Theo tin từ trang mạng Engineering News- Record (ENR) của Mỹ, một tòa ký túc xá được thiết kế theo tiêu chuẩn công trình tiết kiệm năng lượng thụ động đang được thi công gấp rút tại khoa Khoa học và Công nghệ, trường Đại học Cornell. Công trình có tổng cộng 352 phòng, cung cấp 536 chiếc giường cho nghiên cứu sinh và giảng viên, theo kế hoạch sẽ bàn giao sử dụng vào tháng 8/2017. Công trình ký túc xá thụ động khoa Khoa học và Công nghệ cao 82,296 m, gồm 26 tầng, được coi là tòa nhà tiết kiệm năng lượng dạng thụ động cao nhất trên thế giới. Do hệ thống tiết kiệm năng lượng được sử dụng hiệu quả, công trình này có khả năng tiết kiệm năng lượng tới 70% - 90% so với công trình truyền thống, trong một năm có thể giảm phát thải 8,82 triệu tấn C02, tương đương với việc trồng mới 5.300 cây xanh.
Công trình ký túc xá tiết kiệm năng lượng thụ động của trường Đại học Cornell được xây dựng theo tiêu chuẩn kín khí (tính năng bảo ôn ổn định). Công trình được hợp tác khai thác thiết kế bởi Khoa Khoa học và Công nghệ trường Đại học Cornell (Cornell Tech), công ty Hudson và công ty Related, trong đó Related đảm nhận 57% nhiệm vụ. Để đảm bảo tính năng bảo ôn ổn định, các kỹ thuật mới được sử dụng bao gồm cả chất làm chậm bay hơi, chế phẩm keo dính. Tuy nhiên, do các sản phẩm này không thường xuyên được sử dụng tại New York, cho nên việc thi công công trình cũng đã gặp phải nhiều thách thức.
Nhà thụ động là một loại công trình xanh, hao phí năng lượng thấp. Trải qua những thiết kế đặc thù, việc sưởi ấm bên trong công trình không cần sử dụng nguồn điện từ mạng lưới điện mà chủ yếu dựa vào việc cấp nhiệt nhờ “nguồn thụ động”, trong đó bao gồm hướng nhà, bảo ôn, thu nhiệt, tận dụng năng lượng mặt trời dạng bị động, chắn nắng, loại bỏ cầu nắng... chỉ cần sử dụng nguồn năng lượng cực nhỏ đã có thể duy trì nhiệt độ phòng khoảng 25°C ở cả bốn mùa trong năm, giảm đáng kể việc hao phí năng lượng để sưởi ấm trong mùa đông và làm mát trong mùa hè. Ngoài ra, do việc lưu thông không khí và bảo ôn tường được đảm bảo, bên trong phòng hầu như không có bụi bẩn, các vật dụng cũng tránh khỏi sự xâm hại của ẩm mốc.
Nhà khai thác xây dựng công trình ký túc xá trường Đại học Cornell ngoài việc phải tiến hành chứng nhận về nhà thụ động, còn phải có được chứng nhận cấp “Bạch Kim” (cấp bậc cao nhất) do hệ thống chứng nhận công trình LEED cấp. LEED là một giải thưởng chứng nhận công trình xanh tư nhân của Mỹ do Tổ chức phi lợi nhuận thuộc Hiệp hội Công trình xanh vận hành hoạt động từ năm 2003, hiện tại đây là tiêu chuẩn đánh giá được cho là hoàn thiện nhất và có sức ảnh hưởng nhất trong các tiêu chuẩn đánh giá các loại công trình bảo vệ môi trường, đánh giá các công trình xanh và đánh giá công trình bền vững tại các nước trên thế giới. Sự vận hành kinh doanh và định hướng thị trường thành công của LEED đã có được sự công nhận và theo đuổi trên phạm vi toàn cầu. Cho tới nay, LEED đã trở thành hệ thông đánh giá công trình xanh chủ đạo trên toàn cầu, có được sự công nhận của các quốc gia có vùng khí hậu khác nhau trên toàn thế giới.
2. Đón nhận thách thức với thiết kế độc đáo
Theo thiết kế, ngân quỹ nhiệt năng mỗi năm của công trình ký túc xá thụ động này là 4.75KBTU, ngân quỹ năng lượng lạnh là 5.3KBTU, dự toán sử dụng năng lượng là 38.1 KBTU. (BTU: đơn vị nhiệt Anh, là một loại đơn vị tính toán nhiệt lượng được sử dụng tại các nước Anh, Mỹ... tương đương với nhiệt lượng cần thiết khi nhiệt độ của 1 pound nước tinh khiết tăng lên 1°F)
Để đạt tiêu chuẩn nhà bị động, tòa nhà ký túc xá đã được thiết kế phần mặt tiền có tác dụng như một “tấm thảm chắn nắng”. Nó được tạo thành bởi một hệ thống tấm phang kim loại chế sẵn, mỗi tấm phẳng cao 12 ft (khoảng 3,6576m), rộng 36ft (khoảng 10,9728m), cửa sổ kính cách điện 3 lớp dày 11 inch (khoảng 3,3528m). Các tấm phẳng kim loại được gắn chặt toàn bộ bằng keo, chất làm chậm bay hơi hình thành “chiếc áo khoác” liên tục ở bên trong nhằm ngăn chặn khí rò rỉ đồng thời tăng cường tính bền của mặt tiền.
Do bề mặt ngoài của ký túc xá được đóng kín, cho nên lượng không khí sạch được lọc qua chỉ có thể cung cấp liên tục cho đơn nguyên cư trú với dung lượng nhỏ, đồng thời lượng không khí bẩn được thải ra từ khoang dịch vụ, đảm bảo cân bằng trao đổi nhiệt và kiểm soát thông gió với hiệu suất cao.
Một điểm khác so với các công trình thông thường đó là, trong 352 phòng ký túc xá, mỗi phòng đều có lỗ thông gió và lưu thông không khí mới tại vị trí trần nhà, không phụ thuộc vào thiết bị sưởi ấm và làm mát được bố trí ở trong phòng. Lỗ thông gió được liên kết với hệ thống rèm cửa tại tường phía Tây Nam, hệ thống này được kéo dài tới đỉnh của công trình.
Đế đáp ứng nhu cầu sưởi ấm và làm mát, công trình còn thiết kế hệ thống điều hòa có khả năng điều chỉnh lưu lượng môi chất tuần hoàn (variable refrigerant flow system, VRF). Hệ thống VRF là hệ thống điều hòa dạng làm lạnh được đưa ra lần đầu tiên vào năm 1982 bởi công ty Daikin, Nhật Bản và đã có được sự phát triển không ngừng sau này. Hệ thống này sử dụng chất làm lạnh làm phương tiện truyền tải, máy chủ ngoài nhà được cấu thành bởi thiết bị trao đổi nhiệt ngoài nhà, máy nén và các phụ kiện làm lạnh khác, thiết bị đầu cuối là máy trong nhà do thiết bị trao đổi nhiệt dạng bay hơi trực tiếp và quạt gió cấu thành.
Hệ thống VRF có rất nhiều ưu điểm như tiết kiệm năng lượng, vận hành bình ổn... cho phép càng nhiều đơn nguyên trong nhà liên kết với các đơn nguyên ngoài nhà, đồng thời cung cấp các chức năng khác, ví dụ đồng thời tiến hành tăng nhiệt và làm mát, phục hồi nhiệt. Ngoài ra, các phòng đều độc lập điều tiết để có thể đáp ứng nhu cầu các phòng khác nhau thì có phụ tải điều hòa khác nhau.
Theo TC Xây dựng và kiến trúc Trung Quốc, số 3/2017
ND: Kim Nhạn