TÀI NGUYÊN

Kaleidoscope – Kiến trúc thích ứng khí hậu gặp gỡ Kiến trúc hiệu quả năng lượng

Công trình xây dựng tại ven biển Quảng Bình, nơi mà “chang chang cồn cát” vào mùa hạ và những cơn bão lớn vào mùa đông là đặc sản nổi tiếng. Kaleidoscope không chỉ đảm bảo đầy đủ các công năng cho nhà đầu tư (văn phòng làm việc kết hợp nhà ở cho nhân viên), mà còn đảm bảo tiện nghi và giảm tiêu thụ năng lượng bằng việc quan sát kỹ lưỡng điều kiện thời tiết đặc thù của khu đất và thiết kế công trình theo các điều kiện thời tiết này.

Địa điểm xây dựng nằm trong khu công nghiệp ven biển tỉnh Quảng Bình

Theo chia sẻ của tư vấn thiết kế Inrestudio, “Khi chia khí hậu của Quảng Bình theo bốn mùa, có thể nói rằng mùa hè đặc trưng bởi nắng nóng kết hợp với gió Lào khô rang và những cơn bão lớn vào mùa thu. Mùa xuân có nhiều những ngày thời tiết hài hòa dễ chịu hơn, trong khi mùa đông lại đặc trưng bởi những ngày nhiều mưa, trời mù nhưng không quá dữ dội như vào mùa bão. Mục đích thiết kế mong muốn là giảm việc phụ thuộc vào thiết bị điều hòa để làm mát khi khí hậu khắc nghiệt càng nhiều càng tốt, cung cấp một không gian tiện nghi, dễ chịu vào những khi thời tiết ôn hòa.”

Cùng EDEEC xem lại các chiến lược thiết kế vừa thích ứng khí hậu và mang lại tiện nghi và hiệu quả năng lượng của công trình trong bài dưới đây.

Thiết kế cho công trình vẫn cần đảm bảo tiện nghi cho cả những ngày mà bức xạ mặt trời lên tới trên 800 W/m2 và nhiệt độ không khí trên 30^oC.

Biểu đồ nhiệt độ không khí và bức xạ mặt trời lên Đồng Hới Quảng Bình. Mỗi chấm vàng tương ứng cho 1h trong năm (nguồn: dự án CAMaRSEC)

Theo kiến trúc sư chia sẻ:

“ Mục tiêu của chúng tôi là giảm tiêu thụ điện từ hệ thống điều hòa không khí vào những lúc thời tiết gay gắt càng nhiều càng tốt và tạo ra một môi trường tiện nghi, hài hòa vào những khi thời tiết ôn hòa hơn. Trong suốt cả năm, việc giảm tác động của bức xạ mặt trời cũng như của mưa bão là tối quan trọng để đạt mục tiêu này. Nón lá, một vật dụng tuy rất thân thuộc, giản dị nhưng cho thấy vô cùng hiệu quả giúp người dân địa phương bảo vệ mình khỏi điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Chúng tôi sử dụng concept này cho công trình của mình giúp bảo vệ khỏi điều kiện thời tiết nơi đây.”

Mái nhà hạn chế tác động nhiệt bức xạ mặt trời

Mái nhà như một chiếc nón nhô rộng ra xung quanh giúp cản bức xạ mặt trời lên tường và cũng giúp tạo ra những hàng hiên sâu.

Mái nhà nhô rộng ra xung quanh hạn chế bức xạ mặt trời lên tường, đồng thời là mái hai lớp có lưu thông không khí

Bức xạ mặt trời theo phương đứng chiếu lên công trình sẽ đóng góp một nhiệt lượng đáng kể cần làm mát. Vì vậy ở đây mái nhà được làm dưới dạng hai lớp có không khí lưu thông. Không khí lưu thông giữa hai lớp mái sẽ nhanh chóng mang nhiệt lượng truyền từ trên xuống ra ngoài. Hai lớp mái được liên kết bởi một mạng lưới các dầm dọc có nhiều lỗ trên bề mặt để không khí có thể lưu thông giữa các khoang và với những khoang mở lên trời. Những lỗ này vừa giúp giảm trọng lượng kết cấu, vừa tạo đường đi cho không khí lưu thông.

Mái hai lớp không khí lưu thông bằng bê tông

Các khoang hở lên phía trên giúp không khí lưu thông cho toàn bộ mái nhà

Mái hai lớp có không khí lưu thông ở giữa cũng là một trong những dạng mái nhà tối ưu nhất để cản toàn bộ nhiệt bức xạ theo phương đứng xuống không gian bên dưới. Với công trình này, bê tông là vật liệu được lựa chọn vì bão lớn và điều kiện nhân công địa phương. Loại mái này ở điều kiện thời tiết ôn hòa hơn như ở thành phố Hồ Chí Minh có thể dùng chung nguyên lý hai lớp có không khí lưu thông nhưng sử dụng vật liệu mái tôn. Cách làm này đã chứng minh được tính hiệu quả cách nhiệt rõ ràng qua các khảo sát tiện nghi nhiệt.

Tường hạn chế bức xạ mặt trời, cho ánh sáng đi qua

Ngoài mái nhô ra với khẩu độ lớn bao phủ quanh công trình, các phòng nhỏ còn được hạn chế bức xạ nhiệt vào nhờ thiết kế tường dưới dạng hai lớp: bên ngoài kính là lớp bê tông dầy có nhiều lỗ mở.

Bố trí không gian tao hiệu ứng hang động

Không gian làm việc chính là văn phòng cho đội ngũ nhân viên công ty được đặt trên tầng hai ở chính giữa, như được đặt trong một hang động lớn có view nhìn rộng mở ra xung quanh. Các lớp bê tông dầy đóng vai trò tạo hiệu ứng khối nhiệt làm trễ các sóng nhiệt đi vào công trình và được giải nhiệt bởi gió đi qua bề mặt tường. Hiệu ứng hang động giúp mang lại tiện nghi nhiệt vào những ngày nắng và hạn chế ảnh hưởng của những cơn bão.

Các ô cửa lớn được bố trí giúp người làm việc có thể tận hưởng cảnh đẹp: một khoang mở ra phía biển trời xanh ngắt và một khoang nối với khung cảnh những dãy núi xanh bao quanh.

Văn phòng đặt tại tầng hai và các view ra xung quanh

Các không gian ở tầng một

Tại mỗi vị trí thiết kế cụ thể, công trình có thể chịu tác động bởi chế độ gió của một khu vực lớn hoặc chế độ gió đặc thù của khu đất. Điều này đòi hỏi sự quan sát cẩn thận tác động của gió trong một năm lên khu đất. Gió tác động lên công trình được ghi nhận chủ yếu theo đặc thù của các công trình ven biển: gió thổi từ biển vào đất liền vào ban ngày và gió thổi từ đất liền ra biển vào ban đêm. Tuy nhiên công trình này được bao bọc bởi dãy núi xung quanh nên tác động của chế độ gió theo mùa tại tỉnh Quảng Bình lên công trình không rõ rệt.

Công trình nằm trong một khu công nghiệp, một bên là biển và một bên là những dãy núi

Bố trí không gian

Khu vực văn phòng làm việc chính được đặt tại tầng hai đúng theo đường gió chạy giữa biển và núi. Ngoài giảm tác động bức xạ mặt trời, tận hưởng view đẹp cả hai phía, còn có thể tận dụng gió thổi từ biển vào đất liền vào giờ làm việc giúp tăng tiện nghi nhiệt. Hầu hết thời gian trong năm, cửa tại khu vực văn phòng lớn ở giữa được mở để lấy gió biển mà không cần dùng tới hệ thống điều hòa thông gió.

Các phòng làm việc nhỏ cũng được đặt về phía biển để lấy gió biển thổi vào đất liền vào ban ngày. Các phòng đều có cửa lấy gió và cửa thoát gió để tăng lưu thông gió qua phòng.

Không gian làm việc chính nằm trên trục di chuyển của gió từ biển vào đất liền vào ban ngày

Thiết kế cũng tạo đủ linh hoạt cho người sử dụng. Khi công trình chịu tác động bởi gió Lào, thì nhân viên có thể đóng cửa và bật điều hòa. Tuy nhiên với thiết kế hợp lý thì số giờ cần bật điều hòa sẽ ít đi và ngay cả khi cần bật điều hòa thì tải nhiệt từ bên ngoài tác động lên công trình cũng được giảm thiểu.

Thiết kế cửa

Các cửa có hai lớp: trong kính trượt, ngoài là bê tông với các ô mở lớn kéo từ sàn tới trần. Điều này tạo ra sự linh hoạt cho người sử dụng theo điều kiện thời tiết để lấy gió từ bên ngoài vào hoặc không.

“Mục tiêu của nhóm thiết kế không phải là hoàn toàn loại bỏ các thiết bị làm mát mà tạo ra nhiều lựa chọn linh hoạt cho người sử dụng: làm mát bởi thiết bị hay bởi thiên nhiên. Khi chịu ảnh hưởng của gió Lào khô nóng hay những cơn bão thì người ở có thể chọn đóng cửa và bật điều hòa” Chia sẻ bởi Inrestudio

Mỗi công trình với rất nhiều yếu tố tác động để lựa chọn vật liệu phù hợp. EDEEC cũng có trao đổi với kiến trúc sư về lý do lựa chọn vật liệu bê tông cho công trình. Ở đây bê tông được chọn do đây là vật liệu khả thi nhất với năng lực của nhân công địa phương, có thêm lợi thế linh hoạt có thể được tạo hình và định hình thành nhiều dạng khác nhau, cho phép thiết kế sáng tạo và cuối cùng là đáp ứng với điều kiện thời tiết vô cùng khắc nghiệt tại địa phương mà vẫn đảm bảo bền vững với thời gian.

Bê tông được chọn khi xem xét điều kiện thi công bởi nhân công địa phương

“Như một công trình đứng giữa thiên nhiên, chúng tôi đã hình dung rằng một công trình với những yếu tố tối thiểu có thể đem lại nhiều chức năng khác nhau (giống như một cây lớn có thể cung cấp không gian cho nhiều hoạt động khác nhau ở miền quê nắng gió). Bê tông là vật liệu phổ biến nhất để hình thành một công trình ở Việt Nam và nếu chúng ta thiết kế một cách cẩn thận, công trình có thể cung cấp không gian đủ cho các hoạt động của con người. Việc chọn bê tông cũng được xem xét để đảm bảo khả năng thi công tại vùng nông thôn (không yêu cầu kỹ năng đặc biệt).”

Một điểm thú vị mà EDEEC nhận thấy là cách tiếp cận thiết kế của công trình Kính vạn hoa giống với rất nhiều các công trình Net Zero Energy (năng lượng sinh ra bù đắp cho năng lượng tiêu thụ) ở Nam Á có cùng điều kiện thời tiết của Việt Nam. Thay vì một công trình văn phòng định hình tư duy thiết kế hoàn toàn phụ thuộc vào hệ thống điều hòa nhiệt độ, hầu như bật quanh năm thì tại đây kiến trúc sư lại tạo ra sự linh hoạt cho người sử dụng: có thể tận hưởng thiên nhiên hoặc đóng cửa bật điều hòa khi cần. Thiết kế sẽ hướng tới hạn chế tối đa số giờ dùng tới thiết bị làm mát khi thời tiết ôn hòa và giảm tải nhiệt lên hệ thống điều hòa vào những ngày thời tiết khắc nghiệt hơn.

Bài viết nằm trong chuỗi các bài viết giới thiệu các công trình hiệu quả năng lượng, công trình đạt Net Zero Energy Ready tại Việt Nam và các nước lân cận của EDEEC.

Thông tin công trình: