Bài giảng khí hậu kiến trúc

Phần mở đầu

Câu hỏi thảo luận:
1. Theo anh (chị) Vật lý kiến trúc (Building physic) nghiên
cứu về vấn đề gì?

1


VẬT LÝ KIẾN TRÚC

Nội dung tóm tắt:

◦Phần nhiệt và khí hậu kiến trúc: thiết kế che nắng, thông
gió tự nhiên và nhân tạo, thiết kế cách nhiệt, cách âm.
Phần quang học kiến trúc: kỹ thuật chiếu sáng công
trình, chiếu sáng tự nhiên, chiếu sáng nhân tạo.

◦

9/13/17

2


VẬT LÝ KIẾN TRÚC

Nội dung chi tiết:
Chương 1 KHÍ HẬU KIẾN TRÚC
1. Các yếu tố khí hậu ngoài nhà.

1.
2.

Tính chất và quy luật biến thiên của các yếu tố khí hậu
Nhân tố ảnh hưởng khí hậu việt nam

II. Vi tiểu khí hậu trong công trình

3.
4.

Sự hình thành vi tiểu khí hậu
Tác động vi tiểu khí hậu với con người

9/13/17

3


VẬT LÝ KIẾN TRÚC

Chương 2
THIẾT KẾ CHE NẮNG, THÔNG GIÓ, CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM VÀ
ÂM THANH

I. Thiết kế che nắng và chiếu nắng

1.
2.

Yêu cầu đối với thiết kế che nắng và chiếu nắng
Thiết kế kết cấu che nắng, chiếu nắng

II. Thông gió tự nhiên và nhân tạo

3.
4.
5.

Mục đích và yêu cầu của thiết kế thông gió
Sự hình thành gió tự nhiên trong nhà
Thiết kế thông gió tự nhiên và nhân tạo

9/13/17

4


VẬT LÝ KIẾN TRÚC
Chương 2:
THIẾT KẾ CHE NẮNG, THÔNG GIÓ, CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH
ÂM
III. Thiết kế cách nhiệt

1.
2.

Các vấn đề cơ bản
Thiết kế cách nhiệt

IV. Thiết kế âm thanh trong công trình

3.
4.

Các vấn đề cơ bản
Thiết kế cách âm

9/13/17

5


VẬT LÝ KIẾN TRÚC
Chương 3:
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CÔNG TRÌNH

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Khái niệm cơ bản
Đại lượng và đơn vị đo ánh sáng
Đặc tính quang học của vật liệu
Nguồn sáng tự nhiên
Tiêu chuẩn và thiết kế chiếu sáng tự nhiên

Chiếu sáng nhân tạo - thiết bị CS nhân tạo
Tiêu chuẩn và thiết kế chiếu sáng nhân tạo

9/13/17

6


VẬT LÝ KIẾN TRÚC

TÀI LIỆU HỌC TẬP

Các

giải pháp kiến trúc khí hậu Việt Nam,
PGS. TS. Phạm Đức Nguyên, NXB Khoa học và Kỹ
thuật - 2006.
Chiếu sáng công trình kiến trúc, PGS. TS.
Phạm Đức Nguyên, NXB Khoa học và Kỹ thuật 2007.

Nhiệt

và khí hậu kiến trúc, TSKH. Phạm Ngọc Đăng, ThS.
Phạm Hải Hà, NXB Xây Dựng – 2002.

Khí hậu kiến trúc, Việt Hà, Nguyễn Ngọc Giả, NXB XD– 2000.
Cơ sở âm học kiến trúc, Việt Hà, Nguyễn Ngọc Giả, NXB Xây
Dựng – 2005

9/13/17

7


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

Câu hỏi thảo luận:
1. Kiến trúc khí hậu là gì?
2. Nêu các yếu tố tự nhiên cơ bản tạo thành khí hậu?
3. Khí hậu và thời tiết khác nhau thế nào?

8


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

1.

Kiến trúc khí hậu là gì?
Là một môn khoa học nghiên cứu về bản chất vật lý của các hiện tượng, các tác
động của khí hậu tới công trình và tới tâm sinh lý của con người nhằm đúc kết thành
các giải pháp kiến trúc – xây dựng hợp lý cho mỗi lọai hình khí hậu.

◦
◦

Mục đích nghiên cứu:
Tạo nên môi trường khí hậu tiện nghi cho con người bên trong các công

trình;
Sử dụng tối đa thiên nhiên, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.

9/13/17

9


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

1.
2.
3.

Các yếu tố tự nhiên cơ bản hình thành khí hậu bao
gồm:
Mặt trời : là yếu tố động lực và mang tính chất hành
tinh
Hoàn lưu khí quyển (sự chuyển động của các khối
không khí)
Địa hình : mặt đất, núi rừng, biển, …

9/13/17

10


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

1.

Các yếu tố khí hậu ngoài nhà
Theo phân lọai của L.S. Becgơ (Nga, 1938), chia trái đất thành 12 vùng khí
hậu:

1. Vùng đóng băng vĩnh viễn
2. Đài nguyên
3. Taiga
4. Rừng lá bản ôn đới
5. Khí hậu thảo nguyên
6. Khí hậu Địa Trung Hải
7. Gió mùa ôn đới
8. Khí hậu rừng á nhiệt đới
9. Hoang mạc nhiệt đới
10. Hoang mạc á nhiệt đới
11. Khí hậu xavan
12. Khí hậu rừng ẩm nhiệt đới

9/13/17

11


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

1.

Các yếu tố khí hậu ngoài nhà
Theo phân lọai của B.P. Alixov(Nga 1950), các vùng khí
hậu lớn trên thế giới bao gồm:
4 vùng cơ bản :
Xích đạo
Nhiệt đới
Ôn đới
Bắc (Nam) Băng Dương.
và 3 vùng chuyển tiếp:
Gió mùa xích đạo
Á nhiệt đới
Á Bắc (Nam) Băng Dương









9/13/17

12


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

1.

Các yếu tố khí hậu ngoài nhà

Bản đồ thế giới theo phân loại khí hậu Köppen-Geiger – Đức phân chia các đới khí hậu ra thành 5 nhóm
chính và vài kiểu cùng vài phụ kiểu (nguồn VIKIPEDIA)
9/13/17

13


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

1.

Các yếu tố khí hậu ngoài nhà
Theo lý thuyết Khí hậu thái dương, (giả thiết khí hậu trái đất chỉ bị chi phối
bởi mặt trời và vĩ độ địa lý): trái đất được chia thành 5 đới khí hậu:
Nhiệt đới: là vùng từ xích đạo đến các đường chí tuyến Bắc và
Nam (±2305).





Ôn đới: từ ±2305 đến ±6605
Hàn đới : Gồm hai đới nằm ở hai cực trái đất.

9/13/17

14


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

1.

Các yếu tố khí hậu ngoài nhà
Sự khác nhau giữa nóng ẩm và nóng khô
(theo G.A. Atkinson – Anh)

9/13/17

15


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

1.

Các yếu tố khí hậu ngoài nhà
Theo các phân lọai trên Việt Nam thuộc loại khí hậu nhiệt đới ẩm có gió
mùa.
Đặc điểm chung của Khí hậu nhiệt đới là coi cái nóng là vấn đề nổi trội, nhà
cửa quanh năm cần chống nóng cho con người.
Ngoài ra, khí hậu Việt Nam còn có những đặc trưng riêng cần đi sâu nghiên
cứu.

9/13/17

16


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

1.

Các yếu tố khí hậu ngoài nhà

1.1 Mặt trời và bức xạ mặt trời

Mặt trời là một khối khí nóng khổng lồ, có nhiệt độ bề mặt khoảng 6000 0K, liên tục
phát năng lượng nhiệt ra xung quanh dưới dạng tia bức xạ và truyền đi trong không
gian dưới dạng sóng điện từ.

Ảnh

hưởng của mặt trời tới trái đất thông qua bức xạ mặt trời mà bề mặt trái đất
nhận được.

9/13/17

17


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

1.1 Mặt trời và bức xạ mặt trời

 Phổ của BXMT trải từ 290 đến 2300 nm (1m = 109 nm).
 Trong đó:

◦
◦
◦

Bức xạ tử ngoại : bước sóng từ 290 đến 380 nm, có hiệu ứng quang hóa, làm
rám da.
Ánh sáng : từ 380 nm (màu tím) đến 760 nm (màu đỏ).
Bức xạ hồng ngoại ngắn : 700 nm đến 2300 nm, bức xạ nhiệt với một số hiệu
ứng quang hóa.

9/13/17

18


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC
1.1 Mặt trời

1.

Phổ BXMT ngòai
khí quyển

2.

Phổ BX của vật đen
0
ở 5900 K

3.

BXMT trực tiếp trên
mặt biển

9/13/17

19


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

1.

Các yếu tố khí hậu ngoài nhà

1.1 Mặt trời

BẦU KHÍ QUYỂN
LÀ LỚP VỎ BỌC
THỨ 4 BẢO VỆ
CON NGƯỜI

9/13/17

20


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC
1.1 Mặt trời

a.

Phản xạ từ mặt
đất

b.

Phản xạ từ đám
mây

c.

Khí quyển hấp
thụ

d.

Tán xạ tới mặt
đất

e.

Trực xạ tới mặt
đất

BXMT xuyên qua khí quyển tới mặt đất

9/13/17

21


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC
1.1 Mặt trời

Sự giảm yếu của BXMT qua lớp
khi quyển phụ thuộc :

a.

Thành phần của các phần tử
vật chất có trong khí quyển

b.

Chiều dài quãng đường tia MT
phải xuyên qua khí quyển.

9/13/17

22

Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC
1.1 Mặt trời và bức xạ mặt trời

Năng lượng mặt trời tới trên mặt đất phân bổ như sau:

◦ 50% trong phạm vi bước sóng nhìn thấy
◦ 43% trong phần hồng ngọai
◦ 7% trong phần tử ngọai

BXMT tổng cộng trên mặt đất có thể xác định theo công thức:
JT = JS + JD

Trong đó:

◦ JT – BXMT tổng cộng
◦ JS – BXMT trực tiếp (trực xạ)
◦ JD – BXMT khuyếch tán (tán xạ)

9/13/17

23


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC
1.1 Mặt trời và bức xạ mặt trời
BXMT tổng cộng, biến thiên theo vị trí mặt trời, chu kỳ 24 giờ. Trong mỗi mùa thời tiết có thể

thừa nhận J là đại lượng dao động điều hòa. Kiến trúc quan tâm đến các trị số sau đây của
chu kỳ:

9/13/17

24


Chương 1
KHÍ HẬU KIẾN TRÚC
1.1 Mặt trời và bức xạ mặt trời

 Trị số cực trị Jmax và Jmin
 Trị số trung bình Jtb
 Thời điểm xuất hiện Jmax, Jmin trong ngày
 Biên độ dao động nhiệt độ ngày đêm (mùa và năm): A J = Jmax – Jtb = Jtb – Jmin.
 Giá trị AJ ngày đêm càng lớn, khí hậu càng khắc nghiệt. Kiến trúc phải đồng thời thỏa mãn
hai trạng thái cực đoan: ngày quá nóng đêm quá lạnh.

9/13/17

25