TerraCool hệ thống được phát triển bởi các sinh viên tốt nghiệp Bartlett, ứng dụng phương pháp tản nhiệt hơi cổ xưa với các dạng hình học hiện đại. Hệ thống là phương pháp ứng phó với hiện tượng “đảo nhiệt đô thị” cấp thiết ở nhiều thành phố trên thế giới.
Dilara Temel và Lachlan Fahy đã phát triển dự án TerraCool nhằm giải quyết vấn đề ngày một gia tăng về nhiệt độ đô thị thông qua quá trình tản nhiệt hơi. Hệ thống được cấu tạo từ các thành phần bằng gốm, lõm, vận dụng đặc tính của vật liệu xốp để làm mát không khí thông qua quá trình bay hơi. Từ lâu, việc sử dụng bình gốm để tản nhiệt đã được ghi nhận rộng rãi. TerraCool ứng dụng phương pháp cổ xưa này nhằm nâng cao hiệu suất làm mát thông qua những đổi mới về hình học tiên tiến.
Mục tiêu của dự án là tạo điều kiện tích hợp kiến trúc vào hệ thống tản nhiệt hơi thông qua tính mô-đun, khả năng thích ứng tham số và dễ sản xuất. Hệ thống trên đã được trưng bày tại triển lãm Bartlett FIFTEEN dưới dạng bức ngăn làm mát bằng đất nung.
Trong những năm gần đây, tác động của nhiệt độ cực đoan tới sức khoẻ và cuộc sống của con người ngày càng rõ nét. Ngày nay, hầu hết người dân thành thị phải đối mặt với hiện tượng “đảo nhiệt đô thị”. Đảo nhiệt đô thị là hậu quả từ hiện tượng gia tăng nhiệt độ trong vùng khí nóng, bị mắc kẹt bởi những yếu tố trong thành phố như các tòa nhà, con đường và xe cộ. Đối với một số cơ sở, lượng năng lượng cần thiết đề làm mát nhiều hơn nhu cầu dành cho việc sưởi ấm. Quá trình này khiến vấn đề đảo nhiệt đô thị tiếp tục diễn ra do lượng nhiệt thải ở thành phố mỗi ngày. Do đó, các kiến trúc sư cần đưa ra đề xuất về một hệ thống làm mát thụ động, tạo những không gian mát mẻ trong môi trường đô thị. Gốm có tiềm năng cao trở thành một phương pháp làm mát, dựa trên tính lịch sử, khả năng chi trả và khả năng tiếp cận của nó.
Dự án này góp phần thúc đẩy quá trình tản nhiệt hơi bằng gốm thông qua hai khía cạnh quan trọng. Sự đổi mới thông qua tối ưu hoá bề mặt hình học và một hệ thống sản xuất mô đun. Bằng cách ghép nối một tập lệnh tham số và hệ thống khuôn mô-đun, TerraCool có khả năng tùy chỉnh và sản xuất hàng loạt. Ngoài ra, phương pháp sản xuất đúc trượt sử dụng vật liệu sẵn có, nhờ đó việc sản xuất rất dễ dàng.
Nghiên cứu về hiệu suất của hệ thống tản nhiệt hơi bằng gốm đã thiết lập vai trò quan trọng của diện tích bề mặt với hiệu quả làm mát. TerraCool là hệ thống đầu tiên đưa việc tối ưu hoá diện tích bề mặt trở thành một nguyên tắc xác định trong quá trình thiết kế. Hơn nữa, đây là nỗ lực đầu tiên để thiết kế và sản xuất các thành phần cấu tạo bằng gốm khai thác tiềm năng hình học bề mặt.
TerraCool được thiết kế có dạng hình học rỗng, tỷ lệ diện tích bề mặt so với thể tích bên trong cao nhất có thể. Điều này cho phép bề mặt gốm và không khí tiếp xúc nhiều hơn. Logic về mặt cực tiểu (Triply periodic minimal surfaces) đã truyền cảm hứng cho thiết kế hình học. Logic này bị ảnh hưởng bởi nghiên cứu về các bộ trao đổi nhiệt tiên tiến dành cho nhà máy điện. Các điều kiện về mặt hình học của các bộ trao đổi nhiệt tương tự nhau vì chúng yêu cầu các ống dẫn riêng biệt, thâm nhập sâu với tỉ lệ thể tích trên diện tích bề mặt cao. Ngoài ra, dạng hình học nhẵn cho phép dòng chảy di chuyển tự do mà không gặp lực cản. Các hình dạng khí động học đã được chứng minh là giúp tăng cường quá trình bay hơi trong thiết bị bay hơi bằng gốm. Bề mặt tối thiểu cũng thể hiện tính toàn vẹn cấu trúc cao. Điều này rất quan trọng đối với TerraCool, vì cấu trúc cần chịu được trọng lượng của chính nó cũng như trọng lượng lượng nước mà nó chứa.
Tính năng khác biệt TerraCool là khả năng điều chỉnh và những tham số. Mục tiêu là tạo ra một hệ thống tham số thay vì một thành phần lặp đi lặp lại. Các “viên gạch” cấu thành nên hệ thống được tạo ra thông qua Grasshopper từ các tham số đầu vào. Những đầu vào này tạo ra các mối cong nối với nhau thành các bề mặt, tạo nên các đơn vị riêng lẻ. Sau đó, các đơn vị kết hợp theo mô-đun để tạo thành “viên gạch” có dạng hình học mong muốn, rồi tạo khuôn. Bằng cách tái sử dụng các đơn vị trong nhiều biến thể, nên yêu cầu về chế tạo ít hơn.
Ghép nối một tập lệnh tham số với phương pháp sản xuất ngụ ý các biến thể vô hạn về hình dáng và ứng dụng. Nếu được áp dụng, hệ thống sẽ được điều chỉnh theo tham số trong giai đoạn thiết kế để phù hợp với nhu cầu của các bản thiết kế và dự án khác nhau. Sáng chế bao gồm một mô hình tham số có thể dễ dàng thay đổi và tùy chỉnh để tạo ra các dạng hình học thông qua phương pháp trừ và cộng.
Tính tham số của của dự án cho phép điều chỉnh dựa trên các biến thể về khí hậu và vị trí. Những bản thiết kế được điều chỉnh sao cho phù hợp nhất với khí hậu và nguồn nước sẵn có. Thậm chí kiến trúc sư có thể tận dụng các đặc tính hình học của bộ phận có diện tích bề mặt lớn, lõm, cho phép đổi mới và áp dụng rộng rãi hơn. Vì dễ sử dụng nên cũng tiềm ẩn nguy cơ bị lạm dụng, các thiết kế có thể được sản xuất mà không tính đến các yếu tố quan trọng của khí hậu địa phương.
Để kết nối các “viên gạch”, họ sử dụng vòng chữ O và thanh ren, đi qua các lỗ trên mỗi viên. Phần ren ở đỉnh và đáy được vặn chặt để tạo lực nén giữa các “viên gạch”. Thao tác này ép các vòng chữ O giữa các mặt tiếp xúc để tạo thành một vòng đệm kín nước. Cấu trúc có thể dễ dàng tháo rời để khi cần lắp đặt lại hoặc bảo trì.
Các yếu tố gốm xếp chồng lên nhau theo hình so le tương tự như cách lát gạch truyền thống. Điều này giúp cấu trúc liên kết chắc chắn theo chiều ngang, cho phép nước chảy khắp toàn bộ hệ thống. Hệ thống kín cung cấp độ ẩm cho quá trình bay hơi mà không để nước bên trong tiếp xúc với không khí. Điều này làm giảm nguy cơ ô nhiễm vi sinh và các rủi ro sức khỏe thường gặp khi ứng dụng các phương pháp tản nhiệt hơi.
Một trong những đề xuất ứng dụng là TerraCool Urban Oasis, lắp đặt các “viên gạch” trong khu đô thị nơi các điều kiện môi trường có thể được kiểm soát. Hệ thống TerraCool được đặt trong các hốc để tạo ra các ốc đảo đô thị. Mục đích của dự án là biến hệ thống trở thành một phần của thành phố, như một ốc đảo trong sa mạc. Hệ thống sử dụng nước xám tinh khiết được lấy từ hệ thống nước của các tòa nhà lân cận. Địa điểm lắp đặt TerraCool được bao bọc bởi các tòa nhà từ ba phía và một tấm chắn ở lối vào, nhờ đó sự thất thoát do làm mát bị hạn chế.
Thiết bị bay hơi thực tế và màn chắn vào tạo ra không khí mát mẻ, tĩnh lặng trong công viên giữa đô thị. Năng lượng vận hành được lấy từ các tấm pin quang điện phía trên tấm chắn ở lối vào, khu vực ít bóng râm nhất, năng lượng mặt trời thu được để vận hành quá trình bơm và kiểm soát lượng nước bằng các cảm biến.
Biên dịch: Hương Giang | Nguồn: Parametric Architecture
XEM THÊM:
- Kiến trúc sư học được gì khi sống trong một ngôi nhà nhỏ
- Giếng trời hình tròn và ứng dụng trong các loại công trình
- Các ứng dụng hàng đầu dành cho kiến trúc sư
- Nền kinh tế đăng ký để sử dụng dịch vụ (Subscription Economy ) trong lĩnh vực kiến trúc
- Các vấn đề quan trọng trong thiết kế cảnh quan và hướng giải quyết
Trước khi sáng chế ra điện năng thì người ta vẫn dùng nến để thắp sáng. Nến được người Roma Read more
Hãy làm hài lòng khách hàng Việt Nam bằng một ngôi nhà lộng gió như thế này!
Một quốc gia sẽ không thể có được nền sáng tạo, nền học thuật, nền nghệ thuật đúng nghĩa nếu Read more
Không khí dìu dịu và mát mẻ của mùa thu rất thích hợp cho việc thay đổi một chút không Read more
Một ngôi nhà bỏ hoang dưới bàn tay của cặp vợ chồng kiến trúc sư đã trở thành một ngôi Read more
Không cần tốn quá nhiều không gian diện tích để có được một ngôi nhà đúng nghĩa. Với Jay Shafer, Read more