 2008 nghiên cứu mở rộng sang cho công trình nhà với đặc thù sử dụng điều hòa không khí vào ban đêm chủ yếu Giá trị truyền nhiệt tổng gọi giá trị truyền nhiệt qua vỏ công trình nhà (RETV) tính theo công thức [2]: CF hệ số hiệu chỉnh tăng nhiệt xạ mặt trời 44 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG RETV  3.4  (1  WWR)  U w  1.3  WWR  U f  58.6  WWR  CF  SC (13) Cũng theo cách tiếp cận trên, nước Đông Nam Á khác xây dựng hệ số công thức tính OTTV cho điều kiện đặc thù nước Giá trị truyền nhiệt tổng Thái Lan tính toán theo công thức sau: OTTV  TD eq  U w  (1  WWR)   U f  WWR  160  SC  WWR (14) Tại Philippines [3], hệ số phận truyền nhiệt qua tường bao cho có thay đổi công thức tính có dạng: OTTV  12,6  α  U w  (1  WWR)  3,4  U f  WWR  SF  SC  WWR (15) đó:  hệ số hấp thụ nhiệt tường Tại Malaysia [3], thành phần truyền nhiệt qua cửa kính không tính đến giá trị truyền nhiệt tổng Do đó, công thức tính có dạng: OTTV  19,1 α  U w  (1  WWR) 194  SC  WWR 16) Tương tự vậy, Indonesia, giá trị truyền nhiệt tổng tính theo công thức sau: OTTV  TDeq  Uw  (1  WWR) SF  SC  WWR (17) Các công thức tính toán OTTV đơn giản, tiện dụng Do đó, có tính ứng dụng cao nên quy định dễ dàng vào thực tế giúp triển khai chương trình đánh giá cải tạo công trình theo hướng sử dụng lượng tiết kiệm hiệu Với vị trí địa lý nằm vùng Đông Nam Á, tương đồng điều kiện khí hậu, điều kiện kinh tế - xã hội trình độ phát triển, Việt Nam hoàn toàn vận dụng kinh nghiệm vào thực tế nước Đề xuất áp dụng phương pháp phân tích thông số lượng Đúc rút kinh nghiệm thiết lập phương pháp tính ứng dụng OTTV nước nêu cho thấy hướng nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích thông số lượng mô hình mô để xây dựng công thức tính OTTV cho công trình có triển vọng áp dụng tốt Việt Nam phục vụ mục tiêu sử dụng lượng tiết kiệm hiệu Để thực việc cần triển khai chương trình nghiên cứu có định hướng rõ ràng với bước triển khai cụ thể Trước tiên, điều kiện vận hành khác nên công trình xây dựng cần phân loại góc độ đặc điểm sử dụng lượng Có thể thấy vào mùa hè, công trình văn phòng vận hành chủ yếu hành vào ban ngày điều kiện chênh lệch nhiệt độ bên bên lớn so với công trình nhà vận hành chủ yếu hành vào ban đêm Trong đó, Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 công trình công cộng siêu thị, bệnh viện lại làm việc hành kéo dài sang hành Khi đó, với đặc điểm lớp vỏ công trình đặc điểm truyền nhiệt lượng cần thiết cho điều hòa không khí công trình khác Vậy nên cần phải xét OTTV với nhóm công trình Ngoài ra, hệ thống điều hòa không khí công trình văn phòng, nhà công cộng, bệnh viện thường tập trung điều khiển phận chuyên trách nhà lại riêng lẻ điều khiển phân tán Do đó, Việt Nam từ góc độ sử dụng lượng tiết kiệm hiệu nên phân nhóm công trình để xây dựng hệ số tính toán OTTV bao gồm nhóm: Văn phòng, nhà bệnh viện, công trình công cộng Với nhóm công trình cần xây dựng mô hình công trình điển hình nhóm để tiến hành mô Đây công việc quan trọng, đòi hỏi phân tích, tổng hợp kết khảo sát thực tế với số lượng đủ lớn Công trình điển hình cần có tính đại diện cao cho nhóm công trình xét Thực tế cho thấy, công trình điển hình nước có khác biệt đáng kể phụ thuộc vào đặc điểm địa phương Với Singapore [4], công trình văn phòng điển hình dùng mô có 10 tầng, mặt hình vuông diện tích 625 m2, kết cấu che nắng bên công suất chiếu sáng 20 W/m2 Trong đó, công trình văn phòng cỡ lớn điển hình Philippine có 10 tầng với mặt hình chữ nhật diện tích 1565 m2, che nắng bên 1m công suất chiếu sáng 17,2 W/m [5] Còn Thái Lan [6] công trình văn phòng điển hình có 15 tầng với mặt hình chữ nhật, công suất chiếu sáng 18,4 W/m2 Các nghiên cứu vấn đề chưa thực đồng nước ta, đó, xây dựng mô hình công trình vấn đề bỏ ngỏ Đây việc làm cần thiết Việt Nam thời gian tới Truyền nhiệt qua lớp vỏ công trình trình nhiệt động học phức tạp theo thời gian, phụ 45 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG thuộc vào nhiều yếu tố khác Tiến trình nhiệt bên ngoài, hướng cường độ xạ mặt trời thay đổi khiến giá trị truyền nhiệt qua lớp vỏ thay đổi từ yêu cầu lượng cho việc điều hòa không khí thay đổi theo Cho đến nay, phương pháp tính toán truyền nhiệt lượng tiêu thụ nghiên cứu phát triển chuẩn hóa Để hỗ trợ cho việc tính toán, nhiều phần mềm phát triển phục vụ cho việc tính toán tự động EnergyPlus, DOE-2, eQuest, BLAST, NBSLD, Trong số đó, DOE-2 eQuest sử dụng phổ biến Các nghiên cứu cho thấy kết mô phần mềm phù hợp với tính toán thủ công theo phương pháp ASHRAE đo đạc kiểm chứng thực tế Sử dụng phần mềm cho phép đánh giá truyền nhiệt lượng tiêu thụ theo cụ thể trung bình theo ngày, tháng hay năm Đây công cụ hữu hiệu để đánh giá ảnh hưởng thay đổi thông số thiết kế vật liệu tường, hướng tòa nhà, kết cấu chắn nắng, đến tiêu thụ lượng tòa nhà Các nghiên cứu xây dựng công thức tính OTTV nước Đông Nam Á thực với hỗ trợ phần mềm DOE-2 Để vận hành DOE-2 cần xây dựng sở liệu thời tiết khu vực nghiên cứu bao gồm thông số nhiệt độ theo (8760 năm), gió, độ ẩm xạ mặt trời Chi tiết hóa liệu thời tiết cho phép phân tích tỉ mỉ tiến trình nhiệt công trình theo năm Mô phần mềm tính toán công cụ mạnh để phân tích, đánh giá OTTV mối tương quan với thông số khác Tuy nhiên, việc phân tích cần phải thực theo quy trình nghiêm ngặt với giới hạn định Tổng kết kinh nghiệm mô [7] cho thấy, để phân tích trước tiên cần xác định rõ mục tiêu tiến hành, lựa chọn biến số khoảng biến thiên Ở đặt mục tiêu phân tích thành phần có OTTV đánh giá khả bổ sung thêm thành phần vào công thức tính OTTV Nếu đặt mục tiêu đánh giá thành phần cần định dạng công thức tính Tiếp theo cần xác định phương pháp phân tích công trình (theo khu vực điều hòa, theo vùng bên ngoài, theo hướng, ) Chạy mô tiến hành thay đổi thông số nhóm thông số tới đầu (nhu cầu tiêu thu lượng hàng năm, nhu cầu đỉnh, yếu tố kinh tế, ) Việc chạy mô phải thực với số lượng đủ để xây dựng mô hình hồi quy 46 Dựa mô hình hồi quy tiến hành lựa chọn dạng hệ số công thức tính Và cuối cùng, để khẳng định phù hợp công thức tính xây dựng nhờ phân tích thông số lượng nhờ mô hình mô phỏng, cần tiến hành thí nghiệm, đo đạc thực tế công trình để kiểm chứng kết tính toán so với giá trị thực tế Việc áp dụng công thức tính thu mô cần thường xuyên đối chiếu, đánh giá Qua đó, đề xuất điều chỉnh hệ số thêm, bớt thành phần công thức Khi đó, lại tiếp tục chu kỳ nghiên cứu phân tích thông số lượng mô hình mô nhằm dần hoàn thiện phương pháp tính Kết luận Giá trị truyền nhiệt tổng qua lớp vỏ sử dụng rộng rãi nhiều nước để đánh giá công trình từ góc độ sử dụng lượng tiết kiệm hiệu Tuy nhiên, việc ứng dụng Việt Nam gặp nhiều trở ngại chưa thiết lập phương pháp tính toán thống Phân tích kinh nghiệm nước việc thiết lập công thức tính giá trị truyền nhiệt tổng dựa phân tích thông số lượng mô hình mô cho phép đề xuất hướng xây dựng công thức tính giá trị truyền nhiệt tổng cho nhóm công trình Việt Nam Đây nhiệm vụ có tính thiết cao, cần thực thông qua chương trình, đề tài với tham gia rộng rãi đội ngũ chuyên gia hỗ trợ quan chức TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Joseph C Lam, S C M Hui “A Review of Building Energy Standards and Implication for Hong Kong”, Building Research and Information Volume 24, Number 3, 1996, pp.131-140 [2] “Building and Construction Authority of Singapore” (2008) Code on envelope thermal performance for building [3] Ministry of Energy, Telecommunications and Posts (1989) Guideline for Energy Efficiency in Buildings Malaysia [4] Turiel I., Curtis R., Levine M “Parametric Energy Analysis in Support of Singapore Energy Conservation Standards for Commercial Buildings”, Proceeding of the ASEAN Conference on Energy Conservation in Building, Singapore, 29-31 May 1984 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG [5] Department of Energy, Republic of the Philipines (1993) “Guidelines for energy conserving design of building and utility systems” Air-Conditioning in Hot Climates, Lawrence Berkeley Laboratory Report LBL-28639, Kuala Lumpur, Malaysia [6] Chirarattanon S., Rakwamsuk P., Kaewkiew J A (1989) “Proposed Building Performance Standard for Thailand: An Introduction and Premilinary Assessment of the Potential for Energy Management” Proceeding of the ASEAN Special Sessions of the ASHRAE Far East Conference on [7] Deringer J.J., Busch J.F (1992) ASEAN-USAID Building Energy Conservation Project Volume I: Energy Standards Final Report LBL-32380 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 Ngày nhận bài: 13/11/2015 Ngày nhận sửa lần cuối: 25/11/2015 47 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LỆ CỐT LIỆU ĐẾN TÍNH CHẤT MA SÁT GIỮA BÊ TÔNG VÀ THÀNH ỐNG BƠM THEO THỜI GIAN ThS VŨ VĂN NHÂN, TS NGUYỄN THẾ DƯƠNG Trường Đại học Duy Tân Tóm tắt: Bài báo trình bày kết thực nghiệm đo đạc thông số bơm số cấp phối bê tông bao gồm độ sụt, thông số ma sát vữa bê tông thành ống bơm theo thời gian lưu giữ vữa bê tông thay đổi hàm lượng cốt liệu lớn cốt liệu nhỏ Kết thực nghiệm cho thấy tỉ lệ cốt liệu lớn cốt liệu nhỏ cấp phối bê tông ảnh hưởng lớn đến tính công tác tính dễ hay khó bơm bê tông Thí nghiệm cho thấy tỉ lệ C/(C+Đ) tối ưu để phục vụ công tác bơm bê tông nằm khoảng từ 0.45 đến 0.50 Mặt khác, quy luật thay đổi thông số ma sát bê tông với thành ống bơm không đồng với quy luật thay đổi độ sụt Mở đầu Bơm bê tông biện pháp vận chuyển bê tông từ vị trí tập kết đến vị trí đổ bê tông, biện pháp sử dụng phổ biến giới nước ta Hầu công trình cao tầng, công trình cầu, công trình thủy điện,… sử dụng biện pháp thi công Việc thi công nhà dân thành phố lớn sử dụng bê tông thương phẩm sử dụng biện pháp bơm Tuy nhiên, thực tế, kỹ sư trạm trộn kỹ sư vận hành máy bơm thường để ý đến việc tính toán thiết kế tối ưu thành phần bê tông để trình bơm diễn thuận tiện nhất, an toàn tiết kiệm lượng Trong trình tính toán cấp phối phục vụ bơm, người ta thường để ý đến thông số độ sụt thời gian lưu sụt Tuy nhiên, số nghiên cứu gần nước [1-3] quốc tế [4-7], tác giả rằng, riêng thông số độ sụt chưa đủ để xác định loại bê tông dễ bơm hay khó bơm Ngoài yếu tố độ sụt tính chất tiếp xúc bê tông thành ống bơm đóng vai trò quan trọng Các tính chất bao gồm ngưỡng trượt ban đầu số nhớt bề mặt Bê tông có ngưỡng trượt ban đầu lớn số nhớt bề mặt lớn bê tông khó bơm, ngược lại bê tông dễ bơm Hiện nay, thiết kế cấp phối bê tông nhà cung cấp bê tông thương phẩm thường vào yêu cầu cường độ độ sụt để chọn trước hàm lượng xi măng, tỉ lệ N/X tỉ lệ C/(C+Đ) để tính 48 toán hàm lượng vật liệu thành phần Các giá trị thường chọn chủ yếu dựa kinh nghiệm, sau tiến hành thí nghiệm đánh giá tiêu chất lượng hỗn hợp bê tông bê tông để kiểm tra, điều chỉnh Trong hỗn hợp bê tông xi măng, cốt liệu (bao gồm cốt liệu lớn cốt liệu nhỏ) chiếm đến 80-85% khối lượng, thành phần có tác động lớn đến tính công tác hỗn hợp bê tông cường độ bê tông Xét mặt cấu trúc hỗn hợp bê tông, để hỗn hợp bê tông có tính linh động cao hạt cốt liệu phải dễ dàng trượt lên nhau, tức hạt cốt liệu cần phải phải có lớp màng vữa xi măng có chiều dày định Nếu giữ nguyên hàm lượng xi măng tỉ lệ N/X tỉ lệ cốt liệu nhỏ cốt liệu lớn hỗn hợp thay đổi chiều dày màng vữa thay đổi, dẫn đến tính công tác tính dễ bơm hỗn hợp thay đổi Cụ thể, hỗn hợp có nhiều hàm lượng cốt liệu nhỏ làm tăng tỉ diện tiếp xúc bề mặt hệ cốt liệu, bề dày màng vữa xi măng bao bọc mỏng đi, tính linh động hỗn hợp giảm đi, hỗn hợp khó bơm Ngược lại, hỗn hợp có hàm lượng cốt liệu lớn lớn, bề dày màng vữa tăng lên ma sát hạt cốt liệu lớn trượt lên ma sát cốt liệu với thành ống bơm tăng lên, tính linh động hỗn hợp bê tông hỗn hợp khó bơm Như vậy, tỉ lệ cốt liệu nhỏ cốt liệu lớn cần nằm giới hạn định cho tính công tác tính dễ bơm hỗn hợp bê tông đạt tốt Từ đó, thấy rằng, cần thiết phải có nghiên cứu cụ thể để đánh giá ảnh hưởng tỉ lệ đến tính công tác tính dễ hay khó bơm hỗn hợp bê tông, làm sở cho việc lựa chọn tỉ lệ thành phần thiết kế cấp phối bê tông bơm Các nghiên cứu trước [1-7] dừng lại việc đánh giá ảnh hưởng thể tích hồ xi măng, tỉ lệ N/X, hàm lượng hạt mịn đến thông số ma sát bê tông bơm Các nghiên cứu chưa đề cập đến ảnh hưởng yếu tố thời gian, yếu tố có ảnh hưởng lớn đến tính chất bê tông Trong nghiên cứu này, tác giả khảo sát thông số bơm thông số độ sụt ảnh hưởng tỉ lệ cốt liệu lớn cốt liệu nhỏ có xét đến yếu tố Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG thời gian số cấp phối bê tông sử dụng sản xuất bê tông thương phẩm địa bàn Đà Nẵng Do tính chất vận chuyển hỗn hợp bê tông thương phẩm khu vực, kết khảo sát thực cho mốc thời gian phút, 30 phút, 60 phút 90 phút Thí nghiệm xác định tính toán thông số bơm Các tài liệu [1-3, 6] trình bày loại thí nghiệm để xác định thông số ma sát tiếp xúc bê tông tươi thành ống bơm Các thông số bao gồm (1) ngưỡng trượt ban đầu τ0 sở tính toán áp lực cần thiết ban đầu piston để đẩy bê tông bắt đầu dịch chuyển ống (2) hệ số nhớt bề mặt η đặc trưng cho tính chất tiếp xúc bề mặt bê tông thành ống bơm, thể quan hệ lực bơm vận tốc bơm (lưu lượng bơm) bê tông dịch chuyển ống Hai thông số ma sát bổ sung thêm cho thông số độ sụt giúp thiết kế thành phần cấp phối thiết kế bơm bê tông Các thông số gọi thông số bơm bê tông Ứng suất trượt mặt tiếp xúc bê tông - thành ống bê tông dịch chuyển tính [1-4]:  =  +  (1) đó: τ (Pa) ứng suất trượt mặt tiếp xúc; τ0 (Pa) ngưỡng trượt mặt tiếp xúc; η (Pa.s/m) số nhớt;  (m/s) vận tốc trượt tương đối bê tông thành ống Trong trường hợp bê tông dòng chảy đều, xác định thông số   xác định áp lực bơm lưu lượng bơm tương ứng Trong trường hợp dòng chảy đều, thông số cho biết tính dễ bơm hay khó bơm bê tông 2.1 Nguyên lý thí nghiệm Nguyên lý thí nghiệm, trình tự, thao tác thí nghiệm xử lý kết trình bày kỹ tài liệu [2, 6] Ở giới thiệu tóm tắt nguyên lý Sự tiếp xúc bê tông thành ống bơm mô lại theo tiếp xúc ống kim loại quay môi trường bê tông Sự quay trục tạo điều khiển máy khuấy học (hình 1a) Máy khuấy ghi lại tốc độ quay mô men xoắn tương ứng Tốc độ quay thay đổi theo thời gian điều khiển phần mềm Bê tông đựng thùng chứa có đường kính 30 cm (hình 1b, c) Xi lanh hình trụ thép có đường kính 106 mm, cao 100 mm (hình 1b) Các thông số thiết bị tham khảo dựa sở nghiên cứu tài liệu [6] Để đo đạc tính toán thông số ma sát, thí nghiệm tiến hành tốc độ quay khác nhau, từ 12 vòng/phút đến 96 vòng/phút, gồm hai chu kỳ: Chu kỳ tăng tốc chu kỳ giảm tốc Mục đích chu kỳ tăng tốc nhằm tạo lớp vữa giới hạn (lớp bôi trơn), mục đích chu kỳ giảm tốc để xác định trị số mô men xoắn phục vụ cho việc tính toán thông số ma sát bê tông Trong chu kỳ tăng tốc, vận tốc quay xi lanh tăng tuyến tính từ đến 96 vòng/phút thời gian phút Trong chu kỳ giảm tốc vận tốc quay lập trình cho giảm dần cấp tốc độ khác (96, 84, 72, 60, 48, 36, 24, 12 vòng/phút) Mỗi thí nghiệm thực hai bước Tại bước 1, bê tông lấp đầy nửa bình chứa cho có mặt ống trụ tiếp xúc với bê tông (hình 1b) Tại bước 2, bê tông lấp đến cao độ mặt ống, đảm bảo toàn thành đứng tiếp xúc với bê tông (hình 1c) Do quy luật phân bố ứng suất tiếp mặt đáy bê tông khó xác định nên thí nghiệm này, thông số tiếp xúc bê tông thành ống tính toán theo giá trị bước trừ giá trị bước Hình Bộ dụng cụ thí nghiệm đo ma sát tiếp xúc bê tông tươi mặt ống thép (tại phòng thí nghiệm Xây dựng, Đại học Duy Tân) (a) Đầu khuấy cơ-điện (b) Xi lanh quay thùng chứa, bê tông đổ vừa tiếp xúc mặt đáy bình (c) Bình chứa đầy bê tông xi lanh quay bê tông Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 49 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG 2.2 Nguyên lý tính toán Gọi T1 T2 mô men xoắn tương ứng bước với tốc độ quay Ω áp đặt vào trục Mô men xoắn tác dụng mặt đứng xi lanh T  T2  T1 Từ mô men xoắn tính ứng suất tiếp xúc xi lanh bê tông tươi:  T T  R (2 Rh) 2 R 2h Tốc độ tiếp tuyến Vt mặt đứng xi lanh tính sau: V  R  2R t (3) đó:  vận tốc góc tính theo rad/s;  vận tốc góc tính theo vòng/s (   2 ) Ngưỡng trượt đơn vị mặt tiếp xúc tính: T0 2 R 2h + Nước Bảng Các loại cấp phối bê tông Tên cấp phối (2) R h bán kính chiều cao xi lanh 0  + Phụ gia Sika Plast 257; (4) Hệ số nhớt đơn vị  mặt tiếp xúc tính: T   d 2 R 2h  dT     (5) dV d  d   R (2  ) R h   t Lưu ý công thức (5), dT / d độ dốc tức thời đường quan hệ T   xác định từ số liệu thực nghiệm Các phép đo với bê tông thông thường cho thấy quan hệ xấp xỉ tuyến tính Do dT / d độ dốc đường quan hệ T   Nếu đơn vị đại lượng chiều dài mét, đại lượng lực Newton đơn vị hệ số nhớt bề mặt Pa.s/m  d C35 C40 C45 C47 C48 C50 C55 C60 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông C Đ0.5x1 Đ 1x2 C/(C+Đ) (kg) (kg) (kg) % 633 176.25 998.75 35 722 160.80 911.20 40 799 147.15 833.85 45 834 141.75 803.25 47 851 138.90 787.10 48 886 133.50 756.50 50 973 120.00 680.00 55 1064 106.35 602.65 60 Thành phần cố định cho 1m3 bê tông gồm có: Xi măng (X) 450 kg; nước (N) 171 lít, tỉ lệ N/X=0.38; phụ gia 1.0 lít/100 kg X Các thành phần lại bảng Các cấp phối chế tạo đáp ứng yêu cầu theo [8] loại cấp phối có ký hiệu: C35, C40, C45, C47,C48, C50, C55, C60 Mục tiêu báo khảo sát thay đổi thông số ma sát thay đổi tỉ lệ cốt liệu lớn cốt liệu nhỏ cấp phối bê tông có xét đến yếu tố thời gian Do cấp phối bê tông điều chỉnh tỉ lệ C/(C+Đ) thay đổi, nhóm nghiên cứu lựa chọn tỉ lệ C/(C+Đ) sử dụng phổ biến cho cấp phối bê tông thương phẩm từ 45% đến 48% mở rộng đến tỉ lệ 35% 60% Thời gian thí nghiệm đo đạc thông số ma sát mốc thời điểm phút, 30 phút, 60 phút, 90 phút sau trộn hỗn hợp bê tông Kết thí nghiệm Cấp phối bê tông thí nghiệm Vật liệu chế tạo hỗn hợp bê tông thí nghiệm gồm: + Xi măng Kim Đỉnh PCB40; + Cát vàng, Mdl = 2.9, đảm bảo yêu cầu theo TCVN 7570-2006; + Đá dăm Dmax = 20mm, đảm bảo yêu cầu theo TCVN 7570-2006; 50 Sau thực thí nghiệm, kết thí nghiệm tính toán phân tích cách nhanh chóng nhờ phần mềm “Pumping Parameters Calculation” [9] Tập hợp kết thí nghiệm cho cấp phối thời điểm thí nghiệm khác trình bày bảng Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG Bảng Kết thí nghiệm Loại BT C35 C40 C45 C47 C48 C50 C55 C60 Thông số bơm SN (cm)  (Pa)  (Pa.s/m) SN (cm)  (Pa)  (Pa.s/m) SN (cm)  (Pa)  (Pa.s/m) SN (cm)  (Pa)  (Pa.s/m) SN (cm)  (Pa)  (Pa.s/m) SN (cm)  (Pa)  (Pa.s/m) SN (cm)  (Pa)  (Pa.s/m) SN (cm)  (Pa)  (Pa.s/m) Nhận xét:  Độ sụt bê tông cao tỉ lệ C/(C+Đ) từ 45% đến 48% Độ sụt giảm dần theo thời gian lưu sụt (hình 2a hình 3a) Sự thay đổi độ sụt cấp phối có xu hướng gần (hình 3a) Mất sụt xảy nghiêm trọng thời điểm sau 60 phút đến 90 phút sau chế tạo hỗn hợp bê tông Hình 2a cho thấy với cấp phối bê tông có tỉ lệ C/(C+Đ) ≤ 40%, độ sụt sau thời điểm 90 phút lại thấp (SN=1011cm) Đối với cấp phối bê tông có tỉ lệ C/(C+Đ) từ 55% trở lên mát độ sụt lớn Đến thời điểm 90 phút, độ sụt lại khoảng - 7cm, không đảm bảo tính công tác hỗn hợp bê tông bơm Có thể giải thích sau: Phụ gia siêu dẻo thường có tác dụng khoảng thời gian từ lúc bắt đầu trộn hỗn hợp bê tông đến thời điểm 60 phút [10] Sau thời gian tác động phụ gia không đáng kể dẫn đến độ sụt giảm đáng kể Mặt khác, bê tông có tỉ lệ C/(C+Đ), tức hàm lượng cát cao tỉ diện tiếp xúc cốt liệu lớn dẫn đến màng hồ xi măng bao bọc xung quanh cốt liệu Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 Thời gian lưu vữa bê tông 30 phút 60 phút 17 15 122.89 78.12 493.05 549.72 18 15.5 84.02 58.96 433.09 505.72 19 16 63.61 46.61 415.51 465.36 19 17 49.28 41.95 367.2 423.48 19 17 44.22 36.74 346.5 415.87 18 16 60.60 45.93 395.23 454.73 15 12 64.74 49.74 418.63 482.17 15 10 69.42 50.33 440.87 497.15 00 phút 18 87.89 391.39 19 59.11 329.08 20 48.17 321.24 21 42.9 305.66 21 40.26 277.77 19 46.42 322.09 17 50.17 334.24 17 58.58 368.17 90 phút 10 125.80 804.36 11 94.64 708.41 12 68.89 620.28 13 54.91 558.59 14 46.28 540.4 13 65.07 594.34 78.37 630.57 81.84 659.03 mỏng độ sụt hỗn hợp bê tông thấp Đối với bê tông có hàm lượng hạt thô lớn tính linh động giảm ma sát cốt liệu lớn với lớn Như để đảm bảo tính công tác hỗn hợp bê tông bơm theo thời gian thi công nên khống chế tỉ lệ C/(C+Đ) khoảng từ 40% đến 50%  Giá trị ngưỡng trượt  có xu hướng tăng thời điểm 30 phút so với ban đầu (khi phụ gia chưa hoạt tác dụng hoàn toàn), sau giảm xuống thời điểm 60 phút tăng trở lại thời điểm 90 phút (hình 2b) Sự giảm thông số độ sụt thời điểm 60 phút có nghĩa bê tông dễ đẩy hơn, cho thấy xu hướng biến đổi khác với biến đổi thông số độ sụt (thông số độ sụt thời điểm giảm so với thời điểm ban đầu cho suy luận bê tông khó bơm hơn)  Hằng số nhớt bề mặt  có xu hướng tăng theo thời gian lưu vữa (hình 2c) Tốc độ tăng nhanh thể thời gian từ 60 đến 90 phút Có nghĩa theo thời gian, áp lực bơm bê tông bơm 51 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG với lưu lượng thấp Xu hướng biến đổi gần với xu hướng độ sụt cách liên tục theo thời gian Tuy nhiên, xem xét cấp phối có giá trị độ sụt giá trị thông số ma sát lại khác đáng kể Ví dụ cấp phối C40 cấp phối C50 có giá trị độ sụt 19 cm giá trị ngưỡng trượt ban đầu số nhớt bề mặt khác biệt lớn Như thấy tiêu độ sụt không phản ánh hoàn toàn tính chất dễ hay khó bơm hỗn hợp bê tông Đây vấn đề cần lưu tâm cấp phối bê tông bơm chủ yếu thiết kế theo yêu cầu độ sụt Quy luật tăng, giảm thông số ma sát theo thời gian giải thích theo chế tác động phụ gia: Thời điểm từ phút đến 30 phút, tác dụng phụ gia chưa hoàn toàn nên   tăng lên; thời điểm từ 30 phút đến 60 phút lúc phụ gia gần có tác dụng hoàn toàn nên  giảm đáng kể  tăng chậm hơn; sau thời điểm 60 phút tác dụng phụ gia không đáng kể nên   tăng nhanh Tuy nhiên yếu tố thời gian, kể đến bốc nước trình lưu vữa Yếu tố chưa xem xét nghiên cứu Vẫn theo hình 2a, 2b 2c, thấy vị trí cao thấp đường  giống loại cấp phối Tức cấp phối ngưỡng trượt ban đầu lớn số nhớt bề mặt lớn Tuy nhiên, thứ tự đường độ sụt lại không giống với thứ tự đường thông số ma sát Điều khẳng định thêm lần thông số độ sụt không phản ánh hết tính dễ bơm hay khó bơm bê tông Thực tế trình bơm, giá trị  ảnh hưởng đến áp lực khởi động ban đầu để đẩy bê tông trượt Khi hệ thống hoạt động ổn định  lại định đến lưu lượng bơm áp lực bơm không đổi Do đó, giá trị thông thường quan tâm tính toán định đến tốc độ thi công hoặc/ chi phí nhiên liệu cho máy bơm Theo bảng 3, gia tăng giá trị  chủ yếu xảy sau thời điểm 60 phút đến 90 phút, độ lớn mức độ thay đổi  tùy theo loại cấp phối với tỉ lệ C/(C+Đ) khác Như vậy, thấy với hỗn hợp bê tông có thời gian thi công kéo dài sau 60 phút tỉ lệ C/(C+Đ) có tác động chủ yếu dẫn đến gia tăng độ lớn  Số liệu kết thí nghiệm xác định thông số ma sát loại cấp phối bê tông thể bảng hình 3b, 3c cho thấy thay đổi đáng kể thông số ma sát bê tông tỉ lệ C/(C+Đ) thay đổi Các giá trị thông số   đạt giá trị nhỏ tỉ lệ 47% 48% Khi tăng tỉ lệ lên dần đến 60% hay giảm dần xuống đến 35% giá trị thông số   tăng dần lên đạt giá trị lớn tỉ lệ 40% 35% Điều chứng tỏ hỗn hợp bê tông có nhiều cốt liệu lớn (đá dăm) nhiều cốt liệu nhỏ (cát) trở nên khó bơm Qua biểu đồ (hình 3a, 3b, 3c) thấy tỉ lệ C/(C+Đ) tối ưu để hỗn hợp bê tông có độ sụt lớn thông số ma sát nhỏ, bê tông linh động dễ bơm nằm khoảng từ 45% đến 50% Hình Quan hệ thông số độ sụt, ma sát thời gian lưu vữa 52 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG Hình Quan hệ thông số đột sụt ma sát theo thời gian theo tỉ lệ C/(C+Đ) Kết luận Bài báo trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm tính chất lưu biến ma sát bê tông thương phẩm phụ thuộc vào thời gian lưu vữa, đồng thời đánh giá ảnh hưởng hàm lượng cốt liệu lớn cốt liệu nhỏ đến tính chất Một số kết luận rút sau:  Đối với hỗn hợp bê tông thí nghiệm, thời gian lưu sụt kéo dài đến thời điểm 90 phút tác động phụ gia siêu dẻo hàm lượng 1.0 lít/100 kgX không đáng kể, lúc yếu tố ảnh hưởng đến tính chất ma sát bê tông tỉ lệ cốt liệu lớn cốt liệu nhỏ cấp phối bê tông  Hàm lượng cốt liệu lớn cốt liệu nhỏ cấp phối bê tông có tác động lớn đến tính chất ma sát bê tông bơm Đối với bê tông sử dụng thí nghiệm tỉ lệ C/(C+Đ) nằm khoảng từ 45% đến 50% phù hợp để đảm bảo tính dễ bơm tính công tác bê tông  Thông số độ sụt không đủ phản ánh hết tính dễ bơm hay khó bơm hỗn hợp bê tông Sự tăng lên hay giảm xuống thông số ma sát phản ánh tính dễ hay khó bơm hỗn hợp bê tông không tuân theo quy luật tăng, giảm độ sụt Do vậy, cần thiết bổ sung thí nghiệm đo thông số ma sát để nghiên cứu, đánh giá tác động thành phần cấp phối bê tông đến tính chất ma sát bê tông bơm Từ có sở xây dựng dẫn cụ thể thiết kế cấp phối bê tông bơm, bổ sung cho dẫn thiết kế hỗn hợp bê tông bơm vốn hầu hết dừng lại phép đo đột sụt Lời cảm ơn Bài báo thực khuôn khổ đề tài NCKH cấp trường, mang mã số 3497/QĐ-ĐHDT64 Đại học Duy Tân Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thế Dương, Đỗ Vũ Thảo Quyên, Phan Đình Thoại, Huỳnh Quốc Minh Đức (2014), “Ảnh hưởng hồ xi măng tỉ lệ n/x đến tính chất ma sát bê tông thành ống bơm thép”, Tạp chí Khoa học công nghệ Xây dựng, Bộ Xây dựng, số 08/2014, trang 72-76 [2] Đỗ Vũ Thảo Quyên, Nguyễn Thế Dương, Huỳnh Quốc Minh Đức, Phan Đình Thoại (2014), “Thí nghiệm đo thông số ma sát tiếp xúc bê tông thành ống bơm” Tạp chí Khoa học Công nghệ Duy Tân, 11/2014, trang 70-75 [3] Nguyễn Thế Dương, Ngô Tiến Tùng, Phạm Quang Nhật (2012), "Ma sát cách xác định ma sát bê tông tươi thành ống bơm", Tạp chí Khoa học Công nghệ Duy Tân, số [4] Kaplan, Denis (2000) Pompage des Bétons, Etudes et recherches des laboratoires des Ponts et Chaussées, vol 36 ISBN : 2-7208-2010-5 [5] Chapdelaine, Fédéric (2007) Étude fondamentale et pratique sur le pompage du béton (Nghiên cứu sở thực nghiệm bơm bê tông), Luận văn Tiến sỹ, Faculté des études supérieures de l'Université Laval, Canada [6] T.T Ngo, E.H Kadri, R Bennacer, F Cussigh, Use of tribometer to estimate interface friction and concrete boundary layer composition during the fluid concrete pumping, Construction and Building Materials, Volume 24, Issue 7, July 2010, Pages 1253-1261, ISSN 0950-0618, http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.12.010 [7] Dimitri Feys, Kamal H Khayat, Aurelien PerezSchell, Rami Khatib, Prediction of pumping pressure by means of new tribometer for highly-workable concrete, Cement and Concrete Composites, Volume 57, March 2015, Pages 102-115, ISSN 0958-9465, http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2014.12.007 53 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG [8] TCVN 9340:2012, Hỗn hợp bê tông trộn sẵn – Yêu cầu đánh giá chất lượng nghiệm thu, Tiêu chuẩn Việt Nam [9] Nguyễn Thế Dương (2015), “Phần mềm Pumping Parameters Calculation tính toán thông số ma sát bê tông tươi - thành ống thép" Tạp chí Khoa học Công nghệ Duy Tân (2) 15, 06/2015, trang 69-75 54 [10] N Spiratos, M Page, N Mailvaganam, V.M Malhotra, C Jolicoeur Phụ gia siêu dẻo – Nguyên lý công nghệ ứng dụng thực tiễn Quebec, Canada, 2006, trang 96 Ngày nhận bài: 09/11/2015 Ngày nhận sửa lần cuối: 25/11/2015 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG CHIẾN LƯỢC GIẢM NHẸ VÀ THÍCH ỨNG TRONG KIẾN TRÚC ỨNG PHÓ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TS.KTS LÊ CHIẾN THẮNG Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội ThS NGUYỄN SƠN LÂM Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Biến đổi khí hậu (BĐKH) bắt đầu cho thấy hệ lụy lĩnh vực, có lĩnh vực xây dựng Ứng phó BĐKH trở thành vấn đề quan tâm thiết kế kiến trúc Nhiều xu hướng kiến trúc thân thiện với môi trường có đóng góp tích cực với chiến lược giảm nhẹ thích ứng khác hướng tới tính bền vững môi trường xây dựng Bài báo trình bày chiến lượng giảm nhẹ thích ứng xu hướng kiến trúc Tổng quan BĐKH ảnh hưởng BĐKH lĩnh vực xây dựng BĐKH tác động đáng kể đến thành phần, khả phục hồi sinh sản hệ sinh thái tự nhiên đến hoạt động quản lý hệ thống kinh tế - xã hội đến sức khỏe phúc lợi người Sự thay đổi trạng thái khí hậu trung bình khoảng thời gian dài (thường vài thập kỷ dài hơn) gây biến đổi quy mô toàn cầu thay đổi toàn hệ thống khí hậu trái đất Biến đổi khí hậu trình tự nhiên bên trong, tác động bên hoạt động người (trong khai thác sử dụng tự nhiên) làm thay đổi thành phần khí Ảnh hưởng BĐKH tới nhà công trình xây dựng nhiều hình thức khác Mưa axít, bão lốc, nước biển dâng,…phá hủy, ăn mòn, làm hư hỏng công trình kiến trúc Để ứng phó với mối đe dọa đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững, phương pháp tiếp cận thiết kế thi công xây dựng điều kiện bắt buộc, phải đồng thời giải yêu cầu phức tạp môi trường với nguồn tài nguyên hữu hạn trái đất nhu cầu xã hội kinh tế đương đại Khái niệm thiết kế tích hợp với việc sử dụng lượng bền vững phát triển, kết hợp với trách nhiệm với môi trường với chiến lược giảm nhẹ tác động người tạo thích ứng điều kiện khí hậu Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 Các hệ thống tự nhiên thích ứng với hệ sinh thái hướng giải pháp giúp tòa nhà công trình tồn thân thiện với môi trường sống Trong thiên nhiên, sinh vật sống trình tiến hóa, phải phản ứng với điều kiện thay đổi mà không làm suy giảm nguồn lực thay đổi trạng thái cân hệ sinh thái thân Trong bối cảnh phải đối mặt với tốc độ gia tăng nhanh chóng cường độ thay đổi lớn nay, thái độ “thích ứng” môi trường xây dựng nhận thức ứng xử tạo nên sở lý thuyết cho việc thiết kế xây dựng tương lai Muốn phát triển thịnh vượng, người cần phải học lại cách bắt chước hệ thống trao đổi chất thích ứng có hiệu cao tự nhiên, kết hợp với công nghệ tương lai để thiết kế “bền vững” Chiến lược giảm nhẹ thích ứng thiết kế kiến trúc Nguyên nhân BĐKH hoạt động sinh hoạt sản xuất người Phát thải từ công trình xây dựng chiếm gần nửa lượng CO2 khí tổng lượng tiêu thụ cho công trình chiếm tới gần 50% [6] Nói cách khác, sử dụng lượng công trình “một nửa nguyên nhân” gây BĐKH Để hạn chế tác động tiêu cực BĐKH, cần phải có chung tay cộng đồng, quốc gia nhằm đưa phương án chung thực phạm vi toàn cầu Biến đổi khí hậu trình lâu dài tác động người tạo nên, muốn khắc phục BĐKH phải trình khắc phục lâu dài Vì vậy, thiết kế xây dựng nhà công trình đòi hỏi có hiệu lượng cao, giảm tiêu thụ lượng hóa thạch nhằm cố gắng đưa nồng độ CO2 khí trở mức 350 ppm năm 1990 xem bước “đẩy lùi BĐKH” Trong gần 20 năm qua, nhiều nước giới theo hướng đạt kết cao Tại Mỹ năm 2006 có 5.000 tòa nhà, năm 2010 có 100.000 55 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG tòa nhà triệu nhà đơn lẻ cấp chứng đổi tránh khỏi khí hậu thông qua việc Công trình xanh, giảm trung bình từ 30% đến 50% tổng tiêu thụ lượng điện nước hạn chế tối đa xây dựng sở hạ tầng công trình trì hệ sinh thái lành mạnh Quan trọng hơn, Tại Kuala Lumpur, Malaysia có tòa nhà văn phòng Putrajaya, giảm khoảng 60% (còn 100 chiến lược thích ứng không làm hỏng nỗ lực giảm nhẹ để ổn định phát thải khí nhà kính đến mức kWh/m /năm) tiếp tục giảm tới 80% lượng thời gian tới Như việc xây dựng chấp nhận Ủy ban liên Chính phủ Biến đổi khí hậu (IPCC 2008) định nghĩa bốn loại thích ứng tòa nhà giảm 30 - 50% lượng tiêu thụ hoàn toàn thực [2] sau: Để làm vậy, kiến trúc sư cần phải thay đổi phương thức làm việc, phương pháp thiết kế, đề tác động thực tế BĐKH xảy Thích ứng biện pháp chặn trước để ngăn chặn giảm cao thiết kế tích hợp, kiến trúc sư phần hệ thống thiết kế xây dựng nhẹ tác động BĐKH Thích ứng trước bịt lỗ hổng hệ thống tự nhiên công trình từ giai đoạn ban đầu tới trình phá hủy tái chế Công ước khung Liên hợp quốc nhân tạo gia tăng chi phí lợi ích hành động so với không hành động BĐKH (UNFCCC) sử dụng hai thuật ngữ quan trọng giảm nhẹ thích ứng  Thích ứng theo hoạch định: Thích ứng kết định sách có chủ ý, dựa 2.1 Chiến lược giảm nhẹ Giảm nhẹ nhằm giảm lượng khí thải để hạn chế ấm lên toàn cầu “tránh khả kiểm soát” hay phát triển “thân thiện với khí hậu” cách giảm thiểu phát thải khí nhà kính Giảm nhẹ đóng vai trò quan trọng việc làm chậm tốc độ biến đổi khí hậu Hệ thống khí hậu thực bị biến đổi trình tiếp tục thời gian dài tiếp theo, chiến lược giảm nhẹ phải thực liên tục lâu dài Để thực chiến lược giảm nhẹ, cần phải áp dụng nhiều giải pháp giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính thông qua giảm mức tiêu hao nguyên nhiên liệu, giảm thay loại nhiên liệu hóa thạch nguồn lượng tái tạo, ứng dụng giải pháp thiết kế xây dựng cải tạo nhà công trình nhằm sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả, phát triển đô thị xanh công trình xanh, chuyển đổi nguyên liệu, nhiên liệu vật liệu đầu vào theo hướng phát thải carbon thấp sản xuất vật liệu xây dựng công trình, ứng dụng công nghệ hiệu để xử lý nước thải, rác thải cho đô thị điểm dân cư, 2.2 Chiến lược thích ứng Thích ứng “kiểm soát tránh được” để phát triển “an toàn cho khí hậu” cách giảm nhẹ khả làm tổn hại trực tiếp gián tiếp tới cấp độ BĐKH Chiến lược thích ứng có nghĩa phải có điều chỉnh để thích ứng với biến 56  Thích ứng chủ động: Thích ứng diễn trước nhận thức điều kiện thay đổi muốn thay đổi hành động cần thiết để trở lại, để trì đạt trạng thái mong muốn  Thích ứng phản ứng: Thích ứng diễn sau tác động BĐKH  Thích ứng tự phát: Thích ứng mà không tạo phản ứng có ý thức khí hậu mà khởi động thay đổi hệ thống sinh thái tự nhiên thay đổi hệ thống phúc lợi xã hội [6] Việc áp dụng rộng rãi công nghệ tiên tiến trình thiết kế thích ứng chứng minh hiệu giảm mức tiêu thụ lượng khí thải, đặc biệt lĩnh vực xây dựng Tuy nhiên, vào kịch BĐKH xây dựng, hoạt động giảm nhẹ dài hạn cần phải kết hợp với chiến lược thích ứng ngắn hạn để bảo đảm phát triển bền vững liên tục Để thỏa mãn thách thức tương lai, cần phải có kỹ thuật công trình để thay đổi thích ứng theo điều kiện thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, mưa Thực tế vận hành tòa nhà thích ứng đơn giản mở rộng ý tưởng nguyên tắc phù hợp với đề xuất Darwin, khả tồn phụ thuộc vào khả thích ứng với thay đổi môi trường Nhìn vào hệ thống tự nhiên, nhận tất sinh vật sống phát triển chế thích nghi để giúp chống lại điều kiện khí hậu thường xuyên thay đổi theo hoàn cảnh Các loài thích ứng với thay đổi môi trường tồn loài thích ứng sớm bị đào thải Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG Các xu hướng kiến trúc với chiến lược giảm nhẹ thích ứng Kiến trúc thân thiện với môi trường xuất từ lâu công trình truyền thống giới Nhưng với vấn đề lượng khí hậu kỷ 20, nghiên cứu thực hành thiết kế kiến trúc xã hội sâu vào khía cạnh cụ thể môi trường, sinh thái Nhiều xu hướng kiến trúc thân thiện với môi trường đời, xu hướng có mục đích chung có hướng riêng theo tên gọi 3.1 Kiến trúc sinh thái Kiến trúc sinh thái bao gồm nhánh chính, kiến trúc sinh thái công nghệ thấp (low-tech), công nghệ cao (high-tech) công nghệ sinh thái (ecotech) chiết trung Trong kiến trúc sinh thái công nghệ thấp kiến trúc thời kỳ đầu, đơn giản với giải pháp thiết kế theo điều kiện khí hậu khu vực Kiến trúc sinh thái sử dụng vật liệu tự nhiên như: Đất, đá, gỗ, tranh, tre…theo kinh nghiệm xây dựng truyền thống Ngược lại kiến trúc sinh thái công nghệ cao biểu dạng tổ hợp công trình đa kính thép quy mô lớn hệ thống kỹ thuật tiên tiến nhằm đạt hiệu sử dụng lượng tối đa Giữa hai trường phái kiến trúc sinh thái kiến trúc sinh thái chiết trung, kết hợp công nghệ vật liệu kỹ thuật xây dựng cao sử dụng kinh nghiệm truyền thống để ứng xử hài hòa với khí hậu môi trường [1] Hệ sinh thái khái niệm làm sở tiếp cận kiến trúc vào sinh thái Kiến trúc sinh thái bảo tồn bền vững hệ sinh thái tự nhiên, đa dạng sinh học khu vực xây dựng, đô thị lãnh thổ, khôi phục hệ sinh thái bị tổn thương, tài nguyên thiên nhiên, sinh thái nhân văn Mặc dù có nhánh với phương pháp thiết kế khác nhau, chiến lược giảm nhẹ hướng tránh sử dụng lượng phi tái tạo, sử dụng vật liệu tái chế phát thải độc hại thấp Trong đó, chiến lược thích ứng chủ động tạo môi trường tự nhiên công trình khu vực, bù đắp phục hồi phần môi trường tự nhiên bị trình xây dựng tạo nên, tận dụng điều kiện tự nhiên thuận lợi phù hợp với hệ sinh thái khí hậu địa phương Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 3.2 Kiến trúc môi trường Môi trường tập hợp tất thành phần giới vật chất bao quanh, bao gồm chất vô cơ, hữu cơ, khí hậu, có khả tác động đến tồn phát triển sinh vật Ngoài môi trường thiên nhiên có môi trường xã hội, môi trường nhân văn (tổng thể mối quan hệ người, cộng đồng, thể chế trị, kinh tế, xã hội) môi trường nhân tạo Mục tiêu kiến trúc môi trường tạo lập môi trường vệ sinh, lành mạnh thích ứng với loại sinh vật; bảo vệ môi trường sống người sinh vật hệ sinh thái giảm nhẹ, khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường Các nguyên tắc kiến trúc môi trường bao gồm: Tạo dựng môi trường nhà lành mạnh tiện nghi; hiệu lượng; sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường sinh thái; gắn kết hình dạng công trình kiến trúc với địa điểm; môi trường khu vực khí hậu thiết kế đạt hiệu quả, bền vững, dễ dàng tháo dỡ hết tuổi thọ công trình 3.3 Kiến trúc sinh khí hậu Kiến trúc sinh khí hậu James Marston Fitch đề cập báo “Mối quan tâm kiến trúc thiết kế khí hậu” vào năm 1948 Nhưng anh em Victor Aladar Olgyay coi người tiên phong lĩnh vực đưa kiến trúc sinh khí hậu thành môn khoa học với sách “Tiếp cận sinh khí hậu vào kiến trúc” năm 1953 Kiến trúc sinh khí hậu quan tâm xem xét đến điều kiện khí hậu đặc trưng địa điểm nhằm thiết kế công trình phù hợp với điều kiện đặc trưng Do đó, kiến trúc sư phải xem xét yếu tố điều kiện tiện nghi người (tiện nghi nhiệt, thị giác,…) yếu tố khí hậu nắng, gió, độ ẩm, nhằm tận dụng tối đa điều kiện tự nhiên thuận lợi giảm điều kiện bất lợi để tạo điều kiện sống tiện nghi cho người công trình, qua giảm sử dụng lượng, tiết kiệm kinh phí đầu tư vận hành, giảm ô nhiễm môi trường [3] 3.4 Kiến trúc xanh Kiến trúc xanh xu hướng thiết kế hướng tới việc tạo công trình thân thiện với môi trường suốt vòng đời công trình từ trình lựa chọn địa điểm, thiết kế, xây dựng, vận hành, bảo dưỡng tháo dỡ Các nguyên tắc thiết kế công trình xanh bao gồm: 57 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG - Phân tích khí hậu địa phương địa điểm xây trao đổi chất sống sinh vật sống – dựng: Phân tích địa chất, lựa chọn địa điểm xây dựng, công trình vật thể bao quanh, khí hậu phương pháp thiết kế dựa kết hợp lĩnh vực chuyên môn liên quan với nhau, tòa nhà địa phương, hướng tiếp cận hướng khu đất, yếu tố địa hình, ưu nhược điểm nguồn tài so sánh với sinh vật sống có khả đối phó với khí hậu địa hình tiện nghi mà không cần sử nguyên loại hình sinh thái bền vững với mối quan hệ thời gian cường độ sử dụng dụng dạng lượng phi tái tạo - Hệ thống kết cấu linh hoạt thích ứng: Kiểm soát đặc điểm kết cấu (tạm thời vĩnh cửu), khả liên kết với thành phần nội thất, kết cấu vỏ bao che công trình, hệ thống kỹ thuật hiệu thẩm mỹ - Vật liệu xây dựng xanh: Sản phẩm tiền chế tiêu chuẩn hóa, kết cấu phù hợp, vật liệu hoàn thiện, chi phí, thi công, có nguồn gốc thực vật, phương pháp trồng trọt (vật liệu tự nhiên), lượng biểu hiện, thành phần tái chế tái sử dụng, mức độ độc hại,… - Kết cấu lớp vỏ bao che công trình: Hoạt động lọc động tương tác môi trường bên bên để kiểm soát dòng lượng, trực tiếp gián tiếp - Năng lượng tái tạo: Tích hợp cấu trúc tòa nhà khai thác trực tiếp nguồn lượng chỗ khu vực tập trung mà không gây gây tác động tới môi trường sinh thái - Hệ thống HVAC: Cung cấp điều kiện tiện nghi cho người sử dụng nhiệt, chất lượng không khí, sử dụng kỹ thuật hoàn toàn thụ động, điều chỉnh khí hệ thống lai - Sử dụng nước: Hệ thống chiến lược thu nước, lưu trữ, phân phối, sử dụng, tái chế tái sử dụng nước (nước mưa, nước xám) [6] 3.5 Kiến trúc sinh học Kiến trúc sinh nghiên cứu thực tiễn tốt từ thiên nhiên áp dụng vào thiết kế quy trình giải vấn đề người dựa hoàn thiện kỹ sinh tồn loài sinh vật trình tồn lâu dài trái đất cách thích ứng với môi trường để đảm bảo thức ăn nơi trú ẩn mà không cần sử dụng nhiên liệu hóa thạch tạo chất gây tổn hại đến hệ sinh thái Ngược lại với công nghệ người, hệ thống kết cấu tự nhiên hoạt động thống dựa nguồn lượng trực tiếp gián tiếp từ mặt trời để tương tác với địa hóa trái đất để trì hệ thống tái tạo sinh học Công trình "phỏng sinh học" nơi có phối hợp linh hoạt thành phần góp phần vào 58 Có nhiều dạng sinh học sinh học cấu trúc (lá sen, vây cá mập,…), vận động (bay, bơi, ), kết cấu (treo, màng, vỏ, ), khí hậu (tổ mối),… Các dạng sinh học có đặc điểm, tiềm đa dạng cho phép áp dụng nhiều hình thức khác lĩnh vực thiết kế xây dựng, nhằm làm cho công trình giống thực thể tồn bền vững tự nhiên [5] Thông qua đó, công trình giảm tác động tiêu cực tới khí hậu hệ sinh thái khu vực 3.6 Kiến trúc hiệu lượng Mục tiêu kiến trúc hiệu lượng làm cho công trình tiêu thụ lượng có nguồn gốc hoá thạch, không phát thải khí CO2 (carbon neutral) phát thải thấp, khai thác tối đa lượng tự nhiên, lượng tái tạo, lượng sinh học tất trình hoạt động nhà thi công xây dựng, chế tạo cấu kiện, vật liệu đến trình vận hành công trình (sưởi ấm, làm mát, chiếu sáng, giao thông, thiết bị phục vụ cho công việc sinh sống), trình bảo dưỡng cải tạo, phá dỡ, huỷ bỏ sử dụng lại phần công trình [3] 3.7 Kiến trúc thích ứng Kiến trúc thích ứng phải có tính thích ứng linh hoạt Cụ thể thích ứng với điều kiện khí hậu địa phương, thích ứng với quy mô đô thị hạ tầng kỹ thuật đô thị, thích ứng linh hoạt với phát triển công nghệ Kiến trúc thích ứng đề cao tính linh hoạt ứng dụng công nghệ thiết kế nhằm đáp ứng thay đổi tương lai phát triển công nghệ nhanh đa dạng dẫn tới phương thức làm việc, sinh hoạt người liên tục thay đổi da dạng [4] Một ví dụ điển hình với phát triển kỹ thuật số, người thay đổi phương pháp làm việc sinh hoạt, mô hình “sống làm việc địa điểm” hình thành nhiều lĩnh vực khu vực đô thị, tương phản hoàn toàn với phương pháp làm việc lối sống truyền thống, từ dẫn tới thay đổi thiết kế quy hoạch kiến Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG trúc truyền thống với phân biệt rõ ràng chức làm việc, ở, thương mại, giải trí,… 3.8 Ứng dụng chiến lược giảm nhẹ thích ứng Việt Nam Trong nhiều năm trở lại đây, xu hướng kiến trúc nhiều Kiến trúc sư Việt Nam quan tâm Các xu hướng kiến trúc xanh với mối quan tâm tới vấn đề lượng môi trường Việt Nam phát triển đạt thành công bước đầu, dần tiến tới thực hóa chiến lược chương trình Nhà nước nhằm giảm nhẹ thích ứng với BĐKH Các chiến lược thiết kế đa dạng áp dụng, từ giải pháp sinh thái công nghệ thấp tới giải pháp công trình xanh công nghệ cao tiết kiệm lượng, sử dụng lượng tái tạo chỗ, tái chế chất thải, tái sử dụng nước,…Các loại hình công trình xanh phát triển đa dạng từ dạng nhà thấp tầng tới trung tâm thương mại cao tầng Tuy nhiên, phát triển chiến lược giảm nhẹ thích ứng giai đoạn khởi đầu Trong tương lai, để đạt hiệu cao hơn, chiến lược cần phải áp dụng cấp đô thị với phát triển đô thị thông minh nơi mà tổng thể đô thị trở thành thể xanh với công trình kiến trúc xanh phận tách rời Để làm điều nỗ lực nhà thiết kế xây dựng mà tầng lớp xã hội Kết luận Áp lực phải có thay đổi phương pháp thiết kế dẫn tới đời nhiều xu hướng thiết kế với quan tâm khác nói chung hướng tới vấn đề lượng, môi trường, sinh thái, nguồn tài nguyên, chất phát thải Các xu hướng thiết kế có chiến lược thích ứng giảm nhẹ theo nhiều cách với cấp độ mối quan tâm khác Các giải pháp thiết kế mang tính chất tổng thể đồng từ quy hoạch đô thị, thiết kế kiến trúc, kết cấu, hệ thống kỹ thuật, vật liệu, biện pháp thi công, bảo dưỡng vận hành Tuy nhiên, xu hướng kiến trúc có nhược điểm cần có chiến lược, chương trình biện pháp khác công tác thiết kế Các chiến lược giảm nhẹ thích ứng phải thực liên tục, đồng hỗ trợ từ mặt xã hội mong đạt mục tiêu dài hạn tương lai, đóng góp vào việc ứng phó BĐKH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Việt Châu (2011), “Kiến trúc sinh thái – kiến trúc phát triển bền vững”, Tạp chí Kiến trúc – Hội Kiến trúc sư Việt Nam [2] Phạm Đức Nguyên (2008), “Kiến trúc bền vững – kiến trúc kỷ 21”, Tạp chí Kiến trúc – Hội Kiến trúc sư Việt Nam [3] Phạm Đức Nguyên (2010), “Kiến trúc sinh khí hậu”, NXB Xây dựng [4] Phạm Đức Nguyên, “Biến đổi khí hậu với thiết kế kiến trúc công trình có hiệu lượng” [5] Petra Gruber (2011), Biomimetics in architecture Springer Publishing Company [6] Sergio Altomonte (2008), “Climate Change and Architecture: Mitigation and Adaptation Strategies for a Sustainable Development”, Jounal of Sustainable Development, Vol.1,No.1 Ngày nhận bài: 09/11/2015 Hình Tòa nhà OneUN đạt chứng Vàng (nguồn: VGBC) Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2015 Ngày nhận sửa lần cuối: 25/11/2015 59