Vỏ “xanh”  – Giải pháp cho công trình hiệu quả năng lượng

Trong khuôn khổ Tuần lễ Công trình xanh 2021, buổi hội thảo “Giải pháp quy hoạch kiến trúc xanh cho các công tình cao tầng từ kết quả khảo sát các đô thị lớn tại Việt Nam” do Bộ Xây dựng và Hiệp hội Môi trường Xây dựng Việt Nam, Viện Khoa học Công nghệ Đô thị xanh (IGU), Trung tâm Nghiên cứu & Phát triển Đô thị xanh Việt Nam (VIEALIFE GROUP) và Sen vàng Group đồng tổ chức, các chuyên gia đã chỉ ra thực trạng kiến trúc các tòa nhà hiện nay của Việt Nam đang hao tốn nhiều năng lượng và chưa tận dụng được các nguồn tài nguyên thiên nhiên sẵn có. Thông qua đó, các chuyên gia cùng đề xuất các giải pháp mới đang là xu hướng xây dựng trên thế giới – thiết kế lớp “vỏ xanh”, cải tiến công trình, tiết kiệm năng lượng và hướng cuộc sống con người đến các giá trị bền vững.

Theo ThS. Lương Xuân Hiếu, Phó chủ nhiệm Khoa Kinh Tế Trường Đại học Duy Tân, phần lớn các tòa nhà xây dựng hiện nay vẫn chưa đưa được nguồn năng lượng từ thiên nhiên vào công trình. Để nhấn mạnh vấn đề này, ông đã nêu lên 4 thực trạng tiêu biểu sau:

Thứ nhất, các tòa nhà đang lạm dụng phủ lớp kính ở phần mặt tiền, với diện tích kính chiếm trên 70% chỉ để nâng cao tính thẩm mỹ. Các lớp kính này hầu như không có lớp phủ chống nắng, lượng ánh sáng cường độ cao sẽ chiếu xuyên qua cửa kính và khiến mọi vật trong tòa nhà đều bị ảnh hưởng bởi bức xạ mặt trời.

Với ánh nắng chói chang nóng bức, người dân bắt buộc phải dùng thêm tấm rèm che để tránh nắng và giảm nhiệt cho nhà ở, văn phòng. Đồng thời, các bóng đèn bên trong cũng phải bật toàn bộ để đảm bảo đủ độ sáng làm việc. Do đó có thể thấy việc lắp kính trong các công trình chưa hiệu quả, thúc đẩy hành vi sử dụng ánh sáng nhân tạo và gây lãng phí năng lượng, tốn nhiều chi phí hơn. 

Thứ hai, công trình cao tầng hiện nay, đặc biệt là loại hình công trình văn phòng, được xây theo hình thức đóng kín, không thiết kế hệ thống thông gió tự nhiên. Như vậy, các toàn nhà đã lãng phí nguồn năng lượng gió, điều kiện tiện nghi tốt từ bên ngoài khiến mức độ tiêu thụ năng lượng điện tại các công trình này ngày càng cao. Trong khi đó nếu được lắp đặt hệ thống thông gió tự nhiên, không gian nhà ở sẽ có nhiệt độ thấp hơn bên ngoài từ 1,5 – 3,2 độ C.

Thứ ba, lớp vỏ bao che bên ngoài các công trình rất mong manh, dễ bị tổn thương và thay đổi theo lực tác động từ bên ngoài. Trên thực tế, việc lựa chọn vật liệu xây dựng ở các tỉnh miền Trung vẫn còn hạn chế và “trung thành” với các vật liệu truyền thống như gạch xây, bê tông… không có lớp cách nhiệt. Do vậy lượng nhiệt truyền vào công trình là rất lớn.

Thứ tư, các thiết bị điều hòa không khí được sử dụng quá mức, gây lãng phí và tiêu tốn nhiều năng lượng trong quá trình sử dụng công trình. 

Trong buổi thảo luận, PGS. TS. Hoàng Mạnh Nguyên, Chủ tịch Viện Khoa học Công nghệ đô thị xanh cho biết, trong quá trình khảo sát các tòa nhà tại khu vực Hà Nội, số căn hộ quay ra hướng Tây chiếm tỷ lệ lớn khoảng 40 – 50% tổng số căn hộ của tòa nhà. Khi đi sâu vào thiết kế bên trong các căn hộ này, ông Nguyên nhận xét nếu không bật đèn thì ánh sáng bên trong căn hộ rất kém và phải có đến 24% diện tích không được chiếu sáng tự nhiên. 

Một trong những phương pháp “giải nhiệt” cho các căn hộ phía Tây được ông Nguyên đề xuất là tạo các lớp “vỏ xanh” (vỏ bao che) bao bọc công trình nhà ở. Chiếc vỏ này sẽ được xây nhiều lớp bao bọc công trình, tạo ra lớp không khí cách nhiệt với môi trường xung quanh. Nhìn chung lớp vỏ xanh sẽ có 4 chức năng chính, gồm: Khả năng chịu lực, kiểm soát (che nắng, thông gió tự nhiên, thu hút ánh sáng tự nhiên, cách nhiệt, chống mưa tạt/ thấm), và có tính thẩm mỹ cao.

Bên cạnh đó, cách ứng dụng lớp vỏ cách nhiệt này rất đa dạng. Chia sẻ chi tiết hơn về vấn đề này, ông Hiếu cho biết hiện nay các tòa nhà có thể áp dụng các giải pháp sau:

Thứ nhất, xây hệ thống nhiều lớp, gồm: Lớp kết cấu che nắng bên ngoài, kế đến là khoảng không khí lưu thông cùng hành lang kỹ thuật, cuối cùng là phần tường bao ngăn không gian bên trong và bên ngoài. Đối với các không gian xây theo kiến trúc mở, việc ứng dụng hệ thống này sẽ giúp tăng khả năng thông gió, điều hòa nhiệt độ cho tòa nhà.

Thứ hai, giảm diện tích bề mặt các lớp vỏ bầng cách xây theo dạng hình khối. Công trình càng đơn giản về hình khối, tỷ số S/V (diện tích tường ngoài chia cho khối tích) càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc với bức xạ mặt trời ngày càng giảm.

Thứ ba, giải pháp che nắng cho các hướng công trình khác nhau. Trên thế giới, các nước phát triển rất chú trọng nghiên cứu kết cấu che nắng trong các công tình kiến trúc và phổ biến nhất là 2 loại kết cấu che nắng kiểu lam ngang (có chiều dài liên tục, đặt sát mép cửa sổ và vuông góc với mặt tường) và kết cấu che nắng kiểu lam đứng (chiều cao liên tục, đặt sát cạnh bên cửa sổ và vuông góc với mặt tường).

Thứ tư, giải quyết vấn đề đa dạng hóa các vật tư xây dựng. Cần ưu tiên chọn các vật liệu có khả năng bao che, có hệ số hấp thụ nhiệt thấp và phát thải nhiệt nhanh thay vì các vật liệu truyền thống thường xuyên được sử dụng hiện nay. Bên cạnh đó cũng cần lưu ý ưu tiên lựa chọn các vật liệu có hàm lượng chất thải carbon thấp, có khả năng tái chế để đảm bảo an toàn cho môi trường.  

Thứ năm, ứng dụng tỷ lệ đặc – rỗng. Khi diện tích lớp vỏ càng đặc thì lượng ánh sáng truyền vào bên trong càng ít, đồng nghĩa với khả năng nhiệt truyền sẽ ở mức thấp hơn./.