(Xây dựng) – Do mặt đứng chung cư cao tầng có diện tích rất lớn nên cần áp dụng các giải pháp thiết kế riêng để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, giảm phát thải khí nhà kính và mang đến lợi ích bền vững cho người sử dụng.

Chung cư Rừng cọ ở khu đô thị Ecopark (Hưng Yên) với mặt đứng hiệu quả trong việc tạo dựng bóng đổ lên các khoảng rỗng.

Giải pháp cho các thành phần cố định

Thành phần cố định của một tòa nhà tạo nên mặt đứng của khối nhà, gồm vách tường, cửa, các cấu kiện che nắng… Các thành phần bổ sung có thể là cây xanh, rèm che, tấm năng lượng mặt trời…

Theo quan điểm của KTS Nguyễn Thùy Dung đến từ Viện Kiến trúc Quốc gia (Bộ Xây dựng), mỗi địa điểm sẽ có sự khác biệt trong đường đi của tia nắng mặt trời, gió và cảnh quan xung quanh. Chính vì vậy, đối với các chung cư cao tầng được xây dựng trong các đô thị, việc nghiên cứu bóng râm là yêu cầu bắt buộc để xác định các tòa nhà cao tầng khác trong khu vực sẽ ảnh hưởng như thế nào đến mặt tiền. Bên cạnh đó, các bộ phận, kết cấu che nắng cũng là một phần không thể thiếu trong thiết kế hệ thống cách nhiệt cho các tòa nhà nhằm cân bằng giữa nhu cầu ánh sáng ban ngày so với nhu cầu giảm năng lượng mặt trời.

Sau khi thiết lập các tác động của việc tự tạo bóng râm và xác định phần nào của tòa nhà sẽ bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi sự tăng nhiệt của mặt trời, kiến trúc sư cần xác định tỷ lệ đặc - rỗng trên mặt đứng của chung cư (tường – cửa) nhằm giảm thiểu tác động của bức xạ mặt trời và tạo hướng luân chuyển luồng không khí.

Kết quả của phân tích này sẽ giúp xác định tỷ lệ mở cửa cân bằng phù hợp giữa thẩm mỹ và hiệu suất năng lượng. Hiện nay, một số quốc gia đang quy định tỷ lệ mở cửa tối đa trên mặt đứng công trình là 40%. Nếu vượt quá tỷ lệ này sẽ phải bù đắp bằng các giải pháp hiệu quả năng lượng khác thường sẽ tốn kém hơn.

Mặt khác, các kiến trúc sư cũng phải chú ý đến việc lựa chọn vật liệu cho nhà cao tầng để tiết kiệm năng lượng hiệu quả. KTS Nguyễn Thùy Dung cho rằng, do Việt Nam có khí hậu nóng ẩm với lượng bức xạ mặt trời rất cao nên không thể quá lạm dụng chất liệu kính cho tường nhà, dễ gây hiện tượng hiệu ứng nhà kính làm phòng bị nung nóng.

Theo các số liệu của Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, tại các tòa nhà cao tầng ở Việt Nam, lượng nhiệt truyền qua tường từ 10-45% và truyền qua cửa kính từ 45- 80%. Do đó, diện tích dùng kính trên mặt nhà không nên vượt quá 20-35%. Thay vào đó, các tòa nhà nên sử dụng các vật liệu cách nhiệt trên mặt đứng công trình, kết hợp với các giải pháp che nắng. Trong trường hợp cần thiết sử dụng kính thì nên sử dụng kính 2 lớp và kính màu, kính low-E, kính phản quang để giảm lượng bức xạ mặt trời chiếu vào nhà.

Các tòa nhà cao tầng ở Việt Nam nên không nên quá lạm dụng chất liệu kính cho tường nhà, dễ gây hiện tượng hiệu ứng nhà kính làm phòng bị nung nóng.

KTS Nguyễn Thùy Dung đánh giá, với điều kiện thời tiết nóng ẩm tại Việt Nam, các tòa nhà cao tầng nên sử dụng hệ thống tường nhiều lớp, kính nhiều lớp và tường kính hai lớp với khả năng mở cửa thông thoáng vào ban đêm, nhằm thoát nhiệt cho công trình.

Trên thực tế, năng lượng sưởi ấm cho những tháng mùa đông không nhiều, trong khi lượng bức xạ mặt trời ở những tháng mùa hè rất cao, nung nóng toàn bộ tòa nhà. Do đó, việc giảm bức xạ mặt trời sẽ đồng nghĩa với việc giảm năng lượng làm mát thụ động (giảm chi phí đầu tư thiết bị, chi phí vận hành và chi phí bảo dưỡng). Mặt khác, việc hạn chế bức xạ mặt trời tuy khiến tiêu hao năng lượng cho thiết bị chiếu sáng, nhưng tác động của ánh sáng nhân tạo đến sức khỏe con người lại cao hơn ánh sáng tự nhiên.

Ngoài ra, các kiến trúc sư cũng nên lưu ý việc lựa chọn vật liệu để chống chói và chống ồn cho công trình nhà cao tầng nhằm bảo vệ sức khỏe của con người tốt hơn.

Giải pháp cho các thành phần bổ sung

Pin năng lượng mặt trời là yếu tố đầu tiên mà các kiến trúc sư cần chú ý khi thực hiện giải pháp tiết kiệm năng lượng cho các thành phần bổ sung của một tòa nhà cao tầng. Pin mặt trời trên mặt đứng không chỉ cung cấp năng lượng cho tòa nhà mà còn có tác dụng một phần như các cấu kiện che nắng.

Do đó, người thiết kế cần lưu ý để có càng nhiều bức xạ mặt trời và sự đồng nhất của bức xạ. Pin năng lượng mặt trời thường được đặt trên mái và mặt đứng công trình. Riêng với chung cư cao tầng thì diện tích mặt tiền lớn hơn nhiều so với mặt bằng mái và lắp đặt pin trên mặt đứng cũng giúp bảo trì tốt hơn vì không tích tụ bụi bẩn.

Mặt khác, KTS Nguyễn Thùy Dung đánh giá, việc phủ xanh tất cả các dạng bề mặt thẳng đứng bằng thảm thực vật sẽ là một giải pháp tuyệt vời để giảm thiểu tác động của bức xạ mặt trời, khói bụi và phát thải khí CO2, hạn chế hiện tượng đảo nhiệt ở các thành phố lớn, đồng thời tạo dựng cảnh quan cho chính tòa nhà và toàn đô thị theo chiều đứng.

Theo đó, việc trồng cây xanh ở các tòa nhà cao tầng có thể phân loại thành 3 hình thức, bao gồm trồng trực tiếp lên bề mặt đứng, trồng gián tiếp lên bề mặt phụ và trồng kết hợp trực tiếp với gián tiếp.

Việc phủ xanh các dạng bề mặt thẳng đứng của tòa nhà bằng thảm thực vật sẽ là một giải pháp tuyệt vời để giảm thiểu tác động của bức xạ mặt trời, khói bụi và phát thải khí CO2.

Nói tóm lại, các giải pháp thiết kế xoay quanh diện tích cửa – vách kính, diện tích các khoảng trống, cách nhiệt tường và các thiết bị che nắng sẽ có ảnh hưởng đáng kể đến diện mạo và hiệu suất tổng thể của tòa nhà.

Chính vì thế, các KTS cần có kết hợp tất cả các bộ phận để mặt đứng công trình có thể đáp ứng cả mục tiêu thẩm mỹ lẫn tính bền vững. Khi được thiết kế phù hợp, mặt tiền có thể giúp giảm thiểu việc sử dụng năng lượng cho điều hòa không khí, cung cấp nhiều ánh sáng tự nhiên vào ban ngày và tạo ra một môi trường thoải mái cho tất cả những người dân sống trong đó.