‘Thiết kế thụ động’ trong kiến trúc liệu có giúp giảm thải carbon?

Kiến trúc là một lĩnh vực liên ngành. Nó kết hợp các nguyên tắc và kiến thức từ một số ngành khác để đảm bảo tất cả các yêu cầu như: cấu trúc, thẩm mỹ, vật liệu, môi trường… Các công trình trước khi xây dựng luôn phải xem xét yếu tố môi trường xung quanh, chẳng hạn như các công trình lân cận, sự đa dạng sinh học địa phương và khí hậu.

Kiến trúc không nên tách rời khỏi môi trường và các nguyên tắc thiết kế đúng đắn luôn hướng tới việc tối ưu hóa hiệu suất sinh khí hậu của ngôi nhà. Khi sự hiện đại và tiến bộ công nghệ ngày càng phát triển, con người có khả năng tạo ra môi trường nhân tạo một cách tối ưu nhất, và có thể tách một phần không gian trong tòa nhà ra khỏi môi trường tự nhiên. Tuy nhiên, cuộc khủng hoảng môi trường hiện nay đã nhấn mạnh nhu cầu cấp thiết phải xem xét lại và thúc đẩy những gì chúng ta gọi là thiết kế thụ động.

Về bản chất, thiết kế thụ động là phải “thuận tự nhiên”, nghĩa phù hợp với kiến trúc sinh – khí hậu, sử dụng các điều kiện tự nhiên để có thể điều chỉnh nhiệt độ và việc sử dụng năng lượng của tòa nhà. Đảm bảo sự thoải mái về môi trường là một yếu tố quan trọng trong hiệu quả tổng thể của một công trình xây dựng. Và trước yêu cầu cấp thiết về phát triển bền vững liên quan đến môi trường, câu hỏi quan trọng được các nhà thiết kế và làm môi trường đặt ra là: “Liệu thiết kế thụ động có thể giảm lượng khí thải carbon một cách hiệu quả không?”.

Chiến lược thiết kế thụ động nhằm giảm thải tác động đến môi trường

Thiết kế thụ động là một cách tiếp cận dựa vào việc khai thác các điều kiện tự nhiên để giảm nhu cầu kiểm soát khí hậu nhân tạo hoặc cơ học. Điều này đòi hỏi phải tối ưu hóa cách bố trí, vật liệu, không gian mở và định hướng của tòa nhà để tận dụng tối đa các yếu tố tự nhiên, cuối cùng là cải thiện sự thoải mái cho môi trường. Việc áp dụng các chiến lược này làm cho các tòa nhà riêng lẻ trở nên thân thiện hơn với môi trường và giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng tổng thể.

Nguyên tắc cơ bản của thiết kế thụ động bao gồm việc lựa chọn các khe hở cho phép ánh sáng mặt trời chiếu vào trong những tháng thời tiết lạnh và đảm bảo thông gió ở những vùng có khí hậu nóng. Điều đáng chú ý là ngành xây dựng được xếp hạng là ngành đóng góp đáng kể vào lượng khí thải CO2, trong đó việc sản xuất nguyên liệu thô chiếm một phần đáng kể trong lượng khí thải này.

Khái niệm “dấu chân carbon” đo lường lượng khí thải được tạo ra trong toàn bộ vòng đời của bất kỳ thực thể nào, cho dù đó là sinh vật sống hay vật thể vô tri, góp phần gây ra tác động môi trường trên hành tinh của chúng ta.

Theo một nghiên cứu gần đây, 40% lượng khí thải nhà kính toàn cầu hằng năm là do môi trường xây dựng tạo ra. Thống kê đáng lo ngại này cho thấy các giải pháp thiết kế sáng tạo, bên cạnh các kỹ thuật thiết kế tích cực ít tác động đến môi trường, đang rất cần thiết đối với các kiến trúc sư và kỹ sư. Trong tình huống này, các chiến lược thiết kế thụ động rất hữu ích.

Đáng chú ý, hệ thống sưởi và điện là nguyên nhân gây ra khoảng 19% lượng phát thải khí nhà kính gián tiếp. Do đó, việc áp dụng các nguyên tắc thiết kế thụ động có thể làm giảm đáng kể tỷ lệ phát thải này.

Những lợi ích trong chiến lược thiết kế thụ động

Chiến lược thiết kế thụ động có thể giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng của tòa nhà tới 70%. Điều này có thể dẫn đến giảm đáng kể lượng phát thải khí nhà kính. Ví dụ, một nghiên cứu của Bộ Năng lượng Mỹ cho thấy một ngôi nhà thụ động ở Đức sử dụng năng lượng ít hơn 70% so với một ngôi nhà mới được xây dựng theo phương pháp thông thường.

Chiến lược thiết kế thụ động cũng có thể giúp tạo ra không gian thoải mái và lành mạnh. Ánh sáng tự nhiên và thông gió có thể giúp con người giảm căng thẳng và cải thiện năng suất.

Ngoài ra, chúng có thể giúp tiết kiệm chi phí năng lượng về lâu dài và giảm cả chi phí xây dựng ban đầu vì so với phương pháp xây dựng truyền thống, chúng sử dụng ít vật liệu và nhân công hơn. Một nghiên cứu cho thấy những ngôi nhà xây dựng thụ động thường đắt hơn 10 – 15% so với những ngôi nhà thông thường nhưng ngược lại, chúng có thể tiết kiệm cho chủ nhà tới 10.000USD mỗi năm trong chi phí năng lượng.

Bên cạnh đó, thiết kế thụ động là một cách tiếp cận bền vững để thiết kế tòa nhà có thể giúp giảm tác động môi trường trên các nguyên tắc kiến trúc sinh khí hậu, trong đó sử dụng các điều kiện tự nhiên để điều chỉnh nhiệt độ và việc sử dụng năng lượng. Một nghiên cứu của Viện Rocky Mountain cho thấy những ngôi nhà thụ động có thể giảm tới 80% lượng khí thải carbon của tòa nhà.