Căn hộ chung cư TP.HCM – 36 phương án vỏ bao che và vận hành thông gió hỗn hợp
Phân tích tham số 4 hướng × 3 tỷ lệ cửa × 3 loại tường cho căn hộ 30 m², đánh giá đồng thời năng lượng, chiếu sáng và tiện nghi nhiệt; so sánh vận hành máy lạnh theo lịch với chế độ hỗn hợp mở cửa – máy lạnh.
- Loại công trình
- Nhà ở / căn hộ
- Địa điểm
- TP. Hồ Chí Minh
- Năm
- 2026
- Diện tích
- 30 m²
- Vai trò của CAS
- Xây dựng định nghĩa Grasshopper thuần, chạy 36 + 64 Case, phân tích thống kê và đề xuất
Nghiên cứu ứng dụng: kết quả tính toán từ mô hình đã được kiểm tra (verification), chưa đối chiếu với số đo thực tế tại công trình. Dùng để so sánh phương án, không phải dự báo vận hành thực.
1.Bài toán
Ở giai đoạn thiết kế cơ sở, kiến trúc sư phải chọn hướng căn, tỷ lệ cửa sổ và loại tường bao. Câu hỏi: yếu tố nào thực sự quyết định năng lượng, ánh sáng và độ nóng của căn hộ; tường cách nhiệt có giúp căn hộ mát hơn khi không bật máy lạnh; và cách vận hành mở cửa – máy lạnh ảnh hưởng tới tiện nghi ra sao.
Mục tiêu phân tích
- Định lượng ảnh hưởng của hướng (N/E/S/W), WWR (0,2/0,4/0,6) và tường (W1/W2/W3) tới EUI, sDA, ASE và giờ tiện nghi
- Tìm các phương án vừa đạt chiếu sáng (sDA ≥ 55%, ASE ≤ 10%) vừa tiết kiệm năng lượng
- So sánh vận hành máy lạnh theo lịch với chế độ hỗn hợp (mở cửa khi mát, máy lạnh khi nóng)
- Đánh giá vai trò khối lượng nhiệt qua 64 Case cùng hệ số U, khác nhiệt dung
2.Đầu vào và phương pháp
- Hình học
- Phòng 5 × 6 × 3 m (30 m²), một mặt ngoài 5 × 3 m; bậu cửa 0,9 m, cao cửa 1,8 m; các mặt còn lại đoạn nhiệt.
- Khí hậu
- TP.HCM – Tân Sơn Nhất, TMYx 2009–2023; design day từ tệp .ddy đi kèm.
- Vật liệu / cấu tạo
- W1 gạch đặc 200 (U 2,26); W2 bê tông khí AAC 200 (U 0,73); W3 gạch 100 + EPS 50 + gạch 100 (U 0,53). Kính trong 6 mm (U 5,8; SHGC 0,82; VT 0,88).
- Lịch sử dụng
- 3 người, chiếu sáng 5 W/m², thiết bị 5 W/m². Theo lịch: máy lạnh 26 °C chạy 18–23h ngày thường, 12–16h và 18–23h cuối tuần. Hỗn hợp: mở cửa khi trong nhà 22–27 °C và ngoài trời mát hơn, máy lạnh 27 °C khi có người và nóng hơn.
Giả định chính
- Thông gió một phía (căn hộ chỉ có một mặt ngoài)
- Quá nhiệt: giờ có người, máy lạnh tắt, nhiệt độ vận hành > 28 °C; PMV với met 1,1, clo 0,5
- Chế độ hỗn hợp: PMV có quạt trần 0,8 m/s khi máy lạnh chạy; chuẩn thích nghi với gió 0,5 m/s khi mở cửa
Công cụ: Rhino 8 + Grasshopper (định nghĩa thuần, không cần Python), Honeybee-Energy / EnergyPlus, Honeybee-Radiance, Python (ANOVA, hồi quy)
Phạm vi: 36 Case chính + 64 Case khối lượng nhiệt; mỗi Case xuất 18 chỉ số và dữ liệu theo giờ.
3.Các phương án
Vận hành theo lịch (gốc)
Case S_WWR40_W1: máy lạnh theo lịch giờ cố định, mở cửa khi máy lạnh tắt.
Vận hành hỗn hợp (mixed-mode)
Cùng Case S_WWR40_W1: cửa sổ và máy lạnh điều khiển theo nhiệt độ trong/ngoài nhà.
Giữ cố định giữa các phương án
- Hình học phòng và cửa sổ
- Tải trong và lịch có người
- Kính trong 6 mm, không che nắng
4.Kết quả
| Chỉ số | Vận hành theo lịch (gốc) | Vận hành hỗn hợp (mixed-mode) |
|---|---|---|
| EUIkWh/m²·năm | 93,7 | 128+36,61% so với gốc |
| Giờ tiện nghi% giờ có người | 17,2 | 92,4+437,21% so với gốc |
| Giờ quá nhiệt (> 28 °C)giờ/năm | 3.192 | 34-98,93% so với gốc |
| Nhiệt độ vận hành TB giờ có người°C | 28,98 | 28,19-2,73% so với gốc |
Nhận xét
- Hướng và tỷ lệ cửa quyết định gần như toàn bộ kết quả: EUI 80–105 kWh/m²·năm, ASE 5–77,5%, giờ tiện nghi 10,6–35,4% trong 36 Case. Loại tường chỉ đóng góp 0,8% biến thiên EUI và gần như 0% tiện nghi.
- WWR 0,2 không đủ sáng (sDA 66–73%, sát ngưỡng ở hướng Bắc), WWR 0,4 trở lên đạt sDA 100% nhưng hướng Đông/Tây bị chói (ASE 26,7–77,5%).
- Tường cách nhiệt W3 giảm tải lạnh tới 8,8 kWh/m²·năm nhưng ở nhiều Case làm tăng giờ quá nhiệt khi không bật máy lạnh, vì nhiệt tích trong phòng khó thoát ra.
- Với máy lạnh theo lịch, căn hộ chỉ tiện nghi 17,2% số giờ có người. Chế độ hỗn hợp nâng lên 92,4% và giảm giờ quá nhiệt từ 3192 xuống 34 giờ/năm, nhưng EUI tăng 37% (93,7 → 128 kWh/m²·năm) vì máy lạnh chạy nhiều giờ hơn.
Kết luận
- Ưu tiên quyết định hướng và tỷ lệ cửa ở giai đoạn ý tưởng; tường cách nhiệt là quyết định thứ yếu với căn hộ chỉ có một mặt ngoài.
- Trong 36 Case, chỉ 9 Case hướng Bắc đồng thời đạt sDA ≥ 55% và ASE ≤ 10%; N_WWR20_W3 có EUI thấp nhất (80,2 kWh/m²·năm) và N_WWR20_W1 tiện nghi nhất.
- Tiện nghi nhiệt thực tế phụ thuộc cách vận hành hơn vỏ bao che: cùng một căn, tỷ lệ giờ tiện nghi thay đổi từ 17% lên 92% chỉ nhờ đổi chiến lược mở cửa – máy lạnh.
5.Quyết định thiết kế
- Căn hướng Đông/Tây: giữ WWR khoảng 0,4 và bổ sung che nắng hoặc kính Low-E để đưa ASE về ≤ 10%
- Căn hướng Bắc: WWR 0,4 đạt sDA 100% với ASE 7,5% – phương án cân bằng nhất giữa ánh sáng và năng lượng
- Không chỉ định tường cách nhiệt chỉ vì mục tiêu giảm nóng khi không có máy lạnh; cần đánh giá cùng chiến lược thông gió và khối lượng nhiệt
- Thiết kế cửa sổ mở được và hướng dẫn vận hành hỗn hợp cho cư dân; kết hợp quạt trần để giảm thời gian chạy máy lạnh
- Đánh giá tiếp thông gió xuyên phòng cho căn có hai mặt ngoài và che nắng cố định cho hướng Tây
6.Giới hạn
- Mô-đun một phòng một mặt ngoài, các mặt khác đoạn nhiệt; chưa đại diện cho căn góc có hai mặt ngoài
- Kết quả chưa đối chiếu với số đo thực tế; hành vi mở cửa và tốc độ gió trong phòng là giả định
- So sánh chế độ vận hành mới thực hiện cho một Case (S_WWR40_W1); chưa chạy đủ 36 Case ở chế độ hỗn hợp
Thư viện ảnh
Dự án của anh/chị có bài toán tương tự?
Gửi thông tin ban đầu để CAS đề xuất phạm vi phân tích.