Các nhà khoa học cho biết họ đã tìm ra cách làm mát các tòa nhà giúp giảm sự phụ thuộc vào máy điều hòa tiêu tốn nhiều năng lượng.
Địa điểm thi đấu tại Công viên năng lượng mặt trời Mohammed bin Rashid ở Dubai: (a) Góc nhìn từ trên xuống cho thấy địa điểm ở giữa sa mạc và phía tây của cánh đồng quang điện mặt đất rộng lớn; và (b) Góc nhìn từ trên cao cho thấy vị trí của tòa nhà thử nghiệm, được bao quanh bởi những ngôi nhà của các thí sinh và trạm thời tiết. (Bản đồ © Google, Hình ảnh © 2024 Airbus CNES/Airbus, Maxar Technologies.). Tín dụng: Tạp chí Kỹ thuật Kiến trúc (2024). DOI: 10.1061/JAEIED.AEENG-1682
Họ không khẳng định thiết kế của họ sẽ giúp các tòa nhà mát mẻ mà hầu như không cần năng lượng nhưng khẳng định rằng khi áp dụng phương pháp của họ, nhiệt độ trong nhà có thể giảm 0,7 độ C.
Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Kỹ thuật Kiến trúc tập trung vào các kỹ thuật thông gió tự nhiên mà các nhà khoa học áp dụng cho một nguyên mẫu tòa nhà ở Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE), một quốc gia mà cuộc sống không thể chịu đựng được nếu không bật các thiết bị điều hòa không khí ma cà rồng 24 giờ một ngày trong suốt cả năm.
Vittorino Belpoliti, phó giáo sư về thiết kế công trình xanh và công nghệ năng lượng tại Đại học Sharjah, cho biết: "Nguyên mẫu tòa nhà này là có thật và đã có một số cuộc thử nghiệm được tiến hành".
Nghiên cứu so sánh các kết quả dự đoán, mô phỏng bằng phần mềm cụ thể và các bản ghi thực tế về hiệu suất của tòa nhà. Nghiên cứu đánh giá mức độ kiểm soát nhiệt độ tăng và tản nhiệt trong tòa nhà để cải thiện nhiệt độ trong nhà và giảm mức tiêu thụ năng lượng—một quá trình được gọi là làm mát thụ động.
Các nhà khoa học viết, "Nghiên cứu được mô tả ở đây đã phân tích các kỹ thuật thông gió tự nhiên, được vận hành trong một tòa nhà thực tế ở Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE), để hỗ trợ làm mát thụ động. Đánh giá đã được tiến hành bằng cách so sánh kết quả mô phỏng kỹ thuật số và các phép đo thực địa.
"Động lực học chất lưu tính toán (CFD) đã được sử dụng để hiểu và định lượng lại sự đóng góp được theo dõi của thông gió tự nhiên trong việc làm mát tòa nhà."
Belpoliti, cũng là tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết thêm: "Những phát hiện của nghiên cứu này góp phần hỗ trợ thiết kế giai đoạn đầu, đặc biệt là làm mát thụ động thông qua thông gió tự nhiên, để tạo ra các tòa nhà bền vững hơn.
"Các chiến lược thông gió tự nhiên như thông gió chéo, hiệu ứng ống khói và bộ phận thu gió (Barjeel) tỏ ra hiệu quả trong việc giảm nhiệt độ trong nhà của tòa nhà (giảm 0,7°C trong suốt cả ngày). Thông gió tự nhiên không thể thay thế điều hòa không khí tại UAE, nhưng có thể góp phần giảm việc sử dụng điều hòa trong những mùa ôn hòa."
Barjeel hay Barjil là tên gọi chỉ những tháp gió từng phổ biến để làm mát các tòa nhà ở UAE và toàn bộ khu vực Vịnh giàu dầu mỏ trước khi các thiết bị điều hòa không khí ra đời.
Barjeel là một phương pháp khéo léo để đón gió giúp ngôi nhà mát mẻ trong nhiều thế kỷ. Nhưng với nhiệt độ tăng cao và cái nóng thiêu đốt ở UAE, Belpoliti cho biết cho đến nay vẫn chưa có cách nào để làm mát tòa nhà mà không cần bật điều hòa.
Bê tông cốt thép, thép và các tấm kính lớn là vật liệu xây dựng được lựa chọn ở UAE và các quốc gia vùng Vịnh giàu dầu mỏ khác. Do đó, các tòa nhà không có khả năng cách nhiệt chống lại sức nóng oi ả bên ngoài và theo Belpoliti, chúng được xây dựng mà không tính đến việc làm mát thụ động.
Tuy nhiên, các nhà khoa học lưu ý trong nghiên cứu của họ rằng các cấu trúc cho phép thông gió tự nhiên như Barjeel có thể được thêm vào các tòa nhà dân cư tư nhân, nhưng quá trình này cần có "sự hợp tác của người ở để vận hành (mở/đóng) các cửa nhà một cách thực tế".
Nghiên cứu này là một phần của chương trình nghiên cứu và giáo dục mang tên Know-Howse với mục tiêu nâng cao nhận thức của mọi người để giúp xây dựng những ngôi nhà thân thiện với môi trường.
Ý tưởng này, như đã nêu trên trang web Know-Howse, là "hình thành một ngôi nhà mẫu như một đơn vị thử nghiệm được trích xuất từ một khu nhà ở rộng hơn… [kết hợp] sự thoải mái của người ở với các mục tiêu về môi trường, chẳng hạn như giảm sử dụng đất và tiêu thụ tài nguyên.
"Chương trình giáo dục hướng đến các thế hệ thành viên mới của xã hội và đặc biệt nhắm đến công dân, những người chịu trách nhiệm tiêu thụ nhiều năng lượng và tài nguyên."
Know-Howse bao gồm một nhóm sinh viên và nhà nghiên cứu đa ngành đến từ Đại học Sharjah và Đại học Ferrara của Ý cùng nhánh nghiên cứu Architettura>Energia Research Center.
Belpoliti cho biết: "KNOW HOWse không chỉ là một dự án tiết kiệm năng lượng, mà còn là toàn bộ chương trình giáo dục: một ngôi nhà đào tạo người ở cách cư xử có ý thức hơn đối với năng lượng, nước và các nguồn tài nguyên hữu hạn khác".
Tổng lượng điện tiêu thụ tại UAE nằm trong số những mức cao nhất thế giới. Ước tính là 122,39 tỷ kWh mỗi năm, trong đó gần 70 phần trăm là do điều hòa không khí tiêu thụ. Bất kỳ sự giảm nhiệt độ trong nhà nào thông qua làm mát thụ động chắc chắn sẽ tác động đến nhu cầu và lượng khí thải carbon.
Các nhà khoa học nhận thức được nhu cầu điện năng quá mức. Họ nói thêm rằng làm mát thụ động chỉ có thể giảm một phần mức tiêu thụ. "Ở UAE, thông gió tự nhiên không thể thay thế điều hòa không khí, nhưng nó có thể đóng góp rất lớn vào việc hạn chế việc sử dụng điều hòa không khí để đạt được các tòa nhà bền vững hơn cho khí hậu nóng", Belpoliti nói.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
