Khi tiêu chuẩn Passive House quốc tế lan rộng từ Đức đến mọi ngóc ngách của thế giới, những câu hỏi không thể tránh khỏi đã nảy sinh về việc tiêu chuẩn này áp dụng tốt như thế nào cho các khí hậu khác với khí hậu mát mẻ, ôn hòa của Đức. Viện Passive House (PHI) đã dành nhiều nghiên cứu cho câu hỏi này và đã thực hiện các điều chỉnh khi cần thiết, chẳng hạn như điều chỉnh tiêu chuẩn PH cổ điển để tính đến nhu cầu bổ sung cho việc khử ẩm trong các khí hậu ẩm ướt. Nhiều tổ chức và cơ quan khác cũng đã đóng góp nghiên cứu sâu rộng cho thiết kế và xây dựng các tòa nhà tiêu thụ năng lượng rất thấp cho nhiều loại khí hậu khác nhau. Ở một số quốc gia, các yêu cầu Passive House được điều chỉnh đã được phát triển để đáp ứng những lo ngại về tính đặc thù khí hậu của các tiêu chuẩn PH quốc tế.

Bất chấp những lo ngại này, việc hiểu biết về các nguyên tắc Passive House, vốn được củng cố vững chắc trong vật lý xây dựng, là rất quan trọng đối với việc xây dựng hoặc cải tạo các tòa nhà hiệu suất cao. Thực tế, khi phương pháp PH lan rộng toàn cầu, nó đã biến đổi cuộc trò chuyện về những gì có thể đạt được với một lớp vỏ hiệu suất cao. Các tòa nhà Passive House được xây dựng ở nhiều loại khí hậu khác nhau—đặc biệt là những tòa nhà đã được theo dõi và có kết quả được công bố—cung cấp bằng chứng không thể chối cãi về sự thành công của phương pháp này. Tuy nhiên, gần như bất kỳ dự án PH nào—đặc biệt là những dự án được thiết kế bởi các thực hành viên PH mới vào nghề—cũng có thể được xem như một thí nghiệm khoa học xây dựng ở một mức độ nhất định, và các thực hành viên có kinh nghiệm nhất trong một khí hậu nhất định cung cấp những hiểu biết quý giá cho các nhà thiết kế mới.

Giải pháp khí hậu Địa Trung Hải

Micheel Wassouf, một nhà thiết kế PH được chứng nhận từ Barcelona, Tây Ban Nha, đã trình bày kết quả giám sát từ hai ngôi nhà PH trong khu vực của ông tại Hội nghị PH Quốc tế 2015 để giải quyết những nghi ngờ về tính phù hợp của Passive House cho mùa hè Địa Trung Hải. Một dự án là việc cải tạo một ngôi nhà nhỏ được xây dựng vào năm 1918 và nằm ở phía bắc Barcelona. Việc cải tạo, được lên kế hoạch và dẫn dắt bởi các kiến trúc sư từ Calderon Folch Sarsanedas, bao gồm việc thêm cách nhiệt cho tường, mái và sàn, và lắp đặt các cửa sổ hiệu suất cao, phát thải thấp mới, bao gồm một cửa sổ mái có hướng tây nam để tăng cường thu năng lượng mặt trời vào mùa đông. Nhu cầu sưởi ấm giảm mạnh từ 171 kWh/m²a xuống chỉ còn 17.5 kWh/m²a; điều đáng chú ý là ngôi nhà không có điều hòa không khí nhưng vẫn duy trì được nhiệt độ thoải mái.

Các kết quả thoải mái tương tự đã được báo cáo bởi các kiến trúc sư Josep Bunyesc và Silvia Prieto tại hội nghị PHI 2015 dựa trên việc giám sát năm ngôi nhà PH ở phía đông bắc Tây Ban Nha—hai ở Lleida và ba ở Pyrenees. Họ kết luận rằng đối với cả các công trình mới và cải tạo, Passive House nên được coi là bắt buộc hoặc ít nhất là tiêu chuẩn mà khách hàng yêu cầu cho sự thoải mái, lợi ích kinh tế và sự an lành của Trái Đất. Là những kiến trúc sư đã áp dụng phương pháp PH từ năm 2009 và chứng kiến những kết quả ấn tượng của nó, họ cho biết họ sẽ thấy thật khó khăn về mặt đạo đức nếu quay trở lại các phương pháp thiết kế khác.

Thích Ứng Với Khí Hậu Ẩm Hỗn Hợp

Adam Cohen, một nhà thiết kế và xây dựng PH có kinh nghiệm tại Virginia, đã đi đầu trong việc áp dụng các nguyên tắc Passive House vào khí hậu ẩm hỗn hợp. Ông đã đạt được nhiều thành tựu đầu tiên về PH tại Hoa Kỳ, bao gồm thiết kế và xây dựng một tòa nhà lắp ráp lớn với một nhà bếp thương mại bên trong bao bọc nhiệt và, gần đây nhất, một phòng khám nha khoa.

Theo Cohen, yếu tố quan trọng nhất trong những khí hậu này là hạn chế sự thu nhiệt trực tiếp từ mặt trời, đặc biệt trong các mùa chuyển tiếp khi hiện tượng quá nhiệt có thể trở thành vấn đề đáng kể. Một thiết bị thông gió thu hồi năng lượng (ERV) để giảm độ ẩm vào tòa nhà là điều cần thiết, cũng như việc lắp đặt một vòng làm mát trước và làm khô trước trên ERV để giảm tải nhiệt ẩn và nhiệt cảm giác vào. Cuối cùng, người sử dụng tòa nhà cần được giáo dục về cách quản lý sự gia tăng nhiệt bên trong trong những tháng nóng nhất bằng cách kích hoạt các hệ thống che nắng không tự động và có thể hạn chế việc nấu ăn kéo dài hoặc tải điện, vì các tòa nhà Passive House giữ nhiệt và việc làm mát ban đêm trong khí hậu ẩm thường không thực tế.

Cân nhắc về Khí hậu Mềm hơn

Trong những khí hậu mềm hơn, nơi mà tải trọng điều hòa không khí có thể được giảm thiểu thông qua một lớp vỏ Passive House, những thách thức khác nhau xuất hiện. Việc kết hợp hệ thống thông gió và phân phối điều hòa không khí có thể tạo ra những lợi thế tiết kiệm không gian. Tuy nhiên, vì điều hòa không khí thường yêu cầu lưu lượng không khí cao hơn so với thông gió, nên chiến lược này gặp phải những thách thức vốn có.

One Sky Homes, một công ty thiết kế/xây dựng ở California, đã thử nghiệm với những giải pháp đổi mới. Trong việc cải tạo ngôi nhà ở Sunnyvale của họ, họ đã lắp đặt cả một thiết bị thông gió hồi nhiệt (HRV) và một máy bơm nhiệt mini-split, cùng nhau cung cấp không khí tươi và không khí đã được điều chỉnh cho các khu vực chung. Thay vì dẫn khí từ bất kỳ thiết bị nào, các hành lang hoạt động như các buồng cung cấp để vận chuyển không khí đến các phòng ngủ. Các quạt hút có lưu lượng thấp hoạt động liên tục với động cơ điện tử điều chỉnh (ECMs) hiệu quả giúp hút không khí tươi, đã được điều chỉnh vào các phòng ngủ. Việc giám sát chất lượng không khí trong nhà và mức tiêu thụ năng lượng đã xác nhận hiệu quả của chiến lược này.

Quản lý Độ Ẩm ở Các Khu Vực Mưa

Tại các khu vực mưa, chẳng hạn như vùng Tây Bắc Thái Bình Dương của Hoa Kỳ, quản lý nước lớn trở thành một vấn đề quan trọng đối với tất cả các công trình, bao gồm cả Nhà Thụ Động. Một màn chắn mưa thông gió, cung cấp một kênh nơi nước lớn có thể thoát hoặc bay hơi, được đặt ngay bên trong lớp vỏ ngoài là một chi tiết quan trọng trong những khu vực này. Các chuyên gia Nhà Thụ Động đã trở nên thành thạo trong việc kết hợp tính năng này với lớp cách nhiệt bên ngoài cần thiết.

Một cấu trúc tường bên ngoài phổ biến ở những khu vực này bao gồm, từ ngoài vào trong, lớp vỏ ngoài, một khoảng trống màn chắn mưa thông gió được tạo ra bởi các thanh giữ một rào cản chống thời tiết trên lớp cách nhiệt bên ngoài, và cuối cùng là tường khung. Một số nhà thầu đã sử dụng lớp ván ngoài được tẩm sáp, vì nó có thể hoạt động như một rào cản chống thời tiết và một rào cản không khí khi các mối nối của nó được niêm phong hoàn toàn.

Thông Gió Cơ Khí Theo Khí Hậu Cụ Thể

Hệ thống thông gió cơ khí phải được thiết kế với khí hậu địa phương trong tâm trí. Ở những khí hậu lạnh hơn, hiệu suất thu hồi nhiệt của một HRV nên ít nhất là 80 phần trăm, trong khi ở những khí hậu ôn đới mát mẻ, hiệu suất tối thiểu có thể giảm xuống còn 75 phần trăm. Thêm vào đó, việc sử dụng một ERV có thể là cần thiết ở những khí hậu lạnh hơn để duy trì mức độ ẩm trong nhà chấp nhận được trong mùa đông, vì không khí ngoài trời mới thường có độ ẩm rất thấp.

Trong những khí hậu rất ôn hòa, nơi cửa sổ có thể mở gần như quanh năm, đôi khi xuất hiện câu hỏi về sự cần thiết của thông gió cơ khí. Một nghiên cứu gần đây ở các khu vực của New Zealand với khí hậu ôn hòa đã xem xét câu hỏi này ở 15 ngôi nhà trên ba vùng khí hậu. Các tòa nhà này đã được kiểm tra độ kín khí và mức độ ô nhiễm trong nhà. Các phát hiện cho thấy rằng ngay cả những ngôi nhà rất rò rỉ cũng không đảm bảo chất lượng không khí trong nhà tốt, vì mức độ ô nhiễm phụ thuộc đáng kể vào điều kiện gió hàng ngày. Nghiên cứu này xác nhận điều mà nhiều nghiên cứu khác đã quan sát: các lỗ rò ngẫu nhiên trong bao bọc của một tòa nhà không đảm bảo chất lượng không khí trong nhà lành mạnh.

Các yếu tố cần xem xét về chất lượng không khí trong nhà

Trong mọi khí hậu, chất lượng không khí trong nhà cần được giải quyết một cách chủ động. Ngay cả khi có thông gió cơ học liên tục đưa không khí tươi vào một cấu trúc Passive House, không phải tất cả các mối quan tâm về chất lượng không khí trong nhà đều có thể được giải quyết. Trong những ngôi nhà kín khí, việc sử dụng vật liệu xây dựng ít độc hại trở nên ngày càng quan trọng, đặc biệt là đối với những vật liệu có diện tích bề mặt trong nhà lớn nhất, chẳng hạn như sàn nhà trong toàn bộ ngôi nhà.

Khi sử dụng gỗ kỹ thuật, hãy xem xét các sản phẩm có hàm lượng formaldehyde thấp hoặc không chứa formaldehyde cho cả sàn và tủ. Hội đồng Tài nguyên Không khí California (CARB) duy trì danh sách các sản phẩm gỗ tuân thủ; nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc chọn những sản phẩm này có thể giảm mức formaldehyde trong nhà hơn 40 phần trăm.

Thông gió bếp đặt ra những thách thức đặc biệt trong các ngôi nhà Passive House. Trong khi phương pháp PH giả định việc hút không khí từ khu vực bếp, nó không nhất thiết chỉ định một máy hút mùi. Tuy nhiên, nghiên cứu cho thấy phương pháp này có thể dẫn đến chất lượng không khí trong nhà kém, tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống cơ khí và liệu bếp có sử dụng gas, điện hay cảm ứng.

Để tối ưu hóa việc hút các chất ô nhiễm liên quan đến nấu ăn—cả sản phẩm phụ từ quá trình đốt cháy và các hạt cũng như hóa chất được tạo ra trong bất kỳ quá trình nấu ăn nào—một máy hút mùi đặt ở giữa bếp, bao phủ tất cả các bếp và cung cấp từ 100 đến 200 feet khối (2.83–5.66 m³) mỗi phút thông gió mục tiêu là điều được khuyến nghị. Các máy hút mùi có đáy phẳng kém hiệu quả hơn trong việc bắt giữ các đám ô nhiễm so với các thiết kế có hình nón hơn. Việc kiểm tra hệ thống thông gió sau khi lắp đặt và thực hiện bảo trì định kỳ là rất quan trọng để đảm bảo chức năng đúng cách, và người sử dụng thường cần được giáo dục về cách vận hành hệ thống.

---

Bất kể loại khí hậu nào, hiện nay đã có những ví dụ trên toàn thế giới chứng minh việc thực hiện thành công các nguyên tắc Passive House. Sự áp dụng toàn cầu của những nguyên tắc này tiếp tục gia tăng, chứng minh rằng với sự điều chỉnh và hiểu biết đúng về điều kiện địa phương, thiết kế Passive House có thể mang lại sự thoải mái tuyệt vời, lợi ích sức khỏe và hiệu quả năng lượng trong hầu như bất kỳ khí hậu nào trên Trái Đất.