DỰ ÁN NGHIÊN CỨU & THỰC NGHIỆM KIẾN TRÚC KHÍ HẬU • ĐÀ NẴNG

Thiết kế Đồng bộ Mặt bằng & Mặt đứng Nhà ống Nhiệt đới tại Đà Nẵng

Kế thừa ngôn ngữ thích ứng khí hậu của Kiến trúc Hiện đại Việt Nam (lam chắn nắng brise-soleil, gạch bông gió claustra, loggia đệm và giếng trời đối lưu) kết hợp mô phỏng vi khí hậu và trí tuệ nhân tạo.

SƠ ĐỒ TƯƠNG TÁC 4 TRỤ CỘT • BẤM VÀO MẢNH GHÉP BÊN PHẢI Tương tác trực tiếp

Hệ sinh thái Thiết kế Đồng bộ Mặt bằng 2.5D & Mặt đứng 3D Nhà ống Nhiệt đới

Di chuột hoặc bấm vào từng phần tư trên vòng tròn sơ đồ động bên cạnh để chuyển đến: (01) Thực nghiệm GIS & Gemini AI, (02) 4 Hướng Nghiên cứu, (03) Mô hình Tính toán Dual-ONNX, (04) Lộ trình 6 Giai đoạn & Bài báo.

01. KHÔNG GIAN TRẢI NGHIỆM THIẾT KẾ TƯƠNG TÁC (SLIDE KÉO NGANG 7 BƯỚC)

Trải nghiệm Thiết kế Mặt bằng 2D, Mặt đứng AI & Mô phỏng Vi khí hậu 3D trên Giao diện Slide Kéo Ngang

Phần trải nghiệm tương tác đã được tối ưu thành 7 Slide kéo ngang độc lập tại Trang chủ để không bị lẫn vào trang đọc nghiên cứu.

Mở Trải nghiệm 7 Slide Kéo Ngang

02. BỐN HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRỌNG TÂM & DI SẢN KIẾN TRÚC

Tổng hợp từ các công trình nghiên cứu và mã nguồn mở quốc tế, dự án tập trung vào 4 hướng nghiên cứu cốt lõi nhằm giải quyết đồng bộ bài toán tổ chức không gian mặt bằng và vỏ bao che nhà ống nhiệt đới. Bấm vào từng trụ cột bên dưới để lọc hoặc đóng/mở chi tiết:

01. Tổ chức Không gian Mặt bằng theo Đồ thị Quan hệ (Relational Spatial Graph 2.5D)

Biểu diễn các không gian chức năng nhà ống (Loggia đệm, Phòng khách, Cầu thang, Giếng trời giữa, Bếp, Phòng ngủ trước/sau, Khe thoáng) dưới dạng đồ thị liên kết 8 nút $H_v \in \mathbb{R}^{8 \times 6}$ và ma trận kề $A \in \{0,1\}^{8 \times 8}$ để tối ưu đồng thời dây chuyền sử dụng và luồng thông gió xuyên phòng.

02. Tự động hóa Bố cục & Kiểm soát Ràng buộc Quy chuẩn Kiến trúc (CSP Layout Solver)

Tích hợp các điều kiện biên hình học của lô đất nhà ống đô thị (bề rộng hẹp $W \in [3.5, 6.5]\text{ m}$, chiều sâu lớn $L \in [14, 25]\text{ m}$), kiểm soát tỷ lệ diện tích sử dụng hữu ích ($\eta_{\text{usable}} \ge 82\%$), kích thước thông thủy tối thiểu và khoảng lùi xây dựng ngay trong quá trình tạo lập phương án.

03. Mô hình Giảm bậc Dòng chảy Gió (16-Mode POD) & Dự báo Bức xạ Nhiệt Mặt đứng

Ứng dụng phương pháp phân rã trực giao riêng (SVD/POD) kết hợp mạng học sâu để tái tạo tức thời trường vận tốc gió 2.5D trên mặt cắt dọc nhà ống, dự báo chiếu sáng tự nhiên ($\text{sDA}_{300/50\%}$) và bức xạ nhiệt truyền qua vỏ bao che ($\text{SHG}$) chỉ trong $1.8\text{ ms}$.

04. Đồng bộ Mặt bằng – Mặt đứng & Đồng mô phỏng Năng lượng 8.760 Giờ/Năm

Kết nối trực tiếp độ rỗng mặt tiền (lam chắn nắng $\theta_{\text{louver}}$, gạch bông gió $\phi_{\text{breeze}}$, loggia sâu $d_{\text{loggia}}$) với hiệu ứng đối lưu nhiệt tại giếng trời trung tâm, đồng thời đóng gói chuẩn Functional Mock-up Unit (`.fmu`) để kiểm chứng tiết kiệm năng lượng suốt 8.760 giờ/năm.

BIỂU ĐỒ GIAO THOA MÃ GEN DI SẢN BẮC – NAM SAU 1954

Kiến trúc Hiện đại Việt Nam sau 1954 phát triển các giải pháp thích ứng nhiệt đới bản địa: miền Bắc ưu tiên loggia sâu và tường cách nhiệt; miền Nam phát triển vỏ bao che 2 lớp (lam bê tông brise-soleil, gạch bông gió claustra) và giếng trời đối lưu.

BẢNG ĐỊNH LƯỢNG MÃ GEN CÔNG TRÌNH DI SẢN & NHÀ ỐNG ĐÀ NẴNG (BẤM ĐỂ NẠP 3D)

Bấm trực tiếp vào bất kỳ dòng công trình nào bên dưới để nạp bộ 16 tham số hình thái vào mô hình 3D tương tác phía trên:

Công trình / Mẫu Nhà ống	Vùng	WWR	Loggia	Góc Lam	Bông gió	SHGC / ACH
★ Nhà ống ĐN Tối ưu Pareto (5×20m)	Đà Nẵng	0.38	1.8 m	38° / 22°	54%	0.19 / 9.8 h⁻¹
Nhà ống ĐN Chắn nắng Tây (Hải Châu)	Đà Nẵng	0.30	2.1 m	48° / 40°	62%	0.17 / 8.9 h⁻¹
Dinh Độc Lập (1966)	Miền Nam	0.46	2.4 m	24° / 35°	42%	0.21 / 9.2 h⁻¹
Thư viện KHTH TP.HCM (1971)	Miền Nam	0.38	1.8 m	45° / 18°	58%	0.19 / 8.8 h⁻¹
Nhà nghỉ Sầm Sơn (1963)	Miền Bắc	0.48	2.1 m	38° / 12°	46%	0.25 / 9.4 h⁻¹
ĐH Bách Khoa Hà Nội (1965)	Miền Bắc	0.40	2.0 m	48° / 0°	32%	0.23 / 8.1 h⁻¹

HÀNH TRÌNH 6 GIAI ĐOẠN NGHIÊN CỨU & THỰC NGHIỆM

Bấm vào từng quả cầu đỏ/trắng trên trục thời gian để đóng/mở chi tiết từng giai đoạn:

GĐ 01

Bước 01 Khảo sát & Đo đạc Thực địa

01. Khảo sát Kiến trúc Hiện đại & Đo đạc Vi khí hậu

Đo đạc nhiệt độ, bức xạ, độ ẩm và vận tốc gió (5 nút cảm biến S0–S4 chuẩn ISO 7726) tại 12 nhà ống đại diện ở Đà Nẵng; tổng hợp thông số hình thái lam chắn nắng, loggia và bông gió.

✓ Kết quả: Bộ dữ liệu đo đạc thực địa 12 nhà ống Đà Nẵng

GĐ 02

Bước 02 Tham số hóa Mặt bằng & Facade

02. Mô hình Tham số Hóa Mặt bằng & Mặt đứng

Xây dựng bộ quy tắc kiểm tra bố cục mặt bằng nhà ống (tỷ lệ diện tích hữu ích ≥ 82%) và hiệu chuẩn mô phỏng nhiệt – gió với số liệu đo thực tế đạt chuẩn ASHRAE Guideline 14.

✓ Kết quả: Bộ sinh mẫu tham số CSP & Mô hình hiệu chuẩn

GĐ 03

Bước 03 Mô phỏng CFD & Phân rã POD

03. Mô phỏng Dữ liệu Gió, Ánh sáng & Bức xạ

Thực hiện mô phỏng đa độ phân giải (15.000 mẫu AFN + 600 mẫu CFD OpenFOAM) và phân rã trực giao 16-mode POD mặt cắt dọc để trích xuất đặc trưng dòng chảy qua giếng trời.

✓ Kết quả: Cơ sở dữ liệu vi khí hậu & 16 Mode POD

GĐ 04

Bước 04 Huấn luyện Dual-ONNX

04. Huấn luyện Mô hình Dự báo & Tạo sinh Phương án

Huấn luyện mạng dự báo nhanh MultiTaskTropicalSurrogate (1.8 ms) và mạng tạo sinh đồng thời mặt bằng – mặt đứng CoupledGraphCVAE qua cơ chế lan truyền ngược vật lý (BPTS).

✓ Kết quả: Bộ trọng số mô hình Dual-ONNX thời gian thực

GĐ 05

Bước 05 Kiểm chứng 8.760 Giờ & Bài báo

05. Kiểm chứng Năng lượng Năm & Hoàn thiện Bài báo

Đánh giá hiệu năng vận hành 8.760 giờ/năm qua giao diện FMI (.fmu) với dữ liệu thời tiết Đà Nẵng, đóng gói plugin Rhino/Grasshopper và hoàn thiện bản thảo bài báo khoa học.

✓ Kết quả: Bản thảo Bài báo Khoa học & Công cụ Grasshopper

GĐ 06

Bước 06 Nền tảng Web Thực nghiệm

06. Ứng dụng Web Tương tác & Hướng dẫn Thiết kế

Phát hành nền tảng web thử nghiệm trực tiếp kết hợp bản đồ GIS, dữ liệu khí hậu thực tế và mô hình Gemini AI hỗ trợ kiến trúc sư, chủ nhà tối ưu hóa thiết kế nhà ống.

✓ Kết quả: Nền tảng Web Mở & Tài liệu Hướng dẫn Thiết kế

03. KIẾN TRÚC MÔ HÌNH TÍNH TOÁN DUAL-ONNX & MÃ NGUỒN

COUPLED GRAPH-TO-FACADE DUAL-ONNX PIPELINE

Kiến trúc Mạng Kép (Graph-GCN Surrogate + Graph-CVAE) & Đồng mô phỏng FMU

$$\mathcal{L}_{\text{total}} = \mathcal{L}_{\text{recon}}(G, X_{\text{fac}}) + \beta D_{\text{KL}}\big(q_\phi(Z) \parallel \mathcal{N}(0, I)\big) + \lambda_{\text{phys}} \mathcal{L}_{\text{physics}}\big(f_\theta(\hat{G}, \hat{X}_{\text{fac}}, C_{\text{site}})\big) + \lambda_{\text{CSP}} \mathcal{L}_{\text{CSP}}$$

Đặc tả Hệ Tensor Đồng thời Mặt bằng – Mặt đứng

1. Spatial Graph (H_v, A) [B, 8, 6] & [B, 8, 8]

8 nút không gian nhà ống (Loggia, Khách T1, Thang, Giếng trời, Bếp, Ngủ trước, Ngủ sau, Sân sau) × 6 thuộc tính 2.5D.

2. Facade DNA (X_facade) [B, 14] / [B, 16] Float32

Độ sâu loggia, độ vươn ô-văng, độ rỗng gạch bông gió φ, góc nghiêng lam ngang/đứng, WWR, khoảng hở vỏ 2 lớp, tỷ lệ giếng trời...

3. Site & Climate (C_site) [B, 8] / [B, 6] Float32

Kích thước lô đất (W, L, N_floors), góc phương vị mặt đứng, bề rộng đường, nhiệt độ T_amb, vận tốc gió v_wind và bức xạ I_solar.

4. Perf_Metrics & POD_Modes [B, 4] + [B, 16] Float32

4 chỉ số [ACH (h⁻¹), sDA (%), SHG (kWh/m²), ATC (%)] + 16 hệ số trực giao POD tái tạo trường vận tốc gió mặt cắt dọc.

⬇ .PY

// Populated dynamically by app.js

04. BÀI BÁO KHOA HỌC & KẾT QUẢ KIỂM CHỨNG THỰC NGHIỆM

BÀI BÁO KHOA HỌC • RESEARCH ARTICLE (ELSEVIER FORMAT)

Bài báo Nghiên cứu: Tối ưu hóa Đồng thời Mặt bằng & Mặt đứng Nhà ống Nhiệt đới

Bản thảo bài báo khoa học đầy đủ, biểu đồ kết quả thực nghiệm và gói mã nguồn LaTeX.

Tải main.tex Tải references.bib Script Biểu đồ 300 DPI

ĐỐI SÁNH DỰ BÁO SURROGATE VỚI MÔ PHỎNG OPENFOAM CFD & RADIANCE

ASHRAE Guideline 14

PHÂN TÍCH ĐỘ NHẠY HÌNH THÁI TOÀN CỤC (SHAP)

Giếng trời × Bông gió

BUILDING AND ENVIRONMENT • RESEARCH ARTICLE PREPRINT

Đà Nẵng, Việt Nam • 2026

Coupled Plan-to-Facade Optimization for Microclimatic Comfort in Tropical Tube Houses Using a Multi-Fidelity Physics-Guided Graph-CVAE

Nguyễn Thanh Hoàng (hoangnt@dau.edu.vn)

Tóm tắt Bài báo (Abstract)

Quá trình đô thị hóa nhanh tại các đô thị duyên hải miền Trung như Đà Nẵng đã làm phổ biến loại hình nhà ống mật độ cao ($W \in [3.5, 6.0]\text{ m}$, $L \in [15, 25]\text{ m}$) bị bao bọc bởi 3 bức tường biên liền kề. Việc tách rời giữa phân khu không gian nội thất và mặt đứng kính phẳng hướng Tây/Đông gây quá nhiệt bức xạ ($\text{SHG} > 110\text{ kWh/m}^2\cdot\text{năm}$) và tù đọng không khí vùng lõi ($\text{ACH} < 2.1\text{ h}^{-1}$). Kế thừa các giải pháp thích ứng vi khí hậu của Kiến trúc Hiện đại Việt Nam sau 1954 (lam chắn nắng brise-soleil, gạch bông gió claustra, loggia đệm sâu và giếng trời đối lưu nhiệt), bài báo đề xuất khung tối ưu hóa đồng thời Mặt bằng – Mặt đứng vận hành trên kiến trúc mạng kép Dual-ONNX. Kết quả đồng mô phỏng 8.760 giờ chứng minh phương án đề xuất tăng thông gió tự nhiên lên $9.8\text{ h}^{-1}$ ($+366\%$), giảm $64.2\%$ bức xạ nhiệt, nâng số giờ tiện nghi thụ động đạt chuẩn ASHRAE 55 lên $84.6\%/\text{năm}$ và tiết kiệm $48.2\%$ điện năng làm mát.

1. Đặt vấn đề & Sự Hội tụ Di sản Kiến trúc Hiện đại Bắc – Nam

Trong hình thái nhà ống sâu ($L/W > 4.0$) chỉ có một mặt thoáng tiếp xúc đường phố và mặt mái, dòng chảy thông gió tự nhiên phụ thuộc chặt chẽ vào sự phối hợp đồng bộ giữa áp suất gió mặt tiền (qua lớp gạch thông gió $\phi_{\text{breeze}}$ và loggia đệm $d_{\text{loggia}}$) với lực đẩy nổi nhiệt học tại giếng trời trung tâm ($A_{\text{atrium}}$).

2. Phương pháp luận: Đo đạc Thực địa & Mô hình Giảm bậc POD

Chiến dịch đo đạc thực địa được tiến hành tại 12 nhà ống đại diện ở Đà Nẵng với 5 nút cảm biến đồng bộ (S0–S4) theo chuẩn ISO 7726 và ASHRAE 55-2023:

$$T_{\text{mrt}} = \left[ (T_g + 273.15)^4 + \frac{1.1 \times 10^8 v_a^{0.6}}{\varepsilon_g D_g^{0.4}} (T_g - T_a) \right]^{1/4} - 273.15$$ $$\mathbf{u}(\mathbf{x}; G, X_{\text{facade}}) \approx \bar{\mathbf{u}}(\mathbf{x}) + \sum_{k=1}^{16} \alpha_k(G, X_{\text{facade}}) \, \Phi_k(\mathbf{x})$$

3. Kết quả Thực nghiệm & Kiểm chứng Đồng mô phỏng 8.760 Giờ

Table 1. Out-of-sample Surrogate Accuracy vs. ASHRAE Guideline 14

Target Metric	R²	RMSE	NMBE (±10%)	CV-RMSE (≤30%)
ACH (h⁻¹)	0.974	0.38	+1.12%	5.41%
sDA_300/50% (%)	0.981	2.14	-0.84%	4.18%
SHG (kWh/m²·yr)	0.978	2.65	+1.45%	4.92%
ATC (%)	0.969	1.92	-1.18%	5.86%

Table 2. Annual 8,760-Hour Co-Simulation (5×20m West Tube House)

Strategy	ACH (h⁻¹)	SHG (kWh/m²)	ATC (%)	Cooling EUI
Baseline Glazed	2.1	118.4	44.8%	78.6 kWh/m²
Plan-Only Opt.	4.8	96.2	58.2%	64.1 kWh/m²
Facade-Only Opt.	5.4	46.8	69.4%	51.3 kWh/m²
Coupled Graph-CVAE	9.8 (+366%)	42.4 (-64%)	84.6%	40.7 (-48%)