(Xây dựng) - Nhà cao tầng từ lâu đã trở thành một phần không thể thiếu của đô thị hiện đại. Tuy nhiên, tỷ lệ sử dụng năng lượng trong các tòa nhà cao tầng rất lớn, chiếm khoảng 35 - 40% tổng năng lượng tiêu dùng. TS.KTS Lê Thị Bích Thuận - Phó tổng thư ký Tổng hội xây dựng Việt Nam đã chia sẻ 2 giải pháp thiết kế để sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả cho công trình nhà cao tầng.

Giải pháp trồng cây trên mái nhà ngày càng được sử dụng rộng rãi ở các công trình nhà cao tầng để tiết kiệm năng lượng, điều hòa nhiệt độ, cải thiện chất lượng không khí, chống ồn...

Nhà cao tầng ở Việt Nam chưa tiết kiệm năng lượng hiệu quả

Khảo sát của Tổng hội xây dựng Việt Nam cho biết, hầu hết các tòa nhà cao tầng ở Việt Nam đều không được chú trọng đến vấn đề tạo môi trường sinh khí hậu.

Để thu được lợi nhuận tối đa, các chủ đầu tư có thể tận dụng diện tích xây dựng bằng các giải pháp kiến trúc như giảm mọi diện tích lưu thông, hàng hiên, giếng trời, sân trong... và các giải pháp kỹ thuật xây dựng như giảm chiều dày tường bao ngoài, giảm kích thước các cấu trúc thành phần theo chiều đứng, giảm chiều cao tầng, tăng số tầng...

Bên cạnh đó, nhiều công trình cao tầng còn chịu ảnh hưởng lớn của “phong cách nước ngoài”, không phù hợp với điều kiện khí hậu tự nhiên ở Việt Nam. Một trong những ví dụ dễ dàng nhận thấy là khuynh hướng thiết kế các công trình với nhiều mảng kính lớn chạy theo kiến trúc hiện đại phương Tây mà bỏ quên tiêu chuẩn, điều kiện khí hậu của Việt Nam. Tuy nhiên, các nước ôn đới sẽ chú trọng nhiệm vụ chống lạnh, trong khi một nước nhiệt đới nóng ẩm như Việt Nam lại phải quan tâm đến việc chống nóng và thoáng khí.

Những bất hợp lý trong việc thiết kế công trình cao ốc, đặc biệt phần vỏ cách nhiệt kém, “kính hóa” trên diện rộng, không tổ chức chiếu sáng, thông thoáng tự nhiên và lạm dụng thiết bị điện đang làm thất thoát khoảng 20 - 25% năng lượng. Tuy nhiên, các quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng cũng chưa có những quy định về các vật liệu xây dựng tiết kiệm năng lượng, cách nhiệt cho công trình...

Các hướng dẫn thực hiện chưa cụ thể, chính sách tài chính và quy chế xử phạt cũng chưa nghiêm ngặt nên chưa khuyến khích áp dụng được những tiêu chuẩn tiết kiệm hiệu quả. Về phía các nhà tư vấn, chỉ một số công ty thiết kế có ý thức áp dụng các giải pháp tiết kiệm vì không có chế tài quy định rõ ràng và phổ cập để triển khai, không có thưởng phạt cụ thể. Ngay cả những dự án "mạnh dạn" thay đổi cũng sẽ gặp nhiều khó khăn để triển khai vì thanh quyết toán.

Giải pháp kết cấu tích hợp cho tường bao

Kết cấu bao che truyền thống trong xây dựng công trình ở vùng khí hậu khắc nghiệt thường lấy độ dày của tường bao như một “cửa cánh” để tạo dựng một lớp cách nhiệt đơn giản. Tuy nhiên, tường bao “dày” hiểu theo nghĩa cổ điển không thích hợp cho công trình cao tầng vì sẽ đem lại tải trọng nặng, hạn chế mặt bằng sử dụng...

Một giải pháp khác cũng thường được sử dụng là thiết kế chống chọi với thiên nhiên, tạo môi trường sống dễ chịu, thoải mái và linh hoạt. Cách thiết kế này lấy “cảm hứng” từ những ngôi nhà truyền thống với bức dại, vách liếp có thể chủ động nâng lên hạ xuống, các sảnh đệm, các tường hoa rỗng che nắng mà vẫn thoáng.

Thiết kế này đã dẫn đến ý tưởng bao che bằng các loại gạch nhẹ, dùng phụ gia tạo xốp, có kích thước lớn và rỗng, mang lại hiệu quả tương tự như 2 lớp bao che. Một cách làm khác là sử dụng các loại gạch không nung, xốp rỗng như bê tông nhẹ và siêu nhẹ, các tấm panel bê tông rỗng lòng đúc sẵn.

Hiện nay, khái niệm về “kiến trúc xanh” (Green Architecture) đi kèm là “vật liệu xanh” (Green Building Material) trong ngành kiến trúc xây dựng đã được nghiên cứu, ứng dụng và phát triển. Đó là những tường bao thông minh, tích hợp được nhiều tính năng nổi trội, rất năng động trong việc thông gió, chiếu sáng, có tác dụng kép trong điều hòa không khí mà tiêu tốn rất ít năng lượng.

Tường bao sẽ gồm hai, hoặc nhiều lớp bằng các vật liệu hiện đại. Kết cấu bao che thông dụng nhất thuộc loại này thường gồm 2 lớp vật liệu nhôm kính, đệm giữa là hành lang không khí và thiết bị chắn nắng.

Tùy theo yêu cầu, không khí nóng trong nhà có thể cho thoát ra ngoài, hoặc có thể tận dụng để tiết kiệm năng lượng. Lớp kính ngoài còn có tác dụng ngăn âm thanh hiệu quả. Cửa sổ bên trong có thể mở ngay cả khi có gió mạnh để thông gió tự nhiên cho nhà cao tầng.

Những loại kính tiết kiệm năng lượng sẽ góp phần tăng cao hiệu quả sử dụng, ví như kính bảo ôn vừa có khả năng tiết kiệm năng lượng, vừa có thêm tính năng ngăn đọng sương trên bề mặt. Khả năng cách âm, cản nhiệt và cản tia chói của kính bảo ôn cũng tốt hơn kính dán.

Hiện nay, gạch kính đang được sử dụng rộng rãi cho các công trình nhà cao tầng nhờ khả năng khuyếch tán ánh sáng, giảm nhiệt độ xuyên sáng, giảm độ chói và giảm truyền nhiệt. Đây là vật liệu được thiết kế với 2 khối thủy tinh rỗng ghép lại với nhau, ở giữa là lớp chân không. Một vật liệu tiết kiệm năng lượng khác là kính low-e, một loại kính thường có phủ một lớp kim loại, hoặc oxit kim loại đặc biệt để tăng cường khả năng cách nhiệt của kính.

Như vậy, việc bổ sung một lớp không gian đệm bên ngoài tường bao sẽ tạo ra một hành lang không khí, tích hợp được ít nhất 4 nhiệm vụ cơ bản cho nhà cao tầng là làm mát, sưởi ấm, thông gió và chống ồn.

Ngoài ra, nếu thiết kế hợp lý, giải pháp này còn có thể chống nắng hắt, loại trừ hiệu ứng lồng kính, giảm áp lực gió và tránh mưa tạt cho các cao ốc. Hiện nay, giải pháp này đang được ứng dụng rộng rãi cho mọi đới khí hậu trên thế giới.

Những lợi ích to lớn của giải pháp trồng cây trên mái nhà

Nhiều nơi trên thế giới đang áp dụng thành công mô hình trồng cây trên mái nhà (Green Roof) để tạo ra một lớp “vỏ vật liệu xây dựng hữu cơ” cho nhà cao tầng. Không chỉ tiết kiệm năng lượng hiệu quả, giải pháp này còn mang đến rất nhiều lợi ích khác cho công trình nhà cao tầng.

Trước hết, mô hình trồng cây trên mái sẽ giúp cải thiện chất lượng không khí, tăng cường trao đổi carbon dioxide và oxy, lọc các chất độc hại ở không khí. Theo tính toán, 1m2 mái trồng cỏ có thể lọc được 0,2kg chất độc hại từ không khí trong vòng 1 năm.

Một mái nhà xanh cũng sẽ giúp điều hòa nhiệt độ, giảm nhiệt độ trong phòng khoảng 3 - 40C so với bên ngoài khi nhiệt độ ngoài trời khoảng 25 - 300C. Đất, cây cối và các lớp vật liệu còn có thể sử dụng để cách âm. Trong đó, một mái trồng cây xanh với lớp trung gian bên dưới dày khoảng 12cm có thể giảm 40 decibels âm thanh.

Đặc biệt, mô hình mái nhà xanh sẽ giúp tiết kiệm chi phí thay thế vì thời gian tồn tại lâu hơn gấp đôi mái nhà thông thường. Bên cạnh đó, các mái nhà xanh có thể tạo mỹ quan cho ngôi nhà và không gian xung quanh, tạo không gian nghỉ ngơi giải trí, khắc phục việc thiếu không gian xanh trong các đô thị, giảm nhu cầu về y tế, chăm sóc sức khỏe của người dân.

Về lâu dài, các chính sách chung cho việc phát triển “mái nhà xanh” sẽ tạo ra nhiều việc làm liên quan đến vấn đề thi công kỹ thuật. Tại Đức, số công nhân đang làm việc trong ngành công nghiệp Green Roof là 12.000 người. Nhưng nếu như tất cả các mái nhà ở quốc gia này được phủ xanh thì số công nhân sẽ tăng lên 100.000 người.