Kiến trúc - Xây dựng - Chương 1: Khí hậu kiến trúc

1.2. Nhiệt độ không khí  BXMT chiếu xuống và đốt nóng bề mặt TĐ, sau đó mặt đất lại trao đổi nhiệt với không khí bao bọc xung quanh nó.  Vì vậy, nhiệt độ không khí ở mỗi vùng phụ thuộc vào ba nhân tố chính:  Chế độ mặt trời  Trạng thái và địa hình của mặt đất  Hoàn lưu khí quyển. 04-May-14 1 1.2. Nhiệt độ không khí  Đặc điểm chung của bề mặt trái đất là hấp thụ nhiệt của BXMT, nóng lên rất nhanh, đồng thời khi đêm xuống tản nhiệt nguội lạnh rất mau.  Ban ngày mặt đất bức xạ nhiệt đốt nóng không khí, ngược lại ban đêm bức xạ lạnh làm mát không khí.  Giải thích lý do tại sao phủ xanh mặt đất có tác dụng cải thiện khí hậu? 04-May-14 2 1.2. Nhiệt độ không khí  Bức xạ mặt trời chiếu xuống trái đất biến thiên mỗi ngày là một chu kỳ cho nên nhiệt độ cũng biến thiên từng giờ trong ngày.  Tuy nhiên, mặt đất, nước và không khí có tính ổn định nhiệt cho nên thời điểm xuất hiện cực trị của nhiệt độ chậm hơn so với thời điểm xuất hiện cực trị của bức xạ mặt trời.  Ở nước ta thường thấy tmax xuất hiện khoảng 14-15 giờ, tmin xuất hiện khoảng gần sáng (4-5 giờ). 04-May-14 3 1.2. Nhiệt độ không khí  Có thể thừa nhận trong mỗi mùa thời tiết, nhiệt độ không khí là đại lượng dao động điều hòa, chu kỳ ngày đêm 24 giờ. 04-May-14 4 1.2. Nhiệt độ không khí  Có thể thừa nhận trong mỗi mùa thời tiết, nhiệt độ không khí là đại lượng dao động điều hòa, chu kỳ ngày đêm 24 giờ.  Kiến trúc quan tâm tới 4 trị số sau của nhiệt độ không khí:  Trị số cực đại tmax và tmin , 0C;  Trị số trung bình ttb ,0C;  Thời điểm xuất hiện tmax, tmin.  Biên độ dao động nhiệt độ ngày đêm (mùa và năm): At = tmax – ttb = ttb – tmin. 04-May-14 5 1.2. Nhiệt độ không khí  Giá trị của At ngày đêm càng lớn khí hậu càng khắc nghiệt, con người càng dễ mệt mỏi, vật liệu, kết cấu càng mau hư hỏng.  Giá trị của At mùa, At năm càng lớn khí hậu mùa càng tương phản sâu sắc. Giải pháp kiến trúc phải đồng thời chống nóng và chống lạnh. 04-May-14 6 1.2. Nhiệt độ không khí  Nhiệt độ khô (tk): nhiệt độ không khí được đo bằng nhiệt kế thủy ngân thông thường và bầu thủy ngân của nhiệt kế để khô (không nhúng nước) và được gọi là nhiệt độ khô của không khí.  Nhiệt độ ướt (tư): nhiệt độ không khí được đo bằng nhiệt kế thủy ngân với bầu thủy ngân của nhiệt kế bọc vải ướt và được gọi là nhiệt độ ướt của không khí. Sự chênh lệnh giữa nhiệt độ khô và nhiệt độ ướt phụ thuộc vào tốc độ gió (v) và độ ẩm tương đối (φ) của không khí. Nếu giữ tốc độ gió (v) không đổi thì Δt = tk – tư chỉ phụ thuộc vào độ ẩm (φ). Do đó người ta tiến hành đo tk và tư để xác định độ ẩm (φ) của không khí.  Nhiệt độ điểm sương (ts): là nhiệt độ của trạng thái không khí ở trạng thái bão hòa hơi nước (φ=100%). 04-May-14 7 1.2. Nhiệt độ không khí 04-May-14 8 Nhiêt kế khô Nhiệt kế ướt 1.3. Độ ẩm không khí  Không khí mà chúng ta tiếp xúc hàng ngày là không khí ẩm.  Độ ẩm không khí ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng môi trường, tới cảm giác nhiệt của con người.  Thiếu thông thoáng và thiếu nắng dẫn tới sự ngưng đọng hơi ẩm theo đó xuất hiện nấm mốc, rêu phong, côn trùng phát triển, v.v...  Ngược lại, không khí bị mất ẩm dưới tác dụng của bức xạ mặt trời sẽ trở nên khô nóng làm cho môi sinh xấu đi. 04-May-14 9 1.3. Độ ẩm không khí Lượng hơi nước trong không khí ẩm đặc trưng bằng hai đại lượng :  Độ ẩm tuyệt đối f (g/m3 hoặc kg/m3): là lượng hơi nước tính bằng gam hay kg chứa trong một m3 không khí ẩm.  Độ ẩm tương đối φ (%): ở nhiệt độ xác định, không khí có thể chứa được lượng hơi nước tối đa F (g/m3), f là lượng hơi ẩm thực có trong không khí ở nhiệt độ đó: 10 %100* F f  1.3. Độ ẩm không khí Quan hệ tương nghịch giữa nhiệt độ và độ ẩm không khí.  Giữa nhiệt độ và độ ẩm không khí có quan hệ tương nghịch nhau. Ở nhiệt độ xác định khả năng chứa hơi ẩm tối đa cũng xác định. Nhiệt độ tăng khả năng chứa hơi ẩm tối đa tăng và ngược lại.  Một không gian đoạn ẩm, nhiệt độ không khí là t0C, khả năng chứa hơi ẩm tối đa là F g/m3, lượng ẩm thực tế là f, g/m3. Độ ẩm tương đối φ bằng: 11 %100* F f  1.3. Độ ẩm không khí Quan hệ tương nghịch giữa nhiệt độ và độ ẩm không khí.  Nếu tăng nhiệt độ từ t lên t1 0C, khả năng chứa hơi ẩm tối đa tăng từ F lên F1. Khi đó độ ẩm tương đối φ1 bằng:  Không khí trở nên khô hơn. 12   %100*%100* 1 1 F f F f 1.3. Độ ẩm không khí Quan hệ tương nghịch giữa nhiệt độ và độ ẩm không khí.  Ngược lại, nếu hạ nhiệt độ từ t xuống t2 0C, khả năng chứa hơi ẩm tối đa giảm từ F xuống F2. Khi đó độ ẩm tương đối φ2 bằng:  Không khí trở nên ẩm ướt hơn. 13   %100*%100* 2 2 F f F f 1.3. Độ ẩm không khí Quan hệ tương nghịch giữa nhiệt độ và độ ẩm không khí.  Nếu tiếp tục hạ nhiệt độ cho tới khi khả năng chứa hơi ẩm tối đa, không khí sẽ bão hòa hơi nước. Nhiệt độ ở trạng thái này gọi là nhiệt độ điểm sương. 14 1.3. Độ ẩm không khí  Độ ẩm không khí thay đổi từng giờ trong ngày (cực đại lúc sáng sớm, cực tiểu lúc 15 – 14 giờ) và từng tháng trong năm.  Độ ẩm không khí còn phụ thuộc chế độ gió mùa, nguồn gốc của gió và quá trình biến tính của gió trên đường di chuyển. Gió đi dài ngày trên mặt nước sẽ ẩm ướt, gió đi dài ngày trên lục địa sẽ khô nóng hơn.  Ngoài ra, độ ẩm không khí còn thay đổi theo địa hình. Ở địa hình cao, do tác dụng Fơn, không khí bị mất hơi ẩm ở mặt đón gió, nên khi tràn sang phía khuất gió, không khí trở nên khô nóng. 15 1.4. Gió  Gió là sự di chuyển không khí từ vùng cao áp đến vùng thấp áp. Thực chất là sự chuyển động không khí để lập lại sự cân bằng mới về áp suất.  Có hai nguyên nhân gây chênh lệch áp suất.  Nhiệt lực: là do chênh lệch nhiệt độ dẫn đến chênh lệch áp suất. Giữa hai vùng chênh lệch nhiệt độ sẽ xuất hiện gió.  Động lực: là do sự phân bố khí động trên mặt đón gió và trên mặt khuất gió tạo nên vùng áp suất dương (gió đẩy tới) và vùng áp suất âm (hút gió) hoặc do sự đụng đầu của hai dòng không khí đối lập về hướng tạo động lực thăng giáng. 16 1.4. Gió  Ba đặc trưng cơ bản của gió: 1. Hướng gió 2. Vận tốc gió 3. Tần suất gió trên các hướng Tần suất gió trên một hướng nào đó = Số lần xuất hiện gió trên hướng đó / toàn bộ số lần đo trên các hướng * 100%. a. Hoa gió: Tập hợp ba đặc trưng cơ bản của gió tạo thành hoa gió. 17 1.4. Gió  Cấu tạo hoa gió gồm :  Trên cơ sở bốn hướng chính (Đông Tây Nam Bắc) chia thành 8 hay 16 hướng phụ.  Một vòng tròn ở giữa trong đó ghi tần suất lặng gió và các cánh theo các hướng.  Độ dài mỗi cánh biểu thị tần suất gió trên hướng đó (thường lấy độ dài 1mm = tần suất 2%).  Ở cuối mỗi cánh vẽ một số đuôi biểu thị tốc độ gió, 1 đuôi =1m/s.  Trên cánh dài nhất của hoa gió (biểu thị hướng gió chủ đạo) ghi giá trị tần suất gió trên hướng đó. 18 1.4. Gió a. Hoa gió: THỰC TẾ CÓ NHIỀU CÁCH BiỂU DiỄN HOA GIÓ 19 1.4. Gió a. Hoa gió: 20 1.4. Gió a. Hoa gió: 21 1.4. Gió a. Hoa gió: 22 HOA GIÓ MÙA NÓNG Ở MỘT SỐ ĐỊA PHƯƠNG 1.4. Gió a. Hoa gió: 23 HOA GIÓ MÙA NÓNG Ở MỘT SỐ ĐỊA PHƯƠNG 1.4. Gió a. Hoa gió:  Theo quy luật vận động của không khí, thường chia thành hai loại gió:  Gió mùa: gió thổi theo mùa do chênh lệch áp suất mang tính địa đới.  Gió địa phương: ngoài quy luật của gió mùa hình thành do đặc điểm của địa hình, chẳng hạn ban ngày gió thổi từ thung lũng lên sườn núi, ban đêm gió thổi từ sườn núi xuống thung lũng. 24 1.4. Gió 25 1.4. Gió b. Cấp gió:  Căn cứ vào tốc độ gió để phân cấp gió.  Tốc độ gió tính bằng m/s hoặc km/h.  Theo Befort, gió được phân cấp từ cấp 0 đến trên cấp 12, tương ứng với tốc độ gió từ 105km/h. c. Dông, bão, sấm sét.  Dông là cơn gió lớn xuất hiện đột ngột, thời gian ngắn. Trong cơn dông thường kèm theo mưa lớn, gió giật, sấm chớp, vòi rồng với tốc độ gió có thể lên tới 400 km/h. Ở Việt Nam thường thấy dông nhiệt, dông địa hình. Khi có gió mùa Đông Bắc có thể xuất hiện dông động lực. 26 1.4. Gió d. Bão là gió xoáy cực lớn, gây ra những biến động thời tiết dữ dội, mưa rất to.  Lãnh thổ Việt Nam nằm trong vùng ảnh hưởng trực tiếp của trung tâm bão lớn nhất hành tinh hiện nay là Tây Bắc Thái Bình Dương.  Việt Nam coi bão là thiên tai nguy hiểm nhất. Theo thống kê, mỗi năm có trung bình 5-6 cơn bão đổ bộ vào Việt Nam, trong khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 11. Số lượng cơn bão xuất hiện không đều theo các năm. 27 1.4. Gió  Ba hệ quả quan trọng của thời tiết do bão gây ra:  Gió mạnh và đổi hướng  Mưa to, góc nghiêng của mưa rất thấp (<300), bầu trời nhiều mây đen, thời tiết âm u kéo dài 5-7 ngày, đồng thời kéo theo sự sụt giảm nhiệt độ.  Tình trạng dâng nước mặn ngập đồng bằng. 28 1.5. Sấm sét  Là sự phóng điện giữa các đám mây tích điện hoặc giữa đám mây tích điện với mặt đất. Sự phóng điện do sét cường độ rất lớn, thường khoảng 2,5 KA và có thể tới 400-500 KA. Sấm sét xuất hiện khi có dông.  Để giảm thiểu những tác hại do sấm sét người ta làm hệ thống thu sét (thu lôi) cho công trình. Hệ thống thu sét là một hệ thống nối đất tạo một lối thoát cho dòng điện khi có sét. 29 1.6. Mưa  Đánh giá lượng mưa bằng chiều dày lớp nước do mưa gây ra trên mặt phẳng nằm ngang, tính bằng mm. Chiều dày lớp nước có thể tính do một cơn mưa gây ra hoặc tính trung bình ngày, tháng, mùa và năm.  Kiến trúc quan tâm tới 3 đặc trưng của mưa:  Lượng mưa  Thời gian mưa  Góc nghiêng của mưa 30 1.6. Mưa Những đặc trưng này liên quan đến :  Việc lựa chọn giải pháp thoát nước mái,  Độ dốc san nền, tiêu nước,  Hệ thống cống rãnh và công trình thu nước mặt  Lựa chọn vật liệu và cấu tạo chống thấm cho công trình. 31 Thảo luận : 1. Trình bày và phân tích các yếu tố ảnh hưởng khí hậu Việt Nam ? 2. Ảnh hưởng của của các yếu tố đó đến yêu cầu thiết kế kiến trúc như thế nào? 32 2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG KHÍ HẬU VIỆT NAM  Theo cách phân loại khí hậu nhiệt đới của Atkinon, lãnh thổ Việt Nam thuộc dạng khí hậu nhiệt đới ấm - ẩm với nhiều chỉ tiêu cơ bản tương đồng.  Bên cạnh đó, khí hậu Việt Nam lại có một số điểm sai lệch do vị trí địa lý của lãnh thổ chịu sự chi phối của các khối gió mùa và ảnh hưởng của địa hình tạo ra.  Có bốn nhân tố ảnh hưởng đến khí hậu Việt Nam  Vĩ độ địa lý  Địa hình  Thiên văn  Hoàn lưu gió mùa 33 2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG KHÍ HẬU VIỆT NAM 2.1. Vĩ độ địa lý  Việt Nam nằm hoàn toàn trong vùng nội chí tuyến Bắc, cho nên quanh năm mặt trời cao, bức xạ mặt trời lớn.  Miền Bắc, gần chí tuyến Bắc, chịu ảnh hưởng của khí đoàn cực đới nên có mùa đông lạnh dị thường tương phản với mùa hè nóng bức.  Miền Nam gần xích đạo, chịu ảnh hưởng của khí đoàn xích đạo, không có mùa đông lạnh, chỉ có mùa mưa ẩm trùng với mùa hè, mùa thu và mùa khô nóng trùng với mùa đông, mùa xuân. 34 2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG KHÍ HẬU VIỆT NAM 2.2. Địa hình  Địa hình và hướng của nó gây ra những phân hóa khí hậu phức tạp trên lãnh thổ Việt Nam.  Mùa đông, khi gió mùa cực đới thịnh hành, ở phía bắc đèo Hải Vân (Huế) mây đen đầy trời, mưa phùn kéo dài, không khí lạnh và ẩm trong khi ở phía nam (Đà Nẵng) thời tiết nắng ấm, trời xanh trong.  Mùa hè, gió Tây, Tây Nam tràn về, Tây Trường Sơn mưa nhiều, ẩm ướt, Đông Trường Sơn nắng nóng, khô hạn gay gắt. Một hệ quả ngược lại khi gió Đại dương thịnh hành. 35 2.2. Địa hình 36 Hiệu ứng phơn 2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG KHÍ HẬU VIỆT NAM 2.2. Địa hình  Cùng với tác động lớn của cả dãy núi, độ cao và dạng địa hình cũng có đóng góp không nhỏ vào việc hình thành khí hậu các khu vực nhỏ. Nhân tố này đã tạo nên sự phân bố rất phức tạp của khí hậu vùng núi ngay trong phạm vi một khu vực nhỏ.  Biển có một đóng góp lớn vào việc hình thành khí hậu của nước ta. Với quá nửa phần biên giới tiếp giáp với biển, không khí biển có ảnh hưởng đến đại bộ phận lãnh thổ, đóng vai trò của một hệ thống điều hòa nhiệt ẩm rất độc đáo. 37 2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG KHÍ HẬU VIỆT NAM 2.3. Thiên văn  Lãnh thổ Việt Nam nằm trong vùng nội chí tuyến Bắc bán cầu, từ vĩ độ φ = 8030’ đến 23022’. Trong một năm thời tiết có 6 tháng liền mặt trời di chuyển trên lãnh thổ Việt Nam.  Càng ra Bắc, hai ngày mặt trời đi qua đỉnh đầu càng gần nhau. Ở phía Nam hai ngày này cách nhau 120 đến 140 ngày.  Đặc điểm này là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự chênh lệch về biên độ dao động nhiệt độ năm giữa hai miền Nam Bắc. 38 2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG KHÍ HẬU VIỆT NAM 2.3. Thiên văn  Miền Bắc: At.năm = 100 – 140 C  Miền Trung: At.năm = 70 – 90 C  Miền Nam: At.năm = 30 – 40 C  Đặc điểm này đòi hỏi giải pháp kiến trúc cho miền khí hậu phía Bắc phải đồng thời thỏa mãn hai yêu cầu chống nóng và chống lạnh còn ở miền khí hậu phía Nam yêu cầu thông thoáng, chống nóng là chủ yếu. 39 2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG KHÍ HẬU VIỆT NAM 2.4. Hoàn lưu gió mùa  Châu Á có ba hệ thống gió mùa:  Hệ thống Đông Bắc Châu Á  Hệ thống Nam Châu Á  Hệ thống Đông Nam Châu Á  Do tính chất cửa ngõ của vị trí địa lý, cả ba hệ thống gió mùa luân phiên tràn vào lãnh thổ Việt Nam tạo thành một cơ chế gió mùa phức tạp, đa dạng, bất ổn định.  Các loại gió tràn vào lãnh thổ Việt Nam đều đã bị biến tính sâu sắc (nóng khô, nóng ẩm, lạnh khô, lạnh ẩm) đem đến cho khí hậu những sắc thái đa dạng không phản ảnh quy luật mùa theo quy luật vận hành của mặt trời. 40 2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG KHÍ HẬU VIỆT NAM 2.4. Hoàn lưu gió mùa  Châu Á có ba hệ thống gió mùa:  Hệ thống Đông Bắc Châu Á  Hệ thống Nam Châu Á  Hệ thống Đông Nam Châu Á  Do tính chất cửa ngõ của vị trí địa lý, cả ba hệ thống gió mùa luân phiên tràn vào lãnh thổ Việt Nam tạo thành một cơ chế gió mùa phức tạp, đa dạng, bất ổn định.  Các loại gió tràn vào lãnh thổ Việt Nam đều đã bị biến tính sâu sắc (nóng khô, nóng ẩm, lạnh khô, lạnh ẩm) đem đến cho khí hậu những sắc thái đa dạng không phản ảnh quy luật mùa theo quy luật vận hành của mặt trời. 41 3. PHÂN VÙNG KHÍ HẬU XÂY DỰNG VIỆT NAM  Theo quy chuẩn xây dựng Việt Nam (Tập III, phụ lục: Số liệu tự nhiên Việt Nam, 1997), lãnh thổ Việt Nam được chia thành hai miền khí hậu lớn và năm vùng khí hậu nhỏ.  Hai miền khí hậu nằm ở phía Bắc và phía Nam của lãnh thổ, lấy đèo Hải Vân (vĩ tuyến 160B làm ranh giới.  Miền khí hậu phía Bắc: gồm ba vùng khí hậu A1, A2, A3;  Miền khí hậu phía Nam: gồm hai vùng khí hậu B4, B5. 42 43 3. PHÂN VÙNG KHÍ HẬU XÂY DỰNG VIỆT NAM 3.1 Miền khí hậu phía Bắc có đặc điểm:  Nhiệt độ mùa đông hạ thấp đáng kể so với nhiệt độ thông thường.  Có hai mùa khí hậu theo gió mùa: mùa Đông lạnh ít mưa, mùa Hạ nóng và mưa nhiều.  Vùng A1: vùng núi Đông Bắc và Việt Bắc: Đây là vùng có mùa đông lạnh nhất nước ta, nhiệt độ thấp nhất có thể dưới 00C. Mùa hè nhiệt độ trung bình thấp hơn vùng đồng bằng. 44 3. PHÂN VÙNG KHÍ HẬU XÂY DỰNG VIỆT NAM 3.1 Miền khí hậu phía Bắc có đặc điểm:  Vùng A2: vùng núi Tây Bắc và bắc Trường Sơn: Có mùa đông lạnh nhưng ấm hơn vùng A1, A3. Vùng Tây Bắc khí hậu có tính lục địa. Vùng bắc Trường Sơn chịu ảnh hưởng của gió Tây khô nóng.  Vùng A3: vùng đồng bằng Bắc Bộ và bắc Trung Bộ: Có mùa đông lạnh, mưa nhiều, cường độ lớn. Phía nam của vùng chịu ảnh hưởng của gió Tây khô nóng. 45 3. PHÂN VÙNG KHÍ HẬU XÂY DỰNG VIỆT NAM 3.1 Miền khí hậu phía Nam có đặc điểm:  Khí hậu nhiệt đới ẩm, gió mùa điển hình.  Có nền nhiệt độ cao, ít thay đổi quanh năm.  Một năm có hai mùa theo mưa ẩm: mùa khô trùng với mùa Đông, mùa mưa trùng với mùa hạ. 46 3. PHÂN VÙNG KHÍ HẬU XÂY DỰNG VIỆT NAM 3.1 Miền khí hậu phía Nam có đặc điểm:  Vùng B4: vùng núi Tây Nguyên: Nằm trên cao nguyên và vùng núi cao nên mùa đông lạnh, tuy không còn ảnh hưởng của gió mùa cực đới. Mùa mưa và mùa khô tương phản rõ rệt.  Vùng B5: vùng đồng bằng Nam Bộ và nam Trung Bộ: khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, không có mùa đông lạnh. Nhiệt độ cao đều quanh năm. Hàng năm có một mùa khô và một mùa ẩm. 47