Sự phát triển vượt bậc của công nghệ kiến trúc đã mang đến cho chúng ta nhiều loại vật liệu mới, điển hình nhất phải kể đến kính xây dựng. Chúng ta đang sống và làm việc trong những ngôi nhà mà ít nhiều đều có kính. Sự hiện diện của kính trong kiến trúc tưởng như là một yếu tố bình thường, tất yếu phải có. Nhưng ngược dòng lịch sử, thì vật liệu kính đi sau lịch sử kiến trúc – xây dựng khá lâu. Sự ra đời và xuất hiện của vật liệu kính trong kiến trúc – một loại vật liệu trong suốt – là một thành tựu to lớn, là cuộc cách mạng vật liệu nhân tạo. Và nó cũng tác động lớn lao đến sự phát triển của kiến trúc và kỹ thuật xây dựng từ đó tới nay, và mãi về sau. Vật liệu kính ra đời và được sử dụng trong xây dựng vào khoảng thế kỷ 16. Có thể hiểu một cách đơn giản, kính là một loại vật liệu trong cho ánh sáng đi qua, mà kết cấu bề mặt kín đặc, ngăn được gió, bụi. Về mặt lý thuyết, kính trong suốt cho ánh sáng đi qua 100%. Trước khi có kính, cửa sổ, cửa đi thường được dán bằng giấy trên khung gỗ, rất mỏng manh, dễ hư hỏng; những hình ảnh này ta vẫn có thể thấy trên những bộ phim lịch sử trên truyền hình.Trong kết cấu xây dựng hiện nay, trên thị trường có rất nhiều chủng loại kính xây dựng, cả sản xuất trong nước và cả kính nhập khẩu. Mỗi loại có những đặc tính kỹ thuật khác nhau, giá thành khác nhau (phụ thuộc cả vào nhà sản xuất). Các loại kính đặc biệt sản xuất bằng công nghệ hiện đại với những ưu điểm nổi trội không còn là độc quyền của những công trình lớn, công trình đặc biệt hay những toà nhà cao tầng nữa. Các loại kính này đi vào từng công trình nhỏ, cả với khối lượng thi công cũng nhỏ. Ở nước ta, trong những năm gần đây vật liệu kính mới được sử dụng rộng rãi và các kiến trúc sư mới nghiên cứu ứng dụng cho hình thức kiến trúc và các hiệu quả khác cho công năng, thẩm mỹ kiến trúc. Trước đó kính đa phần chỉ được sử dụng làm cửa để lấy sáng. Nguyên do là yếu tố kinh tế và công nghệ. Mặc dù vật liệu sản xuất kính có gốc từ silicat, không phải là một loại nguyên liệu quý hiếm nhưng giá thành của kính vẫn cao do yếu tố công nghệ, nhất là đối với những loại kính đặc biệt như kính cường lực. Bên cạnh đó sự nhập khẩu và làm chủ công nghệ của ta cũng chậm cùng với công nghệ xây dựng và cả nền kinh tế nói chung. Cũng không thể không nhắc tới yếu tố song hành chính là sự phát triển của kiến trúc. Một nền kiến trúc mới, một diện mạo kiến trúc mới đòi hỏi những công nghệ và vật liệu mới, cũng như những yếu tố này tác động ngược lại cho kiến trúc phát triển. Hiện nay, kính là một loại vật liệu không thể thiếu trong các công trình xây dựng. Các kiến trúc sư tận dụng tối đa những ưu điểm cả công năng và thẩm mỹ do kính mang lại. Không dừng lại ở việc kính dùng lấy sáng cho cửa, mà kính có mặt ở khắp nơi trong công trình, trong các bộ phận kiến trúc với nhiều cách thức và vai trò khác nhau, với những hiệu quả khác nhau. So với nền kiến trúc hiện đại thế giới, chúng ta cách một quãng xa, nhưng không phủ nhận rằng kính đang góp phần làm thay đổi diện mạo kiến trúc Việt Nam đặc biệt là ở các đô thị.
Thực trạng và xu hướng sử dụng kính Low-e hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới
Kính Low-E, được phát triển tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley ở California từ năm 1976 đến 1983, ra đời sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1973 Mặc dù kính Low-E mang lại nhiều lợi ích về tiết kiệm năng lượng, nhưng giá thành đầu tư cao hơn khoảng 50% so với kính thông thường đã khiến nhiều nhà đầu tư ngần ngại.
“chịu chơi”, mạnh tay sử dụng kính Low-E trong dự án của mình.
Một kiến trúc sư đã nhấn mạnh rằng việc sử dụng kính không đúng cách khiến con người cảm thấy như những con cá trong bể Ông đặt câu hỏi tại sao chúng ta không áp dụng các loại kính tiên tiến và thân thiện với môi trường như nhiều quốc gia phát triển khác đang làm Kính Low-E đang được sử dụng rộng rãi trong kiến trúc hiện đại, mang lại vẻ đẹp sang trọng và uy nghi cho các công trình Khi được lắp đặt bởi các nhà thầu uy tín tại Việt Nam, kính này không chỉ tạo nên sự sang trọng mà còn tối ưu hóa tầm nhìn panorama, mang đến không gian tràn ngập ánh sáng và tính nghệ thuật cho từng căn hộ.
Việc sử dụng vật liệu kính trong kiến trúc đang trở thành xu thế toàn cầu, đặc biệt tại Việt Nam, với nhiều công trình cao tầng thay thế vật liệu truyền thống như bê tông hay gạch Tuy nhiên, tổn thất nhiệt qua kính là vấn đề lớn, dễ gây nóng vào mùa hè và lạnh vào mùa đông, dẫn đến tiêu tốn năng lượng cao Do đó, theo tiêu chuẩn Kiến trúc xanh, việc tiết kiệm năng lượng là rất quan trọng, đặc biệt cho các công trình sử dụng kính Xu hướng này đòi hỏi sự linh hoạt trong thiết kế bề mặt kính và lựa chọn kính tiết kiệm năng lượng phù hợp với khí hậu Việt Nam.
Mặc dù kính Low-E mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc áp dụng loại kính này vẫn còn hạn chế do nhiều chủ đầu tư chưa có đủ kiến thức về kính nói chung và kính Low-E nói riêng.
Nhiều nhà thiết kế tại Việt Nam gặp khó khăn trong việc tư vấn cho chủ đầu tư do thiếu dữ liệu thông tin về vật liệu kính và kiến thức về điều kiện khí hậu Họ không làm chủ được việc sử dụng vật liệu kính và thiếu các công cụ hỗ trợ như mô phỏng và tính toán trong thiết kế Một số ít nhà thiết kế còn dễ dãi trong việc lựa chọn vật liệu, dẫn đến những công trình mặc dù hào nhoáng nhưng không đảm bảo tiện nghi sử dụng và hiệu quả kinh tế lâu dài.
Hiện nay, người sử dụng các công trình xây dựng chưa được trang bị kiến thức đầy đủ về cách vận hành hiệu quả và tiết kiệm năng lượng Điều này dẫn đến việc họ thường mắc phải nhiều sai lầm trong quá trình vận hành, khiến cho các công trình sử dụng kính nhanh chóng xuống cấp và không đạt được hiệu quả sử dụng như mong muốn.
Khái niệm chung về kính Low-e…
Kính Low-E là loại kính được phủ lớp hợp chất đặc biệt như oxit kim loại và lớp bạc, giúp giảm phát tán và hấp thụ nhiệt, đồng thời duy trì độ sáng cho không gian Sản phẩm này mang lại hiệu quả vượt trội, giữ cho căn phòng ấm áp vào mùa đông và mát mẻ vào mùa hè, từ đó tiết kiệm chi phí năng lượng Kính Low-E rất phù hợp với khí hậu nhiệt đới Việt Nam và đang được cải tiến để giảm thiểu ánh sáng cực tím và hồng.
Phủ cứng là phương pháp áp dụng hợp chất đặc biệt lên bề mặt kính, giúp kiểm soát nhiệt hiệu quả thông qua công nghệ nhiệt luyện Trong quá trình sản xuất kính, hợp chất này được phủ lên bề mặt lỏng khi kính đạt đến nhiệt độ nóng chảy, tạo ra thành phẩm kính Low-E phủ cứng với lớp nguyên tấm chất lượng cao.
Phủ mềm là phương pháp áp dụng hợp chất đặc biệt lên bề mặt kính, giúp kiểm soát nhiệt hiệu quả thông qua công nghệ điện giải trong môi trường chân không Quá trình này tạo ra kính Low-E phủ mềm, bao gồm hai hoặc nhiều lớp kính, mang lại khả năng cách nhiệt vượt trội.
– Tính năng cách nhiệt: Làm giảm Tỷ lệ nhiệt xuyên qua tấm kính (W/m 2 K).
Tỷ lệ nhiệt xuyên qua là lượng nhiệt di chuyển qua kính từ khu vực có nhiệt độ cao sang khu vực có nhiệt độ thấp Tỷ lệ này càng thấp thì khả năng cách nhiệt của kính càng tốt.
– Tính năng chặn nhiệt: Làm giảm Tỷ lệ thẩm thấu nhiệt qua kính vào trong phòng (%) Tỷ lệ này càng nhỏ thì tính năng ngăn chặn nhiệt càng cao
Phân loại
-Kính phủ cứng Low-E, Kính phủ cứng Low-E với tính năng kiểm soát nhiệt:
+ Mức độ phản chiếu ánh sáng vừa phải.
+ Đạt độ thấu quang tối đa.
+ Thích hợp mọi sử dụng và thiết kế kiến trúc.
+ Giá vừa phải phù hợp cho mọi sự lựa chọn.
+ Mặt phủ cứng bền vĩnh viễn, có thể gia công tôi uốn dễ dàng.
+ Màu sắc, chủng loại đa dạng và phong phú.
+ Sử dụng kính đơn làm kính mờ ở các mặt dựng.
-Kính phủ mềm Low-E, Kính phủ mềm Low-E với tính năng kiểm soát nhiệt:
+Mức độ phản chiếu ánh sáng cao.
+ Thích hợp mọi sử dụng và thiết kế kiến trúc.
+ Giá vừa phải phù hợp cho mọi sự lựa chọn.
+ Mặt phủ mềm dễ bị trầy, xước, không thể gia công tôi uốn.
+ Màu sắc, chủng loại đa dạng và phong phú (thường màu đậm).
+ Sử dụng kính đơn làm kính mờ ở các mặt dựng với lớp phủ quay vào trong.
Kính Low-E thụ động được thiết kế để tối ưu hóa việc thu nhận nhiệt lượng mặt trời, giúp tăng cường sự ấm áp bên trong tòa nhà Nhờ đó, sản phẩm này không chỉ mang lại sự thoải mái cho không gian sống mà còn góp phần tiết kiệm năng lượng sử dụng cho hệ thống sưởi ấm.
+ Kính Low - E thụ động được ứng dụng ở các nước xứ hàn đới, ôn đới, các nước có khí hậu giá lạnh….
- Kính Low – E kiểm soát năng lượng mặt trời:
Kính Low-E là giải pháp hiệu quả trong việc kiểm soát năng lượng mặt trời, giúp hạn chế lượng nhiệt từ mặt trời xâm nhập vào không gian sống Nhờ vào tính năng này, kính Low-E giữ cho không khí bên trong tòa nhà luôn mát mẻ, từ đó giảm thiểu điện năng tiêu thụ cho hệ thống điều hòa không khí.
+Kính Low – E kiểm soát năng lượng mặt trời được dùng nhiều ở các nước nhiệt đới, các vùng khí hậu nóng ẩm mưa nhiều như ở Việt Nam
II.3 Nguyên liệu chế tạo kính:
Kính Low-E là loại vật liệu kính được chế tạo với lớp phủ đặc biệt, mang lại khả năng cách nhiệt và tiết kiệm năng lượng vượt trội Nguyên liệu sản xuất kính Low-E tương tự như các loại kính thông thường, nhưng với những cải tiến giúp tối ưu hóa hiệu suất sử dụng.
Thủy tinh, hay còn gọi là kính trong dân gian, là một chất rắn vô định hình đồng nhất, chủ yếu có gốc silicat Để đạt được các tính chất mong muốn, thủy tinh thường được pha trộn với các tạp chất khác.
Trong vật lý học, chất rắn vô định hình thường hình thành khi một chất lỏng có độ nhớt cao được làm lạnh nhanh chóng, ngăn cản sự hình thành các cấu trúc tinh thể Thủy tinh, chẳng hạn, được sản xuất từ các hợp chất silicat theo quy trình này.
Silicat, hay còn gọi là Silic đioxit (SiO2), tồn tại dưới dạng đa tinh thể như cát và là thành phần chính của thạch anh Với điểm nóng chảy khoảng 2.000 °C (3.632 °F), silicat thường được bổ sung hai hợp chất phổ biến trong công nghệ nấu thủy tinh để giảm nhiệt độ nóng chảy xuống khoảng 1.000 °C, bao gồm natri cacbonat (Na2CO3) và kali cacbonat (K2CO3).
Natri cacbonat có thể làm thủy tinh hòa tan trong nước, điều này không mong muốn trong quá trình sản xuất Để khắc phục tình trạng này, người ta thường bổ sung vôi sống (Canxi oxit, CaO) nhằm phục hồi tính không hòa tan của thủy tinh.
Silicat- nguyên liệu chính làm thủy tinh Vôi sống – chất phụ gia
Thủy tinh, trong trạng thái thuần khiết và điều kiện bình thường, là một chất trong suốt, cứng và khó mài mòn, có tính trơ hóa học và không hoạt động sinh học, với bề mặt nhẵn mịn Tuy nhiên, thủy tinh dễ bị gãy và vỡ thành các mảnh sắc nhọn khi chịu tác động của lực hoặc nhiệt độ đột ngột Tính chất này có thể được cải thiện bằng cách thêm các chất phụ gia vào thành phần trong quá trình nấu thủy tinh hoặc qua xử lý nhiệt.
II.4 Cấu tạo cấu trúc:
Kính Low-E được trang bị một lớp phủ mỏng tương tự như kính Solar Control, nhưng đặc biệt hơn với lớp bạc mỏng, giúp giảm hệ số truyền nhiệt U_value Nhờ đó, kính Low-E duy trì nhiệt độ ổn định, mang lại không gian mát mẻ vào mùa hè và ấm áp trong mùa đông.
II.5 Đặc điểm, tính chất: a/ Đặc tính chung:
Kính Low-E là loại kính phổ biến toàn cầu nhờ khả năng giảm hấp thụ và truyền tải nhiệt hiệu quả Bề mặt kính được phủ lớp metalic siêu mỏng giúp ngăn chặn sức nóng từ ánh sáng mặt trời, rất phù hợp cho các công trình ở khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa như Việt Nam, giúp chống nóng mùa hè và giữ nhiệt mùa đông Với tính năng hạn chế truyền nhiệt, kính Low-E giúp duy trì nhiệt độ trong phòng ổn định mà không tốn nhiều chi phí Ngoài ra, kính Low-E còn có thể được cải thiện bằng cách ghép dán thành kính an toàn, tôi cường lực hoặc ghép hộp.
-Thông số kỹ thuật của kính Low – E:
Hệ số truyền sáng: = 68% – 70% Độ truyền qua tia UV: < 23%
Hệ số hấp thụ mặt trời: = 43% – 52% Độ truyền năng lượng mặt trời: < 48%
Chi phí điện cho hệ thống điều hòa nhiệt độ giảm tới 48% Độ dày: 4mm, 5mm, 6mm, 8mm, 12mm
Màu sắc: trung tính (xám nhạt)
Có thể sử dụng ở dạng kính hộp và kính dán
- Kính Low-E khi qua xử lý nhiệt màu của kính có thể bị nhạt đi.
- Màu sắc của kính sẽ thay đổi khi ghép với các loại kính có màu sắc và độ dày khác nhau.
- Không được để rèm, màn che, đồ đạc…chạm trực tiếp kính, cần tạo cho kính có đủ khoảng trống cho sự khuếch tán nhiệt.
- Không để thông gió điều hòa thổi trực tiếp vào bề mặt kính.
- Không sơn hoặc dán giấy trang trí lên bề mặt kính.
- Không dán phim phản quang lên bề mặt kính. c/ Ưu và nhược điểm của kính Low- E như sau:
Kính Low-E giúp ngăn chặn tia UV xâm nhập vào không gian sống, từ đó bảo vệ màu sắc của vải trên đồ nội thất, da và thảm khỏi sự phai màu do ánh nắng trực tiếp.
- Chúng cho phép ánh sáng nhìn thấy đi qua chúng, vì vậy việc sử dụng đèn nhân tạo cũng được tối ưu hóa.
- Chúng giúp giảm hóa đơn tiền điện, vì chúng duy trì nhiệt độ trong phòng ở mức mong muốn.
Kính Low-E mang lại hiệu suất vượt trội so với kính một lớp và kính hai lớp, do đó, nó thường được ưa chuộng cho các mặt tiền bằng kính tại những khu vực có khí hậu lạnh.
- Lớp phủ Low-E bổ sung làm tăng độ bền của kính, vì nó bảo vệ khỏi bụi bẩn và cát.
- Dễ dàng bảo quản kính Low-E vì nó ngăn các hạt nước bám vào bề mặt kính trong mùa mưa.
Kính Low-E giúp giảm sự ngưng tụ hơi nước vào mùa hè bằng cách ngăn chặn không khí ấm tiếp xúc với bề mặt kính, từ đó làm mát không khí bên trong Nhờ vậy, các giọt nước không bám vào kính cửa sổ, duy trì sự trong suốt và tăng cường hiệu quả sử dụng ánh sáng tự nhiên.
- Nhược điểm lớn của kính Low - E là đắt hơn so với kính thông thường.
Kính Low-e có khả năng giữ nhiệt từ các vật bên trong, giúp giảm thiểu tình trạng nóng bức cho không gian nội thất, đặc biệt là ở mặt tiền nơi tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời.
Kính Low-E có thể tạo ra một hình ảnh mờ hơn so với kính thông thường, dẫn đến việc giảm độ rõ ràng trong tầm nhìn qua cửa sổ.