Sinh viên thường thiết kế ô văng sâu cho mặt Nam và để trống mặt Bắc, với niềm tin “mặt Bắc không có nắng”. Niềm tin này đến từ sách vở châu Âu, nơi mặt trời luôn nằm phía Nam. Ở Việt Nam — nằm giữa xích đạo và chí tuyến Bắc — mặt trời giữa trưa mùa hè có lúc nằm phía Bắc, và mặt Bắc nhận nắng sớm, nắng chiều vào những tháng nóng nhất.
Biểu đồ mặt trời (sun path diagram) là công cụ để thay niềm tin bằng số. Đọc được nó, bạn biết mặt nào cần che, che lúc mấy giờ, tháng nào, và che bằng hình thức gì.
Hai góc là đủ để mô tả vị trí mặt trời
- Góc cao (altitude): góc giữa tia nắng và mặt phẳng nằm ngang. 90 độ là đỉnh đầu, 0 độ là đường chân trời.
- Góc phương vị (azimuth): hướng của mặt trời chiếu xuống mặt đất, đo từ hướng Bắc theo chiều kim đồng hồ.
Biểu đồ mặt trời là hình chiếu bầu trời xuống một vòng tròn: các vòng đồng tâm là góc cao, các tia từ tâm là phương vị, và các đường cong là quỹ đạo mặt trời trong từng tháng. Các điểm trên đường cong ứng với giờ trong ngày.
Tính nhanh góc cao giữa trưa theo vĩ độ
Không cần phần mềm, bạn tính được góc cao mặt trời lúc chính ngọ ở ba thời điểm mốc bằng công thức đơn giản. Gọi φ là vĩ độ, δ là độ xích vĩ của mặt trời (khoảng +23,4 độ ngày hạ chí, 0 độ ngày xuân phân và thu phân, −23,4 độ ngày đông chí). Góc cao giữa trưa bằng 90 − |φ − δ|, và mặt trời nằm phía Nam nếu φ lớn hơn δ, phía Bắc nếu φ nhỏ hơn δ.
| Thời điểm | Hà Nội (khoảng 21 độ Bắc) | TP.HCM (khoảng 10,8 độ Bắc) |
|---|---|---|
| Hạ chí (khoảng 21/6) | khoảng 87,6 độ, hơi chếch phía Bắc | khoảng 77,4 độ, chếch phía Bắc |
| Xuân phân, thu phân | khoảng 69 độ, phía Nam | khoảng 79,2 độ, phía Nam |
| Đông chí (khoảng 22/12) | khoảng 45,5 độ, phía Nam | khoảng 55,8 độ, phía Nam |
Hai điều rút ra ngay. Thứ nhất, ở TP.HCM, mặt trời giữa trưa nằm phía Bắc trong một khoảng thời gian dài quanh hạ chí (từ khoảng cuối tháng Tư đến cuối tháng Tám, khi xích vĩ lớn hơn vĩ độ). Thứ hai, mùa đông ở Hà Nội mặt trời thấp hơn hẳn, nắng xiên sâu vào nhà qua cửa hướng Nam — một lợi thế nếu muốn sưởi ấm tự nhiên, và là lý do ô văng mặt Nam ở miền Bắc cần tính để che hè mà vẫn đón đông.
Buổi sáng và buổi chiều: nơi mặt Đông và Tây chịu trận
Góc cao giữa trưa lớn nghĩa là nắng trưa chủ yếu đổ lên mái, ít vào tường. Tường đứng chịu nắng nhiều nhất vào đầu buổi sáng và cuối buổi chiều, khi mặt trời thấp. Đây là lý do mặt Tây khó chịu nhất: nắng chiều góc thấp, chiếu gần vuông góc vào tường và cửa, đúng lúc không khí đã nóng cả ngày.
Góc thấp cũng có nghĩa ô văng ngang gần như vô dụng cho mặt Tây. Muốn che tia nắng góc cao 15–20 độ bằng ô văng ngang, ô văng phải sâu gấp mấy lần chiều cao cửa. Mặt Tây cần lam đứng, lam nghiêng, mặt dựng thứ hai, cây xanh hoặc đơn giản là ít cửa.
Mặt Bắc ở Việt Nam: không phải “không có nắng”
Vào mùa hè, mặt trời mọc ở phía Đông Bắc và lặn ở phía Tây Bắc. Mặt Bắc nhận nắng góc thấp vào sáng sớm và chiều muộn. Ở miền Nam, mặt Bắc còn nhận nắng giữa ngày vào những tháng mặt trời chếch Bắc. Lượng nắng này ít hơn mặt Tây nhiều, nhưng đủ để một phòng làm việc kính lớn hướng Bắc bị chói và nóng vào chiều hè. Mặt Bắc vẫn là hướng tốt cho ánh sáng ổn định, nhưng cần ô văng nông hoặc lam đứng ngắn ở hai mép cửa.
Dùng biểu đồ mặt trời trong đồ án
- Xác định hướng thật của khu đất, không phải hướng “gần đúng” theo lời chủ nhà. Lệch 20 độ làm thay đổi hẳn giờ nắng chiếu vào mặt tiền.
- Đặt biểu đồ lên mặt bằng, xoay đúng hướng Bắc. Vẽ đường pháp tuyến của từng mặt đứng.
- Tìm giờ nắng chiếu vào từng mặt: mặt đứng chỉ nhận nắng khi mặt trời nằm trong nửa bầu trời phía trước nó.
- Chồng giờ nắng lên giờ sử dụng: phòng ngủ cần mát buổi tối, phòng làm việc cần tránh chói giờ hành chính. Chỉ che những giờ có người dùng và nóng.
- Kiểm tra bằng mô hình: dựng khối đơn giản trong phần mềm có mô phỏng bóng đổ, xem ba ngày mốc lúc 8h, 12h, 16h.
Áp dụng: bài tập tính tay với một mặt tiền hướng Tây Nam
Cho một nhà phố ở TP.HCM, mặt tiền nhìn về hướng Tây Nam (phương vị pháp tuyến khoảng 225 độ). Hãy:
- Dùng biểu đồ mặt trời của TP.HCM (tải từ công cụ trực tuyến hoặc phần mềm khí hậu), đánh dấu vùng bầu trời mặt tiền “nhìn thấy”.
- Liệt kê các khoảng giờ trong ngày hạ chí, xuân phân và đông chí mà nắng chiếu vào mặt tiền.
- Ghi góc cao mặt trời tại mỗi thời điểm đó. Nếu góc cao lớn (trên khoảng 50 độ) thì ô văng ngang hiệu quả; nếu thấp thì cần lam đứng hoặc lam nghiêng.
- Đề xuất một phương án che nắng và giải thích bằng hai con số: góc bóng đứng và góc bóng ngang mà phương án đó chặn được.
Bài tập này tốn khoảng một buổi, nhưng sau đó bạn sẽ không bao giờ vẽ một ô văng mà không biết nó che được giờ nào.
Những hiểu lầm quen thuộc
- “Hướng Nam là hướng mát nhất ở mọi nơi.” Ở miền Bắc, hướng Nam thuận lợi nhờ che hè đón đông và gió mùa hè. Ở miền Nam, lợi thế đó giảm, vì nắng giữa năm có lúc từ phía Bắc.
- “Nắng trưa là nắng gắt nhất cho tường.” Gắt nhất cho mái thì đúng; cho tường thì nắng chiều thấp mới đáng sợ.
- “Che càng kín càng tốt.” Che quá kín thì mất ánh sáng ban ngày, phải bật đèn, và phòng thiếu gió.
Việc làm tiếp theo: tính bảng góc cao giữa trưa cho quê của bạn bằng công thức ở trên, rồi đứng ở cửa sổ phòng mình lúc 16h một ngày nắng, đo vệt nắng trên sàn. Khi con số trên giấy khớp với vệt nắng trên sàn, bạn đã nắm được công cụ này.
Câu hỏi thường gặp
Mặt trời có chiếu vào hướng Bắc ở Việt Nam không?
Có. Vào mùa hè mặt trời mọc ở Đông Bắc và lặn ở Tây Bắc, nên mặt Bắc nhận nắng sáng sớm và chiều muộn; ở miền Nam, mặt trời giữa trưa còn nằm phía Bắc trong nhiều tháng.
Công thức tính góc cao mặt trời giữa trưa là gì?
Góc cao bằng 90 độ trừ trị tuyệt đối của hiệu giữa vĩ độ và độ xích vĩ mặt trời. Độ xích vĩ khoảng +23,4 độ ngày hạ chí, 0 độ ngày phân, −23,4 độ ngày đông chí.
Vì sao ô văng ngang không che được nắng hướng Tây?
Vì nắng chiều có góc cao thấp, chiếu gần vuông góc vào tường. Muốn che bằng ô văng ngang thì phải rất sâu; lam đứng, lam nghiêng hoặc mặt dựng thứ hai hiệu quả hơn.
Hướng nhà nào mát nhất ở Việt Nam?
Nói chung trục dài nhà theo hướng Đông – Tây, mặt chính quay Nam hoặc Bắc là thuận lợi, nhưng còn phụ thuộc gió, vĩ độ và bối cảnh. Mặt Tây luôn cần che kỹ nhất.
Lấy biểu đồ mặt trời ở đâu?
Nhiều phần mềm dựng hình và công cụ trực tuyến sinh biểu đồ mặt trời theo tọa độ. Quan trọng là nhập đúng vị trí và xoay đúng hướng Bắc thật của khu đất.
