Thiết kế kiến trúc nhà cao tầng theo “Tiêu chí Kiến Trúc Xanh” của Hội KTS Việt Nam

Tiêu chí Công trình xanh và Tiêu chí kiến trúc xanh (Hội KTS Việt Nam)

Công trình xanh (CTX) và hệ thống đánh giá CTX tại Việt Nam

Năm 1980, Uỷ ban Bảo tồn thiên nhiên Liên Hợp Quốc (LHQ) đã đưa ra “Chiến lược bảo tồn Trái đất/ World Conservation Strategy” nói rõ “Bền vững là mắt xích không thể tách rời với phát triển”. Năm 1991, 3 tổ chức quốc tế (IUCN/UNEP/WWI) công bố văn kiện “Chăm lo cho Trái đất: Một chiến lược vì sự tồn tại bền vững/ (Cayring for the earth: A strategy for sustainable living)”. Năm 1992: Hội nghị Môi trường và Phát triển của LHQ tại Brasil ký kết “Công ước khung của LHQ về Biến đổi khí hậu / (UN Framework Convention on Climate Change)”. Trong hoàn cảnh đó phong trào “Công trình Xanh/ Green Buildings” ra đời do nhận thức được nguyên nhân chủ yếu gây ra Biến đổi khí hậu (BĐKH) là việc xây dựng các công trình trong đô thị. Năm 1990 – 1995, Công trình Xanh (CTX) xuất hiện đầu tiên ở Anh và Mỹ chỉ được ví như một làn sóng (The Wave), đến năm 2000 đã lan tỏa trên 100 quốc gia, và được gọi là Cuộc cách mạng (Green Building Revolution) trong lĩnh vực xây dựng [1].

Tại Hội nghị thượng đỉnh COP 21 Paris, 12/2015 các nhà lãnh đạo thế giới lần đầu tiên công nhận “CTX phải và sẽ là một phần giải pháp cho BĐKH / Green Buildings must and will be part of the solution to climate change”.

CTX là những tòa nhà được xây dựng thân thiện, hòa hợp với thiên nhiên, bảo tồn được hệ sinh thái, bảo vệ môi trường, tăng cường sử dụng năng lượng tự nhiên, giảm nhiều nhất tiêu thụ năng lượng hóa thạch, sử dụng tài nguyên một cách khôn ngoan, hiệu quả và nhờ đó tạo môi trường sống tốt nhất cho con người và mọi loài sinh vật.

CTX tại nhiều nước là một phong trào tự nguyện và “Chứng chỉ CTX” sẽ được cấp cho các tòa nhà đạt được đủ số điểm theo Hệ thống đánh giá CTX (Green Building Rating System) của nước mình. “Chứng chỉ CTX” không phải là giải thưởng, mà là sự tôn vinh của xã hội đối với người thiết kế, xây dựng tòa nhà. Hiện nay trên thế giới có khoảng trên 30 Hệ thống đánh giá CTX khác nhau, với các Tiêu chí cụ thể phù hợp với đặc điểm kinh tế, xã hội, khí hậu,… của nước mình. Báo cáo năm 2015/2016 của Hội đồng CTX thế giới (World GBC) xác nhận Hội đồng CTX các nước đã cấp chứng chỉ CTX cho các công trình với tổng diện tích 1,04 tỷ m2, bằng 10 lần diện tích thành phố Paris. World GBC cũng quyết tâm thực hiện mục tiêu đầy tham vọng: tất cả các tòa nhà không Cacbon vào năm 2050 (All buildings are net zerocarbone by 2050).

Khi được Bộ Xây dựng giao nhiệm vụ xây dựng Hệ thống đánh giá CTX Việt Nam [4], chúng tôi đã tham khảo các Hệ thống đánh giá của nhiều quốc gia, nhưng đặc biệt quan tâm Hệ thống đánh giá LEED của Mỹ (tập trung vào 5 lĩnh vực chính nói trên) và Hệ thống “Green Mark” của Singapore (có các tiêu chí gắn với khí hậu nhiệt đới gần xích đạo).

Hình 2. Ba phương án tổ hợp không gian và giá trị OTTV

Dưới đây xin nêu một số nhận xét về các Hệ thống Tiêu chí CTX thế giới.

(1) Trong tất cả các Hệ thống tiêu chí đánh giá CTX các nước, sự quan tâm giữa các lĩnh vực như sau:

  • Năng lượng và phát thải vào khí quyển (Energy & Atmosphere) luôn được quan tâm hàng đầu. Tỷ lệ điểm chiếm 35% – 40%, thậm chí tới 62% (BCA GM, Singapore). Tiêu chí CTX Việt Nam đề xuất 45%;
  • Sự quan tâm tiếp theo là Địa điểm bền vững. Tỷ lệ điểm theo LEED là 26%. Tiêu chí CTX Việt Nam đề xuất 22%;
  • Các lĩnh vực còn lại thường chiếm 10 – 15% số điểm;
  • Một số Hệ thống tiêu chí đưa thêm mục “Quản lý tòa nhà” do CTX chỉ được cấp Chứng chỉ chính thức sau khi tòa nhà đã sử dụng khoảng 2 năm;
  • Nhiều Hệ thống đánh giá tính thêm điểm “Sáng tạo trong thiết kế” từ 5 – 10%.

(2) Các nước phát triển rất quan tâm chất lượng môi trường, thường yêu cầu có thiết bị quan trắc không khí ngoài và trong nhà. Tiêu chí LEED còn có yêu cầu sau khi hoàn thành xây dựng, phải thổi 4.500 m3 không khí qua 1m2 sàn.

(3) Duy nhất hệ thống BCA GM Singapore là có các tiêu chí xét đến khí hậu nhiệt đới, ví dụ tính điểm cho công trình thông gió tự nhiên (TGTN).
Mối quan hệ giữa Công trình xanh và Kiến trúc xanh – Tiêu chí Kiến trúc xanh của Hội KTS Việt Nam

Có thể nói: CTX là kết quả của KTX.

Cuốn sách đầu tiên năm 2000 viết về “Kiến trúc xanh/ Green Architecture” của Jemes Wines. Nhưng từ năm 1997, đã có sách “Kiến trúc bền vững /Sustainable Architecture” do J. Steele viết. Khái niệm “Xanh” thay thế hoàn hảo cho khái niệm bền vững, được tiếp nhận rộng rãi trên khắp thế giới, và được đồng nhất với nhau và với phong trào CTX.

KTS Ken Yeang viết “Kiến trúc xanh hoặc kiến trúc bền vững đơn thuần là những thuật ngữ khác nhau về vấn đề thiết kế với thiên nhiên và thiết kế với môi trường”[2].
Kiến trúc xanh được hiểu là kiến trúc với sự góp phần của sinh thái, bảo tồn, bền vững và cộng sinh môi trường (Architecture with contribution on ecology, conservation, sustainability and environmentally symbiosis). Khái niệm này được hiểu phổ biến ở châu Âu.

Hội KTS Việt Nam là tổ chức đầu tiên đưa ra “Tiêu chí kiến trúc xanh” Việt Nam và trao Giải thưởng Kiến trúc xanh đầu tiên năm 2016. Tiêu chí KTX Việt Nam cho tòa nhà gồm hai phần: Phần chất lượng kiến trúc và phần đạt tiêu chí CTX (Hình 1), trong đó công trình được xem xét phải đạt tối thiểu 50% số điểm về CTX. Phần CTX tuy chỉ có 3 Tiêu chí, nhưng đã bao gồm cả 5 Lĩnh vực đã nêu trên.

Các giải pháp để công trình đạt được CTX thường là các giải pháp kỹ thuật (cấu tạo, vật liệu, thiết bị, …), còn các giải pháp cho chất lượng kiến trúc cần vận dụng “lý thuyết kiến trúc”, đôi khi mang tính “trừu tượng” hơn. Tuy nhiên, nhiều giải pháp kiến trúc (hình dạng, phương hướng, tổ chức không gian, ….) cũng mang lại hiệu quả về CTX.

Các giải pháp kỹ thuật thiết kế nhà cao tầng trở thành công trình xanh

Các giải pháp thiết kế cả kỹ thuật và kiến trúc nói chung không thể phân biệt về hiệu quả, vì chúng liên quan chặt chẽ, hỗ trợ lẫn nhau. Một giải pháp tốt cho tiêu chí này, cũng sẽ có hiệu quả đối với một số tiêu chí khác. Ví dụ, khi giải pháp thiết kế lợi dụng tốt khí hậu tự nhiên, sẽ giảm năng lượng sử dụng trong công trình, có tác dụng bảo vệ tốt hệ thống sinh thái và môi trường khu vực, bảo vệ tài nguyên, và mang bản sắc của kiến trúc truyền thống, địa phương, dân tộc.

Dưới đây chỉ trình bày một số giải pháp cho các tiêu chí đáng quan tâm nhất đối với người thiết kế kiến trúc công trình.

1.Hiệu quả năng lượng của công trình và sử dụng kính.

Đánh giá Hiệu quả năng lượng của CTX được tính chủ yếu theo tỷ lệ giảm năng lượng tiêu thụ của tòa nhà so với công trình bình thường nhờ đón được nhiều không khí tự nhiên và giảm sử dụng Điều hòa không khí (ĐHKK). Các công trình được nhận Chứng chỉ CTX thế giới thường giảm được năng lượng tiêu thụ từ 30% đến 50%. Giải pháp kiến trúc lợi dụng không khí tự nhiên sẽ được trình bày ở mục 3.1. Giảm tiêu thụ năng lượng của hệ thống ĐHKK liên quan đến đại lượng OTTV (W/m2) – lượng nhiệt bức xạ mặt trời trung bình truyền qua 1 m2 kết cấu bao che vào nhà – đã được đưa vào Quy chuẩn xây dựng Việt Nam (QCVN 09: 2017/BXD). Giá trị OTTV càng lớn, công suất của Hệ thống ĐHKK càng cao, càng phải tiêu thụ nhiều năng lượng. Năng lượng tiêu thụ cho hệ thống ĐHKK trong nhà văn phòng thường chiểm khoảng 40% tổng năng lượng tiêu thụ toàn tòa nhà.

Tổ hợp không gian công trình hợp lý có thể giảm OTTV đáng kể. KTS Ken Yeang đã tính toán giá trị OTTV cho tòa nhà văn phòng cao tầng theo 3 phương án khi thay đổi vị trí khối giao thông, cầu thang và phục vụ (Hình 2). Kết quả, phương án 1 (khối phục vụ ở hướng đông, khối giao thông, cầu thang hướng tây) giảm được trên 40% OTTV, chỉ còn 19,50 W/m2.

Các nghiên cứu cho thấy, phần nhiệt mặt trời qua cửa kính – đặc biệt phần trực xạ – chiếm tỷ trọng lớn nhất trong OTTV, tới 70 – 85% ( theo Von Kok Leong, Malaysia). Vì vậy, sử dụng kính công nghệ Low-E sẽ cho phép giảm đáng kể lượng nhiệt này, tuy nhiên giá thành kính Low-E có thể cao gấp 10 lần kính thông thường.

Giải pháp hiệu quả mà kinh tế hơn là che nắng hiệu quả cho cửa kính, khi đó không cần sử dụng kính Low-E. Tòa nhà ST Diamond Building, Malaysia (Hình 3) là ví dụ: nhà bố trí theo đúng hướng Bắc-Nam. Chỉ hai hướng Đông, Tây chịu bức xạ mặt trời dùng kính Low-E. Hướng Bắc, Nam dùng kính thường, nhờ mặt nhà vát nghiêng tránh Bức xạ mặt trời vùng xích đạo nên giảm được 1/3 năng lượng tiêu thụ, chỉ còn 65 kWh/m2 năm.

Vậy người thiết kế hãy đặc biệt lưu ý thiết kế che nắng hiệu quả cho cửa kính, khi đó không cần sử dụng kính công nghệ cao.

2.Vị trí xây dựng công trình và mật độ xây dựng

Vị trí xây dựng công trình có ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái địa điểm, môi trường trong công trình và các khu vực kế cận. Tiêu chí CTX Việt Nam quan tâm giá trị sinh thái của khu đất, xét đến khoảng cách từ các dòng chảy, sông, biển, đường phố đến công trình. Theo tiêu chí này thì các công trình – đặc biệt nhà cao tầng – nằm sát bờ biển, che tầm nhìn đẹp và lối ra biển, ngăn gió mát từ biển vào đô thị, biến vùng biển chung thành sở hữu riêng, và có thể gây nguy hiểm cho người sử dụng khi nước biển dâng do BĐKH. Theo kịch bản BĐKH trung bình của Bộ Tài nguyên và Môi trường, nước biển sẽ dâng cao ở miền Trung năm 2050 là 24-26 cm, năm 2100 là 61 – 74 cm. Các công trình xây dựng ven biển ở Đà Nẵng kéo dài 19km trên tuyến Sơn Trà – Điện Ngọc (đã đề cập trong tài liệu [5]), hay Dự án tổ hợp khách sạn thông minh THAT nên được đánh giá lại theo Tiêu chí “Địa điểm bền vững”. Các tòa nhà cao tầng nằm sát các đường giao thông lớn cũng là bất lợi với môi trường trong nhà về bụi và tiếng ồn, lại biến đường phố thành “đường hầm”, phá vỡ cảnh quan đô thị.

Hình 3. Tòa nhà ST Diamond, Malaysia

Mật độ xây dựng có liên quan đến tỷ lệ không gian xanh (Green Space), được coi là một “Chỉ số đô thị đáng sống / Liveable Citie” của người dân đô thị. Cây xanh không chỉ là “lá phổi” đô thị, mà còn làm giảm “Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị / Urban heat-Island Effect” – đô thị như một hòn đảo nhiệt độ cao – rất quan trọng với các đô thị vùng nhiệt đới. Cũng cần xem xét lại giải pháp xây dựng các chung cư cao tầng kết hợp với các dẫy nhà lô trong các khu nhà ở cao tầng, làm mất đáng kể các vườn cây, bề mặt xanh.

Xin lưu ý rằng các Quy chuẩn xây dựng là tiêu chuẩn tối thiểu, bắt buộc phải tuân thủ, còn Tiêu chí CTX là mong muốn cao hơn, tốt hơn cho môi trường sinh thái và con người, dù là tự nguyện thực hiện.

Hình 4. Nhà máy Boeing ở Everett, Washington

3.Chất lượng môi trường trong nhà

Chất lượng môi trường không chỉ quan tâm chất lượng môi trường không khí mà còn cả môi trường sống, môi trường nhân văn, xã hội, giao tiếp cộng đồng cho những người sống và làm việc trong công trình. Tiêu chí này xét tới các không gian chuyển tiếp trong / ngoài nhà, các sân chung hoặc riêng, không gian giao tiếp, gặp gỡ, như các KTS Nhật Bản quan niệm: “Mỗi lần gặp gỡ, trao đổi ánh mắt, nụ cười là một lần nạp thêm năng lượng” (phát biểu trong cuộc gặp Khoa Kiến trúc Đại học xây dựng).

Các giải pháp kiến trúc cho nhà cao tầng xanh

Một công trình xây dựng, đặc biệt nhà cao tầng, dù đạt được tất cả các Tiêu chí CTX – tính theo số điểm – nhưng không đạt “chất lượng kiến trúc” thể hiện ở tính dân tộc (hoặc bản sắc địa phương), hay tính hiện đại, tính nhân văn, xã hội, cộng đồng, cũng chưa thể được thừa nhận. Riêng tính độc đáo trong giải pháp có thể được đánh giá riêng.

Hình 5. Tòa nhà Dolphin Plaza Hà Nội (trái) & MBF Tower, Malaysia

Xin phân biệt: Công trình được thừa nhận là CTX, khác với Công trình được trao giải thưởng Kiến trúc xanh. Giải thưởng là dành cho thiết kế công trình xanh xuất sắc nhất, còn “Danh hiệu kiến trúc xanh” là mục tiêu phấn đấu, là trách nhiệm của người thiết kế công trình theo đòi hỏi của xã hội, nên càng nhiều càng tốt.

Đánh giá “cái đẹp kiến trúc”, đôi khi mang tính “trừu tượng”, khác nhau theo cách nhìn của mỗi người, khó thống nhất, nhưng “hiệu quả xanh” của giải pháp công trình hoàn toàn có thể định lượng được. Dưới đây chúng tôi xin đề cập hướng chiến lược cho người thiết kế làm cơ sở sáng tạo các giải pháp kiến trúc xanh nhằm tạo ra nhà cao tầng xanh Việt Nam, đã được thừa nhận trong nhiều nghiên cứu trên thế giới.

1. Đón không khí tự nhiên – kiến trúc truyền thống Việt Nam

Khí hậu Việt Nam nói chung trên toàn lãnh thổ rất thuận lợi với cuộc sống con người: Không quá lạnh, không quá nóng, không khí phần lớn tới từ biển, rất mát mẻ, trong lành, sạch sẽ. Vì vậy người Việt Nam từ ngàn xưa đã biết lợi dụng nó. “Lấy vợ đàn bà, làm nhà hướng Nam” là câu thành ngữ của người vùng Bắc bộ với mục đích đón gió mát từ biển thổi vào. Chỉ người vùng nóng ẩm mới cần có gió – gió tự nhiên và gió của quạt. Ngược lại, người vùng lạnh và nóng khô rất “kỵ gió” đôi khi coi đó là cách hại người.

Các nghiên cứu của Benjamin Stein, John S. Reynolds (xem [5]) về phản ứng của cơ thể với gió (theo vận tốc gió vg) cho thấy:

  • Khi vg = 0 – 0,05 m/s – cảm giác không khí tù đọng;
  • Khi vg = 0,25–0,50 m/s – cảm giác có gió, nhiệt độ như thấp hơn 1,1 – 1,7oC;
  • Khi vg = 0,50–1,00 m/s – nhiệt độ như thấp hơn 2,2 – 2,8oC, cảm giác có gió thường xuyên, dễ chịu;
  • Khi vg = 1,00–1,50 m/s – nhiệt độ như thấp hơn 2,8 – 3,9oC, bị than phiền về giấy, tàn thuốc bay;
  • Khi vg trên 1,50 m/s – nhiệt độ như thấp hơn 2,8 – 3,9oC, nhưng cần giảm bớt để dễ làm việc và có lợi cho sức khỏe.

Các nghiên cứu về sinh khí hậu xây dựng tại các thành phố Việt Nam [5] cho biết, ít nhất có trên 40% số giờ trong một năm (riêng Nha Trang tới 99%) thời tiết nằm trong vùng tiện nghi nhiệt của con người. Đặc biệt các thành phố ven biển còn được hưởng chế độ gió mát đặc biệt thổi từ biển vào hàng ngày (Breeze). Vậy tại sao các nhà cao tầng, kể cả nhà ở và văn phòng không mở cửa TGTN, lại đóng kín để ĐHKK???

KTS nổi tiếng Norman Foster từng băn khoăn: “Vì sao cứ phải trang bị hệ thống ĐHKK rất tốn kém tại những nơi chúng ta chỉ cần giải pháp đơn giản là mở các cửa sổ ra?” .

Điều bất ngờ nhất đối với tôi, là Nhà máy Boeing ở Everett, Washington – Nhà máy lớn nhất thế giới (Kỷ lục Guiness) trên khu đất 98,3 ha với diện tích sàn 398.000 m2, có trên 83.000 nhân công làm việc 3 ca mà không có hệ thống ĐHKK. Không khí được lấy trực tiếp từ bên ngoài. Khi nhiệt độ cao, hệ thống quạt thông gió tự động mở, thổi khí từ ngoài vào trong nhà. Khi nhiệt độ quá lạnh, nhà máy được sưởi ấm bằng hệ thống trên 1.000 bóng đèn (Hình 4).
Vì vậy chúng tôi coi Định hướng thiết kế kiến trúc xanh Việt Nam là: Kiến trúc mở, đón không khí, đón gió mát tự nhiên, không (hoặc ít) sử dụng ĐHKK.

Theo quan điểm này, các tòa nhà văn phòng cao tầng đóng kín hoàn toàn sử dụng ĐHKK không thể coi là kiến trúc xanh. Các chung cư cao tầng hành lang giữa kín, hoàn toàn chạy ĐHKK cũng không thể coi là kiến trúc xanh.

Tòa chung cư Dolphin Plaza Hà Nội (Hình 5, trái) được trao giải thưởng kiến trúc nhờ có giải pháp “biến hành lang giữa thành hành lang bên” để tất cả các căn hộ đều có thể tiếp đón gió tự nhiên là rất đáng ghi nhận. Tòa nhà MBF Malaysia (Hình 5, phải) do KTS Ken Yeang thiết kế vừa tạo được TGTN tốt, lại vừa bảo đảm sự “riêng tư của căn hộ” khi mở cửa TGTN là giải pháp thông minh và hiệu quả.

Trung tâm hành chính Đà Nẵng thiết kế đóng kín hoàn toàn là bất lợi. Chúng tôi đã đề xuất một giải pháp cải tạo theo hướng mở một phần không gian đón gió biển để minh họa định hướng này.

Hình 8. Khu nhà ở Interlacs, Singapore: sân chung cho mỗi “xóm nhà”
Hình 6. Nhà người Kinh, Êđê và Chăm
Hình 7. Habita – 67, Montreal, Canada, nhà ở công ty điện tử Taiwan và Kiến trúc “BIG”, chung cư ở Copenhagen, Đan Mạch: sân cho mỗi căn hộ

2. Sân, vườn – bộ phận không thể thiếu của nhà ở truyền thống

Hình 9. Đề xuất tạo sân xanh chung đón gió mát cho chung cư Hà Nội
(Phạm Đức Nguyên, Phạm Tiến Bình)

Nhà vùng quê nước ta luôn gắn với sân, vườn, đôi khi có ao cá, bể nước, đó là truyền thống nhà dân gian Việt Nam (Hình 6).

Khi xây dựng chung cư cao tầng đô thị, tạo được cái sân riêng cho mỗi nhà sẽ khó thực hiện hơn, nhưng không phải là không thể. Khu nhà ở Habita – 67, Montreal, Canada, KTS Moshe Safdie,– giải thưởng kiến trúc quốc tế – là ví dụ: mỗi căn hộ thông 2 tầng đều có sân riêng. Giải pháp căn hộ thông hai tầng (thang máy chạy thông 2 tầng) còn rất thuận lợi khi mở cửa TGTN phía hành lang cho mỗi căn hộ vẫn bảo đảm được tính “riêng tư”. Khu nhà ở công ty điện tử Taiwan và chung cư Mountain Dwellings Copenhagen, Đan Mạch (Hình 7) đều có sân riêng cho mỗi nhà. Vậy là sân vườn không chỉ là mơ ước của người dân vùng nhiệt đới, mà còn trên toàn thế giới.

Hình10. Cảnh quan phương đứng & Mái xanh của dự án Tháp Tây hồ View,
Hà Nội (Nhất thiết kế của Kume Design Asia, Nhật Bản)

Ngày nay, khi tạo được sân cho mỗi căn hộ, còn thuận lợi để trang bị điện tái tạo (mặt trời hoặc gió) và nước nóng mặt trời cho mỗi căn hộ.
Trường hợp không thể thiết kế sân cho mỗi hộ, có thể làm sân cho “mỗi xóm”, như giải pháp khu nhà ở Interlacs, Singapore: 31 khối nhà 6 tầng, xếp chồng theo nhiều hướng tạo ra nhiều sân chung (Hình 8).

Trên hình 9 là đề xuất của chúng tôi nhằm mở thoáng hành lang giữa đón gió mát hướng nam cho chung cư 26 tầng Hà Nội: Mỗi 4 tầng nhà, lấy hai căn hộ giữa làm sân xanh thông hai tầng, đưa gió mát vào hành lang đến các căn hộ phía bất lợi. Giải pháp kết hợp thổi gió cưỡng bức từ sân lên 4 tầng phía trên qua lỗ sàn trống (màu đỏ). Ba sân xanh giữa nhà cùng ba sân xanh trên mái là nơi nghỉ ngơi, thể dục, giao tiếp, đặc biệt là sân chơi cho các em nhỏ.

3. Sân xanh, mái xanh, mặt đứng xanh

Vườn treo Babilon ở nam Baghdad, Iraq được làm từ 3000 năm trước công nguyên, được coi là một trong 7 kỳ quan thế giới, giống như mảnh vườn Việt Nam được đưa lên cao. Còn KTS bậc thầy về thiết kế nhà cao tầng sinh thái Ken Yeang có lẽ là người đầu tiên đưa ra khái niệm “Cảnh quan phương đứng / vertical landscaping” [2] – coi cây xanh trên mặt đứng như một cảnh quan đô thị. Kiến trúc ngày nay đều thừa nhận đó là các giải pháp kiến trúc sinh thái để “trả lại mặt xanh mà công trình xây dựng đã lấy của đất đô thị”, nâng cao tiện nghi môi trường và giảm “Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị”, đang được khuyến khích áp dụng trên khắp thế giới cũng như ở nước ta (Hình 10).

4. Giảm bức xạ mặt trời chiếu lên vỏ nhà: Tạo bóng và che nắng

Bức xạ mặt trời, đặc biệt trực xạ, chiếu lên vỏ nhà, nung nóng nó, rồi truyền nhiệt vào nhà làm nóng không khí trong nhà, làm tăng công suất hệ thống ĐHKK. Nhà càng cao tầng, vỏ nhà càng chịu nhiều bức xạ mặt trời. Đánh giá hiệu quả năng lượng của thiết kế tòa nhà thông qua giá trị OTTV và diện tích kính trên mặt đứng có liên quan rất lớn tới giá trị này (đã trình bày ở mục 2.1).

Có nhiều giải pháp kiến trúc cho vấn đề này. KTS Ken Yeang đã nêu kinh nghiệm thiết kế giảm ảnh hưởng của bức xạ mặt trời theo hai hướng [2]:

(1) Nhà vùng nhiệt đới tốt nhất nên bố trí theo hướng Bắc – Nam;

(2) Mặt bằng nhà có lợi là hình chữ nhật. Nhà hình vuông, hoặc tròn sẽ bất lợi về nhiệt mặt trời.

Chúng tôi coi Tạo bóng trên mặt chính cũng là một giải pháp hiệu quả chống trực xạ vùng nhiệt đới. Có thể nói: “mặt chính của toà nhà có sáng, có tối mới là nhà cho vùng nhiệt đới”. Các mặt nhà nhẵn, phẳng, sáng đều không đem lại hiệu quả về năng lượng và môi trường.
Giải pháp quan trọng để giảm nhiệt mặt trời vào nhà là Che nắng – che trực xạ mặt trời (không phải che bầu trời). Che nắng được coi là “Phong cách kiến trúc nhiệt đới / Tropical Architectural Style”, bởi vùng này Trực xạ mặt trời có giá trị rất lớn. Các thành phố phía nam nước ta nhiều giờ trong ngày đạt giá trị 1000 – 1100 W/m2 so với ở ngoài khí quyển Hằng số mặt trời là 1353 W/m2 [5]. Kiến trúc dân gian Việt Nam đã có nhiều giải pháp đơn giản che nắng, như dùng tấm dại tre, dàn cây, bóng cây… Trong nhà cao tầng, đặc biệt nhà văn phòng, che nắng cho cửa kính có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả năng lượng tòa nhà, nâng cao tiện nghi môi trường ánh sáng và kinh tế công trình (do không cần sử dụng kính chất lượng cao) và tạo thẩm mỹ mặt đứng công trình theo phong cách nhiệt đới.

Tòa tháp Al Bahar Abu Dhabi, UAE, Tower cao 29 tầng, nằm cạnh chí tuyến Bắc, thuộc vùng sa mạc nóng khô, vỏ che nắng có thể đóng mở linh hoạt cho 3 hướng (trừ hướng bắc) giảm được 50% nhiệt mặt trời, được Hội đồng nhà cao tầng & Môi trường sống đô thị thế giới (CTBUH) bình chọn là một trong 5 cao ốc đẹp nhất thế giới năm 2012 (Hình 11).

Trung tâm hành chính Đà Nẵng 35 tầng, diện tích 64.108 m2, lắp hơn 20.400 m2 kính Low-E trên vỏ nhà, kinh phí xây dựng 95 triệu USD, nhưng từ 10 giờ đã phải buông rèm dùng ánh sáng điện. Tòa nhà đóng kín hoàn toàn, kể cả hiên xanh nghỉ ngơi và đón khách, quanh năm sử dụng ĐHKK (Hình 12).

Hình 11. Tháp Al Bahar Abu Dhabi, UAE

Để minh họa ý tưởng nêu trên, chúng tôi đã đề xuất phương án thay đổi như sau (Hình 13 – đã giới thiệu trong TC Kiến trúc 261-01-2017):

– Tổ chức 2 loại không gian ĐHKK (hồng) và TGTN (xanh);

– Tạo hành lang rộng 2m phía đông đón gió biển và thổi gió cưỡng bức linh hoạt;

– Các hiên xanh (nghỉ ngơi và tiếp khách) mở trực tiếp ra ngoài;

– Làm vỏ che nắng (hợp kim nhẹ) rộng ¼ chu vi, cao 2 – 3 tầng nhà xoay 360o theo mặt trời.

Nếu giải pháp được thực hiện, có thể giảm khoảng 50% năng lượng ĐHKK và hoàn toàn sử dụng ánh sáng tự nhiên suốt ngày làm việc. Khi sửa chữa, chỉ cần dùng kính thông thường, không cần kính Low-E.

Hình 12. Trung tâm hành chính Đà Nẵng, hiên xanh kín và buông rèm cửa làm việc

5. Sân trong kín, sân trong hở

Chúng ta thường gặp “Giếng trời” trong các nhà phố, như ở Hội An, hoặc trong các nhà lô hẹp và dài tại các khu chung cư. Sân trong cũng rất hay gặp trong kiến trúc chùa Việt Nam.
Với nhà cao tầng, rất cần tổ chức sân trong, có thể là sân kín hoặc sân hở. Ví dụ giới thiệu sân trong kín tòa chung cư Grand View, Phú Mỹ Hưng, TP HCM và sân trong hở Elephant & Castle, London (KTS Ken Yeang).

Trong nhà chung cư cao tầng, sân trong giúp các căn hộ phía khuất gió đón được không khí tự nhiên, không phải nhận không khí thải ra từ căn hộ phía trước. Vì vậy, khi thiết kế sân trong kín cần phải tạo được một số không gian mở phía đón gió. Đó có thể kết hợp làm các sân xanh cộng đồng, nơi giao tiếp tuổi già, gặp gỡ tuổi trẻ và vui chơi của nhi đồng. Mùa mưa bão, sân trong tạo được cuộc sống bình an cho cư dân.

Hình 13. Giải pháp đề xuất cải tạo xanh TT Hành chính Đà Nẵng.
Đề xuất:Phạm Đức Nguyên, Ngô Hoàng Ngọc Dũng, Nguyễn Kiên Cường

Đối với nhà văn phòng, hành chính cao tầng có chiều dày lớn, sân trong có vai trò rất quan trong để TGTN và thải không khí ô nhiễm. Lưu ý rằng, một người làm việc nhẹ trong 1 giờ cũng thải ra 23 – 25 lit CO2.

Rất tiếc, sân trong rất ít gặp trong các tòa nhà cao tầng ở Việt Nam, trong khi các KTS tập đoàn Nikken Sekkei coi sân trong là “lõi sinh thái (ecological core) của tòa nhà”[3].
Ngân hàng thương mại (Commerzbank) Franfurt, Germany hoàn thành xây dựng năm 1997 là ví dụ thành công của Norman Foster (Hình 14). Tòa tháp cao 300m, mặt bằng hình tam giác với sân trong lớn ở trung tâm, còn thang máy, thang bộ và khối kỹ thuật bố trí ở ba góc. Cứ 8 tầng văn phòng lại có một vườn trời cao bốn tầng chạy quanh tháp lên cao dần, đưa không khí tự nhiên vào sân trong và các phòng làm việc được mở cửa sổ từ phía trong. Vườn trời còn là nơi nghỉ ngơi giữa giờ, giao tiếp giữa các nhân viên và khách bên ngoài. Tòa tháp được gọi là “Nhà chọc trời bền vững / Sustainable Skyscraper”.

Với nhà văn phòng cao tầng, sân trong còn rất thuận lợi để cung cấp ánh sáng tự nhiên, như trường hợp tòa nhà ST Diamond, Malaysia (xem thêm Hình 3).

Hình 14. Commerzbank Headquarters Franfurt, Germany

Kết luận

Nhà cao tầng, chọc trời, cả nhà ở, văn phòng, hành chính,… thuộc loại kiến trúc hiện đại, sẽ còn được phát triển trong các đô thị, không chỉ vì đó là những “điểm nhấn kiến trúc”, mà còn để giảm bớt diện tích đất xây dựng, tăng diện tích cây xanh, không gian xanh (Green Space) đã được Tổ chức y tế thế giới (WHO) đánh giá là “Chỉ số đáng sống của đô thị”. Nhà cao tầng có tuổi thọ cao, là nơi sống và làm việc của rất đông người dân đô thị trong thời gian lâu dài – có thể suốt cả cuộc đời một con người – vì vậy chất lượng môi trường sống cả vật chất, tinh thần, xã hội, nhân văn đều cần được quan tâm đúng mức, được ưu tiên dù có tốn kém thêm ít nhiều về kinh phí xây dựng.

Tác giả bài báo tập hợp kinh nghiệm kiến trúc thế giới để giới thiệu và khuyến nghị áp dụng cho Việt Nam, đồng thời cũng trình bày một số ý kiến cá nhân (đặc biệt về phố nhà lô trong khu nhà ở cao tầng hay bố trí các tòa nhà thấp và cao tầng sát bờ biển), xin được trao đổi, thảo luận, phê phán thêm, với mong muốn những người thiết kế nhà cao tầng Việt Nam có thêm nhiều giải pháp sáng tạo, mới mẻ và độc đáo để đóng góp vào nền Kiến trúc hiện đại và xanh của nước nhà.

*Phạm Đức Nguyên
Uỷ viên Hội đồng KTX, Hội KTS Việt Nam

(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 08-2019)

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Tài liệu tham khảo
1. Jerry Yudelson. Green Building A to Z. New Society Publishers. 2007.
2. Ken Yeang. The Skyscraper bioclimatically considered. Great Britain, 1996.
3. Nikken Sekkei. “The Green Buildings of Nikken Sekkei. Architecture in Japan”.
Tokyo, Nhật bản năm 2000
4. Đề tài NCKH Bộ Xây dựng. Phạm Đức Nguyên chủ nhiệm và Các chuyên gia Hội MTXD Việt Nam. Hệ thống tiêu chí đánh giá CTX Việt Nam, 2014
5. Phạm Đức Nguyên. Phát triển kiến trúc bền vững, Kiến trúc xanh ở Việt Nam. NXB Tri thức, 2012, 2015, 2017