Trên thực tế, điều hòa là thiết bị có ý nghĩa “sống còn” trong mùa hè, đặc biệt ở khu vực đô thị, ít cây xanh, mật độ dân cư và phương tiện giao thông, công trình đông đúc. Tuy nhiên điều hòa không khí không chỉ tiêu tốn một khoản tiền không nhỏ mỗi tháng mà còn là ‘thủ phạm’ gây ảnh hưởng môi trường. Vậy nên sử dụng những vật liệu làm mát tự nhiên nào để đảm bảo kiến trúc bền vững?

Vật liệu làm mát tự nhiên nào giúp ngôi nhà không ‘phát hỏa’?
Ảnh: Valentin Jeck

Điều hòa chiếm tới 10% mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu hiện nay. Chỉ tính riêng trong năm 2016, việc sử dụng điều hòa đã thải ra tới 1045 tấn khí thải CO2. Con số này dự kiến sẽ còn tăng lên gấp nhiều lần. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế ước tính, việc làm mát sẽ chiếm 37% tổng nhu cầu năng lượng thế giới vào năm 2050 – một con số đáng báo động gây nên hiệu ứng nhà kính.

Vật liệu làm mát tự nhiên nào giúp ngôi nhà không ‘phát hỏa’?
Biểu đồ mô tả khí thải nhà kính từ việc làm mát. Ảnh: Cơ quan Năng lượng Quốc tế
Vật liệu làm mát tự nhiên nào giúp ngôi nhà không ‘phát hỏa’?
Dự đoán nhu cầu sử dụng năng lượng tới năm 2050. Ảnh: Cơ quan Năng lượng Quốc tế

Điều hòa không khí gây ảnh hưởng tới môi trường vì chúng phụ thuộc vào chất làm lạnh Hydrofluorocarbon (HFC). Mặc dù chỉ chiếm 1% tổng lượng khí thải nhà kính nhưng mức độ nguy hiểm của HFC còn mạnh hơn hàng ngàn lần so với carbon dioxide.

Vật liệu làm mát tự nhiên nào giúp ngôi nhà không ‘phát hỏa’?
Xu hướng phát thải HFC. Ảnh: Liên minh Khí hậu và Không khí sạch.

Chính vì vậy, thiết kế bằng các vật liệu làm mát tự nhiên có thể giảm thiểu những tác động tiêu cực tới môi trường, qua đó giảm nhu cầu sử dụng điều hòa.

Dưới đây là tổng hợp một số giải pháp vật liệu và cấu trúc để làm mát thụ động, giúp nhà thiết kế điều chỉnh nhiệt độ xây dựng hiệu quả năng lượng.

XEM THÊM: Tre, nứa – “thép xanh” làm mát cho công trình

Khối lượng nhiệt và cách nhiệt

Các vật liệu dày như đá, bê tông, đất được coi là những trợ thủ đắc lực trong việc cách nhiệt. Những vật liệu thay thế này đều đảm bảo về độ dẫn nhiệt tốt, độ trễ nhiệt, độ phản xạ nhiệt thấp và khả năng lưu trữ nhiệt cao.

Vật liệu làm mát tự nhiên nào giúp ngôi nhà không ‘phát hỏa’?
Nhà Hang động tại Santorini. Ảnh: Vangelis Paterakis

Khi tăng cường sử dụng những vật liệu này sẽ góp phần làm mát ngôi nhà một cách hiệu quả như nhà hang động độc đáo Summer Cave House ở Santorini hay nhà bê tông A-cero Concrete House II, sử dụng những bức tường bê tông đặc để làm mát cho ngôi nhà.

Vật liệu làm mát tự nhiên nào giúp ngôi nhà không ‘phát hỏa’?
Nhà bê tông A-cero II. Ảnh: Luis H. Segovia

Nhiều ngôi nhà truyền thống hơn có thể không sử dụng những vật liệu cồng kềnh như vậy mà thay vào đó là cách nhiệt hiệu quả. Thông thường, độ bền nhiệt của vật liệu được đo bằng giá trị R. Giá trị R càng cao, vật liệu càng chịu được nhiệt, hiệu quả cách nhiệt càng lớn. Các vật liệu như polystyrene, bọt polyurethane và bọt phenolic đều là những ví dụ về chất cách điện nhiệt có giá trị R cao. Đó cũng là lý do vì sao nhiều ngôi nhà thường sử dụng tấm dán cách nhiệt và phim cách nhiệt cho cửa sổ.

XEM THÊM: Đâu là tương lai của bê tông trong kiến trúc?

Sử dụng nguyên liệu sẵn có từ tự nhiên

Bên cạnh những bức tường bê tông cao, dày cách nhiệt, có vô số thiết kế ý thức được những nguyên liệu sẵn có từ tự nhiên đều có tác dụng làm mát như mái nhà lợp cỏ cây, sử dụng hệ thống dây leo kín mái nhà hoặc đơn giản những cây thường xuân phủ kín. Mái nhà xanh không chỉ mang tính thẩm mỹ mà còn cung cấp bóng mát, loại bỏ nhiệt từ không khí và giảm nhiệt độ từ mái nhà.

Ví dụ đáng chú ý bao gồm Học viện Khoa học Renzo Piano, Califonia, Trường Nghệ thuật CPG Nanyang và Enric Ruiz-Geli Villa Bio.

Vật liệu làm mát tự nhiên nào giúp ngôi nhà không ‘phát hỏa’?
Học viện Renzo Piano, California. Ảnh: Tim Griffith

Bạn cũng có thể kết hợp hệ thống làm mát bằng nước để hạ nhiệt độ trong nhà thông qua sự bốc hơi và tận dụng những luồng không khí mát, tùy thuộc vào khí hậu.

Vật liệu làm mát tự nhiên nào giúp ngôi nhà không ‘phát hỏa’?

Ambrosi I Etchegaray’s Spa Querétaro là một ví dụ đương đại về làm mát ngôi nhà bằng hồ nước. Ảnh: Luis Gordoa

Phương pháp này đã được người La Mã phát minh ra từ sớm. Nếu bạn chú ý, họ thường thiết kế nhà xung quanh một hồ bơi tại sân trung tâm.

Vật liệu và vị trí cửa sổ

Vật liệu làm mát tự nhiên nào giúp ngôi nhà không ‘phát hỏa’?

Sơ đồ về cách các loại cửa sổ khác nhau tương tác với nhiệt và ánh sáng. Ảnh:Courtesy of the Efficient Windows Collaborative

Làm mát thụ động cũng dễ dàng hơn nếu bạn biết lựa chọn loại kính nào phù hợp cho ngôi nhà của mình. Hệ số tăng nhiệt mặt trời (SHGC) của kính càng thấp, lượng nhiệt truyền qua càng ít và ngôi nhà càng mát. Những lợi ích này có thể tăng đáng kể nếu kết hợp với rèm cửa bên ngoài, ngăn ánh sáng mặt trời chiếu vào trong.

Ngay cả việc thiết kế vị trí cửa sổ cũng có tác dụng làm mát thụ động thông qua hệ thống thông gió chéo hoặc căn chỉnh các cửa sổ để tạo điều kiện lưu thông không khí.

Mái lợp

Vật liệu làm mát tự nhiên nào giúp ngôi nhà không ‘phát hỏa’?
Cooper Scaife Architects’ Leura Lane. Ảnh: John Wilson

Việc lựa chọn vật liệu lợp mái sẽ ảnh hưởng tới nhiệt độ bên trong ngôi nhà. Theo công bố của nhóm các nhà khoa học thuộc Cơ quan Hàng không vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) đo được khả năng hấp thụ nhiệt của các mái nhà đô thị trong ngày hè nắng nhất tại New York năm 2011 cho thấy, trong khi nhiệt độ một mái nhà tối màu hấp thụ xấp xỉ 77 độ C thì đối với một mái nhà sáng màu, con số này chỉ thu được ở mức 71 độ C.

XEM THÊM: 8 loại vật liệu mới cho hiệu quả năng lượng

Không chỉ hấp thụ nhiệt ít hơn so với các mái nhà tối màu mà mức độ phản xạ của bề mặt mái nhà sáng màu còn trở nên hữu hiệu hơn khi càng về lâu sau. Tuy nhiên giải pháp làm mát này có thể giảm tác dụng bởi bụi bặm, thời tiết khiến mái nhà bị đen và các ống xả từ hệ thống sưởi hay làm lạnh của tòa nhà sẽ khiến chúng dễ bay màu.

Ngoài ra các không gian đệm như hành lang và mái hiên cũng có thể bảo vệ nội thất khỏi ánh sáng mặt trời và giảm bớt lượng nhiệt chiếu thẳng trực tiếp vào ngôi nhà.

Nhìn chung, để ngôi nhà luôn thoáng mát, bên cạnh việc lựa chọn vật liệu làm mát tự nhiên phù hợp, bạn nên cân nhắc việc trồng thêm cây xanh, sử dụng những mẹo nhỏ để làm mát phòng. Và nếu điều hòa đang là vật ‘bất ly thân’ trong ngôi nhà, hãy sử dụng chúng thật đúng cách.

Biên dịch | Vũ Hương (Nguồn: Archdaily)