Một số lưu ý khi lắp cửa sổ

“Ô cửa” đề cập đến bất cứ nguồn ánh sáng tự nhiên nào, gồm có cửa sổ, giếng trời, các lỗ mở và bất cứ bề mặt trong suốt hoặc mờ khác.

Cách bố trí và diện tích ô cửa rất quan trọng bởi vì việc sử dụng khéo léo cửa sổ và giếng trời có thể mang lại tiện nghi nhiệt và thị giác thụ động, giúp tiết kiệm năng lượng và chi phí.

Cách bố trí và diện tích kính có thể đo đạc bằng các mô hình 3D hay bản vẽ 2D và quan trọng đối với tiện nghi nhiệt và thị giác.

Diện tích ô cửa
Chiếu sáng mặt bên

Ô cửa lớn hơn không hẳn là tốt hơn. Chúng có thể gây ra tổn thất nhiệt hay hấp thu nhiệt quá lớn hoặc quá sáng và chói. Lưa chọn kích thước ô cửa hợp lý (“kích thước hợp lý”) là yếu tố quyết định. Một trong những thước đo ô cửa là tỉ số Cửa sổ và Tường (WWR):

Trong đó, “diện tích thực của kính” chỉ tính phần trong suốt của cửa sổ, không tính song cửa hay khung cửa (thường thì diện tích thực của kính chiếm khoảng 80% tổng diện tích cửa sổ), và “tổng diện tích tường” tính theo chiều cao tường mặt ngoài . Một nguyên tắc chung cho thấy rõ tỉ số cửa sổ và tường nên thấp hơn hoặc bằng 40% để bảo đảm cách nhiệt cho vùng khí hậu lạnh, mặc dù ngày càng có nhiều cửa sổ cải tiến có giá trị R lớn hơn (giá trị U thấp hơn) cho phép tỉ số lớn hơn. Ở những vùng khí hậu ấm, tỉ số lớn hơn vẫn chấp nhận được ngay cả cửa sổ không được cách nhiệt tốt, miễn là cửa sổ được che chắn tốt để tránh nhiệt mặt trời.

Một thước đo khác cần được chú ý nhằm lựa chọn kính phù hợp từ cửa sổ bên là tỉ số cửa sổ và sàn (WFR). Nguyên tắc tính ngưỡng chiếu sáng mặt bên đó là tỉ số cửa sổ và sàn, nhân cho hệ số truyền ánh sáng thấy được (VLT hay Tvis) của cửa sổ, nên là:

0.15 < VLT x WFR < 0.18

Chiếu sáng trần

Lấy sáng qua ô cửa trần mang lại nhiều ánh sáng hơn so với chiếu sáng qua ô cửa mặt bên, do đó cần ít diện tích hơn. Tương tự với tỉ số diện tích cửa sổ – tường, ở đây sử dụng tỉ số diện tích giếng trời – mái (SRR), là tỷ lệ diện tích thực của kính chia cho tổng diện tích mái. Nguyên tắc chung đó là SRR phải nằm trong khoảng 3% – 6%. Giếng trời hình ống đòi hỏi tỉ số SRR thấp hơn nhiều so với giếng trời truyền thống, chỉ xấp xỉ 1% – 2%.

Có thể dùng công thức đơn giản sau dể tính một giếng trời hình chữ nhật:

Diện tích của một giếng trời = (Chiều cao sàn đến trần x 1.5)2xSRR

Cách lựa chọn kích thước phù hợp. Trước tiên lấy SRR bằng 5% và hiệu chỉnh dựa vào khí hậu và công năng công trình. Ví dụ với trần cao 12’ và tỉ số giếng trời và mái là 5%, kích thước phù hợp của giếng trời sẽ xấp xỉ: (12 x 1.5)2 x 5% = 16.2 ft2. Do đó, nên sử dụng giếng trời kích thước 4’x4’ hay 8’x2’ để phân bố ánh sáng tốt.

Tuy nhiên, diện tích ô cửa không phải là tất cả. Kích thước ô cửa phù hợp phụ thuộc vào vị trí của nó trong công trình, hướng của công trình và những đặc tính của kính.

Vị trí ô cửa trong chiếu sáng tự nhiên

Vị trí ô cửa rất quan trọng. Như đã đề cập ở phần hướng công trình, cửa sổ và các lỗ mở xoay về phía đường đi của mặt trời nhận được nhiều ánh sáng trực tiếp hơn so với khi nó xoay về hướng khác. Tuy nhiên, chiếu sáng tự nhiên nhiều không hẳn đã tốt hơn. Quá nhiều ánh sáng vào phòng có thể gây chói và nóng. Xem thêm đo đạc ánh sáng trong thiết kế chiếu sáng.

Phân bố ánh sáng đồng đều rất quan trọng để chiếu sáng tự nhiên được tốt, vì vậy các ô cửa cần được phân bố đồng đều. Các ô cửa bố trí theo dãy liên tục thì thậm chí tốt hơn và các ô cửa bố trí trên nhiều mặt thường là tốt nhất. Ngược lại, phòng có thể có các “điểm nóng” cả về nhiệt độ và độ sáng. Thường điều này được kết hợp với dãy cửa sổ nằm ngang được lắp trên cao (nhằm tránh chói và ánh sáng phản xạ từ trần), hay cửa sổ được bốtrí theo hướng dọc cách đều nhau đạt đủ chiều cao của phòng.

Chiếu sáng mặt bên

Ánh sáng từ các ô cửa mặt bên giống như cửa sổ chỉ có thể chiếu sáng vào trong phòng ở một mức độ nào đó. Đó là lý do vì sao mặt bằng sàn nông được đề xuất nhằm lấy sáng tự nhiên cho các tòa nhà cao tầng. Một nguyên tắc cơ bản đối với hầu hết các vĩ độ đó là ánh sáng tự nhiên chiếu vào phòng một khoảng gấp 2.5 lần chiều cao mép trên của cửa sổ. Xem thêm phần Ecotect Community Wiki để tham khảo một số ví dụ thêm về các kiểu hình học khác nhau.

Cửa sổ xoay về hướng tránh đường mặt trời thay vì hướng xích đạo sẽ tạo ra độ chiếu sáng đồng đều nhất, mặc dù không phải là sáng nhất. Cửa sổ hướng Đông và Tây có thể cho ánh sáng rất sáng vào buổi sáng hay tối nhưng lại thiếu sáng nhiều thời điểm khác trong ngày, và rất dễ bị chói. Cửa sổ hướng về đường mặt trời nhận được ánh sáng sáng nhất; chúng cũng có thể bị chói nhưng độ chói dễ dàng kiểm soát hơn so với tường hướng Đông và Tây.

Cửa sổ ở các mặt khác nhau mang lại lượng ánh sáng tự nhiên có ích cũng khác nhau (mũi tên thẳng) và gây chói (mũi tên răng cưa).

Ở vùng vĩ độ trung bình và vùng gần với xích đạo, giếng trời sẽ tạo ra độ chiếu sáng ổn định và sáng nhất, nhưng ở những vĩ độ gần cực sẽ ít sáng hơn và ít ổn định hơn.

Chiếu sáng trần

Ô cửa cao hơn thường hiệu quả hơn trong việc mang lại ánh sáng đi sâu hơn vào trong phòng. Thường là kính ở mái.

Giếng trời không chỉ là loại ô cửa để lấy sáng qua mái. Các chiến lược thiết kế “chiếu sáng mái” bao gồm cửa mái, kiểu nghiêng và các kiểu răng cưa hay dạng chụp khác. Mỗi loại đều có ưu điểm và nhược điểm của riêng nó về mặt chi phí xây dựng và cách chúng mang ánh sáng vào trong phòng vào các thời điểm khác nhau trong ngày và trong năm.

Ánh sáng trần thường sáng hơn ánh sáng mặt bên tính trên mỗi đơn vị diện tích, với cùng đặc tính của kính. Một ước tính tương đối đối với vùng có vĩ độ ôn hòa thì dạng cửa mái dọc có thể mang được gấp đôi ánh sáng vào phòng so với loại cửa sổ quan sát, loại cửa mái có góc nghiêng có thể mang vào phòng gấp 3 hay nhiều hơn phụ thuộc vào góc nghiêng và một giếng trời ngang mang ánh sáng vào phòng gấp 5 lần so với cửa sổ quan sát.

Các tấm chắn thường được sử dụng trong thiết kế chiếu sáng trần nhằm hướng ánh sáng có ích vào phòng, và vát mép các lỗ mở có thể giúp ánh sáng lan tỏa rộng hơn vào phòng.

Ô cửa chiếu sáng và Cửa sổ quan sát

Thiết kế chiếu sáng tự nhiên tốt cần xem xét tách biệt giữa ô cửa chiếu sáng với cửa sổ quan sát, ngay cả khi một loại cửa sổ như nhau được sử dụng cho cả hai trường hợp. Cửa sổ chiếu sáng tự nhiên có kích thước tối ưu, vị trí lắp đặt và tính chất kính khác với cửa sổ quan sát. Cửa sổ sử dụng cho cả 2 chức năng thường làm giảm hiệu suất.

Các ô cửa chiếu sáng tự nhiên tốt nhất nên bố trí càng cao càng tốt trên tường hay trần nhằm đưa ánh sáng vào sâu hơn trong phòng. Tuy nhiên, cửa sổ quan sát phải phù hợp với tầm mắt người sử dụng ở cả 2 trạng thái đứng và ngồi. Cửa sổ quan sát thường có xu hướng rộng trong khi cửa sổ lấy sáng tự nhiên có thể nhỏ hơn.

Đối với cửa sổ lấy sáng tự nhiên cần khuyếch tán ánh sáng đồng đều thì cửa sổ quan sát cần có tầm nhìn rõ. Việc này giúp tránh chói cho cửa sổ quan sát. Thường thì mái hắt và/hay tấm phản xạ ánh sáng được đặt giữa cửa sổ lấy sáng tự nhiên và cửa sổ quan sát nhằm tạo bóng che cho cửa sổ quan sát đồng thời khuyếch tán và phản xạ ánh sáng từ cửa sổ lấy sáng tự nhiên. Cửa sổ quan sát cũng có thể được phủ màu nhiều hơn so với cửa sổ lấy sáng tự nhiên nhằm tránh chói.

Bố trí ô cửa cho sưởi ấm và làm mát

Cửa sổ và các ô cửa khác mang nhiệt mặt trời vào phòng nhưng cũng có thể làm mất nhiệt do làm mát phát xạ và dẫn nhiệt cao hơn hầu hết các kết cấu tường hay mái. Các ô cửa và mái hắt phải được bố trí một cách thông minh nhằm tận dụng ưu thế nhiệt mặt trời ở vùng và mùa có khí hậu lạnh trong khi đó tránh quá nhiệt vào mùa khí hậu nóng.

Vị trí bố trí ô cửa có tác động tới hiệu quả sưởi ấm và làm mát tương tự như vấn đề lấy sáng tự nhiên. Các lỗ mở hướng về đường mặt trời hay nằm trên đỉnh công trình có thể mang lại lượng lớn nhiệt – thường nhiều hơn cả so với các ô cửa quay về hướng đông và tây

Cũng như với lấy sáng tự nhiên, kính có tính chất phù hợp phải được lựa chọn cho phù hợp với các hướng. Ví dụ, một cửa sổ mang lại nhiều nhiệt có ích bố trí ở một mặt nào đó của công trình có thể cũng làm mất nhiều nhiệt nếu đặt ở một mặt nào đó khác.

Tuy nhiên, có một số khác biệt cần xem xét khi thiết kế ô cửa để đạt tiện nghi nhiệt. Ô cửa không hướng theo đường mặt trời thường mất nhiệt ra bên ngoài. Ở nhiều vùng khí hậu, cửa sổ hướng đông có thể được ưa chuộng nhằm làm ấm không gian vào sáng sớm sau một đêm lạnh lẽo. Ở những vùng khí hậu ấm hơn, cửa sổ hướng tây có thể đối mặt với việc quá nóng.

Sưởi ấm mặt trời thụ động thường kết hợp hấp thu nhiệt mặt trời với khối nhiệt bên trong công trình nhằm thu và chứa nhiệt mặt trời để phát xạ từ từ trở ra vào ban đêm.

Leave a Reply