Hệ thống mặt đứng mới giúp tiết kiệm năng lượng công trình

Gần đây, hai nhà nghiên cứu thuộc Khoa Kỹ thuật Công trình, Đại học Bách khoa Madrid đã phát triển hệ thống mặt đứng thông gió có buồng đôi và thiết bị kiểm soát lưu thông không khí, giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng trong các tòa nhà. Giải pháp bền vững và hiệu quả này có thể áp dụng ở cả các công trình cải tạo và xây mới vì rất dễ sử dụng.

Mặt đứng là phần xây dựng chính của một công trình cho phép đáp ứng những yêu cầu về hiệu quả năng lượng và tiện nghi bên trong, đã được quy định rõ ràng trong các tiêu chuẩn và luật xây dựng. Loại hệ thống này, thiết kế và tuân theo đúng các tiêu chuẩn của mặt đứng công trình là khía cạnh quan trọng xác định mức độ tiêu thụ năng lượng cuối cùng của cả tòa nhà.

Hiện nay, chi phí lưu thông không khí chiếm 40 – 65% tổng chi phí xây dựng và vận hành một tòa nhà. Các tòa nhà ở vùng khí hậu lục địa Địa Trung Hải như Tây Ban Nha bị tổn thất năng lượng vào mùa đông ở phía Bắc và phía Đông do nhiệt độ xuống rất thấp. Tương tự như vậy, chúng lại hấp thụ quá nhiều nhiệt vào mùa hè ở phía Nam và Tây do bức xạ mặt trời. Trong cả hai trường hợp, cần lưu thông không khí trong tòa nhà nhằm duy trì điều kiện bên trong thích hợp cho người sử dụng, ngăn ngừa việc mất đi hay hấp thụ năng lượng qua vỏ bọc công trình.

Để năng cao hiệu quả năng lượng mặt đứng công trình, hai nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống mặt đứng thoáng khí mới. Hiện nay, các mặt đứng thông gió thường có một tấm ở bên trong, lớp cách nhiệt, buồng thông gió và kết cấu bên ngoài.

Mặt đứng mới được thiết kế thêm một buồng khí thứ hai, nằm giữa buồng khí hiện có và lớp cách nhiệt, cả hai buồng được thông đáy với nhau. Một tính năng khác là gắn thiết bị mới nằm ở phía trên để điều chỉnh luồng không khí trong buồng, phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ bên trong và bên ngoài tòa nhà.

  Hình ảnh minh hoạt chức năng vỏ bọc công trình vào mùa hè (bên trái) và mùa đông (bên phải). Nguồn: Jaime Santa Cruz và César Porras.

Mặt đứng thông gió với buồng khí đôi như vậy có 2 cải tiến vượt bậc so với hệ thống thông thường. Thứ nhất, giảm hấp thụ hay tổn thất năng lượng thông qua mặt đứng, và do đó, giảm tiêu thụ năng lượng do lưu thông không khí. Thứ hai, bản thân thiết kế của hệ thống này giúp giảm nhiệt độ theo chiều dọc của vỏ bọc công trình, đồng nhất nhiệt độ không khí trong các buồng suốt cả năm.

Bằng cách giảm thiểu khuynh độ theo chiều dọc, việc hấp thụ hay tỏa nhiệt của vỏ bọc công trình ít phụ thuộc vào chiều cao của tòa nhà, tránh được tình trạng các tòa nhà cao hơn sẽ không có sự thoải mái hay hiệu quả năng lượng thấp hơn so với các tòa nhà thấp tầng hơn. Bên cạnh đó, hệ thống này là một giải pháp bền vững và hiệu quả, có thể áp dụng được trong cả công trình cải tạo và xây mới do áp dụng rất đơn giản.

Chi phí đầu tư ban đầu có thể bị trội lên nhưng sẽ được khấu hao trong thời gian ngắn nếu chúng ta cân nhắc đến lượng năng lượng đáng kể sẽ tiết kiệm được khi sử dụng thiết kế này. Các tác giả của nghiên cứu này cho biết “Nghiên cứu này nhấn mạnh đến hiệu quả năng lượng tiềm năng của các tòa nhà thông qua thiết kế lại hệ thống xây dựng thông thường”.

Nghiên cứu này đã được đăng trên Tạp chí Năng lượng và Công trình (Energy and Buildings Journal) và đã được cấp bằng sáng chế.

Nguyễn Minh Hiếu

Trung tâm Khởi nghiệp Xây dựng

Lược dịch

Nguồn: Đại học Bách khoa Madrid