Bài giảng Kiến trúc sinh khí hậu - Ths.KTS. Trần Công Danh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐH QUỐC GIA TP.HCM

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

BỘ MÔN KIẾN TRÚC

KIẾN TRÚC
SINH KHÍ HẬU

Ths. KTS. TRẦN CÔNG DANH
03-2017

1


ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC
 THUYẾT TRÌNH NHÓM: 10%
 BÀI TẬP LỚN: Thực hiện theo nhóm 30%
 SEMINAR: Giao lưu với các KTS, chuyên gia…5%
 THAM QUAN : Tham quan 1 công trình điển hình có áp dụng
các giải pháp thiết kế sinh khí hậu. 5%
 THI CUỐI KỲ: Thi viết 50%

2


NỘI DUNG MÔN HỌC
MỞ ĐẦU
1. Chương 1: KHÍ HẬU TOÀN CẦU VÀ NHỮNG ĐẶC ĐIÊM
KHÍ HẬU VIỆT NAM;
2. Chương 2: MỐI QUAN HỆ GIỮA KIẾN TRÚC - KHÍ HẬU CON NGƯỜI;

3. Chương 3: TIỆN NGHI SINH KHÍ HẬU;
4. Chương 4: CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KIẾN TRÚC
THÍCH ỨNG VỚI KHÍ HẬU VIỆT NAM.

3


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. KHÍ HẬU KIẾN TRÚC

việt Hà – Nguyễn Ngọc Giả - NXB Xây Dựng.
2. KIẾN TRÚC NHIỆT ĐỚI ẨM
PGS.TS Hoàng Tuy Thắng - NXB Xây Dựng.

3. KIẾN TRÚC SINH KHÍ HẬU
PGS.TS Phạm Đức Nguyên - NXB Khoa Học Kỹ Thuật.

4. NHIỆT VÀ KHÍ HẬU KIẾN TRÚC
Phạm Ngọc Đăng – Phạm Hải Hà - NXB Xây Dựng.

5. CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC KHÍ HẬU VIỆT NAM
Phạm Đức Nguyên, Nguyễn Thu Hòa, Trần Quốc Bảo - NXB Khoa Học & Kỹ Thuật.

4


ĐỊNH NGHĨA KIẾN TRÚC SINH KHÍ HẬU

 Kiến trúc sinh khí hậu (bioclimatic architecture) là kiến trúc có xem xét đến
điều kiện khí hậu của địa điểm tác động tới con người.

 Kiến trúc sinh khí hậu trước hết là kiến trúc vì con người, vì xã hội, vì môi
trường sống của địa phương, quốc gia và thế giới.

5


ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC SINH KHÍ HẬU
 Thiết kế và xây dựng các đô thị, công trình phù hợp với điều kiện khí

hậu địa phương.
 Tận dụng tối đa môi trường - thiên nhiên thuận lợi.


Nâng cao điều kiện sống tiện nghi và bảo vệ sức khoẻ cho con người
trong các công trình.

 Khai thác nguồn năng lượng tái tạo và giảm thiểu việc sử dụng năng

lượng nhân tạo.
 Tiết kiệm kinh phí đầu tư và sử dụng.
 Giảm ô nhiễm môi trường, bảo vệ hệ sinh thái trái đất.

6


CHƯƠNG 1. KHÍ HẬU TOÀN CẦU & NHỮNG
ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU VIỆT NAM
1.1 CÁC YẾU TỐ CỦA KHÍ HẬU TOÀN CẦU
1.1.1 Mặt trời
1.1.2 Hoàn lưu khí quyển

1.1.3 Độ ẩm không khí
1.1.4 Chế độ mưa
1.1.5 Bề mặt địa hình
1.1.2 Thảm thực vật
1.2 PHÂN VÙNG KHÍ HẬU TRÊN THẾ GIỚI
1.3 VÙNG KHÍ HẬU NHIỆT ĐỚI
1.4 KHÍ HẬU VIỆT NAM
7


Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

Khí hậu là quy luật diễn biến của thời tiết theo thời gian tại một khu vực,
vùng lãnh thổ nhất định.

Mặt trời

Chế độ
mưa

Hoàn lưu
khí quyển

Bề mặt
địa hình

Độ ẩm
không khí

Khí hậu

Thảm
thực vật

Những yếu tố tự nhiên tác động hình thành nên
khí hậu toàn cầu và khu vực vùng lãnh thổ
8


MẶT TRỜI

Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

BỨC XẠ MẶT TRỜI
Mặt trời là nhân tố quan trọng quyết định đến sự hình thành khí hậu
trên toàn cầu. Mặt trời cung cấp năng lượng (nhiệt & ánh sáng) cho
sự sống và các quá trình biến đổi trên trái đất.

Biểu đồ quang phổ mặt trời và các loại sóng

9


Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

MẶT TRỜI
BỨC XẠ MẶT TRỜI

Bức xạ mặt trời xuyên qua khí quyển tới mặt đất
a.

b.
c.
d.
e.

Phản xạ từ mặt đất:
Phản xạ từ đám mây:
Khí quyển hấp thu:
Tán xạ tới mặt đất (H):
Trực xạ tới mặt đất (S):

Tổng cộng tới mặt đất:

5%
20%
25%
23%
27%
50%

Tổng năng lượng BXMT
truyền xuống mặt đất
J = H + S (kcal/cm² phút)
10


Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

MẶT TRỜI

MẬT ĐỘ NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ NGÀY CỦA CÁC THÁNG Ở VIỆT NAM
(cal/cm² /ngày)
Tháng

Hà Nội

Đà
Nẵng

Quy
Nhơn

Nha
Trang

Tp
HCM

Pleiku

1

236

236

278

339

346

374

2

230

297

337

404

422

495

3

222

357

406

461

456

495

4

309

420

461

515

434

515

5

469

439

429

540

369

482

6

445

447

425

527

389

463

7

466

468

409

473

385

453

8

407

413

409

499

369

393

9

405

465

347

492

348

389

10

373

314

331

338

331

406

11

281

237

267

276

325

359

12

270

240

214

368

335

346

Năm

317

372

362

452

376

431

11


TRÁI ĐẤT - MẶT TRỜI

Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

QUY LUẬT VẬN HÀNH CỦA TRÁI ĐẤT QUANH MẶT TRỜI

HÌNH THÀNH NÊN 4 MÙA

12


TRÁI ĐẤT - MẶT TRỜI

Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

QUY LUẬT VẬN HÀNH CỦA TRÁI ĐẤT QUANH MẶT TRỜI
HÌNH THÀNH NÊN 4 MÙA
Trong 1 chu kỳ di chuyển quanh
mặt trời, chúng ta có những cột
mốc mà thời tiết thay đổi rõ rệt
cho 4 mùa.
• Xuân phân 21/3 : Xuân
• Hạ chí 21/6
: Hạ
• Thu phân 23/9 : Thu
• Đông chí 21/12 : Đông

14


MẶT TRỜI

Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

GÓC CAO ĐỘ h VÀ GÓC PHƯƠNG VỊ A CỦA MẶT TRỜI

 Góc cao độ h: là góc hợp bởi mặt phẳng chân trời với độ cao mặt trời tại
điểm quan sát.
 Góc phương vị A: là góc hợp bởi phương chính Nam với hình chiếu của
mặt trời trên mặt phẳng chân trời.

16


MẶT TRỜI

Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

GÓC CAO ĐỘ h VÀ GÓC PHƯƠNG VỊ A CỦA MẶT TRỜI

17


Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

MẶT TRỜI

CÔNG THỨC TÍNH GÓC CAO ĐỘ h VÀ GÓC PHƯƠNG VỊ A
 Góc cao độ h

Sin h = Sin δ + Cos φ + Cos φ x Cos δ x Cos t
 Góc phương vị A

Sin A =

Cos δ x Sin t

Cos h

φ : Vĩ độ địa lý của địa phương (Ví dụ: Hà Nội 21ºB, TP.HCM 10º42B)
δ : Góc xích vĩ (góc hợp bởi tia nắng mặt trời với mặt phẳng xích đạo)
t : Góc giờ, tính theo giờ trung bình mặt trời, mỗi giờ tương ứng 15º
Buổi sáng : - t
Buổi chiều : + t
Chính Đông : t =- 90 Chính Tây : t =+ 90
Chính Ngọ : t =0

18


MẶT TRỜI

Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

GÓC XÍCH VỸ δ CỦA MỘT SỐ NGÀY ĐẶC TRƯNG

19


Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

MẶT TRỜI

BIỂU ĐỒ CHUYỂN ĐỘNG BIỂU KIẾN MẶT TRỜI
Cylindrical Sun Path Diagram

BIỂU ĐỒ HÌNH TRỤ

20


Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

MẶT TRỜI

BIỂU ĐỒ CHUYỂN ĐỘNG BIỂU KIẾN MẶT TRỜI
Cylindrical Sun Path Diagram

BIỂU ĐỒ HÌNH TRỤ

21


MẶT TRỜI

Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

BIỂU ĐỒ CHUYỂN ĐỘNG BIỂU KIẾN MẶT TRỜI
Stereographic Sun Path Diagram

BIỂU ĐỒ THEO PHÉP CHIẾU NỔI

22


MẶT TRỜI

Các yếu tố của khí hậu toàn cầu

VAI TRÒ CỦA BIỂU ĐỒ CHUYỂN ĐỘNG BIỂU KIẾN MẶT TRỜI
1. Nghiên cứu quỹ đạo chuyển động của mặt trời nhằm xác định phương hướng,
hình khối công trình tối ưu về năng lượng: chiếu sáng và thông gió tự nhiên,
tiết kiệm và giảm tiêu hao năng lượng công trình, tối ưu hóa các thiết bị thu
năng lượng bức xạ mặt trời.
2. Xác định và ứng dụng các hình thức che chắn hợp lý (lam, ô-văng, pergola…)
nhằm hạn chế sự chiếu rọi của BXMT (che nắng, chống nóng) lên các bề
mặt của cấu trúc và vào bên trong công trình.

23


Nghiên cứu bức xạ tác động lên công trình

Nghiên cứu chuyển động mặt trời nhằm đảm bảo sân trong luôn luôn
tiếp nhận được ánh sáng tự nhiên

24


Rotating Girasole Home Follows the Australian Sun

Tối ưu hóa các thiết bị thu năng lượng bức xạ

25


ROTATING GIRASOLE HOME FOLLOWS THE AUSTRALIAN SUN

Tối ưu hóa các thiết bị thu năng lượng bức xạ

26


3. Nghiên cứu bóng đổ công trình, sự ảnh hưởng và bị ảnh hưởng bởi các
công trình lân cận.

27