Những tiêu chuẩn về tương quan giữa môi trường và công trình xây dựng ngày nay rất đa dạng. Tuy nhiên, chúng rất ít khi thực sự được kiểm định trên các tòa nhà thực tế. Môi trường nhiệt độ của một công trình phụ thuộc đặc biệt vào khí hậu và địa điểm của khu vực xây dựng. Sự thoải mái thích nghi của những người sinh hoạt trong công trình đó cũng là một yếu tố quan trọng trong việc cải thiện các tiêu chuẩn môi trường nhiệt độ và tiết kiệm năng lượng. Hà Nội – Thủ đô Việt Nam có bốn mùa trong năm, bao gồm cả mùa đông. Những báo cáo trước đó về sự thích nghi nhiệt độ ở các khu vực khác tại Đông Nam Á gần như không có nhiều ý nghĩa với Hà Nội. Bài viết giới thiệu những nghiên cứu về sự thích ứng của nhân tố con người trước môi trường nhiệt độ thực tế tại một số tòa nhà văn phòng ở Hà Nội – Đây được xem là một bước ngoặt bổ sung đầy đủ hơn vào những kiến thức chúng ta còn thiếu, thông qua một bảng câu hỏi và kết quả đo nhiệt độ tại hai văn phòng trong tòa nhà cao tầng tại trung tâm Thủ đô Hà Nội vào tháng 12/2015. Những người làm khảo sát khẳng định: Khí hậu mát mẻ và độ ẩm tương đối %RH thấp là môi trường lý tưởng hơn để làm việc, kể cả trong mùa đông.
Ngày nay, cảnh quan đô thị ở hầu hết các thành phố lớn tại Đông Nam Á đang có sự thay đổi rõ rệt, các tòa nhà cao tầng mọc lên thay thế cho những ngôi nhà gạch ngói. Thủ đô Hà Nội – Việt Nam là một ví dụ như vậy – Thành phố vẫn lưu giữ những nét cổ xưa qua các ngôi nhà xây bằng gạch theo kiểu truyền thống tại khu vực phố cổ. Nhưng tại các khu vực quy tụ nhiều doanh nghiệp hơn lại có rất nhiều tổ hợp văn phòng (VP) hiện đại ốp kính, thường cao 20 tầng hoặc hơn thế nữa. Hà Nội đang đi theo những bước đi của Băng Kok – nơi cũng có những bước chuyển mình tương tự trong khoảng 10 năm qua.
Yêu cầu về việc xây dựng các tòa nhà cao tầng ngày càng tăng, dẫn đến vấn đề tiêu thụ năng lượng cũng ngày càng lớn. Những thành phố như Hà Nội, không có nhiều kinh nghiệm trong việc xây dựng các tòa cao ốc ốp kính, những vấn đề như Hệ thống Điều hòa (HTĐH) hoạt động kém hiệu quả (do lỗi thiết kế hoặc không tính đến những yếu tố về khí hậu hay địa điểm ở nơi xây dựng) vẫn còn tồn tại. Những báo cáo trước đây đã chỉ ra rằng môi trường trong nhà thường khó kiểm soát hơn, dẫn tới lãng phí trong việc tiêu thụ năng lượng. (1)
Hình 2. VP B: Các điểm đo
Hệ quả là rất nhiều nước đã áp dụng những tiêu chuẩn về tương quan trong xây dựng với môi trường của riêng mình. Tuy nhiên, việc điều tra và áp dụng những tiêu chuẩn đó ở Việt Nam chưa được đánh giá đúng mức như ở Singapore và Thái Lan. Hà Nội lại có bốn mùa – một điều không thường thấy tại khu vực này. Các báo cáo trước đây tại các nước trong cùng khu vực địa lý ít chính xác với mùa đông hơn mùa hè.
Bài khảo sát này sẽ cung cấp kết quả điều tra khả năng thích ứng của con người với môi trường nhiệt độ thực tế ở một số tòa nhà VP tại Hà Nội, nhằm đề xuất những giải pháp thiết kế và quy trình vận hành tòa nhà, hướng tới việc tiết kiệm năng lượng và nâng cao tiện nghi cho người sử dụng.
Phương pháp khảo sát
Báo cáo này sẽ phân tích số liệu từ việc đo đạc nhiệt độ trong phòng và khảo sát thái độ người sinh hoạt trong 2 VP đó vào thời điểm mùa đông tháng 12/2015.
1. Địa điểm khảo sát
Bảng 1 giới thiệu về hai địa điểm khảo sát. Mỗi địa điểm là một tòa nhà VP cao tầng, có tổng diện tích trên 30,000m2, khoảng 20 tầng trên mặt đất. Cả hai tòa nhà đều sử dụng hệ thống điều hòa (HTĐH) tổng (điều hòa trung tâm) rất phổ biến tại Hà Nội.
2. Cách đo môi trường nhiệt
Việc đo lường môi trường nhiệt để nắm được các đặc tính của nó, cách thức hoạt động của HTĐH và để so sánh cùng với bảng khảo sát những người sống trong tòa nhà đó. Hình 1 và 2 giới thiệu những điểm đo đại diện cho nhiệt độ không khí, độ ẩm tương đối, nhiệt độ trái đất và tốc độ khí tại 2 tòa nhà VP. Những số liệu này đã được đo từ ngày 6 đến ngày 9/12/2015, trùng với thời gian mọi người làm phiếu khảo sát. Điều kiện môi trường bên ngoài, sử dụng số liệu nhiệt độ độ ẩm tương đối được đo bốn lần một ngày.
Khảo sát người sử dụng về độ thích nghi với nhiệt độ
Phiếu khảo sát bao gồm các câu hỏi liên quan đến nhận thức về môi trường nhiệt, được thiết kế để đánh giá về mức độ thoải mái của họ tại nơi làm việc. Phiếu bao gồm hai phần: Phần 1 thu thập các thông tin cá nhân như độ tuổi, giới tính, tình trạng sức khỏe, loại quần áo đang mặc hay vị trí ngồi; Phần 2 liên quan đến những nhận định chủ quan về hơi ấm, độ ẩm, sự thoải mái và mức điều chỉnh nhiệt chấp nhận được. Bảng 2 thể hiện từng hạng mục và các lựa chọn có sẵn.
Phiếu khảo sát này được phát cho tất cả các nhân viên có mặt trong VP khi những người nghiên cứu tới khảo sát. Những câu trả lời hoàn chỉnh được thu thập gần 2 giờ sau đó. Những người không làm kịp trong thời gian quy định nộp lại vào tuần sau đó.
Hình 4. Mối quan hệ giữa nhiệt độ vận hành và độ ẩm tuyệt đối
Kết quả
1. Môi trường trong nhà
Hình 3 thể hiện mức nhiệt trong và ngoài nhà trong ngày làm khảo sát. 2 loại nhiệt độ đo trong nhà (khu vực giữa trong nhà và vòng ngoài) được đo mỗi phút một lần; nhiệt độ ngoài trời đo được chính thức ở thời điểm 01h00, 07h00, 13h00 và 19h00. Nhiệt độ không khí ở từng khu VP đạt mức thấp nhất xấp xỉ 2 giờ sau khi HTĐH được khởi dộng, các biến thể của nó ứng với nhiệt độ ở môi trường ngoài trời. Sự chênh lệch nhiệt độ khu vực giữa trong nhà và vòng ngoài ở VP B là không đáng kể, trong khi mức chênh ở VP A là khoảng 2 độ C kể cả trong điều kiện điều hòa. Nhiệt độ trong nhà ở 2 nơi là tương tự nhau.
Hình 4 chỉ ra mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ ẩm tuyệt đối trong thời gian bài khảo sát được làm. Độ ẩm tuyệt đối duy trì 40% trong VP A và khoảng 50% trong VP B. Các đường xanh lá cây và vàng trong hình 4 đại diện cho khoảng không khí thoải mái nhất theo tiêu chuẩn ASHRAE 55.2016: Màu xanh cho vật liệu cách nhiệt có 1.0 clo, và vàng cho vật liệu 0.5 clo. Môi trường nhiệt trong bài báo cáo này đều đạt tiêu chuẩn của ASHRAE.
2. Khái quát về người khảo sát
Đã làm phiếu khảo sát ở VP A, có 33 người (chiếm 61% tổng số người làm việc thường trực) và ở VP B có 50 người (chiếm 30% tổng số người làm việc thường trực). Bảng 3 tóm tắt lý lịch của những người đã làm khảo sát. Tỉ lệ người trả lời là nam trên nữ là khá tương đồng trong những lần khảo sát của chúng tôi: ~1:1 ở VP A và ~ 1:2 ở VP B. Độ tuổi trung bình là trong khoảng 32 tuổi; dao động trong 30.8 – 34.5 ở mỗi VP. Đây là khoảng tuổi điển hình.
Nhìn chung, trang phục của phụ nữ ở mỗi VP ít có khả năng cách nhiệt hơn trang phục của nam giới. Đặc biệt ở VP B, độ cách nhiệt trung bình ở trang phục phụ nữ đạt 0.5 clo, tương đương với trang phục mùa hè của họ. Lý do cho điều này nằm ở việc nhiệt độ ngoài trời không lạnh như giữa mùa đông. Vậy nên chúng tôi sẽ loại bỏ những người trả lời mặc quần áo có độ cách nhiệt dưới 0.5 clo và >1.0 (khoảng 5% tống số người trả lời) trong bài phân tích này.
3. Kết quả
Về Cảm giác nhiệt, “Bình thường” là lựa chọn phổ biến (>60%), sau đó là “Hơi ấm” và “Ấm” (23%), cuối cùng là “Hơi mát” và “Mát” (12%). Xấp xỉ 18% những người trả lời mong muốn nơi làm việc của mình ấm hơn, và 10% lại muốn mát hơn.
Về Độ ẩm, 43% cảm thấy “Khô”, 57% thấy “Bình thường” và không ai cảm thấy “Ẩm ướt”. Điều này gợi ý rằng mức độ ẩm trong VP cần được kiểm soát song hành với nhiệt độ, biết rằng có một lượng khá lớn những người trả lời giữ thái độ trung lập. Xấp xỉ 15% người sinh hoạt tại đây làm phiếu khảo sát cảm thấy “Không thoải mái” hoặc “Rất không thoải mái”, và 23% nói rằng môi trường nhiệt ở đây là “Không chấp nhận được”.
4. Cảm giác nhiệt
Hình 6 cho thấy mối tương quan giữa nhiệt độ không khí và cảm giác nhiệt. Gần 60% người ở VP A và 30% người ở VP B cảm thấy ”Bình thường”. Vậy, việc phân bố các lựa chọn khác là khá rộng.
Điều đó có nghĩa là có rất ít sự phụ thuộc của cảm giác nhiệt với nhiệt độ không khí trên mức 1.5 độ C.
Hình 7 lại cho thấy mối quan hệ giữa Chỉ số dự đoán Cảm giác nhiệt trung bình PMV và Chỉ số Cảm giác nhiệt TSV. Mặc dù cảm giác nhiệt được phân bổ rất rộng và đa dạng, PMV và TSV lại có mối liên quan rất chặt chẽ với nhau.
Hình 8 chỉ ra sự tương quan giữa cảm giác nhiệt và mức độ thoải mái. Xu hướng chung là không khí càng mát mẻ thì càng cảm thấy thoải mái.
5. Cảm giác Khô/Ẩm ướt
Hình 9 thể hiện mối quan hệ giữa hơi ẩm và cảm giác khô/ẩm ướt. Trong quá trình thực hiện phiếu khảo sát, độ ẩm tương đối ngoài trời đo được là giữa mức 50-80%, trong khi độ ẩm ở VP A và VP B đo được là ~50% và 40%. Độ ẩm tuyệt đối ở từng VP là tương tự so với dữ liệu ngoài trời (~0.08g/g). Tuy nhiên, không có ai chọn câu trả lời” Ẩm ướt” và một nửa trong số những người đã trả lời đã chọn đáp án “Khô ráo”.
Hình 7. Mối quan hệ giữa PMV và TSV
Hình 8. Mối quan hệ giữa TSV và mức độ thoải mái của con người.
Hình 10 cho thấy sự liên hệ giữa cảm giác khô/ẩm ướt và mức độ thoải mái. Cả hai khu VP đều có chung một xu hướng: Không khí càng ít hơi ẩm thì càng ít thấy dễ chịu. Khác với điều đó, những người trả lời “Bình thường” mới là những người thấy dễ chịu nhất. Ở Nhật Bản, việc giảm độ ẩm là một cách hiệu quả để tăng lên cảm giác thoải mái cho người làm việc. Tuy nhiên, cách này lại có một tác dụng phụ nếu áp dụng ở Hà Nội, bởi phần đông mọi người đều có cảm giác khô hanh trong môi trường độ ẩm 40-50%. Vậy nên, việc loại bỏ quá mức hơi ẩm trong các VP ở Hà Nội không phải là một cách hay để nâng cao cảm nhận dễ chịu cho những người sinh hoạt trong nó.
Hình 10. Mối quan hệ giữa mức độ thoải mái của con người và cảm giác Khô/Ẩm ướt.
Kết luận
Trong bài viết này, những kết quả trên đây đều được thực hiện trong môi trường VP ở Hà Nội vào mùa đông.
1) 40% những người làm việc tại đó cảm thấy không khí khô hanh với 40-50% độ ẩm, và môi trường khô như vậy sẽ không giúp cho mọi người cảm thấy thoải mái.
2) Một môi trường thoáng mát hơn làm mọi người cảm thấy dễ chịu hơn nhiều, kể cả trong mùa đông. Vậy với những dữ liệu thu được, chúng tôi đề xuất rằng việc tăng nhiệt độ và hút ẩm quá mức là không hợp lí trong việc xây dựng chính sách vận hành HTĐH của tòa nhà.
Số lượng câu trả lời về cảm giác nhiệt của những người làm việc VP vào mùa đông ở khu vực Đông Nam Á thực tế là còn ít. Vậy nên, bài báo cáo này sẽ tiếp tục điều tra thêm vào những khu vực có khí hậu tương tự ở châu Á để đảm bảo tính chính xác của bài phân tích và những đề xuất cải thiện theo kèm.
3) Việc nghiên cứu và đánh giá dựa trên số liệu thu thập thực tế luôn là cơ sở vững chắc để thành lập các chỉ số đặc biệt là các chỉ số đánh giá về chất lượng môi trường hoặc các đề xuất cho quy chuẩn, tiêu chuẩn. Đây cũng được xem như một ví dụ tham khảo để có thêm cơ sở đề xuất các yêu cầu cho công trình hiệu quả năng lượng tại Việt nam như quy chuẩn QCVN09 hoặc QCVN26, giá trị cho phép vi khí hậu tại nơi làm việc.
Báo cáo này là một phần của Dự án “Công nghệ Kiến trúc Đô thị ở khu vực khí hậu Đông Nam Á”, được hỗ trợ bởi nghiên cứu tiên tiến TMU thuộc chương trình Quỹ Nhân lực Châu Á của Chính quyền Đô thị Nhật Bản.
Tài liệu tham khảo
1) Tokuda, E (2015), Actual Situation of Indoor Environment and Energy Consumption in High-rise Office Buildings in Vietnam, The 15th Science Council of Asia Board Meeting and International Symposium, SiemReap
2) National Centre for Hydro-Meteorological Forecasting (2015.12-2016.3), http://www.nchmf.gov.vn/Web/en-US/62/19/58/map/Default.aspx
3) Tokuda, E (2015), Actual Situation of Indoor Environment and Energy Consumption of High-rise Office Buildings in Vietnam, SHASE4) The ASHRAE standards Committee (2013), Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy
5) Miura, T (2001), The correlations between measured physical levels and the occupants’ sensation responses at their offices A study on indoor environment and comfort in offices based on synthetic incesrtigations Part 1, J. Archit. Plann. Environ. Eng.,AIJ, No. 539, 89-96
6) Tuan, A (2009), Study on Energy Consumption and Thermal Environment of the Large-scale Building in Vietnam, Report for research committee. Architectural Institute of Japan
7) ISO 9920 2007 Ergonomics of the thermal environment – Estimation of thermal insulation and water vapor resistance of a clothing ensemble
8) Indraganti, M (2013), Thermal comfort in offices in summer: Findings from a field study under the ‘setuden’ conditions in Tokyo, Japan, Building and Environment 61, 114-132
9) Okura, R (2007), Thermal comfort for office occupants in air temperature of 28 C’ in summer, J. Environ. Eng., AIJ, No.618, 31-36
10) Sakoi, T (2001), Fundamental Study on Evaluation Method for Thermal Environment, The Society of Heating, Air-conditioning Sanitary Engineers of Japan, No.85, 2002.4
11) Nakano, J (2001), Field Survey on Thermal Environment, Air quality, and Occupant Comfort in a High Density Heat Load Office Occupied by Multi-national Workers, J. Archit. Plann. Environ. Eng.,AIJ, No.545, 45-50
KTS Nguyễn Đông Giang
(Bài đăng trên số 8/2017)
