Vật liệu chống nóng cho nhà nhiệt đới: mái, tường, kính và màu sơn

Nhà ở xứ nóng mát hay không phụ thuộc nhiều nhất vào mái, rồi tới tường hướng Tây và các ô kính. Vật liệu chống nóng tốt làm một trong ba việc: hắt nắng đi trước khi nó kịp làm nóng vật liệu, chặn nhiệt đi xuyên qua bằng một lớp không khí tĩnh, hoặc cho hơi nóng thoát ra ngoài. Hiểu ba việc đó, bạn sẽ đoán được vì sao mái tôn trần nóng như lò, còn mái ngói cũ lại dễ chịu.

Nhiệt vào nhà bằng ba đường

Đường đi	Ví dụ đời thường	Ở ngôi nhà
Bức xạ	Đứng dưới nắng thấy rát da dù gió mát	Nắng chiếu lên mái, tường, xuyên qua kính vào phòng. Mái tôn nóng lại toả nhiệt xuống người bên dưới.
Dẫn nhiệt	Cầm thìa kim loại nhúng trong nồi canh nóng	Nhiệt đi xuyên qua bề dày của mái, tường từ mặt ngoài nóng vào mặt trong.
Đối lưu	Hơi nóng bốc lên từ nồi nước	Không khí nóng ngoài trời tràn vào; không khí nóng trong nhà dồn lên sát trần.

Ở Việt Nam, mái là nơi hứng nắng nhiều nhất vì buổi trưa mặt trời gần như ở đỉnh đầu. Tường hướng Tây nhận nắng chiều gay gắt nhất, đúng lúc không khí ngoài trời cũng nóng nhất trong ngày. Vì thế chống nóng thường bắt đầu từ mái và tường Tây.

Màu và độ bóng: hắt nắng đi từ đầu

Cách rẻ nhất để bớt nóng là đừng để vật liệu hấp thụ nắng. Bề mặt màu sẫm hấp thụ phần lớn ánh nắng và nóng lên; bề mặt trắng hoặc sáng bóng hắt ngược phần lớn đi. Giữa trưa hè, một mái tôn sẫm màu có thể nóng tới mức không đặt tay lên được, trong khi mái sơn trắng cùng chỗ đó mát hơn rất nhiều.

Đó là ý tưởng của "mái mát": sơn mái bằng loại sơn trắng phản xạ nhiệt. Nhiều thành phố trên thế giới khuyến khích sơn sáng mái nhà, mái nhà xưởng để bớt nóng cho cả khu phố. Ông bà ta cũng làm điều tương tự khi quét vôi trắng tường nhà.

Tôn lạnh, loại tôn có lớp phủ hợp kim nhôm kẽm sáng bạc, hắt nắng tốt hơn tôn kẽm thường. Nhưng bụi bám lâu ngày làm mặt tôn xỉn đi, nên khả năng hắt nắng giảm dần theo năm.

Không khí đứng yên: chất cách nhiệt rẻ nhất thế giới

Không khí dẫn nhiệt rất kém, miễn là nó đứng yên. Gần như mọi vật liệu cách nhiệt đều là những cái bẫy giữ không khí:

• Xốp, mút cách nhiệt (như lớp PU trong tôn xốp, tấm xốp EPS): hàng triệu bọt khí nhỏ bị nhốt trong nhựa.
• Bông khoáng, bông thuỷ tinh: những sợi rất mảnh rối vào nhau, giữ không khí giữa các sợi. Loại này cần thợ lắp có đồ bảo hộ vì sợi gây ngứa và không tốt khi hít phải.
• Gạch rỗng và bê tông nhẹ: các lỗ trong gạch, các bọt khí trong bê tông khí chưng áp làm nhiệt đi qua chậm hơn so với gạch đặc, bê tông đặc.
• Tường hai lớp có khe hở: hai lớp gạch cách nhau một khe không khí, như cái phích nước giản đơn.

Điều thú vị: lông chim, lông thú, chiếc áo len cũng giữ ấm theo cùng nguyên lý, nhốt không khí cho đứng yên. Chống nóng và giữ ấm là cùng một bài toán: làm chậm dòng nhiệt.

Mái nhà: ba cách chống nóng phổ biến

Mái hai lớp có khe thông gió

Thay vì một lớp mái, làm hai lớp cách nhau một khoảng hở, hai đầu để thoáng. Lớp trên hứng nắng và nóng lên, không khí nóng trong khe bốc lên thoát ra phía đỉnh, kéo không khí mát hơn vào từ mép mái. Lớp dưới vì thế ít nóng hơn hẳn. Mái ngói truyền thống trên hệ rui mè và trần gỗ, có những khe hở giữa các viên ngói, vô tình làm đúng việc này.

Màng phản xạ dưới mái

Một tấm màng nhôm mỏng sáng bóng (người ta hay gọi là giấy bạc cách nhiệt) căng dưới lớp tôn. Mặt bạc toả rất ít nhiệt xuống dưới. Nhưng nó chỉ phát huy khi có một khoảng không khí giữa nó và vật nóng; dán dính sát vào mặt tôn thì hiệu quả kém đi nhiều.

Mái xanh

Trồng cây, cỏ trên sân thượng có lớp chống thấm và lớp đất. Lá cây che nắng, đất giữ ẩm, nước bốc hơi từ lá mang theo nhiệt. Mái xanh cần thiết kế chống thấm, thoát nước và tính sức nặng của đất ướt, nên phải có kỹ sư tính toán, không tự đổ đất lên mái được.

Kính: cửa sổ cho cả ánh sáng lẫn sức nóng

Kính thường cho ánh nắng đi qua dễ dàng. Nắng vào phòng làm nóng sàn, bàn ghế; những thứ này toả lại nhiệt ở dạng tia hồng ngoại, mà kính lại không cho tia đó ra ngoài dễ dàng. Thế là nhiệt bị nhốt lại, đúng như trong nhà kính trồng rau, hay trong chiếc ô tô đỗ ngoài nắng.

Các cách xử lý:

• Che từ bên ngoài: mái hắt, lam che nắng, mành tre, giàn cây leo chặn nắng trước khi nó chạm tới kính. Đây là cách hiệu quả nhất.
• Kính phủ lớp phản xạ nhiệt (kính Low-E): một lớp kim loại mỏng tới mức gần như trong suốt, cho ánh sáng đi qua nhưng hắt bớt phần nhiệt.
• Rèm trong nhà: có ích nhưng kém hơn che ngoài, vì nắng đã lọt qua kính, nhiệt đã ở trong nhà rồi.

Tường dày: mát ban ngày, nhưng còn tuỳ vùng

Tường gạch dày hoặc tường đá có quán tính nhiệt lớn: nó nóng lên rất chậm. Nắng cả buổi chiều mới làm mặt trong ấm dần, và đến tối nó mới toả nhiệt vào phòng. Ở nơi đêm mát, như vùng núi phía Bắc hay Tây Nguyên, điều này rất có lợi: ban ngày phòng mát, ban đêm tường toả bớt hơi ấm.

Còn ở nơi đêm vẫn nóng ẩm, tường dày tích nhiệt cả ngày rồi toả ra suốt đêm, có thể làm phòng ngủ khó chịu nếu không có gió lùa. Vì vậy nhà xưa ở Nam Bộ ưa vật liệu nhẹ, nhiều thoáng, mái cao, hiên rộng hơn là tường dày. Không có vật liệu nào tốt cho mọi vùng: chọn vật liệu phải đi cùng khí hậu.

Thử làm: hai ngôi nhà hộp giày

Bạn cần: hai hộp giày giống nhau, giấy màu đen và giấy trắng (hoặc giấy bạc), hai nhiệt kế điện tử loại đo phòng (không dùng nhiệt kế thuỷ ngân), một tấm bìa, vài nắp chai.

1. Đặt mỗi nhiệt kế vào giữa một hộp, đậy nắp. Nắp chính là mái.
2. Dán giấy đen lên nắp hộp A. Dán giấy trắng hoặc giấy bạc lên nắp hộp B.
3. Đặt hai hộp cạnh nhau dưới nắng lúc gần trưa. Sau 30 phút, đọc nhiệt độ hai hộp. Ghi vào bảng.
4. Thí nghiệm thứ hai: lấy hộp A (mái đen), kê một tấm bìa đen lên trên nắp bằng bốn nắp chai, tạo một khe hở thông gió. Đây là "mái hai lớp". Để lại dưới nắng 30 phút, so với lần trước.
5. Nếu có thời gian, thử khoét hai lỗ nhỏ ở hai đầu hộp cho gió lùa và xem nhiệt độ thay đổi thế nào.

Nhớ đặt hai hộp ở chỗ nắng như nhau, để cùng thời gian, và chỉ thay đổi một thứ mỗi lần. Đó là cách làm của một thí nghiệm khoa học thật: chỉ một biến thay đổi, mọi thứ khác giữ nguyên. Nhớ đội mũ khi ra nắng và đọc số xong thì vào bóng râm.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao nhà mái tôn nóng hơn mái ngói?

Tôn mỏng và dẫn nhiệt nhanh, nắng chiếu vào là nóng ngay và toả nhiệt xuống dưới. Mái ngói đất nung dày hơn, có nhiều khe thoáng giữa các viên, và thường có lớp không khí bên dưới giúp nhiệt thoát đi.

Sơn trắng mái nhà có giúp mát hơn không?

Có. Bề mặt trắng hắt phần lớn ánh nắng đi, nên mái nóng lên ít hơn nhiều so với mái sẫm màu. Hiệu quả giảm dần khi mái bám bụi, nên cần vệ sinh hoặc sơn lại định kỳ.

Vật liệu cách nhiệt hoạt động thế nào?

Phần lớn vật liệu cách nhiệt như xốp, bông khoáng, gạch rỗng hoạt động bằng cách nhốt không khí đứng yên. Không khí tĩnh dẫn nhiệt rất kém, nên nhiệt đi qua chậm hơn.

Che nắng cửa kính bên trong hay bên ngoài tốt hơn?

Che bên ngoài tốt hơn, vì chặn nắng trước khi nó xuyên qua kính. Rèm bên trong vẫn có ích nhưng nhiệt đã lọt vào phòng rồi.

Giấy bạc cách nhiệt dưới mái tôn có tác dụng không?

Có, nếu lắp đúng. Màng phản xạ cần một khoảng không khí giữa nó và mặt tôn nóng; dán sát vào tôn thì hiệu quả giảm nhiều.