Luận văn Nghiên cứu ứng dụng và phát triển căn hộ thông minh ở Việt Nam

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu ứng dụng và phát triển căn hộ thông minh ở Việt Nam

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC XÂY DỰNG    NGUYỄN TRÍ HIẾU NGHIấN CỨU ỨNG DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN CĂN HỘ THễNG MINH Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SỸ KIẾN TRÚC
2. HÀ NỘI- 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC XÂY DỰNG    NGUYỄN TRÍ HIẾU NGHIấN CỨU ỨNG DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN CĂN HỘ THễNG MINH Ở VIỆT NAM Chuyờn ngành: KIẾN TRÚC DÂN DỤNG Mó số: 06.58.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KIẾN TRÚC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS. DOÃN MINH KHễI 2
3. HÀ NỘI- 2009 3
4. Trang2- MụC LụC A- Phần mở đầu 1. Lý do chọn đề tài 6 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài 6 3. Phương pháp nghiên cứu 6 4. Phạm vi nghiên cứu, thời gian khảo sát 7 B- Nội dung nghiên cứu Chương I: Tổng quan nghiên cứu và ứng dụng nhà thông minh ở Việt Nam và trên thế giới 8 I.1. Khái niệm nhà thông minh 8 I.1.1. Khái niệm tòa nhà thông minh( smart buiding) 8 1.1.2. Khái niệm căn hộ thông minh ( smart house) 13 I.2.Tổng quan về kiến trúc và công nghệ căn hộ thông minh trên thế giới 18 I.2.1. Xây dựng căn hộ thông minh ở các nước phát triển 18 I.2.2. Xây dựng căn hộ thông minh ở Mỹ 19 I.2.2. Xây dựng căn hộ thông minh ở Châu Âu 20 I.2.2. Xây dựng căn hộ thông minh ở một số nước Châu á 22 I.3. Tổng quan về kiến trúc và công nghệ căn hộ thông minh ở việt nam .23 I.3.1. Tình hình nghiên cứu căn hộ thông minh ở Việt Nam 23 I.3.2. Tình hình ứng dụng căn hộ thông minh ở Việt Nam hiện nay 29 I.4. Kết luận và những vấn đề cần rút ra để nghiên cứu 31 Chương II: Các hệ thống thông minh trong căn hộ và áp dụng chúng ở việt nam 32 II.1. Hệ thống che nắng ngoại thất 32 II.1.1. Skylight 2 động cơ song song (FTS) 32 II.1.2. Skylight cuộn lò xo (FSS) 33 II.1.3. Skylight cuốn dây (FCS) 33 II.1.4. Skylight có ray 34 II.1.5. Hệ thống cửa chớp lật tự động 35 Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
5. Trang3- II.1.6. Mái hiên di động 37 II.2. Hệ thống che nắng nội thất 37 II.2.1. Rèm cuốn điều khiển từ xa 37 II.2.2. Rèm roman điều khiển từ xa 39 II.2.3. Rèm mở ngang điều khiển từ xa 40 II.2.4. Mành sáo ngang điều khiển từ xa 41 II.3. Hệ thống cửa, cổng tự động 43 II.3.1. Hệ thống cổng mở trượt tự động 43 II.3.2. Hệ thống cổng mở quay tự động 44 II.3.3. Hệ thống cổng mở quay tự động âm sàn 47 II.3.4. Hệ thống cửa cuốn tự động 48 II.3.5. Hệ thống cửa trượt tự động 50 II.3.6. Hệ thống cửa trượt áp trần tự động 53 II.4. Các giải pháp thông minh cho ngôi nhà 54 II.4.1. Giải pháp mặt đứng hai lớp 54 II.4.2. áp dụng kiến trúc cây xanh và mặt nước 56 II.4.3. áp dụng hệ thống mái xanh 58 II.4.4. Giải pháp bao che căn nhà với “Da thông minh” trong tương lai 59 II.4.5. Giải pháp thiết kế ngôi nhà tiết kiệm năng lượng 60 II.5. Vật liệu thông minh cho ngôi nhà 62 II.5.1. áp dụng bê tông nhẹ khi xây dựng căn hộ thông minh giảm giá thành nền móng 64 II.5.2. Bê tông bọt dùng xây tường bao cho căn hộ 64 II.5.3. Dùng tấm 3D-panel để xây tường 65 II.5.4. áp dụng vật liệu cách âm cách nhiệt cho ngôi nhà 66 II.5.5. Sử dụng tường bao che bằng vật liệu kính trong căn hộ thông minh 68 II.5.6. áp dụng vật liệu ETFE thay thế kính trong nhà thông minh 73 II.5.7. áp dụng vật liệu thân thiện môi trường cho nhà thông minh 75 II.6. Các thiết bị thông minh trong ngôi nhà 76 Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
6. Trang4- II.6.1. ứng dụng đèn phát sáng bằng tấm nhựa phát sáng sử dụng các đi-ốt phát sáng hữu cơ 76 II.6.2. Chiếu sáng sân vườn ngoài nhà bằng "đèn hoa" 77 II.6.3. Chiếu sáng sân vườn ngoài nhà bằng Solar Tree 78 II.6.4. Dùng bồn cầu thông minh cho nhà thông minh 79 II.6.5. áp dụng bể phốt kiểu mới của Việt Nam 80 II.6.6. Bình nước nóng năng lượng mặt trời 81 II.6.7. Van cảm ứng tự động 86 II.6.8. Vòi nước tự động 88 Chương III: các hệ thống kỹ thuật liên hệ với kiến trúc thông minh trong căn hộ và áp dụng ở việt nam 89 III.1. Hệ thống điện và các thiết bị tự động hóa thông minh 89 III.1.1. Hệ thống điện thông minh dùng điện áp một chiều 24Volt 89 III.1.2. Hệ thống nhà thông minh dùng công nghệ X10 90 III.1.3. Các thiết bị tự động hóa thông minh 91 III.2. Hệ thống camera an ninh giám sát và âm thanh hình ảnh 97 III.2.1. Hệ thống camera giám sát 97 III.2.2. Hệ thống báo động không dây 106 III.2.3. Hệ thống khóa cửa thông minh 107 III.2.4. Hệ thống âm thanh trong căn hộ 109 III.3. Hệ thống báo cháy và chữa cháy 111 III.3.1. Hệ thống báo cháy, báo ga tự động 111 III.3.2. Hệ thống chữa cháy tự động 114 III.4. Năng lượng với nhà thông minh 120 III.4.1. Năng lượng mặt trời và gió 121 III.4.2. Năng lượng điện hạt nhân 125 III.4.3. Địa nhiệt 126 III.4.4. Điện thuỷ triều 128 III.4.5. Đảo Năng lượng kết hợp năng lượng mặt trời, gió và sóng 129 III.5. Một số dạng nhà thông minh trong các tình huống 130 III.5.1. Nhà di động của KTS Hồ Văn Thọ 131 Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
7. Trang5- III.5.2. Ngôi nhà biết đi 132 III.5.3. Nhà bằng giấy tái chế cải thiện những khu ổ chuột trong thành phố 134 III.5.4. R-House: Nhà ở sinh thái thế hệ mới 135 III.6. Đề xuất áp dụng mô hình và cách biến đổi căn hộ thông thường thành căn hộ thông minh ở Viêt Nam 136 C- Kết luận và kiến nghị 1. Kết luận 139 2. Kiến nghị 139 D- Tài liệu tham khảo 142 Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
8. Trang6- A. phần mở đầu 1. Lý do chọn đề tài - Tầm quan trọng, tính cấp thiết của đề tài: Hiện nay nhà thông minh áp dụng ở Việt Nam mới bắt đầu và chưa có nhiều, các công ty đều là đại diện của nước ngoài, việc hiểu biết về nhà thông minh cũng như áp dụng nó như thế nào ở Việt Nam cho hiệu quả, hướng nghiên cứu để phát triển và nội địa hóa, tận dụng lợi thế của Việt Nam là rất cần thiết. Cuộc sống của con người ngày càng có nhu cầu cao, mặt khác các nguồn năng lượng và vật liệu cạn kiệt dần do đó nhu cầu ở trong một ngôi nhà thông minh là rất cần thiết nhằm giảm thiểu tiêu hao năng lượng, tận dụng nguồn nguyên vật liệu lợi thế của địa phương. - Lý do chọn đề tài, ý nghĩa về mặt lý luận và thực tiễn: Hiện nay công nghệ nhà thông minh trên thế giới ứng dụng một thời gian và Việt Nam cũng đã áp dụng ở một số công trình lớn cũng như nhà ở gia đình. Việc áp dụng nhà ở thông minh là cần thiết và thực tế để đạt được các mục tiêu bao gồm chi phí thấp nhất, hiệu quả cao nhất và phát triển bền vững thông qua sự hợp lý, thông minh. Không nhất thiết cứ phải áp dụng toàn bộ công nghệ mới là nhà thông minh. Nhà thông minh ở đây có thể hiểu là áp dụng kiến trúc truyền thống phù hợp khí hậu Việt Nam như nào cho hiệu quả hoặc áp dụng một phần của công nghệ, hoặc dùng các giải pháp tiết kiệm và phát triển bền vững năng lượng tận dụng những lợi thế của Việt Nam (nước ta có ánh sáng và gió nhiều do ở vùng biển nhiệt đới ) - Những mong đợi từ kết quả nghiên cứu của đề tài: Đề tài sẽ góp một phần trong việc tiếp cận nhà ở thông minh của các ngành khoa học liên quan và là một trong những tài liệu hướng dẫn áp dụng nhà thông minh một cách hiệu quả ở Việt Nam, đóng góp một phần nhỏ vào quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu này hướng đến những mục đích/mục tiêu sau: -Tìm hiểu về tòa nhà thông minh, nhà ở thông minh nhằm nâng cao hiểu biết và cung cấp thêm tư liệu cho ngành kiến trúc cũng như các ngành liên quan. -Nghiên cứu nhằm ứng dụng nhà thông minh một cách hợp lý trong điều kiện văn hóa, kinh tế, chính trị, xã hội của Việt Nam 3. Phương pháp nghiên cứu 3.1 Khách thể và đối tượng nghiên cứu -Khách thể nghiên cứu : sự ứng dụng và phát triển tính thông minh của nhà thông minh. -Đối tượng nghiên cứu : tính thông minh, các công nghệ áp dụng cho nhà thông minh ở Việt Nam và thế giới. 3.2 Phương pháp tiếp cận nghiên cứu -Nghiên cứu qua tài liệu bao gồm sách, tạp chí chuyên nghành, internet Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
9. Trang7- -Nghiên cứu qua những tòa nhà thông minh đã áp dụng ở Việt Nam -Nghiên cứu qua cảm giác mang lại của những người sống trong những tòa nhà thông minh, căn hộ thông minh. 4. Phạm vi nghiên cứu, thời gian khảo sát Phạm vi nghiên cứu : Việt Nam, đại diện là Hà Nội Thời gian triển khai nghiên cứu: dự kiến sẽ nghiên cứu trong 5 tháng từ tháng11/2008 đến 5/2009 Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
10. Trang8- B- Nội dung nghiên cứu Chương I: Tổng quan nghiên cứu và ứng dụng nhà thông minh ở Việt Nam và trên thế giới I.1. Khái niệm nhà thông minh I.1.1. Khái niệm tòa nhà thông minh (smart buiding) a. Các định nghĩa về tòa nhà thông minh Hiện nay chúng ta có thể bắt đầu nghe thấy người ta nói nhiều về "nhà thông minh", quá trình định nghĩa tùy theo từng khu vực với chức năng của tòa nhà mà người ta định nghĩa khác nhau. Theo định nghĩa của Châu Âu (EIBG - European Intelligent Building Group) nhóm phát triển cao ốc thông minh của Châu Âu, thì cao ốc/tòa nhà thông minh sẽ phải phối hợp được những tinh túy, hiện đại nhất của: - Các khái niệm (Concepts) - Các vật liệu (Materials) - Các hệ thống (Systems) - Các kỹ thuật (Technologies) Tích hợp những yếu tố trên để xây dựng được một tòa nhà đạt hoặc vượt qua những tiêu chuẩn về tính năng được yêu cầu bởi người sử dụng. Điều mà cho phép tăng tối đa hiệu suất của người sử dụng và hiệu quả quản lý nguồn lực với chi phí tối thiểu. (H.I.1) Tỷ lệ thông minh áp dụng trong tòa nhà (nguồn Saga.vn) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
11. Trang9- Theo định nghĩa của Mỹ - IBI (The Intelligent Building Institute - Học viện Cao ốc thông minh), thì đó là cao ốc mà cung cấp một môi trường hữu ích và hiệu quả cho hoạt động của con người thông qua sự tối ưu của 4 thành phần cơ bản sau: - Cấu trúc (structure) - Hệ thống (Systems) - Dịch vụ (Services) - Quản lý (Management) Và sự kết hợp giữa các yếu tố đó. Định nghĩa của một cao ốc thông minh có thể được tổng quát như sau: là một cao ốc có thể cung cấp được: - Một môi trường làm việc hữu ích (Productive environment) - Một môi trường với chi phí hiệu quả (Cost effective environment) Thông qua sự tối ưu hóa của 4 thành phần cơ bản sau: - Cấu trúc (structure) - Hệ thống (systems) - Dịch vụ (services) - Quản lý (Management) Và sự kết hợp giữa các thành phần đó, tập trung vào lợi ích của người sử dụng. Tối đa hiệu suất của người sử dụng, và cho phép tối đa hóa hiệu quả quản lý nguồn lực với chi phí tối thiểu, thân thiện với môi trường và phát triển bền vững b. Các hệ thống trong tòa nhà Về cơ bản các cao ốc cao tầng có các hệ thống sau: -Điều hòa thông gió (HVAC ) -Chiếu sáng (Lighting) -Quản lý điện năng/năng lượng (Electrical/Energy Management) (Hệ thống năng lượng dùng năng lượng sạch, thông minh: Năng lượng mặt trời, năng lượng gió là xu hướng áp dụng ở tòa nhà thông minh) -Hệ nan che nắng tự động quay theo hướng nắng nhờ các bộ phận cảm ứng (áp dụng ở những tòa nhà thông minh) -Hệ thống Báo/Chữa cháy (Fire-Fighting System) -Thang máy (Lift) -Hệ thống Gara ngầm di chuyển cất và lấy ô tô tự động từ lúc đỗ tại cửa vào đến chỗ cất giữ -Hê thống bơm nước sinh hoạt (Pumbling) -Hệ thống tổng đài nội bộ, thông báo (PABX/PA) -Hệ thống an ninh (Security/CCTV) -Hệ thống công nghệ thông tin, VOD, VoIP, Và nhiều hệ thống khác cho các yêu cầu đặc biệt Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
12. Trang10- (H.I.2) Liên kết các hệ thống trong tòa nhà Các tòa nhà hiện đại thì các hệ thống này sẽ kết nối với nhau để có thể giám sát điều khiển, tích hợp hoạt động của các hệ thống khác nhau trên cùng một nền tảng đảm bảo tiện lợi, tối ưu hóa vận hành, tiết kiệm năng lượng, an ninh, an toàn, (H.I.3) Tháp HyperGreen ý tưởng thiết (H.I.4) Những đặc tính thông minh: những bơm kế bởi Jacques trong một cuộc thi ở nhiệt địa nhiệt, những bảng quang điện, những tua- Paris, cao 250 mét / 60 tầng (nguồn bin gió tổng hợp, trái đất làm mát những cái ống, internet) một vườn trên mái, hệ thống khôi phục nước mưa, và những tấm sàn linh hoạt và có thể thích nghi (nguồn internet) Ví dụ một bài toán đơn giản: Một cao ốc có tín hiệu cháy ở tầng 40. Nếu là tòa nhà thông minh các hệ thống được kết nối với nhau thì tại phòng điều khiển trung tâm sẽ có tín hiệu, chúng ta có thể kiểm tra bằng Camera xem tình hình, đồng thời một số chương trình cài đặt tự động sẽ phản ứng ngay như chữa cháy tự động, cắt điện tầng 40 (thậm chí có thể cắt đến khu vực cháy nếu cháy cục bộ) hệ thống an ninh sẽ xác định có bao nhiêu người ở tầng 40, để xác định phương án giải cứu. Cắt cục bộ thang máy, hệ thống PA chỉ thông báo theo khu vực để tránh lộn xộn khi tổ chức cứu hộ, Nhiều đơn vị cấp cứu như Công an PCCC có thể trực tiếp kết nối vào hệ thống từ xa để cập nhật tình hình, Việc kết nối chung cũng đảm bảo các công cụ quản lý như quản lý bảo dưỡng,sửa chữa đảm bảo tính sẵn sàng của hệ thống, Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
13. Trang11- (H.I.6) Những điểm sáng xanh lục của Tháp bao gồm những pin mặt trời tổng hợp, những tua-bin gió, một nước mưa gặt hái hệ thống và (H.I.5) Ngọn tháp với những tua-bin gió trên một hệ thống sưởi địa nhiệt (nguồn internet) mái (nguồn internet) BMS (Building Management System) hoặc ở một số chỗ sẽ gọi là IBMS cũng như vậy là hệ thống kết nối các hệ thống ở phần 2. Mạng truyền thông kết nối giữa các thành phần của hệ thống điều khiển nêu trên được mô tả bởi 2 phần chủ yếu: - Đường truyền vật lý (Wire, optical fibre, radio) - Giao thức truyền thông (Protocol: BACnet, LonWork, Modbus) Chức năng then chốt của hệ thống BMS trong cao ốc là cam đoan tăng cường tiện nghi với chi phí vận hành giảm. BMS cung cấp một loạt các chức năng sau: - Tự động Bật/Tắt hệ thống: trên cơ sở của thời gian, loại ngày hoạt động và điều kiện thực tế của môi trường. - Giám sát trạng thái của tòa nhà và điều kiện môi trường làm việc. +) Nhân viên trong tòa nhà có thể được báo động về các tình huống nguy hiểm đúng lúc và thực hiện các biện pháp an toàn một cách đúng đắn +) Cho phép việc phản ứng nhanh, đón đầu sự cố thay vì phản ứng lại những hậu quả của sự cố. từ đó, quản lý dịch vụ sửa chữa khắc phục đơn giản, dễ dàng, nhanh chóng và hiệu quả hơn. - Công cụ tiết giảm năng lượng: cùng với một thiết kế cao ốc tốt,và một hệ thống điều hòa thông gió hiệu quả, hệ thống BMS chiếm một phần sống còn trong quản lý tiêu phí năng lượng và giảm ảnh hưởng của hoạt động của tòa nhà đến môi trường xung quanh. - Công cụ quản lý dịch vụ cao ốc: cung cấp các thông tin hữu ích về tóm lược, thông tin lưu trữ theo thời gian/sự kiện và các báo cáo. Chức năng này cung cấp những thông tin hữu dụng cho các dịch vụ trong cao ốc và bộ phận kinh doanh của cao ốc. Những thông tin này cũng mang lai thêm giá trị cho dịch vụ của cao ốc khi những người thuê cao ốc ngày nay đánh giá cao các tiện ích do cao ốc mang lại. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
14. Trang12- - Các khả năng giám sát từ xa: cung cấp khả năng giám sát điều khiển tập trung. Từ một vị trí có thể truy cập được tất cả những thông tin cần thiết như nhiệt độ, áp suất, trạng thái thiết bị hiển thị cho tình trạng hoạt động của cao ốc. - Công cụ kiểm tra lỗi: cung cấp một bức tranh tổng thể về hoạt động của các hệ thống kỹ thuật trong building, từ đó có thể dễ dàng tìm ra nguồn gốc của sự cố khi có một tình huống kỹ thuật xảy ra. - Cho phép tích hợp với các hệ thống cao ốc khác: với chức năng này, các dịch vụ - tiện nghi trong cao ốc có thể hoạt động một cách hiệu quả nhất, giảm được chi phí và tăng được hiệu suất của các kỹ sư vận hành tòa nhà. Các công ty BĐS lớn có thể kết nối toàn bộ hệ thống BĐS trên toàn thế giới để quản lý tập trung thậm chí là trạng thái của một bóng đèn e. Truyền thông hợp nhất Mức độ tích hợp cao cấp hơn nữa với các hệ thống này là tích hợp hệ thống BMS và IT (intelligent technologies - các hệ thống thông minh) vào một nền tảng chung. Chúng ta có thể tưởng tượng rất đơn giản từ điện thoại để bàn chúng ta có thể mở rèm cửa, Order đồ uống, mở cửa cho khách, xem ai đến thăm, bật-điều khiển đèn, hoặc vào mạng xem nồi cơm điện ở nhà đã tắt chưa? bật máy lạnh trước khi về nhà Hoặc để đơn giản hơn đây là xu hướng IP hóa các thiết bị điều khiển, thiết bị chấp hành, Tất cả các hệ thống trên có thể giải quyết được vấn đề tăng hiệu suất khai thác, tiết kiệm chi phí năng lượng, Một ví dụ về tòa nhà thông minh là Tòa nhà Dynamic Tower (Tòa tháp Năng động) đang được Dubai lên kế hoạch xây dựng, đó là tòa nhà “chuyển động” đầu tiên của thế giới. Theo thiết kế, Dynamic Tower có 80 tầng, mỗi tầng là một căn hộ tiền chế có thể xoay độc lập với các căn khác để thay đổi hình dáng của tòa nhà. Vị trí đặt quảng cáo với 79 turbine gió phát điện được lắp đặt giữa các tầng, những căn hộ của tòa nhà cao 420 mét này có thể xoay 360o quanh một cột trụ, theo lệnh bằng giọng nói. Ông Fisher khẳng định tòa nhà xoay vừa đủ chậm để không ai chú ý và bị chóng mặt. Các căn hộ mất 1-3 tiếng để đi hết một vòng xoay. (H.I.7) Tòa nhà Dynamic Tower sẽ luôn thay đổi hình dáng (nguồn AP) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
15. Trang13- Đặc biệt, những chiếc turbine gió khổng lồ còn sản xuất đủ điện cho cả tòa nhà, thậm chí có thể đóng góp thêm vào lưới điện. Ngoài ra, hệ thống thang máy sẽ cho phép các chủ hộ có thể cất xe hơi ngay trong căn hộ của mình. Ông Fisher cho biết mỗi tầng sẽ được tiền chế tại một nhà máy của ý rồi chuyển đến địa điểm xây tại Dubai để lắp vào cột lõi. Việc lắp ráp theo kiểu này sẽ chỉ cần 80 kỹ thuật viên và mất 20 tháng, và theo ông là tiết kiệm hàng chục triệu đô la Mỹ. Chi phí xây dựng (H.I.8) Mặt bằng tòa nhà Dynamic Tower tòa nhà ước tính khoảng 700 triệu đô la (nguồn interner) Mỹ. 1.1.2 Khái niệm căn hộ thông minh (smart house) a. Khái niệm Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, đặc biệt là công nghệ điện tử đã làm cho điều kiện sống con người ngày càng có nhiều thay đổi. Các thiết bị điện tử gia dụng như máy giặt, điều hòa, ti vi dường như ngày càng thông minh hơn nhờ được ứng dụng các thành tựu của khoa học, công nghệ. Nhưng với các thiết bị đơn lẻ được ứng dụng công nghệ mới đó đã được gọi là ngôi nhà thông minh chưa? Vậy ngôi nhà thông minh là như thế nào? Smarthouse dịch ra tiếng Việt có thể dịch là nhà thông minh, ngôi nhà thông minh , căn nhà thông minh, căn hộ thông minh, nhà ở thông minh. Tuy nhiên có thể định nghĩa căn hộ thông minh là một căn nhà riêng để ở có thể cung cấp được: - Một môi trường ở và làm việc hữu ích (Productive environment) - Một môi trường với chi phí hiệu quả (Cost effective environment) Thông qua sự tối ưu hóa của 4 thành phần cơ bản sau: - Cấu trúc (structure) - Hệ thống (systems) - Dịch vụ (services) - Quản lý (Management) Và sự kết hợp giữa các thành phần đó, tập trung vào lợi ích của người sử dụng. Tối đa hiệu suất của người sử dụng. và cho phép tối đa hóa hiệu quả quản lý ngôi nhà với chi phí tối thiểu. Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với internet và điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
16. Trang14- thiết bị ở nhà hoạt động theo lịch. Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngôn ngữ của nhau và có khả năng tương tác với nhau Yếu tố thông minh không chỉ nằm trong hệ thống điều khiển tự động với công nghệ cao mà còn một tổ hợp với bản chất kiến trúc – là yếu tố cốt lõi để tạo nên cái gọi là ngôi nhà. Từ xa xưa cho tới bây giờ, theo suốt chiều dài lịch sử, kiến trúc phát triển không ngừng để đi tìm cái đẹp hoàn mỹ hơn và cũng là để đáp ứng đầy đủ, thiết thực hơn nhu cầu của con người, đi tới sự tiện lợi nhất. Nhà thông minh không nằm trong ngoại lệ đó. Về cơ bản căn hộ thông minh có các thành phần tương tự như toà nhà thông minh nhưng các hệ thống được ít hơn, không bị quản lý phức tạp như toà nhà, không có hệ thống bãi xe, hệ thống thang nhiều thang máy b. Các yếu tố của nhà thông minh: Nhà thông minh bao gồm những yếu tố có quan hệ chặt chẽ với nhau, tương hỗ nhau, phù hợp trên cả phương diện công năng, kỹ thuật, thẩm mỹ, kinh tế. ở một cách nhìn tổng quan, “nhà thông minh” cần những yếu tố sau: - Giải pháp kiến trúc thông minh : Dù thông minh như thế nào đi chăng nữa, một ngôi nhà sẽ chỉ thực sự tốt khi yếu tố đầu tiên tạo nên ngôi nhà – kiến trúc – phải tốt. Nhà thông minh phải có giải pháp kiến trúc thông minh. Sự phát triển của khoa học kỹ thuật và sự lạm dụng công nghệ nhiều khi làm mờ nhạt vai trò của kiến trúc. Mọi thứ không hợp lý, chưa tốt người ta đều vin vào giải pháp công nghệ hỗ trợ. Các giải pháp kỹ thuật sẽ chỉ tốt và phát huy hiệu quả trên nền một kiến trúc thông minh, hợp lý. Kiến trúc là khởi đầu và là tiền đề của mọi yếu tố khác. Giải pháp kiến trúc thông minh là tận dụng tốt yếu tố môi trường, cảnh quan, phát huy ưu điểm, khắc phục nhược điểm. Sẽ là không thông minh nếu như ngôi nhà quay hướng tây mà không tính đến giải pháp chắn nắng, chống nóng. Giải pháp kiến trúc thông minh là hợp lý công năng, thuận tiện cho con người, đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng trong công trình đó. Giải pháp kiến trúc thông minh còn là sự hợp lý giữa nội tại kiến trúc: hình thức và công năng; hay mối quan hệ kiến trúc và các yếu tố khác như nội – ngoại thất, kỹ thuật (kết cấu, hệ thống điện, cấp – thoát nước, thông tin liên lạc, hệ thống điều khiển tự động ). Giải pháp kiến trúc thông minh còn là sự linh hoạt khi cần thay đổi hay bổ sung hệ thống trang thiết bị kỹ thuật. Chúng ta có thể thấy nhiều công trình cổ hàng trăm năm tuổi ở châu Âu, vẫn không hề lạc hậu khi đưa những hệ thống kỹ thuật hiện đại vào, không làm phá vỡ cấu trúc ban đầu, vận hành tốt, đáp ứng được những yêu cầu của thời đại. - Sinh thái – thân thiện môi trường : Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
17. Trang15- Kiến trúc sinh thái hay còn gọi là kiến trúc xanh được nhắc tới nhiều trong những năm gần đây. Đó là hệ quả tất yếu sau khi con người mải miết kiếm tìm và phát minh những công nghệ và vật liệu mới nhưng lại xả “rác” vào môi trường. Trái đất đang nóng lên, tầng ozone thủng, băng tan đó là những hệ quả vĩ mô nhưng rõ nét của nền công nghiệp phát triển không ngừng, trong đó có công nghiệp xây dựng mang lại. Kiến trúc sinh thái hướng tới sự bền vững, thân thiện thiên nhiên, môi trường. Có thể ở một khía cạnh nào đó, văn minh và thiên nhiên như hai cá thể đối lập loại trừ lẫn nhau. ở nơi thiên nhiên thì tính văn minh kém và ngược lại. Tuy nhiên thực tế thì văn minh và thiên nhiên luôn cùng tồn tại với những tỷ lệ tương quan khác nhau. Nhưng mọi hành động của con người, đặc biệt là hoạt động xây dựng đang tàn phá thiên nhiên ở nhiều phương diện: phá núi, phá rừng Đó là việc lấy nguyên vật liệu, lấp ao hồ lấy mặt bằng xây dựng, bê tông hoá bề mặt đất tự nhiên, thải vô số các loại phế thải xây dựng độc hại và khó phân huỷ vào môi trường Một ngôi nhà thông minh hẳn phải có yếu tố sinh thái. Khi mà kiến trúc hiện đại được tạo nên bởi bê tông, kính, thép; khi mà đô thị chật chội với những toà nhà san sát nhau; người ta mới hiểu và mới thấy cần giá trị của cây xanh, mặt nước, môi trường không khí trong lành. Đó không chỉ là yếu tố vật lý, khí hậu thuần tuý cho sức khoẻ mà nó còn tác động trực tiếp đến thị giác, tâm hồn của con người. Để thiết kế một ngôi nhà thông minh, bao gồm yếu tố sinh thái, kiến trúc sư phải nắm được quan hệ giữa môi trường và tiến bộ xã hội. Và để thực hiện tốt – hướng về thiên nhiên, đồng nghĩa với việc ngăn chặn những hoạt động của con người gây tác động tới thiên nhiên thì dường như cũng đồng nghĩa với việc chấp nhận những “bước lùi” của sự phát triển, tăng trưởng kinh tế. Điều đó quả thực là khó, gần như là thách thức. -Tiết kiệm năng lượng : Tiết kiệm năng lượng là một tiêu chí của kiến trúc sinh thái. Tiết kiệm năng lượng đồng nghĩa với việc giảm sự tàn phá thiên nhiên ở đầu nguồn (do khai thác than, dầu mỏ) và giảm việc thải khí độc hại vào môi trường. Rõ ràng, để đạt được điều này, công trình phải có một giải pháp kiến trúc cũng như kỹ thuật tốt như đã đề cập ở trên. Một ngôi nhà thông minh phải “biết” tiết kiệm năng lượng. Đầu tiên là phải khai thác các yếu tố tự nhiên tối đa như ánh sáng, thông gió; giảm thiểu việc khai thác thiết bị tiêu hao năng lượng như chiếu sáng, điều hoà nhiệt độ, lò sưởi Tiếp theo là phải biết tận dụng các nguồn năng lượng từ thiên nhiên để chuyển hoá thành năng lượng hữu ích. Đó là nhiệt năng của mặt trời, sức gió, sức nước Những thiết bị này hiện nay đã rất phổ biến như hệ thống đun nước nóng dùng năng lượng mặt trời, pin mặt trời Tất nhiên, để tiết kiệm năng lượng một cách hiệu quả nhất phải nhờ đến một hệ thống điều khiển hợp lý, thông minh như trong định nghĩa đầu tiên. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
18. Trang16- - Hệ thống thiết bị điều khiển thông minh : Đây là yếu tố mà người ta hay nhắc tới, và cho rằng nó là yếu tố quyết định để một ngôi nhà trở thành thông minh. Tất nhiên, theo một cách nhìn có nhiều góc độ, nó không thể định đoạt số phận một ngôi nhà nhưng cũng không thể thiếu. Thực tế, nó chỉ là điều kiện cần chứ không thể là điều kiện đủ. Nếu phân chia hệ thống điều khiển thông minh ra thì có lẽ có quá nhiều hệ thống, và mỗi nhà cung cấp thiết bị, hệ thống điều khiển thông minh cũng có những định nghĩa khác nhau, sự phân chia khác nhau. Nhà thông minh cũng cần đến người chủ biết điều khiển nó. Một người chủ biết tìm đến kiến trúc sư có khả năng đáp ứng được những nhu cầu chính đáng của mình, tìm được tiếng nói chung để đưa ra giải pháp kiến trúc hợp lý nhất. Một người phải biết yêu thiên nhiên, tôn trọng những giá trị của môi trường. Một người phải biết tiết kiệm, sử dụng năng lượng hợp lý (kể cả khi anh ta có nhiều tiền). Một người chủ phải biết sử dụng và vận hành thiết bị đúng cách, đúng chỗ để tận hưởng những giá trị của công nghệ mang lại. Phân loại theo hệ thống kỹ thuật Hệ thống điều khiển thông minh đi kèm với các thiết bị được lập trình sẵn, giao tiếp với người sử dụng linh hoạt không phụ thuộc vào khoảng cách, vị trí và thường có những hệ thống sau: -Hệ thống an ninh: bao gồm các hệ thống cửa tự động, camera quan sát, đầu ghi hình, bộ nhớ lưu trữ, bộ điều khiển trung tâm cho phép người sử dụng có thể nắm được trực tiếp hay xem lại toàn bộ mọi hoạt động diễn ra ở các khu vực có thiết bị kiểm soát. Hệ thống an ninh còn có thể báo động bằng còi, chiếu sáng, gọi đến các số điện thoại cần thiết và có khả năng phong toả khu vực bị đột nhập. -Hệ thống báo cháy và chữa cháy: hệ thống báo cháy cảm ứng khi có hiện tượng cháy (nồng độ khói, nhiệt độ), và thông báo bằng âm thanh (loa, còi), đèn chiếu sáng. Hệ thống chữa cháy tự động phun nước tại các nơi cần chữa cháy. ở mức độ cao hơn, hệ thống báo cháy, chữa cháy cho phép khoanh vùng và hướng dẫn phân luồng thoát hiểm. -Hệ thống thiết bị nhiệt: điều hoà nhiệt độ, lò sưởi, bình nước nóng ) -Hệ thống giải trí: truyền hình, đầu DVD, máy nghe nhạc -Hệ thống cấp nước: phòng vệ sinh, tưới vườn Tất cả các hệ thống thông minh trên có thể hoạt động theo lập trình hoặc cho phép người sử dụng điều khiển từ xa, hoặc kiểm tra trạng thái thiết bị thông qua bộ điều khiển từ xa (remote control), điện thoại di động hay internet. Sơ đồ mối liên hệ giữa các yếu tố trong nhà thông minh: Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
19. Trang17- giải pháp kiến trúc thông minh hệ thống vật liệu kiến trúc thông minh thông minh thành phần và thiết bị thông minh hệ thống điện thông minh kếtnối hệ thống camera giám sát hệ thống quảnlý căn hộ thông minh và hình ảnh âm thanh các hệ thống kỹ thuật hệ thống báo cháy và mối liên hệ với và chữa cháy thông minh kiến trúc thông minh tiết kiệm năng lượngthân - môi trường thiện hệ thống thiết bị nhiệt hệ thống cấp thoát nước Phân loại theo cơ chế thông minh Có thể phân chia làm ba loại cơ chế hoạt động như sau: - Cơ chế nhận dạng: cơ chế nhận dạng cho phép ghi nhớ những đặc điểm được cài đặt sẵn trong bộ nhớ; trong trường hợp việc nhận dạng xảy ra không trùng khớp, hệ thống sẽ từ chối phục vụ hoặc báo động. Ví dụ như cổng, cửa gara chỉ mở với những xe có biển số đã đăng ký với hệ thống, cửa tự động nhận dạng vân tay chỉ mở đúng người; trong khoảng thời gian đêm, nếu có người lạ mặt trong phòng khách hệ thống sẽ báo động - Cơ chế lập trình sẵn: một số hệ thống thiết bị được thiết kế hoạt động theo lịch trình nhất định. Ví dụ như bắt đầu từ 7 giờ tối đèn vườn, đèn bảo vệ tự động bật sáng và tắt vào thời điểm 5 giờ sáng, 7 giờ sáng ti vi tại khu vực bếp tự động bật đúng chương trình cài đặt để người ăn sáng có thể xem, 8 giờ sáng vòi nước tưới vườn hoạt động trong 15 phút; 10 giờ đêm các hệ thống cửa tự động an toàn sẽ đóng lại - Cơ chế cảm ứng: cơ chế cảm ứng là một cơ chế linh hoạt, hoạt động trên sự biến đổi trạng thái mà hệ thống cảm ứng ghi nhận để tự điều khiển phù hợp. Ví dụ: tại cầu thang, vệ sinh, đèn sẽ tự động bật khi có người và tự động tắt sau một thời gian Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
20. Trang18- nhất định khi không có người; hệ thống báo động sẽ thông báo khi cửa có những chấn động cơ học hơn mức bình thường (do phá hoại, đột nhập), mái kính sẽ tự động đóng lại khi có mưa, mành – rèm tự hoạt động ở trạng thái thích hợp nhất khi cảm ứng với ánh nắng mặt trời, đèn tự động bật khi chiếu sáng tự nhiên không đủ Và bất kể thiết bị hoạt động theo cơ chế nào thì vẫn can thiệp được bằng bộ điều khiển từ người sử dụng. (H.I.9) Một số ứng dụng trong nhà thông minh (nguồn internet) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
21. Trang19- Các hệ thống trong căn hộ thông minh luôn liên kết với nhau bằng nhiều giao thức, có thể bằng đường điện có điện áp riêng, đường điện chung sẵn có của căn hộ, có thể giao thức với nhau qua sóng không dây radio hoặc sóng wifi. Do đó đôi khi các thiết bị của hệ thống phân chia như trên chỉ là tương đối. Có thể hiểu các thiết bị của rèm cửa, che nắng cũng là thiết bị của hệ thống điện thông minh. Hệ thống chiếu sáng, bơm nước tưới cây, báo cháy cũng là một phần của hệ thống điện thông minh. (H.I.10) Liên kết các hệ thống trong nhà thông minh Trong luận văn này thuật ngữ “nhà thông minh” được hiểu chủ yếu là căn hộ thông minh” (smarthouse) thay vì “tòa nhà thông minh” (smart building) và những nghiên cứu về smarthouse đó là cách áp dụng những mô hình cho căn nhà sao cho đạt hiệu quả thông minh nhất có thể được nhằm thỏa mãn nhu cầu con người I.2. Tổng quan về kiến trúc và công nghệ căn hộ thông minh trên thế giới I.2.1. Xây dựng căn hộ thông minh ở các nước phát triển Các giải pháp công nghệ nhà thông minh đã được nhiều hãng Lagrand (Pháp), hãng Comfort (Singapore), hãng Siemens (Đức) có nhưng chi nhánh toàn câu của mình với những mẫu nhà đa dạng theo từng yêu cầu của khách hàng. Với các loại công nghệ thông minh như: X10 compatible, X10 Wireless, Insteon, ZigBee, HomePlug, Bluetooth Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
22. Trang20- Giải pháp công nghệ X10 (Mỹ), mô hình cho phép điều khiển dễ dàng 9 loại thiết bị như: bộ điều khiển trung tâm, thiết bị báo động mở cửa hoặc két sắt, thiết bị nhận diện người lạ xâm nhập, thiết bị điều khiển điện gia đình, thiết bị kết nối Internet Với những trang bị này, chủ nhà có thể kiểm soát và điều khiển từ xa mọi thiết bị điện, điện tử trong gia đình để tăng cường hiệu quả sinh hoạt và bảo vệ gia đình từ internet, điện thoại (H.I.11) Số thiết bị điện trong phòng có thể điều khiển được bằng X10 lên tới 256 thứ. Những phiên bản đầu tiên của hệ thống X10 được sáng chế tại Mỹ từ cuối những năm 1970 và là công nghệ nhà thông minh phổ biến nhất trên thế giới hiện nay. Sau khi lắp đặt hệ thống X10, mỗi thứ đồ điện trong nhà, dù đó là đèn, quạt, bình nóng lạnh hay máy điều hoà, đều sẽ có một địa chỉ riêng. Và chỉ cần một chiếc điều khiển từ xa, có thể điều khiển tất cả, dù đang ở bất kỳ vị trí nào trong nhà Ví dụ, người điều khiển đang trên tầng 2, và muốn bật đèn ở cổng dưới tầng 1 để xem ai đang bấm chuông qua camera. Hoặc ở tầng 1 và phát hiện đèn trên sân thượng vẫn quên chưa tắt. Hoặc đơn giản hơn, muốn cái đèn chùm giữa phòng khách tối đi một nửa để xem phim cho có không khí. Hệ thống X10 sẽ cho phép làm tất cả những việc đó chỉ với vài lần bấm nút trên điều khiển từ xa. Có thể lập chương trình hoạt động cho từng thiết bị sao cho phù Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
23. Trang21- hợp với tập quán sinh hoạt của gia đình. Giả sử, ngày thường dậy vào lúc 6h30, ăn sáng lúc 7h và đi làm lúc 7h30. Với X10, có thể lập chương trình để mỗi sáng đèn trong phòng sẽ sáng dần từ 6h15, đèn phòng bếp sẽ sáng từ 6h20 và bình nước nóng đã sẵn sàng lúc 6h25. Tất nhiên, sau khi ra khỏi nhà ít phút, đèn ở các phòng sẽ tự tắt. Hệ thống X10 sẽ mang sự tiện nghi, hệ thống tự động hoá nhà ở và cả sự an toàn, tiết kiệm. Khác với một số hệ thống tự động hoá nhà ở đòi hỏi phải có dây dẫn riêng nối tới từng thiết bị phải điều khiển, X10 sử dụng chính mạng điện hiện có trong nhà để truyền dẫn tín hiệu điều khiển. Giả sử muốn điều khiển 2 chiếc đèn trong phòng ngủ, thì chỉ cần lắp 1 module X10 vào phía sau công tắc của 2 chiếc đèn đó. Sau đó, có thể điều khiển cả 2 chiếc đèn bằng điều khiển từ xa, hoặc vẫn dùng chính chiếc công tắc cũ. Hệ thống X10 hoàn toàn không ảnh hưởng gì tới hệ thống điện đang dùng. Do lợi thế đó, X10 thích hợp với cả các công trình đang sử dụng hay công trình chưa hoàn thiện, miễn là số lượng thiết bị cần điều khiển nhỏ hơn 256 (số địa chỉ IP trong một dải địa chỉ mạng chung, từ 0 đến 255). Có rất nhiều lựa chọn để điều khiển các thiết bị điện của mình: bằng điều khiển từ xa cầm tay, bằng máy vi tính, thậm chí có thể dùng điện thoại để điều khiển mọi thứ trong nhà dù đang ở nước ngoài. Hệ thống tự động hoá nhà ở X10 không đòi hỏi phải thay đổi cấu trúc đường điện, cũng không cần thời gian thi công quá lâu nên giá thành rất hợp lý. I.2.2. Xây dựng căn hộ thông minh ở Mỹ Mỹ là một trong những nước áp dụng và nghiên cứu hệ thống thông minh cho ngôi nhà sớm trên thế giới. Trong đó có hệ thống X10 như đã nói. Ngoài ra "Ngôi nhà điện tử" đầu tiên trên Thế giới được mệnh danh là " Ngôi nhà thông minh" của Bill Gate. Ngôi nhà của Tỷ phú Bill Gates xây dựng vào năm 1994 ở trên một khu đất có diện tích 40.000 Fut vuông( Đơn vị đo lường Anh. 1 Fut= 30,5 Cm) rộng rãi và có cảnh quan tự nhiên rất đẹp. Mặt tiền của ngôi nhà trông ra hồ Washington. (H.I.12) Toàn cảnh ngôi nhà thông minh của (H.I.13) Nhà xây theo kiểu ""Biệt thự Thái Bill Gate (nguồn News) Bình dương"", mặt tiền trông ra hồ Washington (nguồn News) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
24. Trang22- Các Kiến trúc sư cho biết: Khu nhà của Bill Gates được xây dựng theo kiểu" Biệt thự Thái Bình Dương". Thoạt trông bề ngoài không có gì nổi bật lại có hệ thống những trang, thiết bị điện tử tinh vi, hiện đại và rất phức tạp được bố trí ở nội thất bên trong bao gồm 3 khu nhà tạo thành một quần thể, liên kết với nhau: Khu thứ nhất được ưu tiên chủ yếu giành cho việc giải trí, tiêu khiển của khách . Phòng khách có mặt tiền hướng ra hồ Washington. Trong phòng khách có một màn ảnh truyền hình phẳng, rất rộng chiếm suốt cả chiều dài bức tường chính. Tại đây, trước khi đi vào khu chính, khách đến thăm sẽ được phát một cái "Kim găm điện tử". Trong kim, các sở thích của mỗi khách như : Thích xem phim, ngắm tranh, nghe nhạc hoặc xem truyền hình sẽ được mã số hóa. Mùi vị riêng của từng khách cũng được hệ thống "Nhận biết" tự động ghi lại và nhớ khi khách bắt đầu những bước đi đầu tiên thăm khu nhà. Một Chip nhỏ tự động gửi những tín hiệu đặc biệt cho biết khách đang ở phòng nào, nhà số mấy để nhiệt độ và các dịch vụ trong những phòng đó thay đổi và phục vụ cho phù hợp với thị hiếu, nhu cầu của khách. Khu trung tâm là Nhà-Thư viện. Cạnh thư viện là cầu nhảy. Bill Gates rất thích tập nhảy ở đây. Ông cho rằng cũng giống như ngồi trên ghế bành đung đưa, nhảy cầu tạo khả năng tích tụ tư duy. Cả nhà Bill Gates sống ở khu thứ 3. Tại đây bố trí những trang, thiết bị điện tử đặc biệt hiện đại, tinh vi và phức tạp : Tự động thay đổi màu sắc trên tường, thay đổi cường độ chiếu sáng phụ (H.I.14) Bể cá không thể tuyệt vời hơn (nguồn thuộc vào trạng thái tâm lý, sức khỏe của News) chủ nhân. Trong khu nhà còn có sân quần vợt, bể bơi nối liền với nhà tắm hơi kiểu Nhật Bản. Cách đấy không xa là một cái hồ nhỏ. I.2.3. Xây dựng căn hộ thông minh ở Châu Âu ở Châu Âu, công nghệ trang bị cho nhà với các thiết bị thông minh đang được phát triển như EIB, Instabus, SCS. Phương thức điều khiển nhúng cho giao tiếp số giữa các thiết bị thống minh trên đường bus 2 dây được lắp đặt theo các hệ thống điện thường. Đường Instabus kết nối tất cả các ứng dụng tới một hệ thống giao tiếp phi tập trung cho tất cả các thiết bị được điều khiển. Hệ thống SCS cũng là một hệ thống có cấu trúc gần giống với hệ Instabus, các thiết bị điều khiển và các thiết bị chấp hành có thể được nối theo kiểu vòng, sao, trên một đường bus 2 dây nhưng vẫn đảm bảo được việc truyền dữ liệu, và tăng khả năng mềm dẻo khi thi công, mở rộng mạng và tiết kiệm được đường dây cho chủ đầu tư. Một trong các hệ thống tiêu biểu cho hệ SCS là Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
25. Trang23- hệ thống của Bticino, với hệ thống này toàn bộ các hệ thống Home Automation, Camera doorphone, Sound system, Sercurity, được đi trên một đôi bus. Đây là một hệ thống có độ tích hợp công nghệ cao, có nhiều sản phẩm cho mọi ứng dụng của một ngôi nhà thông minh trên một hệ thống .Đây là một hệ thống đang được sử dụng rất nhiều trên thế giới vì ngoài khả năng công nghệ nêu trên chúng còn được thiết kế rất đẹp trên nhiều loại chất liệu đáp ứng được yêu cầu của khách hàng. Stadthalle - khách sạn áp dụng hệ thống thông minh và thân thiện môi trường, là khách sạn đầu tiên trên thế giới “tự cung, tự cấp” năng lượng, hoàn toàn không nối với mạng lưới điện thành phố. (H.I.15) Stadthalle - khách sạn tự cấp năng (H.I.16) Cây cối bao quanh tường và sân lượng đầu tiên của thế giới (nguồn internet) khách sạn Stadthalle (nguồn internet) Nằm ở thủ đô Vienna của áo, khách sạn có những bức tường được bao bọc bằng cây xanh, một hệ thống làm nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời và dùng nước mưa thu gom được để tưới cây. Khách sạn được nâng cấp và hoàn thành vào tháng 11 năm 2009 với mục tiêu tạo ra khách sạn hoàn toàn “tự cung, tự cấp” năng lượng đầu tiên trên thế giới. Trước hết khách sạn này sử dụng một cách triệt để các biện pháp xây dựng passive house (căn nhà thụ động). ý nghĩa của khái niệm passive (thụ động) ở đây là tạo ra những ngôi nhà biết “chịu đựng” và “nhường nhịn” thiên nhiên. Tức là ngôi nhà được thiết kế và xây dựng sao cho hòa hợp một cách tốt nhất với khí hậu và môi trường xung quanh, dễ chịu nhất về nhiệt độ mà không đòi hỏi - hoặc đòi hỏi rất ít - năng lượng cho điều hòa không khí. Passive house cũng là những tòa nhà sử dụng năng lượng cực ít (ultra-low energy building). Tóm lại do căn nhà tự sưởi hay tự làm mát bản thân nên nó được gọi là “passive”. Khách sạn Stadthalle sẽ sử dụng một hệ thống bơm, hút nước ngầm trong lòng đất để “làm mát” toàn bộ các căn phòng của mình. Các bức tường của nó từ móng cho đến mái được xây đạt tiêu chuẩn passive house, nên nhu cầu điện năng để sưởi ấm vào mùa Đông rất thấp, chỉ có 9 kWh/m². Điện năng này không sử dụng điện lưới nguồn của thành phố, mà được tạo ra bởi một hệ thống pin mặt trời có tổng diện tích 77m2 và 4 trạm phát điện chạy bằng sức gió. Các thiết bị đó có nhiệm vụ đảm bảo tự cấp nguồn điện năng cho toàn bộ khách sạn. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
26. Trang24- I.2.4. Xây dựng căn hộ thông minh ở một số nước Châu á Hệ thống lắp đặt tòa nhà thông minh của ABB - ABB i-bus đã giúp một số tòa nhà lớn ở Singapore cắt giảm năng lượng tiêu thụ và giành được những giải thưởng công nghiệp về hiệu suất năng lượng và ít tác động đến môi trường. ABB i-bus là hệ thống lắp đặt tòa nhà được sử dụng phổ biến nhất tại Singapore. Nó có nền tảng lắp đặt lớn nhất, từ văn phòng, nhà máy, khách sạn, nhà nghỉ, trường đại học, các căn hộ, biệt thự và nhà gỗ một tầng. Những tòa nhà giành giải thưởng bao gồm trụ sở Xilinx ở châu á Thái Bình Dương, nhà cung cấp các giải pháp logic lập trình số hàng đầu thế giới; trụ sở Applied Materials Inc., ở khu vực Đông Nam á - nhà cung cấp thiết bị sản xuất tấm đệm cho ngành công nghiệp bán dẫn lớn nhất thế giới và tòa nhà Thư viện quốc gia Singapore. (H.I.17) Tòa nhà lắp đặt hệ thống thông minh của (H.I.18) Tòa nhà Thư viện quốc gia ABB i-bus (nguồn Ashui) Singapore (nguồn Ashui) Nổi bật nhất trong số những tính năng của ABB i-bus là cảm biến ánh sáng tự động tắt đèn trong phòng và những khu vực khác sau một giai đoạn kém hoạt động và cảm biến siêu ánh sáng có khả năng làm sáng hay làm mờ độ sáng theo lượng ánh sáng tự nhiên trong tòa nhà. Các giải pháp của ABB được thiết kế với khả năng tự hoạt động và hầu như không cần sự can thiệp của con người. Nhân viên bảo dưỡng có thể giám sát, điều khiển và sửa chữa toàn bộ hệ thống từ một vị trí duy nhất. Cảm biến và phần mềm sẽ tiên đoán khi nào cần thay thế hàng nghìn bóng đèn của tòa nhà. ABB i-bus dựa trên tiêu chuẩn quốc tế về điều khiển các tòa nhà thông minh sử dụng giao thức KNX. Nó kết hợp trong một hệ thống đơn phạm vi ứng dụng hoàn chỉnh bao gồm điều khiển chiếu sáng và lá chắn sáng, nhiệt, thông gió và điều hòa nhiệt độ, an ninh, giám sát và quản lý năng lượng. Tại Trung Quốc, Skidmore, Owings & Merrill đã thiết kế dự án tòa nhà chọc trời không tiêu hao năng lượng đầu tiên ở Trung Quốc, dự kiến hoàn thành vào năm Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
27. Trang25- 2009. Mang tên “toà tháp Châu Giang” với 71 tầng, đây sẽ là toà nhà sạch đầu tiên ở Trung Quốc, bởi chỉ sử dụng nguồn năng lượng dựa vào sức gió và ánh nắng mặt trời. Thiết kế mới của Skidmore, Owings & Merrill được coi là động thái có tính khích lệ trong bối cảnh Trung Quốc có khoảng 50% ô nhiễm là từ các toà nhà. 1.3. Tổng quan về kiến trúc và công nghệ căn hộ thông minh ở việt nam 1.3.1. Tình hình nghiên cứu căn hộ thông minh ở Việt Nam a. Bật tắt tất cả thiết bị điện gia đình từ xa Hệ thống này bao gồm hai phần chính là bộ nhận nối nguồn và bàn phím điều khiển. Bộ nhận nối nguồn là thiết bị nối trực tiếp thiết bị điện với nguồn điện và có gắn bộ thu phát tín hiệu nhằm nhận lệnh điều khiển từ bàn phím. Mỗi bàn phím điều khiển có thể ra lệnh bật tắt cho tối đa 16 thiết bị điện kết nối với 4 bộ nhận nối nguồn. Ngược lại, một bộ nhận nối nguồn có thể nhận lệnh từ tối đa 10 bàn phím khác nhau. Do vậy, sự điều khiển các thiết bị rất linh (H.I.19) Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa hoạt và phong phú. (nguồn Baodatviet.vn) So với các hệ thống nhà thông minh có khả năng thực hiện những công việc phức tạp trong gia đình như tự động bật bếp gas, đun nước tắm, đóng mở hệ thống cửa sổ qua điện thoại di động, internet, hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa chưa thực sự nổi bật về công nghệ nhưng là một giải pháp tiện nghi nằm trong khả năng chi tiêu của nhiều gia đình Việt Nam. b. Dự án hệ thống nhà thông minh EE2001 (Project EE2001 Smart-home system }được tiến hành 3 tháng tại Singapore của nhóm sinh viên trẻ Việt Nam được đánh giá cao Dưới sự dẫn dắt và chuẩn bị của Phạm Việt Cường và sự phối hợp trong thao tác của nhóm kỹ sư trẻ Thái, Nghĩa, Dũng, đội ngũ lab TAs và examiners lần lượt chứng kiến: Chức năng tự động hóa thông qua việc xử lý tín hiệu từ các bộ cảm biến nhiệt, ánh sáng, độ ẩm, chuyển động, rồi đến sự ưu việt của chiếc điều khiển từ xa của kỹ sư trưởng tín hiệu điện tử Lê Hoàng Thái và trung tâm giám sát và điều tiết chạy trên PC có tích hợp tính năng ưu việt: giám sát và điều khiển thông qua tin nhắn điện thoại di Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
28. Trang26- động SMS - kết quả của những nỗ lực không của kỹ sư phần mềm Lê Quang Dũng, tất cả được thể hiện trên một nền tảng phần cứng vững chắc, hoạt động trơn tru - công trình dày công của đội ngũ kỹ sư cơ điện Ngô Tuấn Nghĩa - Phạm Việt Cường mà trong đó Cường kiêm luôn vai trò kiến trúc sư trưởng Những tính năng đặc biệt của Nhà thông minh mà nhóm đã thể hiện: - Cổng tự động, có khóa số (password) bảo vệ. Nhập password bằng nút bấm và hiển thị thông tin bằng màn hình LCD nhỏ. - Hệ thống phát hiện người lạ đột nhập bằng tia hồng ngoại. - Hệ thống đèn tự động trong các phòng: nếu thấy có cử động trong phòng thì bật đèn, nếu sau 8s không thấy có cử động nào (người không có trong phòng) thì đèn tự động tắt (tiết kiệm điện). - Khi trời tối và chủ nhà đi vắng, đèn tự động bật rồi tắt trong các phòng để tạo cảm giác nhà vẫn đang có người ở. - Hệ thống rèm cửa tự động: nếu trời quá nắng thì kéo rèm lại, nếu trời nắng vừa phải, thì mở rèm ra. - Hệ thống cửa sổ tự động: trời mưa thì lập tức đóng vào. - Hệ thống phơi quần áo tự động: mưa thì đem quần áo vào nhà, còn nếu ban ngày mà trời nắng ráo thì đem quần áo ra phơi. - Hệ thống báo cháy: tự động phát hiện ra cháy khi nhiệt độ trong nhà tăng đến mức nguy hiểm. Khi có cháy tự tắt hết đèn và quạt trong nhà (tắt hệ thống điện chính), và bật hệ thống đèn đặc biệt, nguồn điện riêng, chỉ dùng khi có cháy. Khi có cháy, chuông báo động cũng kêu tít tít. Hệ thống báo cháy là multizonal alarm, nghĩa là cụ thể đang cháy ở phòng nào đều biết được hết. - Hệ thống điều khiển từ xa: tất cả các thiết bị trong nhà đều được điều khiển từ xa: mở cửa, bật đèn, đóng rèm, phơi quần áo v.v đều điều khiển từ xa được hết. - Hệ thống quản lý và điều khiển ngôi nhà trên máy tính: trạng thái của tất cả các thiết bị trong nhà (cửa đang mở, đèn đang bật, quần áo đang phơi đều được kiểm soát trên máy tính). Máy tính cũng có thể mở cửa sổ, đóng rèm, bật đèn như điều khiển từ xa. - Hệ thống báo động bằng SMS: gửi SMS đến chủ nhà khi có cháy, có trộm đột nhập hoặc khi cổng được nhập password sai 3 lần liên tiếp. - Hệ thống lấy quản lý ngôi nhà bằng SMS: gửi SMS về ngôi nhà, ngôi nhà sẽ gửi lại 1 SMS để thông báo tình trạng hiện tại của ngôi nhà (cửa sổ đang mở, đèn phòng 1 đang bật ). Có thể gửi SMS về nhà để điều khiển mọi thiết bị trong nhà. Chỉ 1 vài số điện thoại nhất định mới được điều khiển ngôi nhà (chủ nhà có quyền thêm bớt các số điện thoại trong danh sách này). Nếu số điện thoại lạ tìm cách truy cập, ngôi nhà sẽ gửi SMS cảnh báo và lưu lại số điện thoại lạ vừa rồi. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
29. Trang27- Các hình ảnh minh họa: (H.1.21) Dây điện đi ngầm phía sau tường nhà. (H.1.20) Mô hình ngôi nhà thông minh mang số 361. (H.1.22) Toàn bộ hệ thống điều khiển ngôi nhà được giấu dưới sàn nhà (H.I.23- H.I.24) Các góc nhìn mô hình nhà thông minh của nhóm Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
30. Trang28- (H.I.25) ánh sáng tầng một lúc ban ngày (H.I.26) Khi đêm đến, ánh sáng sẽ chuyển sang chế độ đêm (H.I.27) Cửa tầng 1 (H.I.28) Thí nghiệm bộ bấm mã và màn LCD được nối với cửa (H.I.29) Dùng máy sấy làm tăng nhiệt độ, bộ (H.I.30) Nhiệt độ tăng, hệ thống chống cháy cảm ứng nhiệt hoạt động được kích hoạt, hệ thống đèn phụ được bật lên Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
31. Trang29- (H.I.31) Đèn báo cháy trên máy bật cùng hệ (H.I.32) Hệ thống chống cháy cũng có thể thống chống cháy được kích hoạt bằng tay (H.I.33) Cảm ứng nhiệt, cảm ứng ánh sáng và (H.I.345) Hệ thống phơi quần áo tự động quạt gió lắp trên mái (H.I.35) Nhỏ nước thay trời mưa (H.I.36) Hệ thống phơi quần áo sẽ tự động trượt vào (H.I.37) Một số hình ảnh thiết bị điện: Chip: PIC16F877 The PIC graveyard Dây và mạch điện Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
32. Trang30- (H.I.38) Chương trình quản lý ngôi nhà của nhóm trên máy tính (H.I.39) Đèn cảm ứng bật lên khi có người (là (H.I.40) Danh sách thành viên nhóm tác giả: ngón tay trong thí nghiệm này) trong phòng Lê Hoàng Thái, Lê Quang Dũng, Ngô Tuấn Nghĩa, Phạm Việt Cường c. Hệ thống tự động hoá nhà ở X10 do các công y Mỹ phát triển và có các công ty nhập khẩu và triển khai ở Việt Nam. Hệ thống không đòi hỏi phải thay đổi cấu trúc đường điện, cũng không cần thời gian thi công quá lâu nên giá thành rất hợp lý. Nếu nhà bạn là một căn hộ chung cư có khoàng 3 phòng ngủ và khoảng 12 thiết bị cần điều khiển, tổng chi phí là khoảng 6 triệu đồng. Còn nếu nhà bạn là biệt thự, hay nhà ống nhiều tầng với nhiều thiết bị cần điều khiển hơn thì chi phí có thể lên đến 8-12 triệu đồng. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
33. Trang31- I.3.2. Tình hình ứng dụng căn hộ thông minh ở Việt Nam hiện nay a. Công ty TNHH Lê Phước (16 Trần Quang Diệu, quận Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng) Ngày 10/07/2008 công ty đưa ra thị trường sản phẩm mới: "Nhà thông minh"- ngôi nhà với các thiết bị gia dụng được điều khiển bằng điện thoại di động từ xa, hay kiểm soát tình hình ngôi nhà từ Internet Theo anh Lê Phước Chín (giám đốc công ty), một căn nhà thông minh nghĩa là toàn bộ hệ thống các thiết bị sử dụng điện như đèn chiếu sáng, thiết bị nghe, nhìn, máy lạnh, bình nóng lạnh, rèm cửa, cửa ra vào, hệ thống kiểm soát an ninh , đều có thể điều khiển từ xa bằng các thiết bị như remote điện thoại (cố định và di động) máy tính hay PDA thông qua trình duyệt Internet. Anh Chín cho biết, giá chào hàng sản phẩm này sẽ làm nhiều người bất ngờ: chỉ 16 triệu đồng cho gói giải pháp tối thiểu dùng cho an ninh báo động khẩn cấp. Gói này gồm 7 thiết bị có khả năng điều khiển tất cả các thiết bị điện kết nối qua điện thoại, báo động chống trộm 32 vùng không dây và 2 vùng có dây, báo động tới 6 số điện thoại khác nhau, ghi âm cảnh báo bằng tiếng Việt, lập trình báo động khẩn cấp, báo động theo từng khu vực, có thể mở rộng kết nối đến các thiết bị khác để báo cháy, báo xì ga, báo vỡ kính, Thực tế, các giải pháp công nghệ nhà thông minh đã được nhiều doanh nghiệp cung cấp. Bản thân anh Chín đã tiếp cận các giải pháp đó, như mẫu nhà hãng Lagrand (Pháp), hãng Comfort (Singapore), hãng Siemens (Đức) và nhận thấy giá của các giải pháp này lên đến cả trăm triệu chưa kể thiết bị. Mô hình “Nhà thông minh” của Công ty Lê Phước áp dụng giải pháp công nghệ X10 (Mỹ) cho phép điều khiển thuận tiện 9 loại thiết bị công nghệ, như bộ điều khiển trung tâm, thiết bị báo động mở cửa hoặc két sắt, thiết bị nhận diện người lạ xâm nhập, thiết bị điều khiển điện gia (H.I.41) M-House (Thiên An, Huế) – công đình, thiết bị kết nối Internet Với trình giải ba Giải thưởng kiến trúc Quốc gia những trang bị đó, chủ nhà có thể 2008, ứng dụng nhiều cơ chế thông minh như kiểm soát và điều khiển từ xa mọi bóng đèn cảm ứng, cửa cuốn tự động, hệ thiết bị điện, điện tử trong gia đình để thống giàn mái pin mặt trời tăng cường hiệu quả sinh hoạt và bảo vệ gia đình. Do chủ động lập trình các phần mềm điều khiển đi kèm, nên công ty có thể giảm chi phí bản quyền, cũng như linh hoạt khả năng kết hợp các thiết bị. Kết quả cho thấy các thiết bị đều vận hành ăn khớp trong khi chi phí công nghệ giảm rõ rệt. Nhất là Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
34. Trang32- việc tận dụng đường dây điện sẵn có trong nhà làm hệ thống dẫn tín hiệu ở nhiều bộ phận thiết bị đã hạ giá thành công nghệ xuống nhiều lần so với giải pháp cơ bản X10. b. Các công ty đại diện hoặc là nhà phân phối cho nước ngoài NTMC là nhà phân phối chính thức tại Việt Nam của các hãng công nghệ hàng đầu thế giới sau: - Độc quyền trong tích hợp hệ thống nhà thông minh In-One của hãng Legrand (Pháp) - Độc quyền trong tích hợp hệ thống nhà thông minh My Home của hãng Bticino (ý) - Đại lý chính thức của hãng WattStopper (Mỹ) Trung tuần tháng 4.2007, Công ty Nam Long đã giới thiệu một công trình kiến trúc khá độc đáo đó là ngôi nhà mẫu thông minh (Smarthome) tại biệt thự Nam Phú, thuộc khu dân cư Nam Long (Tân Thuận Đông, quận 7). Đây là dự án khu dân cư đầu tiên ở TP.HCM ứng dụng công nghệ Smarthome của Pháp, do công ty cổ phần Nhà thông minh, công ty ánh sáng Cara cung cấp thiết bị, thiết kế và tư vấn giám sát. Ngoài ra công ty NTMC đã triển khai rất nhiều nhà thông minh trên toàn quốc. 1.4. Kết luận và những vấn đề cần rút ra để nghiên cứu Trong ngôi nhà thông minh kết hợp nhiều hệ thống cấu thành như đã nêu ở trên, nhưng với giới hạn là một luận văn cao học về kiến trúc nên tác giả trình bày chủ yếu những vấn đề liên quan trực tiếp và gián tiếp đến kiến trúc của ngôi nhà Đó là yếu tố kiến trúc thông minh và yếu tố kỹ thuật thông minh ảnh hưởng đến kiến trúc trên nền tiêu chí kiến trúc đẹp, công năng hợp lý kinh tế nhất và phát triển bền vững với môi trường. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
35. Trang 33- Chương II: hệ thống kiến trúc thông minh trong căn hộ và áp dụng ở việt nam II.1. Hệ thống che nắng ngoại thất Hệ thống che nắng tự động - hay còn gọi là mặt đứng động (dynamic facade) là một xu hướng đang ngày càng phổ biến trong kiến trúc thế giới, đặc biệt là trong bối cảnh mặt ngoài của các tòa nhà ngày càng có xu hướng mở nhiều hơn. Mặt đứng động giúp công trình luôn duy trì được điều kiện ánh sáng, nhiệt độ tối ưu, tiết kiệm đáng kể chi phí vận hành, đồng thời mang lại dáng vẻ độc đáo cho công trình cùng sự tiện lợi cao cho người sử dụng. II.1.1. Skylight 2 động cơ song song (FTS) Với những mái kính phẳng và có độ rộng lớn cần che phủ, skylight loại 2 động cơ song song (FTS) là giải pháp tốt nhất . 2 động cơ hoạt động phối hợp qua một bộ điều khiển đặc biệt, luôn giữ vải căng song song với mặt kính. 2 chiều đều có động cơ kéo hoạt động đồng thời, giúp đảm bảo tấm rèm luôn được căng đẹp. Thích hợp cho những chỗ có diện tích lớn, tấm rèm có trọng lượng rất nặng. Giá thành tương đối cao. Động cơ và công nghệ điều khiển hoàn toàn của công ty Somfy (Pháp) (H.II.1 - H.II.2) Bản vẽ minh hoạ hệ thống rèm trần 2 động cơ song song (FTS) (Nguồn Vsmarthome) (H.II.3 - H.II.4) ảnh chụp hệ thống rèm trần FTS trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
36. Trang34- (H.II.5) ảnh chụp hệ thống rèm trần FTS trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) II.1.2. Skylight cuộn lò xo (FSS) Thích hợp với các mái kính có độ rộng nhỏ, phẳng. Che nắng hiệu quả từ trên trần, đồng thời mang lại vẻ đẹp riêng cho công trình. Một bên là động cơ cuốn, một bên là lò xo. Tấm rèm luôn được giữ căng ngang với mặt kính nhờ lực đàn hồi của lò xo. Tiết kiệm và hiệu quả cho các công trình có trần phẳng, diện tích lớn. (H.II.6 - H.II.7) Sơ đồ cấu tạo rèm trần cuộn lò xo (FSS) (Nguồn Vsmarthome) (H.II.8 - H.II.9) ảnh chụp hệ thống rèm trần FSS trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) II.1.3. Skylight cuốn dây (FCS) Các trung tâm thương mại hiện đại và các tòa nhà công cộng kiểu mới thường có phần sân trời (atrium) rất lớn, chiều rộng lên đến vài chục mét và tổng diện tích có thể tới hàng ngàn mét vuông . Skylight loại dây kéo (FCS) là giải pháp thích hợp nhất cả về hiệu quả lẫn chi Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
37. Trang35- phí để che nắng cho phần diện tích sân trời. Truyền động hoàn toàn bằng hệ thống dây và con lăn. Giá thành hấp dẫn, thi công đơn giản, thích hợp với các mái nghiêng, phẳng, có khẩu độ lớn hoặc ở trên cao. (H.II.10 - H.II.11) Sơ đồ cấu tạo Skylight cuốn dây (FCS) (Nguồn Vsmarthome) (H.II.12 - H.II.13) ảnh chụp hệ thống Skylight cuốn dây (FCS) trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) II.1.4. Skylight có ray Skylight có ray thích hợp với các mặt kính gấp khúc, nghiêng Ray nhôm dẫn hướng được uốn ôm sát mặt kính, đảm bảo độ che phủ tối ưu, ngăn chặn tới 95% nhiệt và ánh sáng lọt qua mặt kính. Dùng 1 động cơ cuốn ở 1 đầu để cuộn dây kéo 2 đầu tấm rèm. Tấm rèm được may kiểu xếp ly theo chiều ngang, khi kéo về 1 đầu, tấm rèm sẽ từ từ xếp gọn lại theo ly. Các chỗ gấp được treo lên nhờ 2 sợi dây thép định vị, đảm bảo tấm rèm không bị võng hay rơi xuống. Rèm trần kiểu này thích hợp với các nhà thi đấu, sân vận động và những nơi thích hợp về mặt thẩm mỹ với kiểu dáng xếp ly. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
38. Trang36- (H.II.14 ) Cấu tạo Skylight có ray (Nguồn (H.II.15) Các ảnh chụp hệ thống Skylight Vsmarthome) có ray trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) II.1.5. Hệ thống cửa chớp lật tự động Hệ thống chớp lật ngoại thất là lựa chọn hàng đầu của các kiến trúc sư thiết kế các cao ốc hiện đại vì giúp tận dụng tối đa gió và ánh sáng thiên nhiên, đồng thời mang lại khả năng khống chế chủ động. Dùng các thanh chớp bằng nhôm chịu lực, giúp ngăn hoàn toàn mưa, nắng và gió. Động cơ thuỷ lực mạnh mẽ, thích hợp với các cửa sổ và mái vòm lớn. a. Loại dùng cho trần kính (H.II.16 - H.II.17) Bản vẽ minh hoạ hệ thống cửa chớp điện (Nguồn Vsmarthome) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
39. Trang37- (H.II.18 - H.II.19 - H.II.20) ảnh chụp hệ thống Hệ thống cửa chớp lật tự động loại dùng cho trần kính trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) Kiến trúc của các thanh chớp lật tự động mang lại sự hiện đại, khỏe khoắn và sang trọng cho công trình. Mô tơ có thể được điều khiển từ trung tâm sau khi nhận được tín hiệu cảm ứng của hướng và cường độ của ánh sáng, độ ẩm và gió. b. Loại dùng cho mặt tiền (H.II.22) ảnh chụp hệ thống Hệ thống cửa chớp lật tự động loại dùng cho cho mặt (H.II.21) Mặt cắt các tấm chớp lật ngoại tiền trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) thất (Nguồn Vsmarthome) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
40. Trang38- (H.II.23 - H.II.24) ảnh chụp hệ thống Hệ thống cửa chớp lật tự động loại dùng cho cho mặt tiền trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) II.1.6. Mái hiên di động (H.II.25) Sơ đồ cấu tạo mái hiên di động (H.II.26) ảnh chụp hệ thống mái hiên di (Nguồn Vsmarthome) động trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) Mái hiên di động điện đóng mở dễ dàng chỉ bằng 1 lần bấm nút điều khiển từ xa. Thích hợp với các quán café ngoài trời, các resort, khách sạn đồng thời cũng thích hợp với mái hiên của căn hộ với ưu điểm lắp đặt nhanh chóng và màu sắc dể lựa chọn nhưng là kiến trúc có độ bền khoảng vài năm sau đó sẽ dễ xuống cấp và cần được thay mới. II.2. Hệ thống che nắng nội thất II.2.1. Rèm cuốn điều khiển từ xa Các vách kính luôn tạo hiệu quả thẩm mỹ rất tốt cho công trình, tuy nhiên sẽ rất khó nếu muốn che nắng lọt qua mà chỉ dùng mành rèm kéo tay. Rèm cuốn điện là giải pháp lý tưởng cho những vách kính như thế. Rèm dùng cho các mặt kính có chiều cao nhỏ, từ 3m trở xuống, bề ngang của cuộn rèm từ 0,8-6m, có các chất liệu rèm xuyên sáng và không xuyên sáng rất thích hợp với phòng họp, mặt tiền kính của văn phòng thuê trong building. Rèm với động cơ giấu kín trong ống cuộn rèm và dùng nhôm loại đường kính 40mm và 50mm. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
41. Trang39- (H.II.27) Sơ đồ cấu tạo Rèm cuốn điều khiển từ xa (Nguồn Vsmarthome) (H.II.28 - H.II.29) ảnh chụp hệ thống Rèm cuốn điều khiển từ xa trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
42. Trang40- ((H.II.30) Các phụ kiện và động cơ rèm cuốn (Nguồn Vsmarthome) II.2.2. Rèm roman điều khiển từ xa Với các công trình có phong cách thiết kế nội thất tinh tế, hiện đại, không có loại rèm nào thích hợp hơn rèm roman. Chuyển động mềm mại và sự đa dạng của chất liệu vải khiến cho rèm roman luôn làm không gian trở nên dễ chịu hơn. Động cơ luôn phân chia đều lực kéo nên vải rèm sẽ bền hơn nhiều. (H.II.31) ảnh hệ thống rèm romano dùng Rèm romano có tính thẩm mỹ và độ điện trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) sang trọng rất cao. Đặc biệt thích hợp với các quán café, các nhà hàng hoặc phòng khách lớn. (H.II.32) Sơ đồ cấu tạo Rèm Roman điều khiển từ xa (Nguồn Vsmarthome) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
43. Trang41- II.2.3. Rèm mở ngang điều khiển từ xa Rèm mở ngang điều khiển từ xa là sự lựa chọn số một cho các công trình có phong cách sang trọng, trầm ấm và nhiều chi tiết. Với khả năng che phủ những khung cửa rộng đến 7m, cao 3-5m và chịu được vải rèm nặng tới 50-70kg cộng với chuyển động của rèm hết sức nhẹ nhàng, sự sang trọng của công trình sẽ tăng thêm đáng kể . (H.II.33) Hình ảnh Rèm mở ngang điều khiển từ xa trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) Dùng 1 động cơ và hệ dây cu roa chất dẻo, rèm mở ngang hầu như không gây tiếng động. Kéo được rèm bề ngang rộng từ 2 đến 12m, trọng lượng lên tới 80kg, ý tưởng cho các mặt kính tiền sảnh, mặt kính nhìn ra ngoài của các căn phòng chung cư, phòng nghỉ khách sạn, resort Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
44. Trang42- (H.II.34) Động cơ và hệ dây cu roa dùng cho rèm mở ngang điều khiển từ xa (Nguồn Vsmarthome) II.2.4. Mành sáo ngang điều khiển từ xa Với những căn hộ có phong cách đậm chất châu Âu, mành sáo ngang gỗ tự nhiên với trên 20 loại vân và màu sắc độc đáo sẽ giúp không gian có cảm giác rộng hơn, xa hơn . Do đặc thù của chất liệu nên mành sáo ngang khá nặng và hay bị võng khi chiều rộng của cửa lớn hơn . Đây chính là những nơi hệ thống mành sáo ngang điều khiển từ xa phát huy tác dụng cao nhất, lý tưởng cho các văn phòng với động cơ ẩn trong hộp rèm, đảm bảo yếu tố thẩm mỹ rất cao. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
45. Trang43- (H.II.35) Cấu tạo mành sáo lá ngang (Nguồn Vsmarthome) (H.II.36) Hình ảnh mành sáo lá ngang trong thực tế (Nguồn Vsmarthome) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
46. Trang44- II.3. Hệ thống cửa, cổng tự động Hệ thống cổng tự động là hệ thống cổng được gắn mô tơ và bánh răng, Sensor cảm biến có chướng ngại vật vào và được điều khiển từ xa bằng sóng Radio hoặc qua điện thoại, Internet khi kết hợp với hệ thống điện thông minh. Các động cơ dùng nguồn điện 220VAC hoặc nguồn điện 24VDC Đối với hệ thống cổng có rất nhiều hình thức phụ thuộc vào trọng lượng của cổng và chất lượng đóng mở cổng. Do đó đối với mỗi kiến trúc cổng có một hình thức thông mình phù hợp để không làm ảnh hưởng đến kiến trúc. Hệ thống cổng tự động có công năng thông báo và tự mở theo cài đặt của người sử dụng. Có các hệ thống cổng tự động phổ biến cho nhà thông minh như sau: II.3.1. Hệ thống cổng mở trượt tự động Cổng trượt được sử dụng khi không gian xung quanh cổng bị giới hạn, vì vậy khi cổng hoạt động sẽ chuyển động về phía của bờ rào hoặc tường, thường áp dụng cho các hình thức nhà thông minh có kiến trúc hiện đại. (H.II.37) Nguyên lý hoạt động của hệ thống cổng mở trượt tự động Ghi chú: 1. Động cơ BS-CAN 2: Đèn nháy cảnh báo 3. Kẹp dãn hướng 4. Cảm biến an toàn-photocell 5. Thanh ray 6. Gạt giới hạn Đặt tính kỹ thuật Model: BS-CAN(AC) BS-CAN(DC) Nguồn điện: AC220V 250W-50Hz DC24V 80W-50Hz Trọng lượng Motor(kg) 14kg 13.5kg Tốc đô quay tròn: 1400 vòng/ phút 1200 vòng/phúc Tải trọng lớn nhất: 800kg 500kg Vỏ hộp mortor: Hợp kim nhôm Hợp kim nhôm Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
47. Trang45- (H.II.38) Động cơ mô tơ cổng trượt điều khiển từ xa dùng điện xoay chiều, Bo điều khiển BS-CAN-AC, Kết nối đèn nháy cảnh báo, cảm biến an toàn ( photocell), AC- PCB (nguồn Internet ) (H.II.39) Động cơ mô tơ cổng trượt điều khiển từ xa dùng điện xoay chiều, Bo điều khiển BS_CAN-DC, Kết nối đèn nháy cảnh báo, cảm biến an toàn ( photocell), DC- PCB (nguồn Internet ) (H.II.40) Cổng tự động mở trượt SLY 300-Lift master (H.II.41) Động cơ cổng tự của hãng Legrand với trọng lượng cánh cổng 300kg, độ động mở trượt SLY 300-Lift rộng cánh cổng 5m, được trang bị tiêu chuẩn: 1 động master (nguồn Legrand.vn) cơ, 1 tủ điều khiển và 2 tay điều khiển từ xa sóng radio II.3.2. Hệ thống cổng mở quay tự động Cổng mở quay với cánh được gắn tay đòn đẩy hoặc bản lề xoay áp dụng cho những căn hộ có thể mở cổng xoay được hoặc hình thức xoay cổng phù hợp với kiến trúc của ngôi nhà. Thường các căn nhà có kiến trúc cổ điển thường áp dụng hệ thống này Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
48. Trang46- a. Hệ thống cổng mở quay tự động tay đòn đẩy (H.II.42) Nguyên lý hoạt động của hệ thống cổng mở quay tự động tay đòn đẩy Ghi chú: 1. Động cơ tay đòn đẩy 2.Hộp điều khiển 3. Điều khiển từ xa 4. Cảm biến an toàn-photocell 5. Đèn nháy cảnh báo (H.II.43) Tay đòn đẩy (H.II.44) Hộp điều khiển (H.II.45) Cấu tạo tay đòn đẩy Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
49. Trang47- Cổng tự động mở quay ECO 300-Lift master của hãng Legrand với trọng lượng cánh cổng 140kg, độ rộng cánh cổng 4m, góc mở cổng 1100 được trang bị tiêu chuẩn: 2 động cơ, 1 tủ điều khiển và 2 tay điều khiển từ xa sóng radio (H.II.46) Hệ thống cổng tự động xoay bằng tay quay Lift Master (nguồn Legrand.vn) b. Hệ thống cổng mở quay tự động bản lề xoay (H.II.47) Nguyên lý hoạt động của hệ thống cổng mở quay tự động bản lề xoay Ghi chú: A. Động cơ và bản lề quay C. Cảm biến an toàn-photocell D: Đèn nháy cảnh báo B. Hộp điều khiển Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
50. Trang48- (H.II.48) Bản lề quay (H.II.49) Hộp điều khiển Hệ thống cửa đi hay cửa sổ bản lề cũng hoạt động tương tự nhưng công suất mô tơ nhỏ hơn. II.3.3. Hệ thống cổng mở quay tự động âm sàn Cổng mở quay với trục quay của cổng được gắn mô tơ âm sàn (H.II.51) Động cơ cổng tự động âm sàn SUB 300-Lift master (nguồn (H.II.50) Cấu tạo cổng tự động âm sàn Legrand.vn) Cổng tự động âm sàn SUB 300-Lift master của hãng Legrand với trọng lượng cánh cổng 600kg/cánh, độ rộng cánh cổng 5m, góc mở cổng 1100 (1800 lựa chọn thêm) được trang bị tiêu chuẩn: 2 động cơ, 1 tủ điều khiển và 2 tay điều khiển từ xa sóng radio áp dụng cho những căn hộ bề thế vối kiến trúc cổng to lớn. Hệ thống cửa đi hay cửa sổ mở tự động quanh trục cũng hoạt động tương tự nhưng công suất mô tơ nhỏ hơn. Hình bên (H.II.52) (H.II.53) Cấu tạo động cơ cổng tự động âm sàn Home access-Malaysia (Nguồn Legrand.vn) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
51. Trang49- II.3.4. Hệ thống cửa cuốn tự động Cửa cuốn thông thường được kết nối vào hệ thống thông minh và được điều khiển tự động. Khi bộ cảm biến mặt trời (sun sensor) và cảm biến gió (win sensor) hoạt động, cửa sẽ đóng lại khi sáng quá hoặc mở ra khi trời tối hoặc cửa có thể được đóng mở bằng điều khiển từ xa theo ý người dùng. Cửa cuốn thường được làm cửa gara hoặc các vị trí cửa đòi hỏi độ an toàn cao. (H.II.54) Nguyên lý hoạt động của hệ thống cửa cuốn tự động Công tắc Cảm biến Cảm biến gió ánh sáng (win sensor) Bộ phận tiếp nhận và xử lý (sun sensor) thông tin chuyển đến hệ thống điều khiển trung tâm Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
52. Trang50- Được sản xuất trên dây chuyền công nghệ hiện đại và đồng bộ đạt tiêu chuẩn ISO 9001-2000, thiết kế theo tiêu chuẩn CE cho góc độ chính xác của thanh nhôm, móc chịu lực kéo, vòng quay và góc phá hủy đã được Cục Tiêu Chuẩn Đo Lường Và Chất Lượng thử nghiệm số 172-01-04 cho lực phá hủy mối ghép là 2.300kg/m. Bề mặt sơn tĩnh điện có độ bám tôt, đều, chịu được mọi thời tiết, bề mặt cứng chai lỳ chống va đập, trầy xước cao. Phần thân cửa được làm từ vật liệu hợp kim nhôm hai lớp rất dày có nhiều lỗ ưu điểm: cách âm, cách nhiệt (H.II.55) Cửa cuốn German Door (Nguồn Internet) Để cửa có lỗ thoáng sẽ đưa ánh sáng vào nhà, làm cho gian nhà được thông thoáng vừa bí mật vừa kín đáo và không hạn chế tầm nhìn ra bên ngoài, mang lại sự thoải mái và dễ chịu. Đóng cửa kín: tạo ra một bức tường chắc chắn, ngăn chặn trộm cắp, gió bão, yên tĩnh cho giấc ngủ, yên tâm khi vắng nhà. Cửa cuốn có thể dùng mô tơ lắp ngoài nối dây cu roa với trục hoặc mô tơ ống (mo tơ đồng trục) với ưu điểm: Lắp đặt gọn gàng, tiết kiệm không gian, lô cuốn nhỏ gọn để lắp cho các cửa của phòng sang trọng và không làm ảnh hưởng đến kiến trúc của công trình khi cửa cuộn lại trông như một cuộn rèm. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
53. Trang51- (H.II.56) Mô tơ cửa cuốn (Nguồn Internet) (H.II.57) Mô tơ ống Somfy Với mo tơ ống Somfy nhập khẩu trực tiếp tại CH Pháp có thể lựa chọn để lắp đặt cho tất cả các loại lá cửa cuốn mang thương hiệu Germandoor của Tân Trường Sơn. Mo tơ ống Somfy được nhập khẩu từ Châu Âu lên giá thành rất cao, còn mo tơ có xuất xứ từ Trung Quốc giá thành rất hấp và với ưu điểm trên đây thì đây là một sự lựa chọn hợp lý, tuy nhiên độ bền vật liệu sản xuất ra loại mo tơ này không cao nên tính ổn định của sản phẩm không được cao, hay hỏng và hay phải bảo hành cũng như gây ra các rắc (H.II.58) Cấu tạo cửa cuốn tự động rối và phiền toái trong khi sử dụng. II.3.5. Hệ thống cửa trượt tự động a. Hệ thống cửa thẳng trượt tự động Hệ thống hoạt động khi có người đi qua, cảm biến sẽ quét và gửi tín hiệu đến bộ điều khiền để điều khiển mô tơ quay kéo theo cánh cửa. Hệ thống bao gồm: (H.II.60) Cảm biến quét khi (H.II.59) Cấu tạo mô tơ và thanh ray (Nguồn người qua sonha.com) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
54. Trang52- -Mô tơ: (DC Brushless Motor) Đây là loại mô tơ điện một chiều không sử dụng chổi than cho phép cửa hoạt động với tần suất cao mà không bị nóng. Với moment xoắn lớn cộng với hệ thống gá được chế tạo đặc biệt giúp cho sự vận hành của cửa hết sức nhẹ nhàng không bị rung. Tải trọng tối đa cho 02 cánh cửa lên tới 240 kg hoặc 150 kg cho cửa 1 cánh. -Bộ điều khiển, lập trình hệ thống cho phép đảm bảo nhiều chức năng đóng - mở, có thể kết hợp với các thiết bị khác như đầu đọc thẻ, khoá điện, sensor an toàn đảm bảo độ an toàn và an ninh cao. Trong khi cửa đang mở hoặc đóng, nếu gặp chướng ngại vật cửa sẽ dừng lại đổi chiều và sau đó sẽ từ từ đóng lại hoặc mở ra. Nếu sau 3 lần gặp vật cản, cửa sẽ giữ nguyên ở vị trí mở và sẽ hoạt động trở lại khi có tín hiệu từ mắt thần (sensor). -Mắt cảm biến (Sensor) : Cửa tự động sử dụng mắt cảm biến cho phép cửa có tầm quét xa, nhạy và liên tục. - Hộp kỹ thuật (Rail Base): Được chế tạo từ hợp kim nhôm với độ cứng cao giúp cho khung cửa chắc khoẻ và đặc biệt không bị mài mòn trong quá trình sử dụng. (H.II.61) Hệ thống cửa trượt thẳng tự động. Một công trình có kiến trúc sang trọng không thể thiếu hệ thống cửa trược thẳng tự động. Vật liệu cửa thường làm bằng kính nên rất sang trọng và làm không gian trông thoáng và rộng. Cửa thường lắp ở phần ra vào hoặc những không gian không mang tính chất riêng tư. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
55. Trang53- b. Hệ thống cửa cong trượt tự động (H.II.62) Cửa cong trượt tự động trong thực tế Với những yêu cầu kiến trúc của căn hộ có cửa cong tự động, có một sự cách điệu từ cửa trượt và cửa mở cánh thông thường để tạo nên sự khác biệt của cửa cong đó là sự mềm mại và tính tiện dụng. Kết hợp 2 bộ cửa cong sẽ có một hệ thống cửa tự động liên hoàn khép kín gọi là : Phòng ngăn gió. Nó thực sự thích hợp với những công trình sử dụng điều hoà không khí trung tâm hoặc muốn ngăn chặn tối đa bụi và gió từ bên ngoài. Thông số kỹ thuật cửa trượt cánh cong tự động SINIL - Circle sliding automatic door Nội dung Cửa đơn 1/2 đường tròn Cửa đôi 1/2 đường tròn Model SC80000 Kiểu lắp Gá bề mặt Bán kính 1200 R – 1500 R Tải trọng 120Kg X 1 100Kg X 2 Lực mở bằng tay < 3Kg < 3Kg Tốc độ đóng mở (mm/s) 100mm~ 450mm 200mm ~ 550mm (10 cấp tốc độ) (10 cấp tốc độ) Công suất mô tơ DC Brushless motor – 45W Bộ điều khiển Bộ điều khiển Micom Hệ thống truyền động Mô tơ và curoa răng cưa M8 x 14 Các chức năng an toàn Trang bị cơ cấu tự đảo chiều . Tự động điều chỉnh hành trình đóng mở khi gặp vật cản Nguồn điện cấp AC 180V đến 250V, 50 ~ 60Hz Nhiệt độ môi trường Từ – 200C đến 50 0C Ngoài ra còn các hệ thống cửa trượt 4 cánh xếp lớp, cửa xoay 4 cánh quanh 1 trục, cửa mở trượt gấp ít khi được áp dụng cho nhà ở mà thường áp dụng ở những địa diểm công cộng có lưu lượng ra vào và không gian lớn. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
56. Trang54- II.3.6. Hệ thống cửa trượt áp trần tự động Cửa trượt áp trần là loại cửa sử dụng nhiều nhất tại các nước Châu Âu. Chuyên lắp đặt tại các gara xe hơi cho các biệt thự cao cấp. Ưu điểm: Cho chúng ta tối đa hóa chiều cao sử dụng, vì sản phẩm lắp đặt chỉ chiếm khoảng không phía áp trần nhà từ 18 ~ 20 cm. Sản phẩm làm tôn thêm sự quý phái và đẳng cấp Châu Âu cho ngôi nhà. (H.II.63) Cửa trượt áp trần lắp đặt tại gara II.4. Các giải pháp thông minh cho ngôi nhà Khi thiết kế một ngôi nhà, kiến trúc sư quan tâm đầu tiên là hướng nhà. Theo hướng nhà của khu vực và địa hình đó khí hậu sẽ ảnh hưởng đến công trình như thế nào qua hướng gió và ánh nắng. Từ đó người thiết kế sẽ có giái pháp thích hợp để “điều khiển” cái bất lợi của thiên nhiên thành cái có lợi cho ngôi nhà. Ví dụ làm thế nào để che gió độc, đón gió mát, làm thế nào để đón ánh nắng vào khu ẩm mốc để thông thoáng, tránh ánh nắng nóng của hướng xấu. Trước khi áp dụng các biện pháp kỹ thuật hỗ trợ cho ngôi nhà, người thiết kế phải luôn vận dụng các giải pháp dân gian bởi đó là những giải pháp thân thiện môi trường và không tiêu hao năng lượng. Một ngôi nhà thông minh hẳn phải có yếu tố sinh thái. Khi mà kiến trúc hiện đại được tạo nên bởi bê tông, kính, thép; khi mà đô thị chật chội với những toà nhà san sát nhau; người ta mới hiểu và mới thấy cần giá trị của cây xanh, mặt nước, môi trường không khí trong lành. Đó không chỉ là yếu tố vật lý, khí hậu thuần tuý cho sức khoẻ mà nó còn tác động trực tiếp đến thị giác, tâm hồn của con người. Ngoài những giải pháp như “ trước cau sau chuối’, mái tây hiên, tường xây dày, tấm chắn nắng, thông gió qua nhà, cây xanh mặt nước chúng ta có thêm những giải pháp kiến trúc – kỹ thuật sau: II.4.1. Giải pháp mặt đứng hai lớp Với những ngôi nhà thông minh thì hiệu quả năng lượng và thẩm mỹ luôn được quan tâm. Mặt đứng hai lớp có thể giúp không khí lưu thông được trong những khoảng trống. Đây là xu hướng kiến trúc được hình thành ở châu Âu và đem lại hiệu quả bởi thẩm mỹ và khả năng tiết kiệm năng lượng. Một mặt đứng hai lớp bao gồm lớp bên ngoài, thường làm hoàn toàn bằng kính, dày, cứng; và một lớp bên trong tạo nên một mặt đứng thứ hai, có khoảng trống ở giữa. Trong đại đa số trường hợp, lớp bên trong không nhất thiết phải là kính. Độ rộng của khoảng thông gió này có thể từ 200cm đến hơn 2m tuỳ thuộc chức năng của lớp kính. Giải pháp này cùng nguyên tắc giải pháp hiên nhà của kiến trúc dân gian nhưng thêm lớp kính bên ngoài theo hình thức kiến trúc hiện đại đồng thời tăng tính giảm ồn, bụi. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
57. Trang55- Một trong những lợi ích chính của giải pháp sử dụng hệ thống mặt đứng hai lớp là cho phép thông gió một cách tự nhiên. Có thể lắp đặt thêm bộ phận bức xạ nhiệt bên cạnh và làm thêm các cửa sổ bên trong để cho phòng được biến đổi linh hoạt. (H.II.64) Mặt đứng hai lớp (nguồn Tuỳ thuộc vào điều kiện khác nhau của Wagner-doan) khí hậu, mục đích, vị trí và kiểu của nhà để xây dựng các giải pháp mặt đứng hai lớp khác nhau nhằm cung cấp không khí tươi, tự nhiên cho căn nhà. Việc lựa chọn kiểu cho mặt đứng hai lớp sẽ có tầm quan trọng đặc biệt đối với chất lượng không khí và nhiệt độ bên trong nhà. Nếu thiết kế đúng cách, sự thông gió tự nhiên sẽ giúp làm giảm tiêu thụ nhiên liệu và tăng sự thuận lợi cho người sử dụng. (H.II.65) Sơ đồ giải thích mặt đứng hai lớp (nguồn Wagner-doan) Ghi chú: Outside air: không khí ngoài nhà ;Exhaust air: khí hút ra; To the house: vào nhà; PV ventilation: hệ thông gió;From the house: từ trong nhà Mặt đứng hai lớp sẽ tạo khả năng cách âm tốt, giảm bớt mức độ tiếng ồn gây ra từ bên ngoài, cách nhiệt hiệu quả trong mùa đông, làm giảm tốc độ của luồng không khí lưu thông. Nhiệt độ tăng lên trong khu vực thông giữa hai lớp kính sẽ làm giảm sự Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
58. Trang56- mất nhiệt trên bề mặt và cả khu vực. Trong nhiều trường hợp, để làm ấm công trình, người ta còn dùng hệ thống tấm chớp cửa sổ ngay bên trong những khoảng trống. Còn trong mùa hè, luồng không khí nóng bên trong khu vực thông giữa hai lớp mặt đứng sẽ được rút bớt ra nhờ hệ thống quạt gió hoặc nhờ việc thông gió tự nhiên. Vấn đề nhiệt độ tăng quá cao có thể xảy ra trong mùa hè cũng sẽ được giải quyết nhờ giải pháp sử dụng một lớp ngoài có cửa sổ có thể hoàn toàn mở ra được, mặc dù giải pháp này sẽ làm giá xây dựng tăng lên đáng kể. Ngoài ra, khi trời nóng, khoảng không bên trong toà nhà có thể bị quá nóng. Giải pháp sử dụng mặt đứng hai lớp sẽ tiết kiệm được năng lượng trong việc làm mát phòng, nhờ thông gió tự nhiên nên nhiệt độ bên trong toà nhà sẽ thấp hơn vào ban đêm và sáng sớm, đồng thời chất lượng không khí cũng được cải thiện. (H.II.66) Tòa nhà được sử dụng kính hai lớp (nguồn internet) Nếu các thiết bị này được lắp đặt trong khu vực thông giữa hai lớp mặt đứng thì các thiết bị chiếu sáng hoặc che nắng sẽ được bảo vệ tốt hơn, do tránh được mưa, gió. Ngoài ra, nếu căn hộ thông minh dạng chung cư thuộc toà nhà cao tầng sẽ giảm rất nhiều áp lực của gió thổi. Sử dụng mặt đứng hai lớp còn tạo được trường phái thiết kế kiến trúc rõ ràng, sáng sủa. Khoảng không gian giữa hai lớp này có thể sử dụng thành lối thoát hiểm của căn hộ thông minh ở chung cư khi hoả hoạn xảy ra. II.4.2. áp dụng kiến trúc cây xanh và mặt nước Kiến trúc xanh mang đến cái lợi trực tiếp: giá điện ngày càng cao và nếu tuân thủ thiết kế theo mô hình xanh, hoá đơn tiền điện sẽ giảm rất nhiều. Chi phí y tế cũng sẽ giảm nếu thiết kế xanh, môi trường ở và làm việc sẽ giảm thiểu bụi bặm và các hoá chất độc hại. Đó là việc trồng cây xanh bao quanh nhà, tường dây leo xanh, mái trồng cây xanh, giải pháp mặt nước trong và ngoài công trình Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
59. Trang57- ở địa hình nhiều nước, ngập nước nên áp dụng nhà trên mặt nước, Đây là giải pháp hữu hiệu, đem lại giá trị cao cả về tính thẩm mỹ lẫn công năng. Tận dụng diện tích mặt hồ, mặt sông, với không gian cách biệt bên ngoài để tránh khói bụi và tiếng ồn của động cơ, đặc biệt là luôn mát mẻ và thông thoáng. Đổ móng ngôi nhà trên nước rất phức tạp, do đó cần phải có sự tính toán kỹ lưỡng mực nước. Tốt nhất nên thi công vào mùa nước rút hoặc nếu ao sâu thì phải be bờ khu vực xây dựng để ép cọc. Cọc móng phải đóng sâu để chống lún, chống nghiêng công trình trong quá trình sử dụng sau này. Chiều cao của móng phụ thuộc vào tầng địa chất của khu vực xây. Ngôi nhà đẹp phải được xây dựng (H.II.67) Kiến trúc xanh với nhà thông minh (nguồn internet) một nửa trên bờ một nửa dưới nước vừa thể hiện được tính nghệ thuật đồng thời yếu tố kỹ thuật vẫn được đảm bảo. Vì tọa lạc trên mặt nước sẽ hạn chế về cây xanh nên thiết kế nhiều mái hiên để che nắng. Các khoảng hiên bên ngoài cũng giúp tránh nắng hắt từ dưới hồ nước lên, đồng thời lại tận dụng diện tích kê bàn ghế ngồi ngắm phong cảnh. Phòng khách nên hướng ra mặt hồ và nên mở những ô kính lớn để tạo những góc nhìn đẹp ra thiên nhiên bên ngoài. (H.II.68) Vườn nước được bố trí ngay (H.II.69) Một nửa căn hộ nằm trên mặt trong căn hộ (nguồn internet) nước (nguồn internet) Một số không gian của ngôi nhà có thể sử dụng bóng nước. Khi ánh nắng chiếu xuống mặt hồ sẽ hắt ánh sáng lên trần nhà tạo thành những luồng ánh sáng động rất đẹp mắt. Tuy vậy, nếu ngôi nhà sử dụng nhiều kính, nên chú ý hướng để mở cửa nếu không ánh nắng soi xuống hồ và hắt ngược vào nhà qua lớp kính sẽ rất tức mắt. Tốt nhất, nên mở các cửa hướng nam, đông nam vừa để tránh nắng vừa đón gió mát từ hồ. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
60. Trang58- Khác với những ngôi nhà thông thường, nhà xây có mặt nước có độ ẩm cao hơn vì ảnh hưởng hơi nước từ hồ. Do đó, nội thất không nên sử dụng những vật liệu chịu ẩm kém. II.4.3. áp dụng hệ thống mái xanh Hệ thống mái xanh Mô-đun GreenGrid Trelleborg cho phép đạt được các lợi ích của mái xanh trong khi vẫn tránh được những chướng ngại có thể xảy ra với các hệ thống mái xanh truyền thống. Thiết kế mô-đun linh hoạt cho phép một mái xanh được phát triển bên ngoài công trình xây dựng và được nhà thầu làm mái lắp trực tiếp trên mái của hầu hết bề mặt mái bất kỳ, cho phép xây dựng một mái xanh nhanh chóng và dễ dàng ngay trong lòng thành phố đô thị. (H.II.70) Hình ảnh mái xanh Greengridroofs (nguồn Greengridroofs) Được thiết kế bởi chuyên gia về kỹ thuật, làm mái và làm vườn, thiết kế mô-đun trồng cây trước của GreenGrid cho phép một mái xanh được phát triển bên ngoài công trình xây dựng và lắp trực tiếp trên đỉnh của màng mái một cách dễ dàng và đơn giản khi tòa nhà đã sẵn sàng cho phép có được ngay một mái xanh đã thiết lập đầy đủ. Màng mái lớp đơn bền với môi trường, được cấp chứng nhận đạt tiêu chuẩn về mặt bảo vệ sinh thái, môi trường của Trelleborg cung cấp bề mặt mái lý tưởng để trên đó lắp đặt hệ thống mái xanh mô-đun, mặc dù GreenGrid có thể được nhà thầu làm mái lắp đặt trên hầu hết hệ thống làm mái bất kỳ. (H.II.71) Hình ảnh mái xanh Greengridroofs ( nguồn Greengridroofs) Không như những mái xanh truyền thống, tính linh hoạt của GreenGrid cho phép vườn mái được thiết kế để thích hợp với ngân quỹ của khách hàng và được sắp xếp hay thiết kế lại để kết hợp các khu vực trồng cây bổ sung để đáp ứng các nhu cầu Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
61. Trang59- của khách, với việc tăng cường lẫn mở rộng cảnh quan có thể đạt được một cách dễ dàng. Bảo dưỡng và sửa chữa mái thì đơn giản do trọng lượng nhẹ và sự linh hoạt của các mô-đun GreenGrid, cho phép nhà thầu hạ thấp các mô-đun một cách đơn giản để tiếp cận bất kỳ khu vực bảo dưỡng nào cần thiết theo sự chống thấm bên dưới. Các yếu tố bổ sung như là hệ thống thoát nước nhỏ giọt và các đặc tính của nước cũng có sẵn đối với GreenGrid để nâng cao các lợi ích và sự mời gọi thẩm mỹ của mái xanh đối với tất cả các hệ thống. II.4.4. Giải pháp bao che căn nhà với Da thông minh trong tương lai Trong tương lai, những tòa nhà khổng lồ sẽ giống như một cơ thể sống, tồn tại hài hòa với thiên nhiên. Các chuyên gia của Tập đoàn Philips (Hà Lan) đang nghiên cứu dự án xây dựng khu nhà phù hợp với sinh thái mang tên Sunstainable Habitat 2020 dành cho Trung Quốc. Và khi giải pháp này phổ biến thì căn hộ thông minh cũng có thể áp dụng được. Theo dự án, đây là một tòa nhà “xanh” về mọi phương diện, được bao bọc bởi một lớp bảo vệ có chức năng tương tự lớp da của cơ thể sống. Như chúng ta đã biết, da không chỉ bảo vệ cơ thể mà còn tham gia vào quá trình trao đổi chất với môi trường xung quanh, hô hấp và đưa độc tố ra ngoài theo mồ hôi, tổng hợp vitamin D dưới tác dụng của tia cực tím Lớp bảo vệ trong công trình (H.II.72) Vẻ ngoài của tòa nhà thay đổi theo môi Sunstainable Habitat 2020 cũng sẽ như vậy. trường bên ngoài và sự Các chuyên gia của Philips cho rằng, chức năng thu nhận điều khiển của người sống ánh sáng và nước cần được phân bố đều trên toàn bộ bề bên trong. (nguồn mặt tường. Lúc đó, không còn cần đến bể chứa lớn trên Membrana) nóc nhà và quạt hút gió ở các cửa vòm. Cũng không cần phải dành một phần diện tích rất quý giá của tòa nhà cho các hệ thống bảo quản, phân phối năng lượng. Hàng ngàn "bông hoa" như mọc ra trên tường giống những tế bào sống, sẽ thực hiện nhiều nhiệm vụ Một phần ánh sáng mà những "bông hoa" thu được sẽ được chuyển thành điện năng. Một phần khác được đưa sâu vào trong nhà để cung cấp ánh sáng cho sinh hoạt. Kế đến là những "bông hoa" hứng nước mưa, qua hệ thống khử trùng bằng tia cực tím và đưa vào hồ chứa trong nhà. Ngoài ra, không khí từ bên ngoài đi qua những lỗ của "bông hoa" làm quay các tuốc-bin gió mini để tạo ra điện. Khi đi qua các đường ống đặt bên trong tường nhà, không khí được làm lạnh giống như hệ thống máy lạnh và qua hệ thống lọc trước khi đưa vào sử dụng. Ngoài ra tường nhà còn có chức năng hút ẩm trong không khí và có hệ thống thu CO2. Dù không có cửa sổ như các tòa nhà thông thường vì các “bông hoa” chiếm hết chỗ trên tường, nhưng nếu muốn ngắm cảnh và muốn ánh sáng tự nhiên chiếu vào Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
62. Trang60- phòng cũng được đáp ứng vì tường nhà trong suốt với các lớp hấp thụ ánh sáng được điều khiển bằng điện tử. Chỉ cần nhấn nút là trước mắt hiện ra một cửa sổ, có thể điều chỉnh kích thước và hình ảnh như mong muốn. Bên trong tường còn được lắp đặt những lò phản ứng mini tạo ra biogas từ chất thải. Năng lượng này sẽ được dùng để giữ ấm cho tòa nhà và để nấu nướng. (H.II.73) Khi trời âm u, "những cánh hoa" thu lại để có nhiều ánh sáng rọi vào phần tường trong suốt, còn khi trời nắng chúng mở ra. (nguồn Membrana) (H.II.74) "Hoa" hứng nước (H.II.75) "Hoa" đón cung cấp cho sinh hoạt (nguồn gió (nguồn Membrana) Membrana) Với công nghệ hiện đại, việc lắp đặt từng hệ thống riêng biệt là có thể thực hiện được. Thế nhưng để kết hợp tất cả lại trong tường nhà là việc rất khó. Từ giờ đến năm 2020 là khoảng thời gian để các chuyên gia của Philips thực hiện giấc mơ của mình. Trước mắt, ý tưởng về "tòa nhà xanh" với "lớp da phỏng sinh học" như thế đang rất thu hút sự quan tâm của mọi người. II.4.5. Giải pháp thiết kế ngôi nhà tiết kiệm năng lượng Thế giới đang đứng trước những thách thức của sự khan hiếm nguồn nguyên liệu. với sự phát triển của kiểu “ngôi nhà thụ động” (passive house) - một ngôi nhà có hiệu quả về năng lượng ra đời với mục tiêu chỉ tiêu thụ dưới 1,5l dầu/m2/năm. Tên gọi “nhà thụ động” xuất phát từ thực tế là loại nhà này hầu như (H.II.76) Ngôi nhà thụ động ở Darmstadt không cần đến bất kỳ hệ thống sưởi ấm Kranichstein được xây dựng năm nào, nó chỉ cần hơi nóng thải ra từ những 1990/91 bởi các kiến trúc sư Bott, thiết bị nhỏ cộng thêm thân nhiệt của Ridder, Westermeyer (nguồn internet) những người trong nhà là đủ. Với bộ phận giữ nhiệt bên trong, hệ thống thông gió tự động sẽ giúp các gian phòng thoáng đãng hơn. Ngôi nhà thụ động đầu tiên được xây dựng ở Darmstadt năm 1991 do kĩ sư công trình Wolfgang Feist thiết kế. Đến năm 1999, ông bắt đầu xây dựng những ngôi Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
63. Trang61- nhà dành cho đại gia đình, kế đến là các khu chung cư tiết kiệm nhiên liệu. Toà nhà văn phòng thụ động lớn nhất thế giới tên “Energon” được xây dựng tại Ulm năm 2002. Hiện thế giới có hơn 6.000 khu nhà thụ động, bao gồm chung cư, cao ốc văn phòng, nhà xưởng, trung tâm y tế và trường học chủ yếu ở Đức, áo và Thụy Sĩ. Kiểu nhà đặc biệt này có các tấm pin năng lượng mặt trời, các cửa sổ 3 lớp cách nhiệt, cùng một hệ thống thông gió độc đáo. Kiến trúc sư thiết kế “ngôi nhà thụ động”, Oliver Jirka, cho biết lợi thế quan trọng nhất của kiểu nhà này là việc loại bỏ các phương pháp sưởi ấm thông thường do sự cách nhiệt tối ưu. Ngôi nhà của Jirka ở Borfsdorf, gần Berlin, được bao quanh bởi một đệm không khí được bịt kín, giúp giữ nhiệt bên trong nhà. Không khí bên trong nhà được thông gió một cách tự động thông qua một hệ thống các ống ngầm dài 150m, giúp tuần hoàn không khí và duy trì một nhiệt độ không đổi. Các cửa sổ có 3 lớp kính giúp cách nhiệt thêm và khoảng trống giữa các tấm kính được lấp đầy bằng khí Arargon. Dù chi phí xây dựng có cao hơn so với các thiết kế thông thường, nhưng theo kiến trúc sư Jirka thì nó lại tiết kiệm đáng kể chi phí sưởi ấm và nước nóng, với chi phí khoảng hơn 50 euro/tháng. Khoảng 6.000 ngôi nhà hoặc căn hộ trên khắp châu Âu đã áp dụng các thiết kế tiết kiệm năng lượng của “ngôi nhà thụ động”. Theo các nghiên cứu, thì năng lượng tiết kiệm được ở các ngôi nhà trên lên tới 80%. Ngoài ra, với ý thức bảo vệ môi trường cao đi kèm với tình trạng nguồn tài nguyên trên trái đất ngày càng khan hiếm, các kiến trúc sư ở Đức cũng cạnh tranh thiết kế những ngôi nhà có khả năng tiết kiệm năng lượng hiệu quả nhất. Nhìn thoáng qua, khu chung cư Gartenstadt ở TP Mannheim trông không có gì khác những căn hộ bình thường nhưng chúng (H.II.77) Chung cư Gartenstadt ở TP thu hút sự chú ý nhờ tính năng đặc biệt Mannheim (nguồn internet) bên trong. Được xây dựng từ những năm đầu thập niên 1930 theo lối kiến trúc cổ điển, quần thể gồm 24 căn hộ 2 tầng rộng 1.300m2, sau khi được nâng cấp toàn diện đã trở thành hình mẫu về nhà ở tiết kiệm năng lượng. Nó cũng được gọi là “ngôi nhà 3 lít”, nghĩa là để sưởi ấm, người ở chỉ cần 3l dầu/m2/năm. Đây là mức tiết kiệm năng lượng hiệu quả nhất từ trước tới nay, bởi ngay cả những ngôi nhà mới được xây theo tiêu chuẩn tiết kiệm năng lượng cũng phải tiêu tốn nhiên liệu gấp 2 lần con số trên. Khu nhà trên là dự án thí điểm của Cty xây dựng GBG với sự trợ giúp kỹ thuật của đại học Stuttgart. Theo Luật Xây dựng Đức, các toà nhà phải được trang bị lớp cách nhiệt có độ dày tối thiểu 12cm, nhưng với chung cư Gartenstadt, GBG dựng lớp cách nhiệt dày đến 20cm. Riêng trần nhà được thiết kế dày gấp 4 lần so với tiêu chuẩn và các cửa sổ cũng được gia công kỹ. Khi toà nhà hoàn thiện, đặc tính tiết kiệm năng lượng được kiểm định cẩn thận bằng cách giảm áp suất không khí bên trong ngôi nhà sao cho Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
64. Trang62- tương xứng với áp suất bên ngoài, sau đó kiểm tra tốc độ luồng khí vào nhà. Cuộc thử nghiệm cho thấy nhiệt độ sau khi không khí “thấm” qua bức tường đã giảm đáng kể. (H.II.78) Sơ đồ sử dụng năng lượng trong nhà (nguồn passivhaustagung.de) Có thể nói, các kiến trúc sư ở Đức là một trong những người đi đầu trong quan niệm mới về kiến trúc và sử dụng năng lượng tiết kiệm. Đó là vấn đề sống còn với chúng ta ngày nay và đối với các thế hệ tương lai. II.5. Vật liệu thông minh cho ngôi nhà Sử dụng vật liệu xây dựng (VLXD) thông minh là thế nào và áp dụng thế nào trong nhà thông minh? Đó là sử dụng vật liệu thế nào nhằm đảm bảo các yếu tố tiết kiệm năng lượng, tiện dụng, thẩm mỹ, kinh tế. Cách sử dụng vật liệu tiết kiệm năng lượng sáng tạo trong kiến trúc dân gian là sử dụng các loại vật liệu để tạo dựng một ngôi nhà có không gian mát về mùa hè và ấm áp về mùa đông tùy thuộc vào khí hậu và biểu đồ nắng của từng vùng. - Tại sao ở trên vùng cao, đồng bào rất nghèo nhưng không gian sống của họ vẫn tạo lập cho họ đủ ấm vào mựa đông và đủ mát vào mùa hè? - Tại sao ở những vùng miền Trung nóng rát, người dân vẫn chịu đựng được sự khắc nghiệt? Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
65. Trang63- Đó là do tường bằng đất chống nắng mùa hè, lạnh mùa đông, mái tranh dày chống mưa chống nắng. Tấm dại che trước hiên nhà vừa tạo không gian kín đáo, riêng tư vừa chắn nắng nóng trực tiếp vào nhà. Trong điều kiện khắc nghiệt của xứ nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều, của cuộc sống nông nghiệp đầy rủi ro, cha ông ta đó tìm hiểu kỹ về thiên nhiên (H.II.79) Kiến trúc truyền thống tránh nóng với xung quanh, để có những giải tấm dại, hồ nước, bụi cây, được ứng dụng trong pháp ứng phó với môi trường mà thiết kế, vừa tạo cảm giác gần gũi, vừa tạo vi khí vẫn thân thiện, những kinh hậu, tiết kiệm được năng lượng (nguồn internet) nghiệm đến nay chúng ta vẫn còn phải học tập và gìn giữ. Như vậy tiêu chuẩn về vật liệu bao che phải đạt được yêu cầu chống bức xạ mặt trời, nhiệt truyền qua tường bao ngoài và mái, bao gồm cả phần cách nhiệt của tường ngoài và mái cùng với thiết kế bố trí cửa sổ và cửa đi. Điều này sẽ là lời giải cho bài toán cùng một loại vật liệu bao che công trình, tính năng của loại vật liệu đó sử dụng cho khí hậu nhiệt đới gió mùa miền Bắc sẽ phải thay đổi khi sử dụng xây dựng cho các công trình ở khí hậu nhiệt đới nóng ẩm miền Nam. Chẳng hạn như xu hướng trong xây dựng hiện nay là sử dụng VLXD và công nghệ mới như bê tông nhẹ chịu lực cao, kính vào các công trình cao tầng. Tuy nhiên người sử dụng cũng như các tiêu chuẩn về các loại vật liệu này đã không tính đến điều kiện khi hậu của Việt Nam để tận dụng thông gió và chiếu săng tự nhiên cũng như năng lượng mặt trời. Ví dụ như tiêu chuẩn về kính phải đạt được yêu cầu về hạn chế bức xạ mặt trời, kính bảo vệ phải tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên, kính cửa sổ phải là kính cách nhiệt nhằm tiết kiệm năng lượng khi sử dụng điều hòa không khí Việc có các tiêu chuẩn (H.II.80) Một ngôi nhà sinh thái của KTS. Ken VLXD tính đến tiết kiệm năng Yang sử dụng kính tiết kiệm năng lượng bên cạnh lượng kết hợp với các giải pháp các giải pháp cây xanh và thông gió toàn nhà kiến trúc hợp lý như chọn hướng (nguồn internet) Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
66. Trang64- nhà, tận dụng gió thông phòng, chiếu sáng tự nhiên thông qua chỉ tiêu tỷ lệ cửa sổ/ sàn, nguồn năng lượng mặt trời với việc sử dụng các trang thị bị như đèn, quạt, bình đun nước nóng cú hiệu suất cao cho một ngôi nhà thông minh. Viện Nghiên cứu Kiến trúc Quốc gia (nay là Viện Kiến trúc, Quy hoạch đô thị và nông thôn ) đang biên soạn Tiêu chuẩn về loại vật liệu Quang học có thể hấp thụ được ánh sáng mặt trời, đưa ánh sáng mặt trời chiếu sáng trong các tòa nhà. Lợi ích của vật liệu này là đưa được ánh sáng tự nhiên vào từng căn phòng, vì là ánh sáng tự nhiên nên cây cối trong nhà cũng không bị chết do thiếu ánh sáng đồng thời tiết kiệm năng lượng tiêu hao cho công trình. Hiện nay chỉ mới có rất ít các tiêu chuẩn vể vật liệu này đạt được các yêu cầu tiết kiệm năng lượng. Vì vậy rất cần có các cơ quan hoặc tổ chức tập trung nghiên cứu, mặc dù biết rằng kinh phí đầu tư cho công tác biên soạn một tiêu chuẩn này hoặc chi phí đầu tư xây dựng sẽ tăng cao . Tuy nhiên theo một số liệu điều tra cho thấy kinh phí xây dựng tòa nhà “xanh” chỉ tăng thêm 1% so với khoản đầu tư cho cao ốc tương tự xây theo kiểu thông thường. Tuy nhiên, số kinh phí tăng thêm này sẽ được bù lại trong 1 hoặc 2 năm nhờ tính năng tiết kiệm năng lượng của tòa nhà. II.5.1. áp dụng bê tông nhẹ khi xây dựng căn hộ thông minh giảm giá thành nền móng Theo tiến sĩ Nguyễn Văn Chánh, Bộ môn Vật liệu xây dựng, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, ĐH Bách khoa TP HCM: Thế giới đang áp dụng đã chế tạo thành công bê tông bọt có thành phần chính là xi măng nhưng thêm phụ gia tạo bọt và cốt sợi hoá học polyme. "Khi trộn chung, các bọt khí được dàn đều do vậy cấu trúc bê tông nhẹ chỉ có trọng lượng khoảng 230- 900kg/m3 nhẹ hơn rất nhiều so với bê tông thường". Theo các nhà khoa học, giá thành nền móng chiếm gần 20% trị giá căn nhà. Nếu xây dựng trên nền đất yếu thì tỷ lệ này chiếm tới 40% nhưng thay bằng bê tông nhẹ, giá thành nền móng chỉ còn 5 đến 7% mà độ bền không kém bê tông cốt thép. (H.II.81) Lắp dựng tấm tường Tiến sĩ Nguyễn Văn Chánh và kỹ sư Phan panel bê tông nhẹ (nguồn ashui) Huỳnh Phương đã chế tạo thành công bê tông nhẹ sử dụng cốt liệu lõi bắp. Ưu điểm của bê tông này là có độ chịu kéo và chịu uốn tương đối cao, khả năng chống va đập cao hơn bê tông thường. Nguồn nguyên liệu để sản xuất ra bê tông này lại dễ kiếm, phù hợp ở các nơi không thể sản xuất được gạch đất sét. II.5.2. Bê tông bọt dùng xây tường bao cho căn hộ Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06
67. Trang65- Đây là loại bê tông bọt đầu tiên ở Việt Nam với các lỗ khí phân tán đều, rất nhẹ, thích hợp trong việc xây tường bao, tường ngăn cho nhà thông minh. Sản phẩm do Công ty đầu tư phát triển nhà và Khu công nghiệp Đồng Tháp tự nghiên cứu, chế tạo. Do có các hạt khí phân tán đều bên trong, bê tông bọt nhẹ hơn nhiều so với bê tông bình thường. Nó được tạo ra từ xi măng, cát và chất phụ gia tạo bọt, có khả năng cách âm và cách nhiệt rất tốt. Do nhẹ và bền, bê tông bọt thích hợp để xây tường ngăn, tường bao cho ngôi nhà, làm giảm lực nén xuống công trình. Nó cũng phù hợp để xây dựng căn hộ tại Đồng bằng sông Cửu Long, chi phí giảm hơn nhiều so với bê tông thường. Bê tông bọt có triển vọng thay thế cho gạch đất sét nung, và làm giảm bớt tình trạng ô nhiễm môi trường cũng như khan hiếm đất sét do việc nung gạch tạo ra. Tuy nhiên, bê tông bọt có cường độ chịu lực kém hơn bê tông thường, do vậy không thể dùng ngay làm khung chịu lực cho các toà nhà. Tuy nhiên nếu có các giải pháp hỗ trợ, vẫn có thể dụng loại bê tông này để làm sàn. Hiện tại, bê tông bọt đã được ứng dụng tại chính Công ty đầu tư phát triển nhà và Khu công nghiệp Đồng Tháp, nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh của tỉnh cũng như nhiều công trình khác. Các công trình này đều đạt những thông số kỹ thuật đảm bảo độ bền vĩnh cửu. Theo các chuyên gia, việc đưa bê tông bọt vào sử dụng rộng rãi sẽ giúp các nhà đầu tư rút ngắn thời gian xây dựng và giảm giá thành công trình. II.5.3. Dùng tấm 3D-panel để xây tường Sườn tấm 3D được chế tạo từ thép kéo nguội, đường kính khoảng 3,8 mm. Khi xây dựng nhà, người ta sẽ tô vữa xi măng lên 2 mặt của tấm 3D này. Tấm 3D có tải trọng nhẹ, chỉ nặng bằng khoảng 60% so với công trình tương tự xây bằng vật liệu truyền thống nên phù hợp với những công trình xây dựng trên nền đất yếu ở TP HCM và đồng bằng Nam Bộ. Tấm 3D còn có khả năng chịu được động (H.II.82) Cấu tạo tấm 3D-panel đất 7,5 độ richter nhờ hai mặt có lớp thép cường độ cao và kẽm đan ba chiều, đồng thời chịu gió bão đến 300 km mỗi giờ; cách âm, cách nhiệt, chịu lửa ở nhiệt tốt. Giá thành của tấm 3D cũng rẻ hơn so với vật liệu xây dựng truyền thống. Nếu tính 1m2 mặt bằng thì tùy theo thiết kế của căn nhà, giá từ 2,3 đến 2,4 triệu đồng mỗi m2. Nhà cấp bốn khoảng 2,2 triệu đồng mỗi m2, nhà liên kế giá khoảng 1,5 - 1,8 triệu đồng/m2. Nghiên cứu ứng dụng và phát triển nhà thông minh ở việt nam Luận văn thạc sĩ – Chuyên ngành kiến trúc – Nguyễn Trí Hiếu – KTR06