Thuật ngữ vật lý kỹ thuật xây dựng được giới thiệu trong một bài viết đăng vào tháng 1/2010 bởi Học viện Kỹ thuật Hoàng gia (RAeng) của Anh Quốc với tựa đề: “Phát thải cacbon trong môi trường xây dựng: Vật lý kỹ thuật xây dựng”, trình bày sáng kiến trong việc phát triển một lĩnh vực giúp giải quyết sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, hướng tới một môi trường xây dựng bền vững hơn cho tương lai.
Lĩnh vực vật lý kỹ thuật xây dựng là sự kết hợp của các ngành nghề như: kỹ thuật dịch vụ tòa nhà (building services engineering), vật lý ứng dụng (applied physics), kỹ thuật xây dựng (building construction engineering), kiến trúc (architecture), nhân sinh học (human biology) và sinh lý học (physiology) thành một lĩnh vực duy nhất để phân tích hiệu quả năng lượng của các tòa nhà cũ và mới. Việc áp dụng vật lý kỹ thuật xây dựng cho phép vận hành các tòa nhà với hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường tự nhiên.
Vật lý kỹ thuật xây dựng đề cập đến các vấn đề như: không khí, nhiệt độ, kiểm soát độ ẩm, năng lượng, âm học, ánh sáng, khí hậu và sinh học. Lĩnh vực này vận dụng sáng tạo các yếu tố tự nhiên, giúp môi trường trong và ngoài công trình đạt được tiêu chuẩn sống tốt nhất. Vật lý kỹ thuật xây dựng không chỉ giải quyết vấn đề hiệu quả năng lượng và tính bền vững của công trình mà còn là các điều kiện môi trường bên trong ảnh hưởng đến mức độ thoải mái và sự hài lòng của người sử dụng.
Trong suốt thế kỷ 20, một tỷ lệ lớn các công trình được xây dựng phụ thuộc hoàn toàn vào nhiên liệu hóa thạch. Đến thế kỷ 21, các KTS và kỹ sư đã quan tâm nhiều hơn đến việc thử nghiệm “vật liệu và hình thức cấu trúc mới”, hướng tới giảm phát thải cacbon trong các tòa nhà cũ và mới. Mối đe dọa về khí hậu và an ninh năng lượng đã thúc đẩy các chính phủ trên toàn thế giới áp dụng các tiêu chuẩn về việc giảm phát thải carbon. Đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt này đồng nghĩa với việc xây dựng các tòa nhà thân thiện với môi trường, cải tạo lại các tòa nhà cũ. Vật lý kỹ thuật xây dựng có thể hỗ trợ quá trình chuyển đổi này để đáp ứng nhu cầu của người dân về mức sống tốt hơn.
Vật lý xây dựng giải thích cách thức hoạt động của các tòa nhà, nghiên cứu về nhiệt độ, không khí, độ ẩm và ánh sáng xung quanh tòa nhà. Công việc của những người làm vật lý công trình là đánh giá tính khả thi của các ý tưởng thiết kế, thông qua thử nghiệm và dự đoán hiệu suất của công trình. Đôi khi đối tượng hướng tới trong một công trình là cây xanh, vì chúng giới hạn về khả năng chịu nhiệt, ánh sáng và độ ẩm. Các chuyên gia vật lý kỹ thuật xây dựng sẽ sử dụng một loạt các công cụ phân tích bao gồm mô hình độ ẩm, luồng không khí và nhiệt độ để cây trồng luôn phát triển khoẻ mạnh.
Chủ đầu tư đôi khi không nhận ra vật lý kỹ thuật xây dựng là một phần của dự án, dẫn đến không hợp tác với một đơn vị có chuyên môn về vấn đề này.
Một số công trình áp dụng vật lý kỹ thuật xây dựng:
Ngân hàng thương mại ở đảo quốc Mauritius
Tòa nhà có hình dạng khác thường này nằm bên ngoài cảng Louis. Tòa nhà 10 tầng với diện tích 10.000m² bao gồm các văn phòng, không gian mở, hội trường, căng-tin và các không gian phụ trợ. Tòa nhà được xếp hạng BREEAM (là một phương pháp đánh giá tính bền vững hàng đầu trên thế giới cho các dự án quy hoạch tổng thể, cơ sở hạ tầng và công trình. Nó đánh giá hoạt động của công trình trong suốt vòng đời sử dụng, từ mới xây dựng đến việc cải tạo,…).
Công trình chú ý đến việc chống nắng, sử dụng năng lượng tái tạo và tái sử dụng nước mưa. Hướng xây dựng được lựa chọn cẩn thận đảm bảo các mặt của công trình quay về hướng Bắc – Nam, các thanh lam nhô ra ở mặt đứng giúp loại bỏ hầu hết bức xạ trực tiếp của mặt trời. Công trình với hơn 980m2 tấm pin quang điện được lắp đặt giúp làm mát và tối ưu hóa năng lượng sử dụng. Nước mưa được lưu trữ trong các bể bê tông dưới mặt đất .
Trung tâm thể thao dưới nước ở Bắc Kinh
Còn được gọi là “Khối nước”, là một trong những công trình được xây dựng để phục vụ Olympic Bắc Kinh 2008.
Mặt đứng của tòa nhà lấy cảm hứng từ sự hình thành tự nhiên của bong bóng xà phòng. Các chuyên gia vật lý kỹ thuật xây dựng đã lựa chọn Ethyl tetrofluoroethylene (nhựa ETFE) cho mặt đứng. Vật liệu này chỉ nặng bằng 1% thủy tinh và cách nhiệt tốt hơn. Khoảng 20% năng lượng mặt trời được giữ lại để sử dụng vào việc sưởi ấm. Ánh sáng tự nhiên giúp công trình tiết kiệm đến 55% lượng điện chiếu sáng cần thiết cho không gian bên trong vào ban ngày.
Một mặt đứng ETFE cũng đã được sử dụng trên sân vận động Allianz Arena của CLB Bayern Munich.
Tổng hợp | Hoàng Anh
XEM THÊM:
- Không gian triển lãm đá Marbles – Nơi kết cấu trưng bày dạng khung kiến tạo nên những góc thưởng ngoạn đa chiều
- Thư viện Nakanoshima ở Osaka | Tadao Ando architect & associates
- The Bubble House: Tất tần tật về công trình được mệnh danh là “Cung điện bong bóng” của nước Pháp xinh đẹp
Kiến trúc sư Koen Olthuis của Waterstudio.nl được Inhabitat đánh giá là kiến trúc sư ngoại lệ, người đi mở Read more
Bạn đã bao giờ muốn trồng cỏ ở khu vực cua xe ô tô vào nhà, nhưng bạn lại không Read more
Hệ thống hoạt động dựa trên web được điều chỉnh theo yêu cầu có khả năng kết nối được với Read more
CNN đã trao đổi với Ken Yeang, kiến trúc sư và cũng là nhà sinh thái học, nguyên lý thiết Read more
Loại đèn này có một tính năng đặc biệt cho phép đèn diode (LED) có thể bố trí và phát Read more
Những phát triển trong công nghệ hiển thị và vật liệu xây dựng đang dẫn đến những hình thức kiến Read more