Căn nhà tiết kiệm năng lượng và thân thiện môi trường

Những căn nhà thú vị nhất đang được xây dựng ngày nay rất tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường.

Một vài ngôi nhà trong số này hoàn toàn sử dụng nguồn năng lượng mặt trời. Nếu bạn chưa sẵn sàng xây dựng mới một căn nhà như vậy, bạn vẫn có thể cắt giảm hóa đơn tiền điện bằng cách thay đổi căn nhà hiện tại của mình để nó tiết kiệm năng lượng hơn.

1. Nhà mặt trời (Solar House)

Có thể bạn cho rằng thiết kế của những căn nhà này vụng về và không lôi cuốn? Tuy nhiên hãy xem qua những mẫu thiết kế nhà mặt trời dưới đây để thay đổi suy nghĩ đó. Chúng được thiết kế và xây dựng bởi các sinh viên đại học trong cuộc thi “Solar Decathlon” do Bộ Năng lượng Mĩ tài trợ. Dù chỉ là những căn nhà nhỏ nhưng chúng được cung cấp 100% năng lượng mặt trời.

Cuộc thi này được tổ chức 2 năm 1 lần để trưng bày những thiết kế tiết kiệm năng lượng đầy sáng tạo. Người vào chung kết cuộc thi “Solar Decathlon” sẽ đến Washington D.C nơi họ lắp ráp các căn nhà tiết kiệm năng lượng tại khu National Mall.

Mặc dù bên trong căn nhà không rộng hơn 800 feet vuông (~ 240m²) nhưng những khoảng hành lang và sân nhỏ lại tạo cảm giác rộng thoáng. Sử dụng năng lượng duy nhất từ mặt trời, những căn nhà này tự cung cấp đủ năng lượng để chạy TV, máy vi tính, máy giặt, bếp lò, máy điều hòa và những tiện nghi khác. 

1. Sinh viên Đại học Maryland đã lấy cảm hứng thiên nhiên làm nền để vẽ nên LEAFHouse. Căn nhà đã giành vị trí á quân trong cuộc thi Solar Decathlon. Bên trong căn nhà có một thác nước với giải pháp hấp thu độ ẩm trong không khí. Không khí khô giúp chúng ta dễ chịu hơn, vì vậy không cần đến máy điều hòa không khí. 2. Bên ngoài Casa Solar là sàn nhà với những chỗ ngồi và chậu cây. Căn nhà mặt trời này do sinh viên Đại học Politecnica de Madric thiết kế. 3. Căn nhà mặt trời này được sinh viên Đại học Texas A&M thiết kế với những căn phòng có thể hoán đổi, nhờ vậy chủ nhân có thể bố trí từng căn phòng phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình. 4. Sinh viên Đại học Cornell đã tạo nên một mái vòm ánh sáng để hỗ trợ những tấm hấp thu, ống nhiệt năng lượng mặt trời cũng như “tấm rèm” thực vật phủ trên căn nhà.

 

5. Sinh viên Viện Kĩ thuật New York thiết kế ngôi nhà mặt trời với hồ nước trên mái nhà để cung cấp cho máy bơm tản nhiệt. 6. Căn nhà mặt trời của Viện Kĩ thuật Georgia sử dụng ánh sáng để chuyển đổi và mở ra không gian sống. Bức tường trong suốt khiến không gian như rộng ra. 7. Bức tường trong suốt của căn nhà mặt trời này tỏa sáng trong đêm. Căn nhà được thiết kế bởi sinh viên Viện Kĩ thuật Georgia. 8. Được thiết kế bởi sinh viên Đại học Kansas, dự án nhà mặt trời Kansas cấu trúc diện rộng bằng những tấm cách nhiệt.

9. Hàng rào với 120 ống góp nhiệt mặt trời được lắp trong căn nhà mặt trời. Căn nhà và dàn ống được thiết kế bởi sinh viên Đại học Cincinnati. 10. Để mở rộng tối đa không gian và khả năng linh hoạt, ngôi nhà mặt trời được sắp xếp thành những khu vực sinh hoạt thay vì chia phòng. Căn nhà của Đại học Công nghệ Darmstadt đã chiến thắng trong cuộc thi.

 

11. Phía trên căn nhà sử dụng năng lượng mặt trời này, mái hắt bằng gỗ sồi tạo nên bóng mát và không gian riêng biệt. Căn nhà cũng của Darmstadt. 12. Sinh viên Đại học Darmstadt, Đức đã bao phủ căn nhà mặt trời bằng cửa chớp gỗ. Mái hắt trên của chớp có tấm năng lượng mặt trời điều khiển bằng máy tính để theo dõi hướng đi của mặt trời. Bên trong căn nhà này, sinh viên dùng một tấm vữa đặc biệt có chứa paraffin. Suốt cả ngày, paraffin hấp thụ nhiệt và mền đi. Đến tối chúng cứng lại và tỏa nhiệt.

2. Nhà vòm (Geodesic Dome)

Bạn có thể chưa từng thấy một ngôi nhà mái vòm Geodesic – loại mái vòm được kết cấu bởi nhiều mặt phẳng tam giác như vậy. Nhưng kiểu nhà mái vòm này là kiểu nhà tiết kiệm năng lượng và bền vững nhất bạn có thể xây được.

Cách xây nhà vòm (ảnh trái); kiến trúc bên ngoài và nội thất (3 ảnh phải) (Ảnh: about.com)

Nhà vòm Geodesic được cấu trúc giống hình cầu với một hệ thống tam giác phức tạp. Hệ thống những tam giác này tạo nên khung nhà giúp tăng sự bền vững cho cấu trúc nhà trong khi chỉ dùng rất ít vật liệu. Công nghệ khéo léo này của nhà vòm Geodesic cho phép nó bao phủ một không gian rộng mà không cần trụ chống bên trong. Thuật ngữ Geodesic có nguồn gốc Latin, nghĩa là phân giới mặt đất. Đường Geodesic là khoảng cách ngắn nhất giữa 2 điểm trên một hình cầu.

Tiến sĩ kĩ sư người Đức Walther Bauersfel đã tiên phong về ý tưởng kết nối những tam giác thành vòm khi ông thiết kế dự án cung thiên văn đầu tiên của thế giới, được xây dựng tại Jena, Đức năm 1922. Tuy nhiên, Buckminster Fuller mới là người phát triển khái niệm về nhà mái vòm. Và Fuller được cấp bằng sáng chế đầu tiên về nhà vòm Geodesic năm 1954. 

Một căn nhà vòm tại Tasmania (ảnh trên) và mô hình ứng dụng của nhà vòm - trạm nghiên cứu ở Nam Cực (Ảnh: facts.net)

Nhà vòm Geodesic không những tiết kiệm năng lượng mà còn rất bền vững và không hề tốn kém khi xây dựng. Một gia đình có kinh tế khó khăn chỉ tốn 350$ để cất nên căn nhà như vậy. Mô hình nhà vòm Geodesic còn rất lí tưởng cho nhà cấp cứu lưu động và những căn nhà mini như lán trại quân đội.

Sáng kiến về nhà vòm với kết cấu nhiều mặt phẳng tam giác giúp nó trông nhà như một căn nhà hạng sang. Đó là lí do mà nhà vòm Geodesic thừa sức là một căn nhà thức thời của cả những gia đình giàu có.

3. Nhà vòm (Monolithic Dome)

Nhà vòm Monolithic

Nếu có kiểu nhà nào chắc chắn hơn nhà vòm Geodesic thì đó hẳn là nhà vòm Monolithic. Được cấu trúc bằng thép và bê tông, nhà vòm Monolithic có thể tồn tại bất chấp bão táp, cuồng phong, động đất, hỏa hoạn. Hơn thế nữa, bức tường bê tông của căn nhà có thể giữ ấm trong mùa lạnh hoặc cách nhiệt trong mùa nóng rất tốt. Điều này giúp kiểu nhà vòm Monolithic đặc biệt tiết kiệm năng lượng.

Nhà vòm Monolithic được kết cấu một mảnh bằng bê tông và thép nhưng chỉ tốn một nửa so với nhà truyền thống. Học viện Nhà vòm Monolithic dùng thuật ngữ EcoShells nghĩa là tiết kiệm, thân thiện với môi trường và bề ngoài thanh mảnh để mô tả cấu trúc nhà vòm Monolithic. 

Nhà vòm Monolithic

Ý tưởng xây nhà cấu trúc mái vòm có từ thời tiền sử nhưng sự phát triển của nhà vòm Monolithic hiện đại với bê tông cốt thép bắt nguồn từ nhà thiết kế David B. South.

Khi còn là một chàng trai trẻ, South đã nghe kiến trúc sư Buckminster Fuller nói chuyện về việc ông phát triển kiểu nhà vòm Geodesic. South đã bị cuốn hút và anh bắt đầu thể nghiệm. Năm 1975, South làm việc với anh trai mình là Barry và Randy để xây dựng kho trữ khoai tây có dạng vòm ở Shelley, Idaho. Rộng 105 feet và cao 35 feet, kiến trúc này được xem là nhà vòm Monolithic hiện đại đầu tiên trên thế giới. South được cấp bằng sáng chế về phương pháp xây dựng và anh đã thiết lập doanh nghiệp chuyên xây dựng cấu trúc nhà vòm Monolithic cho nhà ở, trường học, nhà thờ, sân vận động và các công trình thương mại.

4. Nhà lắp ráp (Modular House)

Không phải tất cả nhà lắp ráp đều tiết kiệm năng lượng nhưng nếu lựa chọn cẩn thận, bạn có thể mua một căn nhà sản xuất tại nhà máy được tinh chỉnh các yếu tố kĩ thuật để tối thiểu sự tiêu thụ năng lượng. Chẳng hạn như sự bền vững của căn nhà, tỉ lệ ứng dụng sử dụng năng lượng mặt trời. Hơn nữa, các bộ phận được tính toán và sản xuất trước đó tại nhà máy sẽ giảm những tác động lên môi trường trong quá trình bạn xây nhà. 

Một dạng nhà Modular

Nhà lắp ráp được xây từ những bộ phận làm sẵn có thể sắp xếp thành một tổng thể. Một căn bếp hay phòng tắm hoàn chỉnh có thể được đặt trước trong nhà. Ván tường, khung nhà và các bộ phận đúc sẵn của căn nhà được xe tải chuyển từ nhà máy đến nơi xây dựng. Bạn có thể thấy một nửa căn nhà di chuyển dọc trên xa lộ. Tại nơi xây dựng, từng phần căn nhà được đặt lên móng nơi căn nhà được dựng lên cố định. Không giống nhà lưu động, nhà lắp ráp phải tuân theo các quy định về vị trí xây dựng tại nơi chúng được dựng lên. Nhà lắp rắp được biết đến với các tên gọi như Modular house, factory-built, panelized, prefab hay pre-fab.

Nói đến nhà lắp ráp phải nhắc đến nhà thiết kế Marianne Cusato và những căn nhà thôn dã Katrina Cottage. Chắc hẳn chúng ta đều biết về bão Katrina tại Mỹ đã phá hủy nhà cửa và cướp đi sinh mạng của nhiều người. Nhiều kiến trúc sư đã đối phó với cơn khủng hoảng bằng cách thiết kế những căn nhà cứu trợ giá rẻ. Những căn nhà Katrina Cottage trở thành giải pháp phổ biến vì sự đơn giản và ấm cúng.

Katrina Cottage được phát triển bởi Marianne Cusato và những kiến trúc sư hàng đầu khác, bao gồm kiến trúc sư lừng danh Andres Duany. Sau này, nguyên mẫu căn nhà rộng 308 feet do Cusato thiết kế được nhiều kiến trúc sư và các hãng xây dựng phỏng theo để tạo ra hơn 20 phiên bản nhà khác nhau.

Katrina Cottage điển hình nhỏ gọn, khoảng từ 500 feet vuông đến 1000 feet vuông (khoảng 150m2 – 300m²). Trong khi kích thước và sơ đồ tầng lầu có thể khác nhau, Katrina Cottage có nhiều đặc điểm chung. Những căn nhà xinh xắn đều là nhà tiền chế, được cấu trúc từ những tấm ghép được làm sẵn từ nhà máy. Với lí do này, Katrina Cottage được xây khá nhanh (chỉ trong vài ngày) và rất tiết kiệm. Kiểu nhà này cũng rất bền vững. Nó đáp ứng được các quy định xây dựng quốc tế cũng như hầu hết các yêu cầu ứng cứu khi bão lụt xảy ra. 

Nhà Katrina Cottage

Nhà Katrina Cottage thường có những đặc điểm sau:

 Thường chỉ một tầng
 Hành lang phía trước
 Những chi tiết như cột chống, dầm chia (công-xon) được mài gọt láng bóng
 Ván ghép chống mối mọt
 Nắm cửa, mái nhà bằng thép
 Tường khô chống ẩm mốc
 Thiết bị tiết kiệm năng lượng