Các giải pháp thiết kế kiến trúc bền vững
Tóm tắt:
Bài viết đề cập khái niệm và các tiêu chí của kiến trúc bền vững cũng như tầm quan trọng của xu hướng kiến trúc bền vững trong bối cảnh môi trường sống ngày càng bị phá hoại và các nguồn năng lượng bị tổn hao nghiêm trọng. Từ đó tác giả đã tổng hợp đưa ra một số giải pháp thiết kế kiến trúc bền vững đồng thời cũng là các xu hướng chung cho các dự án phát triển bền vững hiện nay. Đó chính là giải pháp không tiêu tốn năng lượng, giải pháp sử dụng vật liệu sáng tạo, giải pháp tích hợp nông nghiệp – đô thị, giải pháp học tập từ kiến trúc truyền thống…Tất cả những giải pháp này nhằm đáp ứng ba tiêu chí luôn được lấy làm căn cứ để nghiên cứu và đánh giá kiến trúc bền vững đó là: môi trường bền vững, xã hội bền vững và kinh tế bền vững.
1. Mở đầu
Loài người đang đối mặt với rất nhiều những hệ quả của sự ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu. Ngành kiến trúc xây dựng công trình lại đang là một nhân tố quan trọng tác động đến vấn đề này.
Trên thế giới, mặc dù có nhiều trường phái, xu hướng kiến trúc khác nhau nhưng Kiến Trúc Bền Vững đang xuất hiện ngày càng nhiều ở các nước và đang trở thành một xu thế có sức lôi cuốn rất lớn và đã trở thành một vấn đề thời sự một khi việc tổn hao các nguồn năng lượng và việc môi trường sống ngày càng bị phá hoại nghiêm trọng. Các giải pháp thiết kế kiến trúc phải đáp ứng ba tiêu chí luôn được lấy làm căn cứ để nghiên cứu và đánh giá kiến trúc bền vững đó là: môi trường bền vững, xã hội bền vững và kinh tế bền vững.
2. Nội dung chính
2.1 Khái niệm kiến trúc bền vững:
Khái niệm Kiến trúc bền vững [Sustainable architecture] gắn liền, thậm chí đồng nhất với các khái niệm kiến trúc xanh [Green Building hoặc Green Architecture], kiến trúc sinh thái [Ecologic Architecture], kiến trúc môi trường [Envitronmental Achitecture], kiến trúc có hiệu quả năng lượng [Energy – Efficient Building]… nhằm đạt tới một giá trị bền vững cho môi trường sống của con người, giảm thiểu các tác động tiêu cực vào môi trường trong hiện tại cũng như tương lai.
Kiến trúc bền vững [Sustainable architecture]: không chỉ xét về độ bền lâu vật chất của công trình, tuy rằng đó cũng là một nội dung nghiên cứu quan trọng. Đây là bền vững của hệ sinh thái, của môi trường sống và cả của xã hội loài người [việc làm, giáo dục, giải trí, sức khỏe, giao thông...] cũng là một nội dung nghiên cứu của kiến trúc môi trường, kiến trúc sinh thái.
Do yêu cầu cấp bách trong việc bảo vệ môi trường, giúp duy trì sự sống trên trái đất lâu dài mà các nhà khoa học, các nhà nghiên cứu trên thế giới đã đề ra khái niệm Phát triển bền vững [Sustainable Development].
Khái niệm chung về phát triển bền vững:
Năm 1972 tại Stockholm Hội nghị Liên Hiệp Quốc về môi trường đã đề nghị một khái niệm mới là “phát triển tôn trọng môi sinh” [eco-development] với chủ trương bảo vệ môi trường, tôn trọng môi sinh, quản lý hữu hiệu tài nguyên thiên nhiên, thực hiện công bằng và ổn định xã hội.
Năm 1991, Ngân hàng Á Châu xác định thêm nội dung về phát triển bền vững như sau: “Phát triển bền vững là một loại hình phát triển mới, lồng ghép một quá trình sản xuất với bảo toàn tài nguyên và nâng cao chất lượng môi trường. Phát triển bền vững cần phải đáp ứng các nhu cầu của thế hệ hiện tại mà không phương hại đến khả năng của chúng ta đáp ứng các nhu cầu của các thế hệ trong tương lai”.
Khái niệm phát triển kiến trúc bền vững không nằm ngoài khái niệm phát triển bền vững đề cập ở các mục trên. Nội dung của khái niệm phát triển bền vững ở trên được đặt trong khung cảnh phát triển bền vững của kiến trúc.
Các tiêu chí của kiến trúc bền vững là gì?
“Không tồn tại một thiết kế nhà ở bền vững tuyệt đối, mà phải tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể, từng điều kiện khí hậu, văn hóa, hoàn cảnh khác nhau. Có ba tiêu chí luôn được lấy làm căn cứ để nghiên cứu: kinh tế, môi trường và xã hội” – KTS. Manuel Der Hagopian.
Ba tiêu chí luôn được lấy làm căn cứ để nghiên cứu và đánh giá kiến trúc bền vững đó là:
a. Môi trường bền vững: Để đạt được môi trường bền vững cần dựa trên các yếu tố sau: Tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm và tái sử dụng nguồn nước, sử dụng vật liệu bền vững và giảm thiểu chất thải, vị trí bền vững và đa dạng sinh học.
b. Xã hội bền vững: Xã hội bền vững khi đảm bảo các yếu tố sau: sự tiện nghi của con người, đảm bảo sức khỏe, đảm bảo an toàn, cảm giác thỏa mãn và hài lòng của cộng đồng khi sống trong các công trình kiến trúc hay đô thị bền vững.
c. Kinh tế bền vững: Giảm thiểu các chi phí bao gồm: chi phí ban đầu khi xây dựng công trình, chi phí bảo dưỡng công trình, chi phí vận hành công trình, chi phí sửa đổi trong tương lai, chi phí dành cho cộng đồng.
Qua các khái niệm và tiêu chí nói trên, ta thấy, dù xuất phát từ nhiều góc độ khác nhau, nhưng những khái niệm ấy đều có cùng một quan điểm về mục tiêu con người, là phát triển vì chất lượng sống của con người, để cho con người sống xứng đáng với cuộc sống vô cùng quý báu của chính họ và cũng để đảm bảo cho chất lượng cuộc sống của các thế hệ tương lai.
2.2 Tầm quan trọng của kiến trúc bền vững
Hiện nay, thế giới đang đứng trước 5 cuộc khủng hoảng lớn là: dân số, lương thực, năng lượng, tài nguyên và sinh thái. Năm cuộc khủng hoảng này đều liên quan chặt chẽ với môi trường và làm cho chất lượng cuộc sống của con người có nguy cơ suy giảm. Từ đó, xuất hiện một khái niệm mới là khủng hoảng môi trường, đó chính là các suy thoái về chất lượng môi trường sống, đe doạ cuộc sống của con người.
Các biểu hiện của khủng hoảng môi trường bao gồm:
- Ô nhiễm không khí vượt tiêu chuẩn cho phép tại các đô thị, khu sản xuất.
- Hiệu ứng nhà kính gia tăng làm biến đổi khí hậu toàn cầu.
- Tầng Ozone đang bị phá hủy
- Nguồn nước bị ô nhiễm
- Sa mạc hóa đất đai, rừng bị suy giảm về số lượng và suy thoái về chất lượng
- Số lượng chủng loại động thực vật giảm
- Rác thải, chất thải gia tăng về số lượng và mức độ độc hại nhưng không được xử lý đúng quy trình.
Việc xây dựng và vận hành các công trình, và cả quá trình chế tạo các vật liệu xây dựng theo thống kê của Hoa Kỳ chiếm tới gần 47,6% trong tổng năng lượng tiêu thụ cả nước, và đóng góp 44,6% lượng khí thải nhà kính CO2 [theo thống kê năm 2012]. Và ở các nước tiên tiến ở Châu Âu hay các nước đang và kém phát triển khác, tỉ lệ này cũng tương tự như vậy. Qua đó, chúng ta có thể thấy tác động của ngành kiến trúc và xây dựng đối với vấn đề khủng hoảng môi trường lớn như thế nào.
Những lợi ích của kiến trúc bền vững mang lại về cơ bản có thể tóm tắt lại trong các điểm sau:
- Môi trường: Nâng cao môi trường sống, bảo vệ thiên nhiên, cải thiện chất lượng không khí và nước, giảm bớt chất thải rắn, bảo vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên, giảm bớt khí thải gây hiệu ứng nhà kính.
- Kinh tế: giảm chi phí vận hành, nâng cao giá trị tài sản và lợi nhuận, cải thiện sản xuất, tối ưu hoá hiệu suất vòng đời kinh tế.
- Sức khoẻ: cải thiện không khí, điều hoà nhiệt độ không dùng điện, nâng cao sức khoẻ và tiện nghi cho cư dân, góp phần hình thành một cộng đồng khoẻ mạnh, có khả năng tồn tại lâu dài và có tính thẩm mỹ cao.
- Cộng đồng: Một cộng đồng bền vững phải là một xã hội văn minh, phát triển, có một nền kinh tế phát triển và môi trường sống lành mạnh, sạch sẽ, trong lành.
Nhận thức được tầm quan trọng và sự ảnh hưởng của sự phát triển bền vững, hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều các công trình kiến trúc bền vững đã được xây dựng, đã được đánh giá và công nhận bởi các tổ chức quốc tế khác nhau như:
- Các hệ thống đánh giá công trình xanh quốc tế: LEED, GREENSTAR, BREEAM, GBI, BERGE, GREENSHIP, GREENMARK.
- Hội đồng đánh giá và xếp hạng công trình xanh ở Việt Nam: LOTUS bao gồm các yếu tố đánh giá sau: năng lượng, nước, vật liệu, sinh thái, chất thải và ô nhiễm, sức khỏe và tiện nghi, thích ứng và giảm nhẹ, cộng đồng, quản lí, sáng kiến.
Mỗi hệ thống đánh giá dựa vào các yếu tố chung và cũng có các yếu tố riêng để đánh giá nhưng hầu hết đều dựa trên 3 tiêu chí cơ bản của kiến trúc bền vững.
Hiện nay, kiến trúc bền vững đang ngày càng phổ biến hơn trên thế giới và sẽ không chỉ là xu hướng mà còn là giải pháp bắt buộc trong tương lai.
2.3 Các giải pháp thiết kế kiến trúc bền vững:
Dưới đây là một số các giải pháp thiết kế kiến trúc bền vững đồng thời cũng là các xu hướng chung cho các dự án phát triển bền vững hiện nay:
2.3.1 Không tiêu tốn năng lượng - Net zero energy building: Việc xây dựng những công trình với lượng tiêu thụ năng lượng thực bằng không [hoặc thậm chí là âm] được xem như là một phương tiện để giảm lượng khí thải các bon và giảm sự phụ thuộc vào việc khai thác các nguồn nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt. Giải pháp này đang dần trở nên quan trọng và phổ biến, đặc biệt là ở các nước phát triển. Giấy chứng nhận công trình Net Zero Building được cấp bởi ILFI [International Living Future Institute].
Ví dụ : Trung tâm Cảnh quan bền vững tại Pittsburg, Zeb pilot house với các tấm pin năng lượng mặt trời tạo ra lượng điện gấp ba lần so với nhu cầu sử dụng của tòa nhà.
2.3.2 Bảo tồn và phục hồi nguồn nước: Nhận thức về vấn đề khủng hoảng nguồn nước trên quy mô toàn cầu hiện đang được nâng cao, do đó việc sử dụng công nghệ tiết kiệm nước trong lĩnh vực xây dựng đang được quan tâm. Bên cạnh các thiết bị lưu lượng sử dụng thấp và các biện pháp bảo tồn thông thường, hiện nay nhiều kiến trúc sư và kĩ sư đang hướng tới việc thu – xử lý – tái sử dụng ngay tại chỗ.
Ví dụ : Tòa nhà C.K. Choi tại Đại học British Columbia đã sử dụng kết hợp nhiều công nghệ khác nhau như: vệ sinh tự hoại, hệ thống nước xám, bể chứa nước mưa, vườn mưa và vùng ngập nước để nhằm duy trì việc sử dụng nước có trách nhiệm.
2.3.3 Sử dụng vật liệu sáng tạo: vật liệu tái tạo, vật liệu thân thiện với môi trường:
Vật liệu xây dựng hiện không còn bị giới hạn bởi các vật liệu thông thường được đặt hàng từ các xưởng sản xuất hay nhà máy. Kiến trúc sư ngày càng có nhiều sự lựa chọn, từ vật liệu tự nhiên như rơm, vật liệu tái chế hay các container vận chuyển cũ cho tới các vật liệu tiên tiến sử dụng công nghệ chuyển pha. Bất cứ là gì, miễn là vật liệu đó thỏa mãn tiêu chí thẩm mỹ và hiệu quả sử dụng. Việc sử dụng những vật liệu tái chế, vật liệu thân thiện với môi trường sẽ giảm lượng rác thải sẽ gây ô nhiễm môi trường đáng kể.
Ví dụ : những ngôi nhà sử dụng container tái chế, Ngôi nhà rác thải [waste house] ở trường Đại học Brighton, Anh với 90% vật liệu xây dựng được làm từ rác thải của những khu dân cư xung quanh, S house của KTS Võ Trọng Nghĩa thiết kế ở TP. HCM với diện tích 30 m2 nhưng hầu hết đều được làm từ vật liệu tái chế.
2.3.4 Sử dụng cây xanh, tích hợp nông nghiệp – đô thị:
Mái xanh – mái công trình được phủ bởi lớp đất mỏng và thực vật – một xu hướng đang phát triển mạnh mẽ trong xây dựng bền vững. Mái xanh làm giảm chi phí cho việc sưởi ấm và làm mát, lọc nước mưa và giảm tốc độ dòng chảy, cải thiện chất lượng không khí và đồng thời kéo dài tuổi thọ cho kết cấu mái. Ngoài ra, mái xanh còn đóng góp không nhỏ vào tính thẩm mỹ cho công trình. Mái xanh không phải là phương thức sử dụng cây cối duy nhất để tăng tính bền vững cho công trình đang được áp dụng trong bối cảnh hiện tại. Ngoài cây xanh trồng trên mái, còn có thể sử dụng cây xanh bên trong và trên mặt đứng công trình, điều hòa vi khí hậu, đảm bảo sức khỏe và hấp thụ khí thải CO2.
Thêm vào đó, sự gia tăng nhu cầu các sản phẩm địa phương ngẫu nhiên đã dẫn tới việc khám phá ra nhiều phương thức để tích hợp giữa sản xuất thực phẩm với môi trường đô thị, điều này được thực hiện ngay trong chính bản thân ngôi nhà. Các công trình trong đô thị có thể vận dụng để tạo ra các khu vườn trên mái, vườn rau hoa quả được trồng bằng công nghệ hiện đại, giúp giải quyết vấn đề tự chủ về lương thực, thực phẩm sạch
Ví dụ: Những khu vực vườn, nông trại trên mái như tại Brooklyn Grange, New York ngày càng trở nên phổ biến. Khu vườn đô thị tại Chicago của O’Hare đã chứng minh rằng một trang trại có thể đủ đẹp và sang trọng để sử dụng cho mục đích trang trí nội thất.
2.3.5 Sử dụng hệ thống tự động hóa: Khi xét đến hiệu năng sử dụng, công tác vận hành và bảo dưỡng công trình có vai trò quan trọng tương đương với bản thân kết cấu công trình. Hệ thống điều khiển máy tính đang được sử dụng ngày càng rộng rãi để theo dõi và kiểm soát các hệ thống bên trong công trình, bao gồm HVAC, chiếu sáng, hệ thống cơ khí và kiểm soát độ ẩm. Lợi ích từ những hệ thống này là vô cùng to lớn, bao gồm cả tiết kiệm năng lượng, phát hiện sớm hơn và giải quyết các vấn đề, hỏng hóc, đồng thời giảm nhu cầu sử dụng lao động cho bảo dưỡng, giảm cả chi phí bảo hiểm. Hầu hết các công trình hiện đại ngày nay đều sử dụng hệ thống tự động hóa ở các mức độ khác nhau.
2.3.6 Tích hợp yếu tố công nghệ cao và yếu tố sinh thái : Đối với các công trình công cộng và các tòa nhà cao tầng, việc sử dụng công nghệ cao là điều tất yếu trong xây dựng và kiến trúc. Để tích hợp được tính bền vững là một yêu cầu khó đòi hỏi các kiến trúc sư phải phát triển các loại kỹ thuật sinh thái, sử dụng năng lượng, vật liệu có thể tái sinh,..nhưng cũng cần phải căn cứ theo điều kiện địa phương để thực hiện mục tiêu thiết kế.
Ví dụ : Dự án tòa nhà chọc trời Organic London lấy cảm hứng từ sự tăng trưởng thực vật và các giàn giáo bằng tre của châu Á kết hợp tái sử dụng các chất thải sản xuất bởi con người. Tòa thị chính London của Norman Foster. Ngân hàng Frankfurt ở Đức – KTS. Norman Foster với giải pháp dùng sân trong và các sảnh trời trên cao dẫn dắt các luồng gió. Sân bay Barajas, Madrid – KTS. Richard Rogers.
2.3.7 Đồng bộ với hệ thống sinh thái bên ngoài :
- Một công trình “Xanh” được xem là thành công nếu nó kết hợp tốt với hệ thống tự nhiên trong Sinh quyển.
- Một công trình “Xanh” phải có tác động phá hoại môi trường nhỏ nhất và có tác động tích cực lớn nhất tới môi trường.
Với các đề xuất đó, KTS. Keneth Yeang là người tiên phong trong việc xây dựng các công trình kiến trúc trở thành 1 hệ thống sinh thái đồng bộ với hệ thống sinh thái bên ngoài. Theo ông : “ Đó là sự gắn kết đồng bộ với hệ thống sinh thái trong khí quyển trong suốt cuộc đời của công trình...…Thiết kế kiến trúc bền vững có thể được định nghĩa như là thiết kế sinh thái – là thiết kế kết hợp chặt chẽ với hệ thống sinh thái trong sinh quyển trên toàn bộ chu trình sống của hệ thống xây dựng”.
Ví dụ: Tòa nhà Menara Mesiniaga, tòa nhà sinh thái Editt Tower – KTS. Keneth Yeang.
2.3.8 Học tập từ kiến trúc truyền thống: Không như các công trình sử dụng các giải pháp công nghệ hiện đại, việc sử dụng các vật liệu địa phương, giải quyết các vấn đề thông gió chiếu sáng tự nhiên tiết kiệm năng lượng, sử dụng nguồn nước hiệu quả và kết hợp với cây xanh dựa trên các yếu tố vi khí hậu của địa phương lại là giải pháp ít tốn kém chi phí đầu tư ban đầu, phù hợp với những công trình quy mô nhỏ và thấp tầng.
Ví dụ : Bar café Gió và nước ở Bình Dương, Quán café ở nhà hội nghị tiệc cưới ở Kontum – KTS. Võ Trong Nghĩa.
2.3.9 Kiến trúc phỏng sinh học: Kiến trúc phỏng sinh học vượt ra ngoài việc chỉ sử dụng tự nhiên làm nguồn cảm hứng cho các thành phần thẩm mỹ của các công trình, thay vào đó, kiến trúc sư còn tìm cách sử dụng tính chất của chúng để giải quyết các vấn đề về chức năng của tòa nhà. "Tự nhiên có mặt ở khắp mọi nơi, bạn luôn có thể tìm thấy một cái gì đó để bắt chước", một câu nói nổi tiếng của Leonardo Da Vinci. Kiến trúc phỏng sinh học sử dụng các hình thức của hình học lấy cảm hứng từ thiên nhiên trong thiết kế và tìm cách kết nối lại với con người. Thiên nhiên có rất nhiều điều để dạy cho chúng ta và các kiến trúc sư đang bắt đầu nhìn vào hình thức trong tự nhiên làm đề tài cho mẫu thiết kế. Sự tương tác lẫn nhau trong môi trường và cuộc sống tạo sự liên kết mật thiết giữa con người với tự nhiên và dĩ nhiên không thể tách biệt.
Ví dụ : Interfaith Chapel tại trường Đại học phía bắc Florida, một trong số các công trình nhận giải thưởng AIA Orlando’s annual Design [danh hiệu dành cho các công trình thiết kế uy tín ở Florida].
2.3.10 Hình thành những khu dân cư hay khu đô thị sinh thái
Một công trình xanh riêng lẻ thôi cũng là rất tốt tuy nhiên ảnh hưởng của nó ít nhiều sẽ bị hạn chế. Do đó việc mở rộng cơ sở hạ tầng khu dân cư xanh, bền vững cho toàn bộ cộng đồng cùng có thể chung tay mang tới những hiệu quả sâu rộng hơn vì lợi ích môi trường và xã hội. Tương tự như những chứng chỉ xanh dành cho công trình riêng biệt, các nhà phát triển đang mong muốn ghi nhận nỗ lực của các khu phố, khu dân cư thông qua chứng nhận tương tự như LEED dành cho Phát triển vùng lân cận. Một lợi thế của công trình bền vững ở quy mô cộng đồng là nó có thể mang lại cơ hội tiếp cận công trình xanh dành cho các gia đình với mức thu nhập thấp và những đối tượng khác không đủ khả năng tiếp cận.
Ví dụ: Làng sinh thái Bezed ở Sutton, London, Anh. Làng thiên niên kỷ Greenwich ở Anh, Khu nhà ở Phũ Mỹ Hưng, Q.7, Tp.HCM.
3. Kết luận:
Với các ảnh hưởng của biến đổi môi trường và khí hậu hiện nay, ngay từ bây giờ con người cần phải thay đổi quan niệm truyền thống, cộng thêm vào đó là phải có hành động cụ thể để phát triển bền vững. Nhiệm vụ của chúng ta là phải đưa những thiết kế kiến trúc bền vững ngày càng phổ biến và trở thành xu hướng chung của tương lai. Các giải pháp thiết kế kiến trúc bền vững mà tác giả đã đưa ra ở trên hi vọng sẽ giúp cho các kiến trúc sư, kĩ sư xây dựng có thêm sự tham khảo và có thể áp dụng vào công việc của mình.
Lê Thị Thu Hà