Các giải pháp thiết kế thụ động
Kiến trúc bền vững bao gồm việc nghiên cứu và đề xuất nhiều giải pháp nhằm giảm mức tiêu thụ năng lượng của công trình, được các kiến trúc sư nghiên cứu và phối hợp với các kỹ sư MEP để cùng thống nhất giải pháp. Các giải pháp này có thể được phân thành hai nhóm: “chủ động” và “thụ động”. Từ góc nhìn của kiến trúc sư, nhóm thụ động là nơi kiến trúc có thể đóng góp nhiều nhất vào việc tạo ra một công trình bền vững. Giải pháp thụ động có thể đạt được thông qua việc sử dụng các nguồn năng lượng tự nhiên như gió và ánh sáng, cũng như lựa chọn vật liệu một cách thận trọng để tạo ra môi trường tiện nghi.
Một dự án minh họa cho nguyên tắc này là Bảo tàng Lịch sử Quân sự Việt Nam với một triết lý thiết kế sâu sắc. Việt Nam chỉ thực sự có hòa bình kể từ năm 1975 và Thiết kế của công trình phản ánh mong muốn rằng nền hòa bình này sẽ bền lâu — như một cánh tay ôm, an ủi và xoa dịu những ký ức đau thương của các cuộc chiến tranh trong quá khứ. Cảm xúc này cũng được thể hiện qua hình ảnh một “tán cây” lớn tạo bóng mát và sự che chở — một ý tưởng lấy cảm hứng từ các không gian bán mở dưới bóng cây ở các quốc gia nhiệt đới. Đó là một môi trường thoải mái, dễ chịu, đồng thời là một nơi tụ họp quen thuộc hằng ngày, nơi nhiều thế hệ người Việt Nam có thể đến tham quan và suy ngẫm về lịch sử dân tộc. Kể từ khi khai trương vào năm 2024, bảo tàng đã đón một lượng lớn khách tham quan, có ngày cao điểm lên đến 40.000 người, trong khi cuối tuần trung bình vượt quá 20.000 người. Đây là một điểm đến không thể bỏ qua tại Hà Nội, thủ đô của Việt Nam.
Ý niệm kiến trúc về hòa bình này tiếp tục được chuyển hóa vào thiết kế bảo tàng thông qua hệ mái vòm lớn bao bọc các khối chức năng linh hoạt, được bố trí theo trình tự tham quan và luồng chức năng. Các không gian chuyển tiếp kết nối những khối này được thiết kế như các khu vực bán mở, liên kết bên trong và bên ngoài mà không sử dụng điều hòa không khí. Dòng khí và các tuyến lưu thông được phân bổ khắp công trình, kết nối nội thất với ngoại thất, tạo nên một môi trường thông thoáng và dễ chịu. Lớp vỏ ngoài có tính rỗng cũng giúp che chắn các khối chức năng khỏi bức xạ mặt trời trực tiếp trong khí hậu nhiệt đới, từ đó giảm tải trọng làm mát bên trong công trình.
Ba chiến lược bền vững được áp dụng tại Bảo tàng Lịch sử Quân sự Việt Nam bao gồm: 1) chống bức xạ nhiệt mặt trời thông qua hệ mái che, 2) thông gió tự nhiên, và 3) tận dụng ánh sáng tự nhiên.
Đối với loại hình công trình bảo tàng trong khí hậu nóng ẩm, cường độ sử dụng năng lượng trung bình hằng năm vào khoảng 230 kWh/m² theo chuẩn tham chiếu ENERGY STAR của Hoa Kỳ, và khoảng 200 kWh/m² theo tiêu chuẩn BCA của Singapore cho các công trình văn hóa. Mặc dù bảo tàng mới chỉ vận hành ở giai đoạn 1, các chức năng liên tục chính — như trưng bày, lưu trữ, văn phòng, v.v. — đã hoạt động đầy đủ. Năm 2025, mức tiêu thụ năng lượng đo được đạt khoảng 90 kWh/m², một phần nhờ vào đóng góp của các chiến lược thiết kế bền vững đã được giới thiệu.
Việc sử dụng mái che để giảm hấp thụ nhiệt và tránh bức xạ nhiệt cũng rất hiệu quả. Bảo tàng Lịch sử Quân sự Việt Nam có một không gian chuyển tiếp bán mở với mái canopy và hàng cột xiên, tạo thành một vùng đệm sinh động cho khách tham quan trước khi họ bước vào các không gian chức năng chính phía trong.
Dữ liệu SET — nhiệt độ hiệu dụng tiêu chuẩn — của không gian bán mở này cho phép so sánh giữa hai kịch bản: A) có mái và cột xiên, và B) không có các yếu tố này. Trong các điều kiện được ghi nhận vào buổi trưa, nhiệt độ ngoài trời đo được là 33°C, độ ẩm tương đối 75%, tốc độ gió 2 m/s và độ che phủ mây 30%. Khi có lớp bao che, nhiệt độ trung bình là 34–35°C; khi không có, nhiệt độ tăng lên 39–40°C.
Tất nhiên, cảm giác thoải mái của khách tham quan tại Bảo tàng Lịch sử Quân sự Việt Nam là yếu tố tối quan trọng. Mục tiêu cho mối quan hệ giữa tỷ lệ người không hài lòng dự đoán — PPD — và nhiệt độ SET là ≤ 25%. Điều này có nghĩa là hơn 75% người sử dụng nên cảm thấy thoải mái với các điều kiện môi trường tại bảo tàng. Đối với không gian có điều hòa không khí — HVAC, khoảng tiện nghi thường dao động từ 23–27°C cho khu vực văn phòng và 19–30°C cho các không gian lớn. Đối với các không gian thông gió tự nhiên — không điều hòa, khoảng này xấp xỉ 15–35°C. Các mô phỏng cho thấy nhiệt độ SET của không gian bán mở trong bảo tàng dao động từ 31–35°C, đáp ứng các tiêu chí tiêu chuẩn về tiện nghi.
Chúng tôi cũng mô phỏng MRT — nhiệt độ bức xạ trung bình — là chỉ số thể hiện tác động tổng hợp của toàn bộ bức xạ nhiệt từ các bề mặt xung quanh. MRT bên trong khu vực bán mở của bảo tàng đo được ở mức 33–34°C, trong khi khu vực ngoài trời không có mái che có MRT lên đến 52,7°C.
Các số liệu cho thấy không gian bán mở này của bảo tàng đã trở thành một khu vực chuyển tiếp bán mở với các điều kiện môi trường cần thiết để hỗ trợ vận hành. Nó cũng tối ưu hóa nhu cầu năng lượng cho điều hòa không khí và đóng góp vào tính bền vững của công trình. Công trình là sự kết hợp giữa các bài học rút ra từ không gian bán mở bản địa và các công cụ mô phỏng khoa học, tạo nên một kiến trúc vừa bền vững vừa gắn với bản sắc địa phương. Đây cũng là một trong những không gian mà chúng tôi cảm thấy tâm huyết nhất khi tạo dựng — một không gian thể hiện các tầm nhìn về “Ánh sáng và Hy vọng”, “Con đường và Hành trình”, “Sự vững chắc và Trọng lượng”, “Sự xuyên thấu và Đối trọng”, “Bóng tối và Bóng đổ”, cũng như “Thiên nhiên và Hòa bình”.
Thông gió tự nhiên
Tổ chức không gian bên trong và tuyến tham quan triển lãm của bảo tàng gồm ba tầng và bốn chủ đề, với tổng diện tích sàn khoảng 20.000 m². Giai đoạn 1 bao gồm chủ đề “Tiến trình lịch sử”, với diện tích khoảng 10.000 m². Vì mức tiêu thụ năng lượng cho điều hòa không khí trong không gian này rất cao, chúng tôi đặt mục tiêu tìm cách giảm thiểu tối đa mức tiêu thụ đó trong quá trình theo đuổi một cách tiếp cận kiến trúc bền vững hơn.
Thời tiết khu vực Hà Nội có nhiệt độ trung bình 15–30°C, trong khi độ ẩm tương đối trung bình khoảng 70–90%, với hướng gió chủ đạo là đông nam và đông bắc. Trong các điều kiện khí hậu này, chúng tôi xác định các giai đoạn có thể áp dụng thông gió tự nhiên: từ tháng 11 đến tháng 4. Tổng số giờ có thể sử dụng thông gió tự nhiên — dùng không khí ngoài trời để làm mát không gian thay cho điều hòa — là khoảng 886 giờ mỗi năm. Con số này tương đương khoảng 27% thời gian vận hành điều hòa không khí.
Ở tầng 1 và tầng 2 của bảo tàng, điều kiện không khí ngoài trời mục tiêu là 15–22°C, độ ẩm tương đối dưới 75%, và lưu lượng thay đổi không khí mục tiêu là 1,6–3,4 lần. Để đạt được điều này, các ô thông gió được sử dụng để đưa không khí vào ở tầng 1 và tầng 2. Ở cao độ mái, hệ thông gió nổi do hiệu ứng ống khói với tháp gió được áp dụng. Đúng như kỳ vọng, thông gió tự nhiên giúp công trình tiết kiệm khoảng 9% mức tiêu thụ năng lượng. Bằng cách tận dụng hiệu quả gió tự nhiên như một nguồn tài nguyên thụ động, tính bền vững tổng thể của công trình được củng cố
Năng lượng ánh sáng ban ngày / Năng lượng chiếu sáng.
Tất cả các khu vực công cộng, cũng như các không gian triển lãm lớn của bảo tàng, đều tận dụng ánh sáng tự nhiên nhằm giảm mức tiêu thụ năng lượng cho chiếu sáng nhân tạo. Đối với từng loại không gian, ánh sáng ban ngày gián tiếp và trực tiếp được sử dụng để tạo ra các hiệu ứng phù hợp với tính chất và chức năng của không gian đó. Vì Bảo tàng Lịch sử Quân sự Việt Nam là một thiết chế văn hóa cộng đồng, chúng tôi hướng đến việc tạo ra một công trình không chỉ là điểm đến nơi mọi người có thể tìm hiểu về cội nguồn, mà còn truyền tải thông điệp về cách kiến trúc bền vững có thể được định hình bởi điều kiện khí hậu, tập quán địa phương và kinh nghiệm kiến trúc bản địa — đồng thời sử dụng các công nghệ mới để phân tích, mô phỏng và hiện thực hóa những ý tưởng này.
KTS Trịnh Việt A
© Tạp chí Kiến trúc
