Tóm tắt: Bài viết đánh giá hiệu suất môi trường của nhà ống truyền thống (NOTT) tại Hội An, Việt Nam, thông qua khung mô phỏng tích hợp gồm chiếu sáng tự nhiên, thông gió tự nhiên và tiện nghi nhiệt. Dữ liệu được thu thập từ khảo sát thực địa và mô phỏng năng lượng bằng DesignBuilder, với kết quả được đối sánh theo các tiêu chuẩn LOTUS, TCVN, ASHRAE và LEED. Một số trường hợp nghiên cứu điển hình được phân tích nhằm kiểm tra hiệu quả của các chiến lược thiết kế thụ động dưới các tiêu chí môi trường đương đại. Kết quả cho thấy không có trường hợp nào đáp ứng đồng thời tất cả các tiêu chí, qua đó bộc lộ những hạn chế của NOTT trong việc thích ứng với điều kiện khí hậu và nhu cầu sử dụng hiện nay. Đồng thời, nghiên cứu nhấn mạnh tính liên kết giữa các yếu tố tiện nghi môi trường, đòi hỏi cách tiếp cận thiết kế tích hợp.
Từ khóa: Kiến trúc truyền thống, Hiệu quả năng lượng, Kiến trúc bền vững, Hội An.
Reframing Vernacular Performance: A Simulation-Based Evaluation of Energy Efficiency in Ancient Hoi An Houses
Abstract: This paper evaluates the environmental performance of traditional shophouses (NOTT) in Hoi An, Vietnam, through an integrated simulation framework encompassing daylighting, natural ventilation, and thermal comfort. Data were gathered from field surveys and energy simulations using DesignBuilder, with results benchmarked against LOTUS, TCVN, ASHRAE, and LEED standards. Specific case studies were analyzed to examine the effectiveness of passive design strategies under contemporary environmental criteria. The findings indicate that no case meets all criteria simultaneously, thereby revealing the limitations of traditional shophouses in adapting to current climatic conditions and modern functional requirements. Furthermore, the study emphasizes the interconnectivity between environmental comfort factors, necessitating an integrated design approach.
Key words: Traditional architecture, Energy efficiency, Sustainable architecture, Hoi An.
1. Đặt vấn đề
Lĩnh vực xây dựng là nguồn tiêu thụ năng lượng và phát thải khí nhà kính lớn, đặc biệt tại các đô thị nóng ẩm, nơi nhu cầu làm mát làm gia tăng phụ thuộc vào hệ thống điều hòa cơ khí. Mặc dù kiến trúc đương đại được hỗ trợ bởi tiến bộ công nghệ, cách tiếp cận này thường ưu tiên kiểm soát môi trường chủ động hơn là thích ứng khí hậu, dẫn đến cường độ năng lượng cao.
Ngược lại, kiến trúc truyền thống thể hiện các chiến lược thiết kế thụ động thích ứng khí hậu. Tại Hội An, nhà ống với hình khối hẹp, chiều sâu lớn, sân trong và lớp vỏ linh hoạt cho thấy khả năng điều tiết vi khí hậu hiệu quả [1].
Tuy nhiên, các nghiên cứu hiện nay chủ yếu mang tính định tính, trong khi đánh giá hiệu suất tích hợp dựa trên mô phỏng còn hạn chế đối với kiến trúc bản địa. Trong bối cảnh đó, nhà cổ Hội An cung cấp một trường hợp điển hình để xem xét các đánh đổi hiệu suất dưới tác động của chuyển đổi đương đại [2].
2. Mục tiêu và đóng góp của nghiên cứu
Để giải quyết những khoảng trống nêu trên, nghiên cứu này xây dựng một khung đánh giá đa tiêu chí, dựa trên mô phỏng nhằm phân tích và đánh giá hiệu quả môi trường của các ngôi nhà truyền thống ở Hội An theo ba lĩnh vực liên quan: Chiếu sáng tự nhiên, thông gió tự nhiên và tiện nghi nhiệt. Sử dụng DesignBuilder làm nền tảng mô phỏng chính, nghiên cứu phân tích các loại hình nhà ống điển hình và đối chiếu kết quả với các tiêu chuẩn hiện hành bao gồm LOTUS, LEED, TCVN và ASHRAE. Nghiên cứu nhằm trả lời các câu hỏi sau:
- Các chiến lược thiết kế thụ động trong các ngôi nhà truyền thống ở Hội An giúp cải thiện hiệu quả năng lượng ở mức độ nào so với các tiêu chuẩn bền vững đương đại?
- Các yếu tố kiến trúc đặc trưng của nhà truyền thống Hội An đóng góp như thế nào vào hiệu quả môi trường, bao gồm chiếu sáng tự nhiên, tiện nghi nhiệt và thông gió tự nhiên?
3. Tổng quan về nghiên cứu
Hiệu quả năng lượng trong kiến trúc nhà ở được xem là một chiến lược then chốt trong ứng phó với biến đổi khí hậu và thúc đẩy phát triển bền vững. Các nguyên lý thiết kế thụ động, bao gồm tối ưu hóa chiếu sáng tự nhiên, thông gió tự nhiên và tiện nghi nhiệt, có khả năng giảm nhu cầu năng lượng đồng thời nâng cao chất lượng môi trường trong nhà. Crisis Resilient Urban Futures (2023) xác định cải tạo hiệu quả năng lượng cho công trình di sản là hướng tiếp cận khả thi nhằm dung hòa giữa bảo tồn và hiệu suất môi trường [3]. Nghiên cứu của Bajcinovci và cộng sự cho thấy các chiến lược thiết kế sinh khí hậu có thể tiết kiệm tới 33% năng lượng [4], nhấn mạnh rằng: Hiệu quả công trình không chỉ phụ thuộc vào vật liệu hay công nghệ mà còn bắt nguồn từ cấu trúc không gian và việc khai thác các yếu tố tự nhiên.
Trong bối cảnh này, kiến trúc truyền thống ngày càng được nhìn nhận, không chỉ như di sản mà còn như một nguồn tri thức thích ứng khí hậu. Các nghiên cứu về kiến trúc Đông Nam Á nhấn mạnh vai trò của độ sâu không gian, sân trong và lớp vỏ bao che thông thoáng trong việc điều tiết vi khí hậu. Đồng thời, các hướng tiếp cận cải tạo bền vững cũng cho thấy tiềm năng tích hợp các nguyên lý này vào thiết kế đương đại. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về nhà truyền thống Hội An [2] chỉ ra khả năng thích ứng khí hậu thông qua tổ chức không gian sâu, sân trong và hệ bao che linh hoạt, góp phần tăng cường thông gió và kiểm soát bức xạ. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chủ yếu mang tính định tính.
Trong khi đó, các phương pháp mô phỏng như DesignBuilder cho phép đánh giá định lượng hiệu suất nhiệt, thông gió và chiếu sáng [6], [7], nhưng phần lớn chỉ áp dụng cho công trình đương đại. Do đó, vẫn tồn tại khoảng trống trong việc đánh giá tích hợp hiệu suất môi trường của kiến trúc truyền thống. Nghiên cứu này nhằm trả lời ba câu hỏi: (1) Mức độ đóng góp của các chiến lược thụ động vào hiệu quả năng lượng; (2) Ảnh hưởng của các yếu tố hình thái kiến trúc; (3) Khả năng đáp ứng tiện nghi vi khí hậu theo các tiêu chuẩn hiện hành.
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1 Tiêu chí chọn mẫu nhà đại diện
Giai đoạn này là bước đầu tiên và quan trọng trong quá trình nghiên cứu mô phỏng. Việc lựa chọn mẫu đại diện được thực hiện dựa trên phân tích hình thái đô thị kết hợp với hình thái không gian kiến trúc.
Tại phố cổ Hội An, đường Trần Phú đóng vai trò là trục phát triển chính trước thế kỷ 19, với Khu phố Nhật Bản kéo dài về phía Chùa Cầu. Đường Nguyễn Thái Học sau này được phát triển về phía bờ sông, tạo thành các dãy nhà hình ống sâu thẳng hàng song song với sông Thu Bồn. Hướng tuyến đường chính theo trục Tây Nam – Đông Bắc dẫn đến hầu hết các công trình quay mặt về hướng Bắc hoặc hướng Nam.
Nghiên cứu tập trung vào hai tuyến phố lịch sử là Trần Phú và Nguyễn Thái Học, với số lượng mẫu được xác định dựa trên dữ liệu thống kê (Bảng 1) [9]. Các tiêu chí lựa chọn bao gồm: Tổ chức không gian, hình dáng lô đất, hướng nhà, đặc điểm mặt tiền và vật liệu. Các nhà ống điển hình hướng Bắc-Nam được ưu tiên lựa chọn, đặc biệt là các công trình hướng Nam do tiềm năng thông gió tự nhiên tốt hơn.
Dựa trên các nghiên cứu trước đây về hình thái, cấu trúc không gian và các giai đoạn lịch sử [2], [9], [10], kết hợp với khảo sát thực địa, hai công trình nhà số 48 và 80 trên đường Trần Phú được chọn làm mẫu điển hình đại diện cho nhà ở truyền thống tại khu phố cổ Hội An (Hình 3). Việc lựa chọn này cũng phản ánh kiểu nhà ống chiếm ưu thế ở Hội An. Do số lượng mẫu còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu mang tính định hướng hơn là kết luận mang tính khẳng định.
4.2 Mô tả mẫu nhà
Dựa trên dữ liệu khí hậu từ WeatherSpark, có thể thấy được tổng thể về khí hậu ở Hội An. Thành phố nằm ở miền Trung Việt Nam và được đặc trưng bởi khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt. Nhiệt độ thường dao động từ 19°C đến 34°C, đạt đỉnh từ tháng 6 đến tháng 8 và đạt mức thấp nhất từ tháng 12 đến tháng 1. Lượng mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 12, trong khi mùa khô kéo dài từ tháng 2 đến tháng 8. Độ ẩm tương đối luôn cao, trung bình từ 75% đến 85%. Gió thịnh hành chủ yếu từ Đông Bắc và Tây Nam.
Trước những điều kiện khí hậu khắc nghiệt đó, các công trình nhà ở truyền thống tại Hội An đã được định hình và phát triển những loại hình kiến trúc thích ứng với khí hậu, kết hợp các chiến lược thiết kế thụ động để đạt được mức độ hiệu quả năng lượng cao.
4.3 Thiết lập mô phỏng – Design Builder
Tại Việt Nam, nhiều công cụ mô phỏng hiệu suất tòa nhà được sử dụng, trong đó DesignBuilder chiếm tỷ lệ lớn nhất (45%) [8]. Dựa trên cơ sở này, nghiên cứu kết hợp khảo sát thực địa và mô phỏng bằng DesignBuilder để đánh giá hiệu quả năng lượng, tập trung vào các chỉ số chiếu sáng tự nhiên, thông gió tự nhiên và tiện nghi nhiệt. Các kết quả được đối chiếu với các tiêu chuẩn LOTUS, TCVN, ASHRAE và LEED nhằm xác định mức độ đáp ứng các yêu cầu bền vững.
Mô phỏng được thực hiện bằng DesignBuilder (v6.1) với EnergyPlus (v8.9) làm công cụ tính toán. Mô hình công trình được tái dựng từ dữ liệu hiện trạng, lược bỏ các chi tiết không thiết yếu và thiết lập các tham số vật liệu, cấu kiện. Kết quả sau mô phỏng được kiểm chứng với điều kiện thực tế và hiệu chỉnh khi cần thiết trước khi đưa vào phân tích.
Trong Bảng 4, vật liệu được xác định dựa trên khảo sát thực địa kết hợp với thư viện của DesignBuilder nhằm phản ánh hiện trạng. Nhà cổ Hội An sử dụng tường gạch dày 270 mm trát vữa, vách ngăn bằng gỗ Kiền Kiền, sàn bê tông hoàn thiện nhẵn và mái lợp ngói đất nung âm dương. Hệ cửa đi và cửa sổ làm bằng gỗ đặc, gồm dạng đặc và thượng song hạ bản.
4.4 Tiêu chí đánh giá (LEED; ASHRAE; LOTUS và TCVN)
Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu quả năng lượng và vi khí hậu trong nhà truyền thống tại Hội An thông qua khung đánh giá đa chiều, kiểm chứng kết quả và cuối cùng có thể định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo, bao gồm: chiếu sáng tự nhiên, thông gió tự nhiên và tiện nghi nhiệt. Khung này đảm bảo tính nhất quán về phương pháp luận và cung cấp cơ sở cho công tác mô phỏng, phân tích và xây dựng các chiến lược thiết kế thích ứng với khí hậu và phù hợp với hình thái kiến trúc nhà cổ Hội An.
Chiếu sáng tự nhiên được đánh giá thông qua độ rọi trên mặt phẳng làm việc, dựa trên các ngưỡng tham chiếu từ LEED, LOTUS và TCVN 7114-1:2008. Các chỉ số chính bao gồm Hệ số chiếu sáng tự nhiên (Daylight Factor – DF: 1,5-2%), Mức độ chiếu sáng tự nhiên hiệu quả theo giờ (Spatial Daylight Autonomy – sDA 300/50%) và Chỉ số bức xạ dư thừa hàng năm (Annual Sunlight Exposure – ASE1000/250). Kết quả mô phỏng giúp xác định mức độ ảnh hưởng của các yếu tố kiến trúc, chẳng hạn như kích thước ô cửa, sân trong và tổ chức không gian – đến hiệu quả chiếu sáng tự nhiên.
Thông gió tự nhiên được đánh giá thông qua vận tốc không khí trong nhà (V_air), theo các tiêu chuẩn như TCVN 5687:2024, LOTUS, ASHRAE 55. Dải vận tốc tối ưu nằm trong khoảng từ 0,3-1,0 m/s, với phân tích tập trung vào phân bố dòng khí và xác định các vùng tù đọng nhằm đề xuất các giải pháp cải thiện không gian.
Tiện nghi nhiệt được đánh giá bằng cách sử dụng mô hình thoải mái thích ứng (Adaptive Comfort Model) với mức chấp nhận 80% theo ASHRAE 55 và công cụ CBE Thermal Comfort Tool, với phạm vi tiện nghi từ 23,6°C-30,6°C. Nhiệt độ hoạt động (Operative Temperature – T_op) được sử dụng để đánh giá điều kiện trong nhà, tích hợp đồng thời nhiệt độ không khí và nhiệt độ bức xạ bề mặt.
5. Kết quả nghiên cứu mô phỏng
5.1 Chiếu sáng tự nhiên
Về mức độ chiếu sáng hiệu quả theo giờ (Spatial Daylight Autonomy – sDA300/50%), Mẫu A đạt được khoảng 55% diện tích sàn, đáp ứng ngưỡng tối thiểu LEED, trong khi Mẫu B chỉ đạt 27,6%, cho thấy sự suy giảm đáng kể về tính tự chủ của ánh sáng do không gian được điều chỉnh và mở rộng theo chiều đứng.
Về chỉ số bức xạ dư thừa hàng năm (Annual Sunlight Exposure – ASE1000/250), Mẫu A ghi nhận 20% diện tích sàn vượt ngưỡng (trên giới hạn ≤10%), phản ánh tình trạng bức xạ mặt trời trực tiếp quá mức. Mẫu B hoạt động tốt hơn một chút ở mức 14,5%, cho thấy khả năng kiểm soát độ chói được cải thiện do phát triển theo chiều đứng, dù nó vẫn vượt quá giới hạn chấp nhận được.
Kết quả phân tích cho thấy cả hai trường hợp đều thể hiện những hạn chế trong việc đạt được hiệu quả chiếu sáng tự nhiên, mặc dù có các đặc điểm khác nhau. Đối với hệ số chiếu sáng tự nhiên (Daylight Factor – DF), cả Mẫu A và Mẫu B đều không đáp ứng ngưỡng yêu cầu, chỉ tuân thủ lần lượt 28% và 27% diện tích sàn – thấp hơn nhiều so với mức tối thiểu 55%.
Cả hai trường hợp đều thể hiện sự phân bố ánh sáng tự nhiên không đồng đều. Đây là một hạn chế điển hình của hình thái nhà ống sâu. Mẫu A thể hiện hiệu quả chiếu sáng tự nhiên tổng thể tốt hơn, đạt chỉ số cao hơn với 55% diện tích sàn và khả năng tiếp cận ánh sáng tự nhiên mạnh hơn ở các vùng ngoại vi. Song, trường hợp này tập trung ánh sáng trực tiếp quá mức tại sân trong, dẫn đến ASE cao (≈20%), kèm theo nguy cơ chói và tăng tải nhiệt bức xạ.
Ngược lại, Mẫu B cho thấy những cải thiện nhỏ trong phân bố ánh sáng cục bộ, đặc biệt tại các không gian chuyển tiếp. Tuy nhiên, các chỉ số ánh sáng tổng thể thấp hơn, với sDA giảm xuống còn 27,6%, không đáp ứng các yêu cầu của LEED. Tuy ASE được cải thiện phần nào so với Mẫu A, nhưng nó vẫn vượt quá giới hạn chấp nhận được (14,5%).
Nhìn chung, Mẫu A hoạt động tốt hơn về khả năng tiếp cận ánh sáng tự nhiên nhưng thiếu kiểm soát bức xạ, trong khi Mẫu B đạt được cải thiện nhỏ về phân bố ánh sáng nhưng lại hạn chế trong việc đảm bảo được đủ mức chiếu sáng tự nhiên.
Tóm lại, các kết quả cho thấy hiệu quả chiếu sáng tự nhiên trong nhà cổ Hội An có thể được cải thiện thông qua: (1) Tăng cường khuếch tán ánh sáng tự nhiên để đạt được sự phân bố đồng đều hơn trong không gian nội thất; (2) tối ưu hóa kiểm soát bức xạ mặt trời tại khu vực sân trong.
Biểu đồ radar minh họa sự so sánh giữa hiệu quả mô phỏng (màu đỏ – Điểm số) và ngưỡng tiêu chuẩn tham chiếu (màu xanh lam – Tiêu chuẩn, dựa trên Bảng 5), làm nổi bật khoảng cách chênh lệch giữa các điều kiện hiện trạng và các tiêu chí yêu cầu. Những kết quả này cung cấp cơ sở cho việc phát triển các chiến lược thiết kế nhằm cải thiện DF và ASE, hướng mô hình đến việc cân bằng hiệu quả chiếu sáng tự nhiên. Mặc dù, việc tối đa hóa khả năng tiếp cận ánh sáng tự nhiên là quan trọng, nhưng việc kiểm soát bức xạ hiệu quả là điều cần thiết để đảm bảo đồng thời sự thoải mái về thị giác và hiệu quả năng lượng.
5.2 Thông gió tự nhiên
Cả hai trường hợp đều cho thấy sự hiện diện của luồng không khí tự nhiên. Mặc dù vậy, hiệu suất thông gió tổng thể vẫn dưới ngưỡng thoải mái được khuyến nghị (0,3-1,0 m/s).
Mẫu A cho thấy luồng không khí liên tục nhờ kết hợp giữa sân trong và các ô cửa thông gió chéo, nhưng tốc độ gió nhìn chung thấp (chủ yếu là 0,1–0,2 m/s), đặc biệt là trong khu vực sử dụng (0,8-1,2 m). Chuyển động không khí mạnh hơn tại khu vực gần mái nhà do lực nổi nhiệt, trong khi nhiễu loạn cục bộ và luồng không khí yếu xảy ra ở các khu vực sinh hoạt trung tâm, cho thấy hiệu quả thông gió chưa đạt yêu cầu.
Ngược lại, Mẫu B cho thấy sự phân bố luồng không khí tốt hơn và tốc độ gió cao hơn (0,1 – 0,3 m/s), với một số khu vực tiệm cận hoặc vượt ngưỡng 0,3 m/s, đặc biệt là gần vị trí cửa mở và sân trong. Những thay đổi về cấu trúc không gian đã tăng cường luồng không khí thông qua hiệu ứng ống khói và kết nối tốt hơn giữa các khu chức năng, dẫn đến việc phân bố luồng không khí thông gió đồng đều hơn.
Dù vậy, xuất hiện những cải thiện hơn, nhưng Mẫu B vẫn chứa các “vùng chết” với tốc độ thấp tại các khu vực sâu hơn và khép kín. Nhìn chung, Mẫu B hoạt động tốt hơn Mẫu A về phân bố luồng không khí và hiệu quả thông gió, nhưng cả hai trường hợp đều không đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về mức độ tiện nghi theo ngưỡng tiêu chuẩn.
Tóm lại, kết quả mô phỏng chỉ ra rằng mẫu B vượt trội hơn so với mẫu A trong thông gió tự nhiên, được thể hiện qua vận tốc dòng khí tăng lên và phân bố đồng đều hơn, đặc biệt là tại các khu vực trung tâm và không gian kết nối trực tiếp với các ô cửa. Tuy nhiên, hầu hết các khu vực trong cả hai trường hợp đều không đáp ứng ngưỡng thoải mái được khuyến nghị (0,3–1,0 m/s) và các “vùng chết” với khả năng lưu thông không khí kém vẫn tồn tại ở các khu vực phía sau của tầng một của Mẫu B. Nhìn chung, mặc dù các giải pháp hình thái kiến trúc trong mẫu B cải thiện đáng kể mức độ lưu thông không khí, nhưng vẫn chưa khắc phục hoàn toàn những hạn chế vốn có của kiểu nhà ống sâu trong việc đạt được hiệu quả thông gió tự nhiên.
5.3 Tiện nghi nhiệt
Kết quả mô phỏng cho thấy cả hai trường hợp đều không đáp ứng các yêu cầu tiện nghi nhiệt trong điều kiện vận hành tự nhiên, với hiện tượng quá nhiệt chiếm ưu thế trong hầu hết thời gian trong năm. Dù vậy, mẫu B hoạt động tốt hơn một chút so với mẫu A, thể hiện qua sự dịch chuyển nhẹ của phân bố nhiệt độ về phía dải giá trị thấp hơn.
Mô phỏng được thực hiện trong chu kỳ cả năm. Kết quả của DesignBuilder cho thấy nhiệt độ hoạt động trong nhà dao động từ 20°C đến 32°C, với nhiệt độ chủ yếu từ 30°C đến 32°C. Phạm vi này nằm ngoài vùng thoải mái thích ứng được xác định bởi Thermal Comfort CBE, tương ứng với mức chấp nhận khoảng 80%. Nhiệt độ xuất hiện thường xuyên nhất là 32°C, phân bố tại các không gian chức năng chính như sảnh chính, phòng ngủ, phòng phụ và khu vực sinh hoạt.
Kết quả mô phỏng chỉ ra rằng cả mẫu A và mẫu B đều không đạt tiện nghi nhiệt trong điều kiện vận hành tự nhiên, với hiện tượng quá nhiệt chiếm ưu thế trong một phần lớn thời gian trong năm. Nhiệt độ hoạt động trong nhà trong cả hai trường hợp dao động từ khoảng 20°C đến 32°C, với các giá trị chủ đạo tập trung trong khoảng từ 30°C đến 32°C, vượt quá phạm vi tiện nghi thích ứng được xác định bởi mô hình Thermal Comfort CBE.
Trong mẫu A, hiện tượng quá nhiệt nghiêm trọng hơn, với nhiệt độ cao nhất là 32°C xảy ra trong khoảng 4.745 giờ/năm (khoảng 54% thời gian), ảnh hưởng đến hầu hết các không gian chức năng. Ngược lại, mẫu B cho thấy một sự cải thiện nhẹ, thể hiện qua sự dịch chuyển phân bố nhiệt độ về các giá trị thấp hơn và sự giảm cường độ quá nhiệt đỉnh.
Tuy nhiên, mức độ cải thiện này vẫn còn hạn chế. Trong cả hai trường hợp, tỷ lệ thời gian trong phạm vi tiện nghi (khoảng 23,6°C-30,6°C) là tương đối thấp và điều kiện môi trường trong nhà bị ảnh hưởng lớn từ khí hậu bên ngoài. Dù hình thái kiến trúc của mẫu B có góp phần cải thiện biên độ nhiệt, nhưng không đủ để giảm thiểu quá nhiệt một cách hiệu quả trong bối cảnh nóng – ẩm.
Tóm lại, các kết quả nhấn mạnh rằng dù các điều chỉnh không gian kiến trúc có thể cải thiện hiệu quả tiện nghi nhiệt ở một mức độ nào đó, nhưng cần có các chiến lược thụ động hoặc giải pháp kết hợp thụ động – chủ động để đạt được các điều kiện thoải mái nhiệt có thể chấp nhận được theo tiêu chuẩn.
6. Thảo luận
Hướng tới một khung lý thuyết đa tiêu chí về hiệu quả môi trường trong kiến trúc truyền thống
Kết quả cho thấy: Cả mẫu A và mẫu B đều không đạt được hiệu suất yêu cầu trên tất cả các tiêu chí, cho thấy sự đánh đổi nội tại giữa chiếu sáng tự nhiên, thông gió tự nhiên và tiện nghi nhiệt trong các kiểu nhà ống sâu. Mẫu A có mức độ chiếu sáng hiệu quả theo giờ tốt hơn (sDA ≈ 55%), trong khi mẫu B cho thấy mức suy giảm (sDA ≈ 27,6%) do chiều cao không gian tăng lên; tuy nhiên, cả hai đều vượt quá giới hạn ASE cho phép, cho thấy khả năng kiểm soát bức xạ mặt trời còn hạn chế. Mặc dù mẫu B cải thiện vận tốc không khí (0,1-0,3 m/s), cả hai trường hợp vẫn dưới ngưỡng tiêu chuẩn (≥0,3 m/s) và tồn đọng một số vùng tù động dòng khí. Điều kiện nhiệt trong cả hai trường hợp đều bị chi phối bởi hiện tượng quá nhiệt (29-32 °C). Các kết quả này khẳng định rằng việc cải thiện một tiêu chí thường kéo theo sự suy giảm ở các tiêu chí còn lại, làm nổi bật giới hạn của các chiến lược hình thái kiến trúc trong điều kiện khí hậu nóng ẩm.
Những phát hiện cho thấy các công trình nhà ống truyền thống trong khí hậu nóng ẩm hoạt động như các hệ thống môi trường đa biến chịu nhiều ràng buộc, trong đó việc cải thiện một tiêu chí sẽ ảnh hưởng đến các tiêu chí khác. Mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau này đặt ra thách thức đối với xu hướng phổ biến hiện nay là tối ưu hóa hiệu quả môi trường theo từng tiêu chí riêng lẻ.
6.1 Tính phụ thuộc liên đới và các mối quan hệ đánh đổi trong hệ thống thiết kế thụ động
Phân tích so sánh của mẫu A và mẫu B chứng minh rằng chiếu sáng tự nhiên, thông gió tự nhiên và tiện nghi nhiệt không phải là các hạng mục hiệu suất độc lập, mà được kết hợp chặt chẽ thông qua cấu trúc không gian và cấu kiện vật liệu.
- Chiếu sáng tự nhiên và tăng tải nhiệt: Tăng khả năng tiếp nhận ánh sáng tự nhiên, đặc biệt là qua sân trong và các ô cửa – tăng cường khả năng tự chủ ánh sáng (sDA), nhưng đồng thời làm tăng chỉ số bức xạ nhiệt dư thừa hàng năm (ASE), góp phần tăng tải nhiệt không gian nội thất và gây khó chịu về mặt thị giác. Điều này khẳng định rằng tối ưu hóa chiếu sáng tự nhiên mà không có sự kiểm soát bức xạ mặt trời vốn phản tác dụng ở vùng khí hậu nóng ẩm.
- Thông gió và chiều sâu không gian: Tuy các điều chỉnh trong mẫu B cải thiện phân bố dòng khí thông qua tăng cường liên kết không gian theo chiều đứng nhưng vận tốc không khí vẫn dưới ngưỡng tiện nghi tại các khu vực sâu và kín. Điều này cho thấy rằng các chiến lược thông gió tự nhiên về cơ bản bị hạn chế bởi hình thái dạng nhà ống có chiều sâu lớn, vận tốc không khí thay đổi tỷ lệ thuận với chiều sâu không gian.
- Thông gió và tiện nghi nhiệt: Ngay cả khi thông gió được cải thiện, mức độ ảnh hưởng đến tiện nghi nhiệt vẫn còn hạn chế do còn phải phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ xung quanh ở mức cao. Điều này cho thấy rằng chỉ riêng thông gió không thể bù đắp hiện tượng quá nhiệt, đặc biệt là khi điều kiện khí hậu bên ngoài vượt quá ngưỡng thoải mái thích ứng.
Tổng hợp lại, các mối quan hệ này minh chứng rằng các chiến lược thiết kế thụ động bản địa không nên được hiểu là những giải pháp tối ưu có tính phổ quát, mà đúng hơn là trạng thái cân bằng phụ thuộc vào bối cảnh – trong một hệ thống mà các lực môi trường cạnh tranh lẫn nhau.
6.2 Hình thái kiến trúc với vai trò là hệ thống điều tiết môi trường
Một hàm ý lý thuyết quan trọng của nghiên cứu này là việc tái định hình lại hình thái kiến trúc như một hệ thống điều hòa môi trường, thay vì một cấu trúc thụ động chịu tác động môi trường. Cấu trúc không gian của nhà ống Hội An đặc trưng bởi các mặt bằng kéo dài, sân bên trong và không gian chuyển tiếp tuần tự đóng vai trò như một cấu trúc trung gian giữa khí hậu bên ngoài và môi trường bên trong. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng:
- Sân trong hoạt động như một thành tố hiệu suất kép – đối lập, tăng cường khả năng tiếp nhận ánh sáng tự nhiên và điều hòa dòng khí theo chiều đứng, nhưng đồng thời cũng là nơi thu nhận bức xạ nhiệt cao và gây nên quá nhiệt ở các khu vực lân cận;
- Việc phát triển theo chiều đứng (như trong mẫu B) giúp cải thiện luồng không khí thông qua hiệu ứng ống khói, nhưng giảm khả năng thu nhận ánh sáng tự nhiên do gia tăng chiều cao và bóng đổ của công trình.
Sự tương phản kép này cho thấy rằng các yếu tố hình thái trong kiến trúc truyền thống nên được hiểu là các giải pháp hình thái mang tính thực thi có cả tác động tích cực và tiêu cực đến môi trường, hơn là các đặc điểm “bền vững” vốn có.
6.3. Giới hạn hiệu quả của kiến trúc truyền thống trong điều kiện đương đại
Mặc dù kiến trúc truyền thống thường được lý tưởng hóa là thích ứng tốt với khí hậu, nhưng các kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả thực tế còn nhiều hạn chế, đặc biệt là liên quan đến tiện nghi nhiệt. Cả hai trường hợp đều xảy ra hiện tượng quá nhiệt liên tục, vận tốc không khí không đủ và thu nhận bức xạ mặt trời dư thừa. Điều này làm nổi bật một điểm quan trọng là các hệ thống kiến trúc truyền thống không được thiết kế để đáp ứng các tiêu chuẩn tiện nghi đương đại, cũng như không được tính toán để phù hợp với các mô hình trải nghiệm du lịch và thương mại hiện nay.
Hơn nữa, quá trình chuyển đổi đang diễn ra, chẳng hạn như mở rộng, thay thế vật liệu, chuyển đổi chức năng sang phục vụ du lịch, đã tạo ra các điều kiện môi trường mới, từ đó làm gián đoạn logic thích ứng với khí hậu ban đầu của các công trình truyền thống. Do đó, thay vì coi kiến trúc truyền thống như một giải pháp hoàn chỉnh, nó nên được hiểu như một hệ thống thích ứng một phần, đòi hỏi sự tái diễn giải và bổ sung nhằm đáp ứng với môi trường trong bối cảnh hiện nay.
6.4 Hướng tới một khung tiếp cận thiết kế tích hợp
Các kết quả nhấn mạnh sự cần thiết của việc chuyển từ tối ưu hóa đơn lẻ một tiêu chí sang khung thiết kế đa tiêu chí tích hợp, đặc biệt trong bối cảnh đô thị nhiệt đới. Dựa trên các mối quan hệ đã quan sát, một phương pháp tiếp cận hiệu quả cần đáp ứng các định hướng sau:
- Tái diễn giải các nguyên lý kiến trúc truyền thống – bản địa, không sao chép nguyên bản: Chuyển hóa các hình thức cấu trúc không gian và môi trường căn bản thành ngôn ngữ thiết kế đương đại, thay vì tái hiện nguyên dạng các hình thức kiến trúc truyền thống;
- Cân bằng chiếu sáng tự nhiên và kiểm soát bức xạ mặt trời: Ưu tiên các chiến lược ánh sáng khuếch tán đồng thời hạn chế tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, đặc biệt tại khu vực sân trong;
- Tăng cường thông gió thông qua kết nối không gian: Cải thiện thông gió chéo bằng cách căn chỉnh các ô cửa và giảm các vật cản bên trong, đồng thời giải quyết tình trạng suy giảm luồng không khí ở các khu vực có chiều sâu lớn;
- Kết hợp chiến lược thiết kế thụ động và giải pháp chủ động: Tích hợp thiết kế thụ động với các hệ thống chủ động tiêu thụ năng lượng thấp, chẳng hạn như thông gió cơ học, để bù đắp cho điều kiện khí hậu khắc nghiệt.
6.5 Đóng góp về mặt lý thuyết
Nghiên cứu này mở rộng diễn ngôn về kiến trúc bền vững bằng cách đề xuất một sự chuyển dịch trong cách thức khái niệm hóa các hệ thống kiến trúc truyền thống: Từ các mô hình thích ứng khí hậu mang tính tĩnh sang các hệ thống chủ động điều tiết để đáp ứng với điều kiện môi trường, Từ hình thức thiết kế thụ động được lý tưởng hóa sang hiệu suất có thể định lượng, ràng buộc với sự đánh đổi nội tại.
Từ bắt chước dựa trên hình thức đến diễn giải lại, dựa trên hiệu suất. Khi làm như vậy, nghiên cứu định vị kiến trúc truyền thống không phải là một khuôn mẫu cố định cho tính bền vững, mà là một khuôn khổ để hiểu các yếu tố không gian, môi trường và văn hóa tương tác như thế nào dưới sự ràng buộc. Quan điểm này đặc biệt phù hợp với các khu vực đô thị hóa nhanh chóng, nơi thách thức không chỉ là bảo tồn di sản, mà còn chuyển dịch trí tuệ tiềm ẩn của di sản thành các chiến lược thiết kế định hướng tương lai.
7. Kết luận
Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả môi trường của nhà ống truyền thống ở Hội An thông qua mô phỏng với ba tiêu chí: Chiếu sáng tự nhiên, thông gió tự nhiên và tiện nghi nhiệt. Kết quả cho thấy: Các chiến lược thiết kế kiến trúc truyền thống thể hiện khả năng thích ứng với khí hậu, tuy nhiên hiệu quả của chúng bị ràng buộc bởi các mối quan hệ đánh đổi nội tại giữa các tiêu chí môi trường.
Cải thiện một khía cạnh thường ảnh hưởng đến các khía cạnh khác. Ví dụ, chiếu sáng tự nhiên tăng lên dẫn đến tăng khả năng quá nhiệt do bức xạ dư thừa, tăng cường thông gió tự nhiên không đủ làm giảm hiện tượng quá nhiệt, và các điều chỉnh về cấu trúc không gian để cải thiện vận tốc không khí có thể làm giảm khả năng tự chủ ánh sáng. Những phát hiện này cho thấy kiến trúc truyền thống không nên được hiểu như một giải pháp tối ưu tuyệt đối, mà là một hệ thống cân bằng môi trường.
Nghiên cứu cũng nhấn mạnh vai trò của hình thái kiến trúc như một bộ điều tiết môi trường quan trọng, trong đó các yếu tố như sân trong và chiều sâu không gian đồng thời kích hoạt và hạn chế hiệu suất. Khi được đánh giá theo các tiêu chuẩn đang thịnh hành (LOTUS, LEED, ASHRAE), cả hai trường hợp đều không đạt được các điều kiện tiện nghi có thể chấp nhận được, cho thấy khoảng cách giữa tư duy thiết kế truyền thống và các yêu cầu hiệu quả năng lượng hiện tại.
Từ đó, nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết của các phương pháp tiếp cận thiết kế tích hợp, đa tiêu chí trong kiến trúc nhiệt đới. Thay vì sao chép nguyên bản các hình thức kiến trúc truyền thống, các chiến lược thiết kế trong tương lai nên tái diễn giải các nguyên lý cốt lõi hoặc kết hợp các hệ thống thích ứng thụ động – chủ động.
Cuối cùng, những ngôi nhà cổ truyền thống của Hội An không nên được hiểu là những mô hình cố định về tính bền vững, mà là nền tảng cho cách tiếp cận thiết kế dựa trên tính hiệu quả trong bối cảnh thích ứng giữa khí hậu và cấu trúc không gian.
KTS. Lê Như Bảo – Trường ĐH Văn Lang
TS. KTS Vũ Thị Hồng Hạnh – Trường ĐH Kiến trúc TP.HCM
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 05-2026)
Tài liệu tham khảo
[1] H. Đạo Kính: Hội An Di sản văn hóa Hội An: Nhìn lại hơn một phần tư thế kỷ bảo tồn trong phát triển đô thị – Di sản văn hóa, 2009;
[2] L. Thiên Hương and Đ. Nam Đức: “Nghiên cứu về chiến lược thiết kế thụ động trong nhà cổ Hội An, Việt Nam (A Study on Passive Design Strategies of Vernacular Houses in Hội An, Vietnam)” Tạp chí Khoa học và Công nghệ – Đại học Đà Nẵng (Journal of Science and Technology, University of Danang), vol. 11, no. 96, 2015 [Online]. Available: https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/3399/3399;
[3] Zoé A. Hamstead, et al (ed): Crisis Resilient Urban Futures. Cham, Switzerland: Springer, 2023;
[4] B. Bajcinovci and F. Jerliu: “Achieving energy efficiency in accordance with bioclimatic architecture principles,” Environmental and Climate Technologies, vol. 18, no. 1, pp. 54–63, 2016, doi: 10.1515/rtuect-2016-0013;
[5] J. Ivanović-Šekularac, J. Čikić-Tovarović, and N. Šekularac, “Application of wood as an element of façade cladding in construction and reconstruction of architectural objects to improve their energy efficiency,” Energy and Buildings, vol. 115, pp. 85–93, 2016, doi: 10.1016/j.enbuild.2015.03.047;
[6] Global Alliance for Buildings and Construction (GlobalABC), 2021 Global Status Report for Buildings and Construction: Towards a Zero-Emissions, Efficient and Resilient Buildings and Construction Sector, 2021. [Online]. Available: http://www.globalabc.org;
[7] A. Eisabegloo, M. Haghshenas, and A. Borzoui, “Comparing the results of thermal simulation of Rasoulian House in Yazd using DesignBuilder software with experimental data,” International Journal of Architectural Engineering & Urban Planning, vol. 26, no. 2, pp. 121–130, 2016, doi: 10.22068/ijaup.26.2.121.
[8] Hoàng Anh: Hướng dẫn sử dụng công cụ mô phỏng, tính toán tiết kiệm năng lượng cho các loại hình xây dựng mới và công trình cải tạo phù hợp với điều kiện Việt Nam. Hanoi, Vietnam: Ministry of Construction, 2024;
[9] Viện Bảo tồn Di tích: “Kiến trúc nhà cổ Hội An qua tư liệu Viện bảo tồn Di tích,” pp. 1–195, 2022;
[10] Viện Nghiên cứu Văn hóa Quốc tế – Đại học Nữ Chiêu Hòa Nhật Bản, “Kiến trúc phố cổ Hội An Việt Nam” 1996;
[11] Vietnam Green Building Council (VGBC), LOTUS NC V3 – Technical Manual for New Construction, 2019;
[12] ASHRAE, ANSI/ASHRAE Standard 55-2017: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. Atlanta, GA, USA: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, 2017;
[13] TCVN 5687:2024, Thông gió và điều hòa không khí – Yêu cầu thiết kế. Hanoi, Vietnam: Ministry of Science and Technology, 2024;
[14] C. Tantasavasdi, D. Jareemit, A. Suwanchaiskul, and T. Naklada, “Evaluation and design of natural ventilation for houses in Thailand,” Energy and Buildings’- Volume 33, Issue 8, October 2001, Pages 815-824;
