Các công trình Xanh tốt nhất năm 2014 ở Hoa Kỳ

Không phải là nơi khởi đầu của phong trào công trình xanh trên thế giới, nhưng Hoa Kỳ đang cho thấy đây là mảnh đất “màu mỡ” cho những công trình xanh với số lượng nhiều nhất thế giới. Ngoài ra, công cụ đánh giá LEED là công cụ đánh giá công trình xanh phổ biến nhất với hơn 69000 công trình (dự án) LEED trên toàn cầu1. Nhiều công trình kiến trúc đã được thiết kế với những ý tưởng mới lạ, độc đáo, ứng dụng kỹ thuật tiên tiến, qua đó góp phần định hình cho một trào lưu kiến trúc mới,trong tương lai gần được xem như một xu thế kiến trúc của thời đại – Kiến trúc xanh.

Tapered structure defers to foliage and helps to minimize impacts to the natural environment. - Photo Credit Photography by Joe Fletcher

Người Mỹ có thể tự hào về những công trình xanh mà họ đã thiết kế và xây dựng, nhiều công trình trong số đó đã trở thành những điển hình của kiến trúc bền vững. Hàng năm, Hội KTS Hoa Kỳ (AIA) đều tổ chức bình chọn các công trình xanh tiêu biểu để giới thiệu những thành tựu kiến trúc và những giải pháp thiết kế độc đáo đến với giới KTS và công chúng. Chúng tôi lựa chọn 04 trong số 10 công trình xanh tiêu biểu năm 2014 (vừa được công bố vào tháng 1/2015) để giới thiệu đến bạn đọc gồm: The Sustainability Treehouse; Bushwick Inlet Park; John and Frances Angelos Law Center; và David and Lucile Packard Foundation Headquarters. Những công trình độc đáo này đã được bình chọn dựa trên những tiêu chí đánh giá gắt gao về các giải pháp thiết kế sáng tạo hướng đến sự bền vững và tiết kiệm năng lượng.

Site Plan - Photo Credit Rendering by Mithun

The Sustainability Treehouse – Kiến trúc tìm về với thiên nhiên

Interactive exhibits empower visitors to translate knowledge into action. - Photo Credit Photography by Joe FletcherĐược hoàn thành vào năm 2013 tại Tây Virginia, The Sustainability Treehouse không chỉ là nơi gặp gỡ giao lưu của mọi người, mà còn là không gian tương tác giữa con người với tự nhiên. Đây là địa điểm lý tưởng dành cho những ai đam mê các chuyến dã ngoại, quan tâm đến các vấn đề môi trường và kiến trúc sinh thái. Bên cạnh đó, đây còn là “mái trường” góp phần giáo dục sự hiểu biết của chúng ta về cuộc sống tự nhiên và gợi nhớ về một thời xa xưa của cha ông, khi không gian sống được tổ chức dưới những tán cây trong rừng, trong những hang đá và trên những cành cây. Với chi phí đầu tư xây dựng khoảng 7,7 triệu USD, công trình đáp ứng các tiêu chí về quản lý và tái sử dụng các nguồn năng lượng tự nhiên, cùng hệ thống quản lý vận hành công trình hiện đại.
Sections - Photo Credit MithunCấu trúc độc đáo cao hơn 38m này được nâng đỡ bởi hệ thống khung thép, cho phép các bộ phận liên kết với nhau rất ngẫu hứng. Không gian trong nhà gồm các phòng trưng bày và lớp học, nơi giới thiệu cho khách tham quan về những giải pháp thiết kế bền vững, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tận dụng lợi thế của khu vực. Các không gian bên ngoài được tổ chức thành các lối đi, bậc thang, và những khu vực nghỉ ngơi, giúp người tham quan trải nghiệm các cao độ khác nhau và đắm mình trong không gian thiên nhiên trong lành tinh khiết.
Lấy ý tưởng về “ngôi nhà của chim bồ câu”, The Sustainability Treehouse được thiết kế hòa mình dưới những tán lá của khung cảnh núi rừng. Sự che chắn của những vòm cây xung quanh khiến cho những vệt nắng in bóng trên nền nhà và mảng tường. Điều đặc biệt là tất cả các không gian đều được thiết kế nhằm cung cấp cho du khách góc nhìn chân thực nhất về cuộc sống tự nhiên.

Floor Plans - Photo Credit MithunThe Sustainability Treehouse đã chứng minh tính hiệu quả của các giải pháp thiết kế tiết kiệm năng lượng khi tận dụng tối đa những lợi thế của khu vực: Vỏ bao che được cách nhiệt hợp lý, tối ưu hóa phương vị công trình, khai thác hiệu quả ánh sáng tự nhiên, vật liệu địa phương có khả năng chống chịu thời tiết,… Ngoài ra, các giải pháp công nghệ cao như: Sử dụng pin năng lượng mặt trời, tua-bin gió, và hệ thống địa nhiệt đã giúp giảm 69% năng lượng tiêu thụ (so với mô hình tiêu chuẩn của ASHRAE). Hơn 6,5 kW điện năng từ pin năng lượng mặt trời và 4 kW từ hệ thống năng lượng tua-bin gió giúp công trình gần như không dùng điện lưới. Công trình còn là một hình mẫu thành công về việc sử dụng và quản lý nước với toàn bộ lượng nước mưa được tích trữ và tái sử dụng một cách hiệu quả; và gần như không sử dụng nguồn nước của thành phố.

Indoor spaces are immersed within the forest canopy and rely on natural cooling and foliage for shading. - Photo Credit Photography by Joe Fletcher

Dynamic circulation is integral to the treehouse experience and recalls the fascination of childhood play. - Photo Credit Photography by Joe Fletcher

Bushwick Inlet Park – Sự hồi sinh cho một vùng đất

image003546456456456
Vẻ đẹp hài hòa của Bushwick Inlet Park đến từ sự đơn giản mà hợp lý. Ảnh: Kiss + Cathcart Architects (nguồn: www.archdaily.com)

Chính thức được đưa vào sử dụng từ 10/2013, Công viên Bushwick Inlet Park (LEED bạc) là minh chứng cho một sự hồi sinh vùng đất tưởng chừng như bị bỏ quên ở Brooklyn, New York. Nằm ở khu cảng Williamburg, dự án này là một phần trong chuỗi dự án cải tạo các khu vực ven sông East River thành một không gian công cộng. Những người thiết kế đã tạo nên một không gian gần 2,5 ha bao gồm các không gian cho các hoạt động điền kinh, khu sinh hoạt cộng đồng, và các không gian mở.
Công viên được thiết kế như đang bao trùm toàn bộ công trình bên dưới và hướng ra phía bờ sông với bờ dốc thoải, tạo nên một không gian công cộng với những lối đi zíc zắc từ thấp đến cao. Từ công viên, du khách được chiêm ngưỡng những góc nhìn đẹp hướng ra bờ sông, nơi khung cảnh của khu Manhattan sầm uất với những tòa nhà cao tầng chạy dọc theo đường chân trời ở phía xa. Với diện tích sàn gần 1442 m2, được chia làm hai khu vực chính bao gồm: Khu vực nhà quản lý ở phía Bắc và khu vực sinh hoạt cộng đồng ở phía Nam.

53682ae3c07a80292e000016_bushwick-inlet-park-kiss-cathcart_roof-1000x785

53682af3c07a80292e000017_bushwick-inlet-park-kiss-cathcart_site-1000x474Với diện tích mặt bằng mái 1625 m2, công trình được thiết kế nhằm tận dụng tối đa nguồn nước mưa thu được, góp phần tạo nên một khu vực phủ xanh đa dạng. Nguồn nước mưa thu được từ mái công trình được tích trữ trong hệ thống bể chứa 57 m3 dưới mặt đất để tưới cho hệ thống vườn trên mái và các nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt. Ngoài ra, mái dốc được phủ bằng lớp cỏ phía trên nhằm tối ưu hóa lợi ích của thiết kế thụ động, giúp tránh được nắng nóng ở những hướng bất lợi và làm cho các không gian bên dưới luôn mát mẻ trong mùa hè.image010456456546

Diện tích cửa sổ chiếm 16% tổng diện tích mặt tường giúp cho các không gian bên trong luôn nhận được ánh sáng tự nhiên. Hệ thống quản lý chiếu sáng công trình đều được điều khiển tự động theo thời gian, và cảm biến theo người sử dụng. Điều đặc biệt là công trình hầu như không sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch mà sử dụng các nguồn năng lượng tự nhiên như: Hệ thống pin năng lượng mặt trời với công suất 66.15 kW, cung cấp 36% nguồn năng lượng điện phục vụ cho toàn công trình. Do đó, Bushwick Inlet Park tiết kiệm được 51% nguồn năng lượng so với công trình tiêu chuẩn của ASHRAE 90.1-2004.

View of Manhattan from Upper Plaza - Photo Credit © Paul Warchol1

5368298cc07a80b5c5000010_bushwick-inlet-park-kiss-cathcart_13-49-06a_credit_paul_warchol-2880-1000x692

 

(top) Aerial view of park and building; (bottom) Active Design usage - Photo Credit (top) Malcolm Pinckney © 2013 New York City, NYC Parks (bottom) Jeremy Moseley

Diagram of systems and photo of Green Roof - Photo Credit Diagram Kiss + Cathcart, Architects © New York City, NYC Parks Photo © Paul Warchol1

John and Frances Angelos Law Center – Kết nối không gian độc đáo

51f84196e8e44ef7d4000162_john-and-frances-angelos-law-center-behnisch-architekten_9729-19-749x1000

Nằm tại ngã tư phố Charles và Mount Royal của thành phố Baltimore, ngôi nhà mới của Khoa luật John and Frances Angelos được hoàn thành vào 4/2013, đáp ứng được những mong đợi về một trung tâm đào tạo luật chất lượng và uy tín hàng đầu Hoa Kỳ. Công trình là minh chứng cho cam kết của Đại học Baltimore bằng hành động thiết thực nhằm đối phó với các vấn đề biến đổi khí hậu và môi trường toàn cầu.

Không gian thông tầng - “Trái tim” của công trình - Ảnh: Brad Feinknopf.
Không gian thông tầng –
“Trái tim” của công trình – Ảnh: Brad Feinknopf.

 

Công trình có tổng suất đầu tư 114,3 triệu USD này được tổ hợp bởi những khối có hình chữ L đan xen, với không gian bên trong được tổ chức thành các văn phòng làm việc, lớp học, thư viện và khu quản lý. Trong đó, không gian lớp học và các văn phòng luật được tổ chức xen kẽ tạo ra sự tương tác giữa sinh viên luật với công việc thực tế. Điểm nhấn của công trình là khu vực thông tầng giữa nhà, nơi gặp gỡ giữa sinh viên, luật sư và những người quản lý, tạo nên một không gian sư phạm đặc trưng của trường luật. Tính độc đáo được thể hiện qua việc sử dụng màu sắc khác nhau làm điểm nhấn phân biệt cho từng không gian chức năng. Màu xanh lục được sử dụng làm điểm nhấn cho các không gian quản lý, lớp học và các văn phòng làm việc, trong khi màu vàng làm điểm nhấn cho không gian thư viện và các khu vực nghỉ ngơi.

Giải pháp tổ chức mặt bằng của John and Frances Angelos Law Center
Giải pháp tổ chức mặt bằng của John
and Frances Angelos Law Center

Với đặc tính khu vực có khí hậu hơi lạnh (nhiệt độ trung bình tháng trên -1°C và trung bình cực đại mùa hè trên 21°C) tác động của bức xạ nhiệt và sự gia nhiệt của thiết bị, con người bên trong, giải pháp làm mát thụ động là chủ đích của các ý tưởng thiết kế ban đầu. Giải pháp thông tầng giữa nhà ngoài hiệu quả thiết kế không gian còn mang lại hiệu quả thông gió tự nhiên cho các không gian bên trong, nhờ sự chênh lệch nhiệt độ giữa các không gian trong và ngoài công trình, tạo ra các dòng khí đối lưu chuyển động. Trong sàn nhà được lắp hệ thống ống nước lạnh để làm mát. Hệ thống cửa mái, cửa thông tầng giữa nhà được điều khiển bằng hệ thống điều khiển tự động theo điều kiện khí hậu bên ngoài. Ngoài ra, hệ thống quạt đẩy không khí được bố trí trên mái thông tầng sẽ được bật khi tốc độ thông gió tự nhiên thấp, nhằm đảm bảo chất lượng thông gió xuyên phòng cho tất cả các không gian.
Trong quá trình thiết kế, các giải pháp chiếu sáng tự nhiên cho các không gian lớp học, văn phòng và thư viện được tính toán và phân tích. Hệ thống các cửa lấy sáng được thiết kế hợp lý nhằm đảm bảo hệ số độ rọi tự nhiên luôn đạt 3% cho các không gian. Hệ thống che nắng bên ngoài có thể di động cho phép người sử dụng điều chỉnh nhằm tối đa chất lượng chiếu sáng tự nhiên. Các mặt tường tiếp xúc với không gian thông tầng được cấu tạo bằng các lớp kính trong suốt, cho phép không gian được chiếu sáng tự nhiên và kết nối các hoạt động bên trong và bên ngoài, đặc biệt là các hoạt động sinh hoạt học thuật của trường.
Điều đặc biệt khi quan sát công trình từ bên ngoài, mặt đứng công trình được chia thành 3 phần gồm: mặt đứng văn phòng/lớp học; mặt đứng thư viện và mặt đứng không gian thông tầng. Dự án đạt được hiệu quả sử dụng năng lượng theo dự luật của Hội KTS Hoa Kỳ (AIA) đến năm 2030 với 62.2% lượng phát thải carbon được giảm thải và được trao chứng nhận LEED Bạch kim.

t1 - 51f84243e8e44e625700016c_john-and-frances-angelos-law-center-behnisch-architekten_level_6_plan-1000x788 (1)

t2 51f84298e8e44e3ef7000130_john-and-frances-angelos-law-center-behnisch-architekten_level_12_plan-1000x790

t3 51f84221e8e44e3ef700012e_john-and-frances-angelos-law-center-behnisch-architekten_garden_level_plan-1000x830

image012-456456
Vai trò của không gian sân trong với hiệu quả thông gió tự nhiên – (nguồn: www.archdaily.net)

David and Lucile Packard Foundation Headquarters – Sự hài hòa giữa công trình và cảnh quan

View looking south. - Photo Credit Jeremy Bittermann

 

Với nguồn kinh phí đầu tư trên 37 triệu USD, dự án David and Lucile Packard Foundation Headquarters được xây dựng đã làm thay đổi diện mạo của khu vực, với mật độ xây dựng 35% và tỷ lệ phủ xanh bề mặt lên đến 90%. Ngôi nhà mới của David and Lucile Packard Foundation là minh chứng cho nỗ lực nhằm nâng cao hiệu quả và chất lượng cuộc sống tại một khu vực có những điều kiện tự nhiên bất lợi. Trước khi được xây dựng, nơi đây vẫn còn là khu đất trơ trọi với rất ít công trình được xây dựng và cây xanh. Điều này đặt ra một thách thức cho những nhà thiết kế và quy hoạch: Làm thế nào nâng cao mật độ công trình xây dựng và thay đổi diện mạo khu vực trở nên thu hút hơn?

Sustainable systems diagram. - Photo Credit EHDDCông trình được thiết kế phù hợp với điều kiện khí hậu của khu vực, giúp kết nối các không gian bên trong và bên ngoài bằng vách kính trong suốt lớn. Mặt bằng công trình được thiết kế gồm 3 khối công trình bố trí song song, xen kẽ ở giữa là khu vực sân trong, được ví như “căn phòng” lớn nhất trong dự án, đóng vai trò là không gian gặp gỡ và được tổ chức theo phong cách đồng quê của vùng California. Các thiết kế chi tiết được kiểm tra để đảm bảo tiện nghi vi khí hậu cả trong mùa đông và mùa hè.

Site and Context Plan - Photo Credit EHDDHiệu quả của các giải pháp thiết kế bền vững đạt được bằng giải pháp chiếu sáng và che nắng cho công trình bao gồm: Mái che của công trình vươn rộng giúp đạt hiệu quả che nắng, sử dụng cây xanh và màn che nắng bên trong cho các vị trí bất lợi do bị nắng chiếu. Công trình được chiếu sáng tự nhiên toàn bộ nhờ bố cục mặt bằng gồm hai khối công trình đặt song song với khoảng sân vườn ở giữa đóng vai trò là trung tâm trong tổng thể. Chiều rộng của mỗi khối là 12 m cho phép tổ chức các giải pháp chiếu sáng tự nhiên từ 2 phía, đồng thời tạo nên các góc nhìn kết nối trong và ngoài nhà.

Ground and Second Floor Plans - Photo Credit EHDDCông trình sử dụng hài hòa hệ thông chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo luân phiên, được điều chỉnh tự động theo điều kiện ánh sáng trong phòng. Nước mưa từ mái nhà được tận thu và tích trữ trong một bể chứa có dung tích 76 m3 dưới lòng đất, đáp ứng nhu cầu sử dụng cho 90% các thiết bị trong các khu vệ sinh và 60% cho nhu cầu tích trữ. Vỏ bọc công trình làm bằng các tấm đồng tái sinh 75%. Lượng phát thải carbon từ vật liệu (embodied carbon) được giảm thiểu do sử dụng gỗ khai thác bền vững và đá ở vùng giáp ranh Nevada và Utah gần đó.

Building sections showing bioclimatic design strategies. - Photo Credit EHDDElevations - Photo Credit EHDDCông trình hướng đến việc cắt giảm tối đa nhu cầu sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch bằng việc đi sâu nghiên cứu các giải pháp chiếu sáng và thông gió tự nhiên, cấu tạo lớp kính 3 lớp, tích trữ nước mưa, và hệ thống làm mát bằng các tấm bức xạ lạnh – sử dụng nước được làm lạnh vào ban đêm và trữ trong bể nước ngầm 50000 gallon, tiết kiệm đến 90% năng lượng so với chạy điều hòa truyền thống. Một hệ thống pin năng lượng mặt trời công suất 285 kW đã đáp ứng cơ bản nhu cầu năng lượng. Công trình còn thặng dư năng lượng với mức năng lượng tiêu thụ là (âm) – 4 kBTU/ft2/năm.

Giá trị thẩm mỹ và sự hài hòa đến từ mọi góc nhìn của công trình - Ảnh: Jeremy Bittermann and David Livingston.
Giá trị thẩm mỹ và sự hài hòa đến từ mọi góc nhìn của công trình –
Ảnh: Jeremy Bittermann and David Livingston.

View towards the southeast with large meeting room visible in foreground. - Photo Credit Jeremy Bittermann

Lời kết

Công trình xanh giờ đây không còn là mới mẻ và xa lạ đối với các KTS ở Hoa Kỳ – Điều mà cách đây khoảng 20 năm mới chỉ là sự khởi đầu. Cho đến tháng 1/2015, đã có hơn 69000 dự án LEED trên toàn cầu với khoảng 335 triệu m2 sàn xây dựng. Nhìn về nước ta, công trình xanh vẫn còn là một câu chuyện bên lề đối với nhiều KTS hành nghề và các công cụ đánh giá công trình xanh như LOTUS vẫn chưa được biết đến. Tính đến tháng 8/2013 Việt Nam mới chỉ có khoảng 41 công trình đã được cấp hoặc đang đăng ký chứng nhận xanh. Rõ ràng chúng ta còn nhiều việc phải làm để hướng đến một nền “Kiến trúc xanh cho Việt Nam”.
Trong bài viết này, chúng tôi cố đưa vào thông tin giá thành xây dựng các công trình. Các công trình nói trên nói chung đều có giá thành xây dựng rất cao. Ví dụ: The Sustainability Treehouse có giá thành hơn 24000US$/m2, của David and Lucile Packard Foundation Headquarters là 8145 US$/m2. Đây là một trở ngại khó đáp ứng trong điều kiện kinh tế xã hội Việt Nam. Ngoài ra, việc chậm đổi mới trong viêc đào tạo KTS theo hướng bền vững cũng làm trì hoãn nhân rộng phong trào công trình xanh. Có lẽ phải mất vài mươi năm nữa chúng ta mới có được thế hệ KTS vững vàng trong thiết kế công trình xanh.
Khi đang thực hiện bài viết này, chúng tôi cũng đang song song tiến hành một đợt tập huấn dài về “Thiết kế công trình xanh” cho các KTS của một đơn vị tư vấn thiết kế, vốn đang muốn chuyển hẳn sang hướng Kiến trúc xanh. Điều này cho thấy, nhu cầu cập nhật các kiến thức và kỹ năng công trình xanh đang lớn dần và công trình xanh không còn là câu chuyện riêng của những nhà nghiên cứu hay giảng viên nữa. Đây là tín hiệu đáng mừng để hy vọng về một sự thay đổi tích cực trong thời gian tới.

ThS. KTS Lê Thanh Hòa
Khoa Kỹ thuật Xây dựng – Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Cao đẳng Công nghệ Đà Nẵng
TS. KTS Nguyễn Anh Tuấn
Khoa Kiến trúc – Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng

(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 05-2015)