Giải pháp xây dựng tiết kiệm điện năng với vật liệu tường kính hai lớp

Có rất nhiều vật liệu xây dựng mới được ra đời để nhằm đáp ứng tốt hơn nhu cầu của con người đối với các yếu tố về công trình. Nổi bật trong đó là sản phẩm từ kính. Chúng phát triển khá đa dạng và tính phổ biến cao vì ngoài việc mang đến những công dụng cho không gian, tăng sáng, giảm chi phí điện năng thì cũng đặc biệt nhẹ, dễ lắp ráp và nổi bật là có tính thẩm mỹ cao. Trong bài viết chia sẻ hôm nay chúng tôi xin giới thiệu đến bạn một loại vật liệu cũng từ kính nhưng lợi ích của nó mang lại vượt trội hơn bởi khả năng an toàn, chống trộm và khắc phục nhiều vấn đề mà các loại kính trước đó vẫn còn thiếu sót. Đó chính là sản phẩm tường kính hai lớp

Với cấu tạo chắc chắn, độc đáo tường kính hai lớp đang dần được nhiều kiến trúc sư, người sử dụng quan tâm sử dụng ở các công trình hiện đại ngày nay.

Cấu tạo kính hai lớp như thế nào?

Kính 2 lớp, hay còn gọi là kính an toàn, kính dán 2 lớp. Hệ thống tường kính hai lớp gồm hai lớp kính cường lực đặt song song nhau tạo nên khoang trung gian (vùng đệm) ở giữa. Khoảng không này có tác dụng ngăn cản tiếng ồn và hấp thụ nhiệt.

Vùng đệm này có thể rộng từ 20cm cho tới vài mét. Nó hoạt động như một lớp ngăn cách nắng nóng, gió và tiếng ồn bên ngoài. Từ đó điều hòa nhiệt độ bên trong công trình. Một trong những ví dụ kinh điển nhất về ứng dụng tường bao hai lớp là tòa nhà 30 St Mary Axe (hay “The Gherkin” – quả dưa chuột). Đây là sản phẩm của kiến trúc sư đại tài Norman Foster cùng các cộng sự.

Bằng cách thay đổi các chi tiết nho nhỏ, chẳng hạn như đóng, mở các lỗ thông gió ở hai đầu tường kính hoặc kích hoạt thiết bị luân chuyển không khí. Lúc này cơ chế hoạt động của tường kính hai lớp sẽ thay đổi theo. Luồng không khí đi qua khoang trung gian một cách tự nhiên hoặc được điều khiển bằng cơ học. Trong khi đó, hai lớp tường kính có thể được tích hợp thêm các thiết bị chống nắng.

Điểm qua ưu và nhược điểm của kính hai lớp

Lợi ích:

• Giảm nhu cầu sử dụng năng lượng để làm mát và sưởi ấm
• Không che chắn tầm nhìn và ánh sáng tự nhiên
• Tăng cường cách nhiệt, cách âm
• Có khả năng chống lại sự đột nhập cao hơn. Bởi vì có lớp bảo vệ ngay cả khi kính bị đập vỡ
• Kính được ghép bởi nhiều lớp kính và lớp keo đặc biệt. Độ cách âm, cách nhiệt của kính an toàn cao hơn hẳn so với các loại kính thông thường
• Cho phép thông gió tự nhiên diễn ra và làm mới không khí. Tạo ra một môi trường sống lành mạnh hơn
• Kính có màu sắc, độ dày, kích thước và hình thể đa dạng giúp các kiến trúc sư có nhiều sự lựa chọn hơn

Nhược điểm:

• Chi phí xây dựng ban đầu cao hơn nhiều so với phương thức truyền thống
• Tốn nhiều không gian hơn kính truyền thống
• Yêu cầu bảo trì thường xuyên
• Có thể hoạt động không đúng thiết kế khi bối cảnh xung quanh thay đổi đáng kể

Cơ chế hoạt động của tường kính hai lớp

Ở những vùng khí hậu lạnh, các lỗ thông gió sẽ được đóng kín. Lúc này, vùng đệm không khí ở giữa hoạt động như một hàng rào ngăn cản quá trình thất thoát nhiệt ra bên ngoài. Lượng nhiệt mặt trời chứa trong khoang trung gian có thể sưởi ấm vùng không khí lân cận. Từ đó làm giảm nhu cầu sử dụng điện năng.

Tại vùng khí hậu nóng, các lỗ thông gió ở hai đầu sẽ được mở ra. Khi đó, khoang trung gian được thông hơi với bên ngoài tòa nhà nhằm giảm thiểu hấp thụ nhiệt mặt trời và giảm tải làm mát. Lượng nhiệt dư thừa sẽ thoát ra ngoài dựa theo hiệu ứng ống khói. Trong phương pháp này khí lạnh sẽ gây áp lực với khí nóng, buộc nó phải di chuyển lên trên. Khi khí nóng bay lên sẽ tạo ra áp lực kéo khí tươi (không khí lạnh mới) ở bên ngoài vào thế chỗ cho khí nóng vừa bay lên. Từ đó làm mát vùng không khí xung quanh.

Như vậy, cơ chế hoạt động của tường kính hai lớp phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện bên ngoài (bức xạ mặt trời, nhiệt độ bên ngoài…). Do đó, tùy từng trường hợp mà tường kính hai lớp sẽ được tinh chỉnh linh hoạt cho phù hợp. Điều này đòi hỏi kiến trúc sư phải có kiến thức vững chắc về hướng di chuyển của mặt trời, hoàn cảnh, bức xạ địa phương, điều kiện nhiệt độ, mật độ xây dựng,..

Vật liệu ngày càng phổ biến trong xây dựng công trình

Dù ý tưởng về tường kính hai lớp không phải là quá mới mẻ nhưng ngày càng có nhiều các kiến trúc sư, kỹ sư ứng dụng tường kính hai lớp cho những công trình mà họ đảm nhiệm. Đặc biệt trong thiết kế nhà chọc trời, tường kính hai lớp càng được ưa chuộng bởi đặc tính trong suốt, khả năng cách nhiệt, cách âm tuyệt vời, từ đó làm giảm chi phí điện cho điều hòa không khí và loại bỏ nhu cầu về công nghệ dành riêng cho cửa sổ. Thêm vào đó, cấu trúc tường kính hai lớp còn rất linh hoạt, dễ dàng thích ứng với mọi điều kiện thời tiết. Chính sự linh hoạt này khiến tường kính hai lớp trở nên hấp dẫn các kiến trúc sư.