Mô hình kiến trúc xanh từ bài học kinh nghiệm của kiến trúc truyền thống Việt Nam 1. Đặt vấn đề Mô hình Kiến trúc xanh - kiến trúc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, đã được áp dụng khá phổ biến ở nhiều nước trên thế giới. Hàng năm đã có các giải thưởng trao tặng cho các công trình đạt tiêu chí về sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng, sử dụng các vật liệu mới, sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo thân thiện với môi trường. Kiến trúc xanh là kiến trúc đảm bảo điều kiện tiện nghi đầy đủ nhất cho con người sống, sinh hoạt và làm việc trong đó. Nhưng lại tiêu phí năng lượng và tài nguyên ít nhất, thải ra ít chất thải nhất, đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường và đảm bảo được môi quan hệ hài hoà giữa con người và thiên nhiên Ở Việt Nam khái niệm kiến trúc xanh cũng khá mới mẻ, tuy nhiên nếu xét về phương diện kiến trúc tận dụng tối đa điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường thì kiến trúc truyền thống Việt Nam có thể xem như là một hình mẫu của kiến trúc xanh. Sinh ra và lớn lên trong một môi trường khí hậu nóng ẩm, từ xa xưa ông cha ta đã có nhiều kinh nghiệm trong tổ chức ngôi nhà truyền thống từ chọn hướng xây dựng nhà ở, bố cục và tổ chức không gian khuôn viên đến lựa chọn vật liệu xây dựng, bố trí ao hồ, cây xanh để ngôi nhà của mình phù hợp với điều kiện tự nhiên nhằm tạo một cuộc sống thích nghi nhất phù hợp với tâm sinh lý của người Việt trong điều kiện kinh tế cho phép. 2. Bài học kinh nghiệm từ kiến trúc truyền thống Việt Nam 2.1. Bố cục, tổ chức không gian khuôn viên ngôi nhà truyền thống Bố cục khuôn viên ngôi nhà truyền thống có những nét đặc sắc rất Việt Nam, đó là một quần thể bao gồm những ngôi nhà nhỏ, được tổ chức, bố cục phân tán vây quanh ngôi nhà
chính với không gian đệm là cái sân rộng gắn liền trước ngôi nhà chính. Cách sắp xếp nhà ở, tổ chức sân vườn, ao cá, công trình sản xuất phụ trong ngôi nhà truyền thống đều hài hoà với cảnh quan thiên nhiên đã tạo nên được một bố cục tương đối hoàn chỉnh, cần bằng và ổn định. Đặc biệt là cái sân đã có nhiều tác dụng rõ rệt: Đó là nơi sản xuất, phơi phóng, là nơi tạo ra những luồng gió đối lưu đồng thời là nơi tổ chức hội họp, ma chay, cưới hỏi Cái sân phơi đa chức năng thường nằm ở trung tâm khuôn viên, vì đó không những là nơi diễn ra các sinh hoạt chủ yếu của một gia đình mà còn làm nhiệm vụ điều hoà, cải tạo điều kiện vi khí hậu góp phần tích cực phục hồi sức khỏe cho người dân sau một ngày lao động vất vả, nặng nhọc. Tương phản nhiệt độ giữa mặt sân đã được nung nóng và bóng mát vườn cây đã góp phần tạo nên dòng khí mát đối lưu hai chiều trong những ngày hè nóng bức. Từ những kinh nghiệm tổ chức sân vườn này đã được ông cha ta áp dụng vào trong ngôi nhà ống phố cổ và ngày nay đã được các nhà qui hoạch, thiết kế vận dụng sáng tạo trong nhà ở có giếng trời, đã góp phần nâng cao tiện nghi sống cho người dân đô thị hôm nay cũng như đã góp phần giúp họ sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. 2.2. Chọn hướng xây dựng ngôi nhà truyền thống Chọn hướng xây dựng ngôi nhà là một việc làm quan trọng, việc làm trước tiên của người dân Việt Nam khi xây dựng ngôi nhà ở. Như chúng ta đã biết khí hậu nước ta mùa hè ẩm ướt có gió mát thổi từ biển vào (gió nam, đông nam), mùa đông khô có gió lạnh từ lục địa (gió bắc, đông bắc). Để đón được gió mát của mùa hè và tránh được gió rét của mùa đông, nhà ở nhân dân ta thường chọn quay về hướng Nam hay Đông Nam. Mặt khác nhà quay về hướng này sẽ tránh được cái nắng tây xiên khoai bất lợi và chịu được gió bão lớn. Các công trình phụ hầu như được ẩn mình trong các vòm cây xanh của khu vườn, như cố tình nhờ sự che chở, đùm bọc của cây lá để chống chọi với gió bão, đồng thời tranh thủ tận hưởng luồng gió mát và bầu không khí trong lành từ những lùm cây này. Chọn hướng nhà tốt không những có ý nghĩa về mặt tâm linh mà còn thể hiện được tính khoa học trong kinh nghiệm chống nóng bức, làm mát ngôi nhà, cải thiện điều kiện vi khí hậu, tạo được môi trường cư trú thích nghi, góp phần tiết kiệm sử dụng năng lượng. 2.3. Tổ chức cây xanh, mặt nước Từ xưa tới nay, cây xanh mặt nước đã trở thành một yếu tố quan trọng, không thể thiếu trong bố cục khuôn viên truyền thống của người dân Việt chúng ta. Ao có thể xem như một nhân tố cơ bản tạo nên môi trường sống của người dân, đặc trưng cho hệ sinh thái nhà ở thôn xóm. Ao đã giúp cho việc tiêu nước được nhanh chóng, chống ngập úng đồng thời là nguồn dự trữ nước để tưới cây, trồng trọt và cũng là phương tiện góp phần cải tạo điều kiện khí hậu, cải thiện điều kiện kinh tế gia đình. Vườn và ao trong khuôn viên gia đình nông dân đã trở thành một hệ cân bằng sinh thái (Vườn - Ao - Chuồng). Ao đã góp phần tích cực trong bố cục khuôn viên, ao có thể bố trí ở phía trước hay bên cạnh sườn ngôi nhà chính, cạnh lối ngõ vào sân. Một mặt, bố cục này thuận lợi cho việc tưới cây, rửa chân tay khi làm đồng về. Mặt khác, khi ao đầu gió sẽ tạo điều kiện thông gió cho sân, các phòng ngủ cũng như các bộ phận khác của ngôi nhà. Cùng với ao, vườn cây cũng là nhân tố quan trọng - cấu thành bố cục khuôn viên nhà ở truyền thống. Vườn cây đã góp phần tích cực chống trả bão lũ tạo cho ngôi nhà có một môi trường vi khí hậu thuận lợi: mùa hè cho bóng mát, mùa đông che chắn gió lạnh. Mặt khác vườn cũng đã góp phần cải thiện điều kiện kinh tế cho người dân. Ao vườn kết hợp với nhau tạo nên điều kiện tiện nghi cho môi trường sống nhất là trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt như nước ta. Chúng đã hút bớt năng lượng nhiệt và bức xạ, tạo ra một không khí trong lành, mát mẻ. Vào những ngày nóng bức, sự chênh lệch nhiệt độ và áp suất giữa không khí trên mặt sân bị nung nóng và trong bóng mát của vườn cây đã
góp phần tạo ra những luồng gió "đối lưu" từ sân, vườn, nhà với nhau, có tác dụng cải tạo điều kiện vi khí hậu trong khuôn viên ngôi nhà ở truyền thống cũng như trong toàn bộ thôn xóm. Ngôi nhà vườn ở xứ Huế cũng có những nét đặc trưng riêng. Nhà và vườn là hai yếu tố tạo nên môi trường sống đã gắn bó lâu đời với người dân xử sở này. Quanh khuôn viên của các hộ gia đình ở đây được rào bằng những hàng cây phía trước thường rào bằng cây chè tàu, dâm bụt, ô rô được cắt xén rất công phu, cẩn thận, vừa có tác dụng ngăn tầm nhìn, vừa tạo điều kiện thông thoáng dễ dàng, đón gió mát vào nhà. Phía sau nhà thường trồng bụi tre gai dày, vừa làm nhiệm vụ bảo vệ để chắn gió bất lợi thổi từ phía sau. 2.4. Cấu trúc tường mái Nước ta là một nước có điều kiện khí hậu khắc nghiệt, mùa hè nắng nóng, lượng bức xạ mặt trời lớn, miền Bắc mùa đông lạnh (nhất là ở các tỉnh miền núi phía bắc), độ ẩm cao. Để khắc phục vấn đề này ông cha ta trên mỗi vùng khác nhau của đất nước đã có những kinh nghiệm riêng trong việc sử dụng vật liệu, cấu trúc tường, mái chắn mưa nắng - Vùng đông bắc, mùa đông lạnh có tuyết rơi, có sương muối vì vậy ngôi nhà cổ truyền thống ở đây là nhà trình tường đất dày 40cm, nhà mở ít cửa và cửa sổ thường có kích thước nhỏ. Ngôi nhà này rất đặc trưng, mùa hè thì mát mẻ, mùa đông thì ấm áp. Ngoài ra người dân nơi đây còn sử dụng loại nhà sàn để tránh ẩm mốc, tránh lũ lụt, thú dữ. - Nhà ở dân gian vùng đồng bằng Bắc Bộ, ngoài việc lựa chọn hướng nhà, ông cha ta còn chú ý kết hợp với các loại hình thức che chắn khác như trồng cây, treo mành che, dựng các tấm phên dại.. để ngăn chặn bức xạ mặt trời mùa hè, che chắn gió mùa đông. Ngôi nhà luôn được thoáng đãng, chống được ẩm mốc. - Nhà ở dân gian miền Trung hay ở đồng bằng sông Cửu Long thường có loại tường mỏng, vách đan bằng tre, nứa, gỗ hay bằng đất trộn rơm trát lên khung tre. Với loại cấu tạo tường này thì vào buổi trưa thường bị bức xạ mặt trời xâm nhập dễ dàng nhưng lúc xế chiều nó lại tạo điều kiện cho khí nóng thoát ra khỏi nhà một cách nhanh chóng, làm cho ngôi nhà chóng mát hơn. 3. Tiêu chí của mô hình kiến trúc xanh - Có quy hoạch, lựa chọn địa điểm xây dựng, chọn hướng công trình hợp lý. Bảo vệ hệ thống sinh thái, giảm bớt tác hại đến môi trường, đáp ứng yêu cầu tối đa chiếu sáng và thông gió tự nhiên. - Sử dụng vật liệu tự nhiên cho xây dựng, đặc biệt là các vật liệu xây dựng địa phương truyền thống. Tái sử dụng nguyên vật liệu, năng lượng tối đa. Hạn chế việc sử dụng các phương tiện, kỹ thuật tiêu tốn năng lượng. - Ưu tiên tối đa cho việc sử dụng tiết kiệm và hiệu quả các nguồn năng lượng tự nhiên, bao gồm năng lượng mặt trời, năng lượng gió, địa nhiệt. - Giảm thải chất thải, khí, nước thải. - Đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường và bảo vệ sức khoẻ nhân dân. - Tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên - Sử dụng cây xanh mặt nước như là một số nhân tố tạo cảnh quan môi trường, làm sạch không khí. Bố trí cây xanh ở những nơi có thể, biến vỏ bao che (tường mái nhà) thành không gian xanh. Mở rộng diện tích mặt nước. - Phát huy các giá trị văn hoá kiến trúc truyền thống và đương đại.
- Giải pháp quản lý tốt, đảm bảo hiệu quả kinh tế và môi trường cảnh quan. 4. Giải pháp kiến trúc xanh nhằm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 4.1. Giải pháp quy hoạch kiến trúc a. Chọn hướng công trình - Trong điều kiện khí hậu của Việt Nam, chọn hướng công trình theo hướng Nam-Bắc là hướng có lợi nhất về bức xạ mặt trời, cho phép giảm bớt chi phí che nắng, thông gió có hiệu quả và đáp ứng yêu cầu chiếu sáng tự nhiên cần thiết. - Hướng công trình còn được xác định theo hướng gió chủ đạo của địa điểm xây dựng để đảm bảo thông gió tốt về mùa hè và hạn chế gió lạnh về mùa đông. Bởi vậy để xác định hướng tốt nhất cần kết hợp giữa gió và mặt trời. Ví dụ, Hà Nội hướng nhà tốt nhất là hướng Đông - Nam, còn ở Lào Cai và Móng Cái thì lại là hướng Nam. b. Xác định khoảng cách hợp lý giữa các công trình Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, bức xạ mặt trời thường có cường độ lớn, độ cao mặt trời trong năm thường cao nên vấn đề chiếu sáng tự nhiên cho công trình xây dựng thường được thoả mãn. Do đó khoảng cách giữa các công trình cần đảm bảo điều kiện thông gió, chiếu sáng tự nhiên, an toàn khi có hoả hoạn c. Thông gió tự nhiên cho công trình - Muốn tổ chức thông gió tự nhiên tốt cho công trình chúng ta cần giải quyết tốt một số vấn đề cơ bản sau: bố cục mặt bằng, chọn hướng công trình, lựa chọn vị trí, diện tích cửa, cấu tạo cửa Các phòng nên bố trí theo kiểu thông gió xuyên phòng. Hành lang nhà có thể bố trí một bên hay hai bên phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu địa phương. Không nên bố trí các tường ngăn vuông góc với hướng gió chủ đạo. Diện tích cửa sổ hai phía của phòng bằng nhau. Để tăng cường thông gió tự nhiên trong phòng, chiều cao của cửa sổ bố trí bằng 0,4-0,5 chiều cao phòng là hợp lý nhất. Tuy nhiên việc lựa chọn kích thước, hình dạng, vị trí cửa sổ cần phải cân đối với vấn đề chiếu sáng tự nhiên cũng như giải pháp tổ hợp hình khối kiến trúc. d. Chống nóng, che nắng và chống chói, chống mưa cho công trình. Việc tổ chức kết cấu chống nóng, che nắng và chống chói mục đích là để giảm bớt bức xạ ngoài trời, chủ yếu là trực xạ vào phòng. Vì vậy yêu cầu cơ bản đối với che nắng là hạn chế thấp nhất bức xạ mặt trời trực tiếp chiếu vào phòng, chống chói và cải thiện được điều kiện vi khí hậu trong nhà. Các kết cấu che nắng, ngoài chức năng đó, chúng còn phải đáp ứng các chức năng che mưa, chống chói, tạo dáng kiến trúc. Vì vậy người thiết kế biết kết hợp một cách nhuần nhuyễn các phương tiện che nắng để tạo được một môi trường ăn ở, làm việc tốt cho con người, đồng thời tạo ra được tính đặc trưng của công trình kiến trúc xứ nhiệt đới. e. Chống hấp thụ nhiệt qua kết cấu bao che Lượng nhiệt mà công trình hấp thu trong điều kiện khí hậu nóng ẩm không chỉ phụ thuộc vào tính chất cách nhiệt của kết cấu bao che mà còn phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của công trình. Vì vậy cần: + Xác định tỷ lệ kích thước tối ưu của công trình: Để tạo ra hình dạng hợp lý cho các công trình cần phải quan tâm đến hai yếu tố, đó là nhiệt độ không khí và bức xạ mặt trời. Bề mặt kết cấu bao che của công trình hấp thụ cường độ bức xạ mặt trời phụ thuộc vào yếu tố địa lý, vĩ độ địa phương, tính chất khí hậu và trạng
thái khí quyển. Tại các vùng nóng ẩm công trình có dạng hình hộp chữ nhật hẹp và dài, các mặt đứng phía đông và tây của công trình chịu tác động mạnh của bức xạ mặt trời và nhiệt độ không khí bên ngoài ở những vùng này thường đặc biệt cao. + Hạ thấp nhiệt truyền vào nhà qua kết cấu bao che - Cấu tạo tường có tác dụng quyết định chống nóng cho công trình. Các loại tường phẳng nhận lượng bức xạ lớn nhất trên 1m 3 diện tích so với các loại tường có hình dạng gấp khúc. Chọn vật liệu cho mái và tường cần chọn loại có hệ số phản xạ lớn, điều đó cho phép giảm bớt lượng nhiệt hấp thụ vào bên trong công trình qua kết cấu bao che. Một vấn đề không kém quan trọng là khi thiết kế các công trình cần giải quyết tốt vấn đề cách nhiệt mái. - Cần quy định giá trị truyền nhiệt tổng thể (OTTV) đối với lớp vỏ công trình xây dựng không vượt quá 45W/m 2 (kinh nghiệm của Thái Lan và Philipin). - Khi thiết kế lớp vỏ bao che công cần có quy định kết hợp với việc bố trí hệ thống thu nhận năng lượng mặt trời như là yêu cầu bắt buộc của giải pháp tiết kiệm năng lượng trong công trình xây dựng (kinh nghiệm của thành phố Rizhao - Trung Quốc). 1. Tạo bóng râm mát cần thiết Trong điều kiện nóng ẩm, cây xanh là một trong những biện pháp tốt nhất để cải thiện vi khí hậu và cũng là biện pháp nâng cao hiệu quả thẩm mỹ cho công trình. Cây xanh hạn chế những giao động nhiệt của khí hậu gần mặt đất và hạ thấp nhiệt độ không khí từ 1,5-2,5 độ, giảm cường độ bức xạ mặt trời từ 40-50%. Khi các tia mặt trời chiếu vào lớp lá cây, 70-75% năng lượng mặt trời bị cây xanh hấp thụ. Cây xanh cũng giảm một cách đáng kể sự toả nhiệt của môi trường bao quanh, góp phần chống ô nhiễm, chống ồn. Cần sử dụng tốt các kết cấu che nắng. 4.2 Giải pháp vật liệu xây dựng Nguyên vật liệu sử dụng trong xây dựng từ khâu khai thác, chế biển, sử dụng đều có ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người. Vì vậy cần phải hết sức quan tâm vấn đề lựa chọn vật liệu xây dựng trong thiết kế, xây dựng công trình. Cần chú ý phát triển, sử dụng các nguyên vật liệu kiến trúc xanh thân thiện với môi trường đó chính là các nguyên vật liệu địa phương truyền thống, tiết kiệm năng lượng. Cần thu hồi và tái sử dụng các nguyên vật liệu một cách tối đa vừa không gây nguy hại cho sức khoẻ, môi trường và lại có hiệu quả kinh tế. Nhà nước cần ban hành các tiêu chuẩn vật liệu xây dựng đảm bảo tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm nguyên vật liệu và thân thiện với môi trường như vật liệu tường bao che, vật liệu cách nhiệt mái, vật liệu kính trong kiến trúc 4.3. Giải pháp thiết kế, vận hành, quản lý hệ thống trang thiết bị kỹ thuật tiết kiệm năng lượng a. Hệ thống điều hoà không khí Nếu các giải pháp thiết kế kiến trúc hợp lý có thể tiết kiệm 35% năng lượng, vì vậy phải xem xét giải pháp kiến trúc là giải pháp hàng đầu, chỉ trong trường hợp càn thiết mới phải sử dụng hệ thống ĐHKK. Để sử dụng hệ thống ĐHKK hiệu quả chúng ta cần quan tâm từ khâu thiết kế, quản lý vận hành chung cũng như chọn hướng và hình khối công trình. b. hệ thống chiếu sáng nhân tạo Cần tập trung tối đa để chiếu sáng tự nhiên cho công trình, chỉ khi chiếu sáng tự nhiên không đáp ứng hay vào ban đêm thì phải sử dụng ánh sáng nhân tạo bổ sung. Cần phải biết
phối hợp chiếu sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo hài hoà đáp ứng yêu cầu tiện ích và tiết kiệm năng lượng. c. Hệ thống thang máy, cung cấp nước nóng, thông gió cơ học - Cần lựa chọn loại bình đun nước nóng có hiệu suất năng lượng cao. - Lựa chọn và bố trí số lượng và hệ thống thang máy hơp lý, có hiệu suất năng lượng cao. - Áp dụng các hệ thống kiểm soát thang máy, bình nước nóng, thông gió cơ học thích hợp. - Khi thiết kế hệ thống thiết bị ĐHKK, thông gió cơ học cần chú ý đến đặc điểm của khí hậu địa phương. - Áp dụng các biện pháp lắp đặt, vận hành, quản lý hệ thống thiết bị có hiệu quả năng lượng cao. 5. Kết luận Kiến trúc xanh không những mang lại lợi ích kinh tế, môi trường, sức khoẻ cho người dân mà cũng đóng góp tích cực làm giảm sự biến đổi khí hậu. Có thể thấy rằng kiến trúc xanh là một hướng đi đúng đắn, gợi mở tương lai hết sức sáng sủa và rất phù hợp với các nước thuộc khu vực nhiệt đới với nền kinh tế đang phát triển như nước ta. Để mô hình kiến trúc xanh sớm được ứng dụng rộng rãi nhằm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, chúng ta cần tiến hành khảo sát, nghiên cứu, học hỏi kinh nghiệm từ bài học kiến trúc truyền thống của ông cha ta cũng như kinh nghiệm của các nước trên thế giới để đưa ra cơ chế, chính sách hợp lý, thiết thực để khuyến khích các nhà thiết kế, nhà xây dựng, nhà quản lý và của cả cộng đồng. PGS. TS.KTS. Ngô Thám, ThS. KTS. Cao Xuân Thành - T/c Khoa học Kiến trúc- Xây dựng, số 1/2010, tr. 19