Kiến trúc thích ứng biến đổi khí hậu và chương trình đào tạo kiến trúc sư

3 days ago 7

Tác động của biến đổi khí hậu đối với kiến trúc

Biến đổi khí hậu (BĐKH) theo Công ước khung về BĐKH (UNFCCC) là sự thay đổi của khí hậu do sự đóng góp trực hoặc gián tiếp từ các hoạt động của con người làm thay đổi các thành phần của khí quyển, bổ sung thêm cho những biến động khí hậu tự nhiên được quan trắc trong một thời gian khá dài. Nói một cách đơn giản hơn đó là hiện tượng nhiệt độ của khí quyển trái đất tăng lên ngày càng cao do hiệu ứng nhà kính dẫn đến các hiện tượng: Bão, giông lốc và mưa lớn; Lũ, lũ quét và sạt lở đất; nắng nóng; mực nước biển dâng; sa mạc hóa và hạn hán. Các hiện tượng thời tiết bất thường này có ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực đời sống, xã hội cũng như tác động trực tiếp và gián tiếp đến kiến trúc.

Gió bão và mưa lớn làm sập nhà

1. Các tác động trực tiếp

* Tác động của gia tăng nhiệt độ:

– BĐKH sẽ làm nhiệt độ tăng lên sẽ gây ra sự tăng ứng suất nhiệt trong vật liệu xây dựng, làm giảm độ bền và tuổi thọ của các cấu kiện, đồ nội thất, các hệ thống trang thiết bị (hệ thống điện tử, thông tin…) trong công trình;

Gia tăng tiêu thụ năng lượng để đảm bảo duy trì môi trường nhiệt độ trong công trình; Các hoạt động sinh hóa của môi trường tự nhiên cũng dễ gây ảnh hưởng suy thoái của các công trình di sản văn hóa; Mất cân bằng trong chọn vị trí xây dựng khi có sự dịch chuyển từ các khu vực dễ bị nóng như đồi trọc, khu vực nhiều cát… sang các khu vực có nhiệt độ thấp hơn.

* Tác động của mực nước biển dâng

Đối với các công trình kiến trúc, hiện tượng ngập lụt tại các đô thị gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng công trình như làm hỏng hệ thống thiết bị kỹ thuật do chập cháy, làm bong tróc kết cấu bao che, giảm một phần độ bền của kết cấu chịu lực; Các vùng đất thấp bị ngập lụt thường xuyên, các khu vực ven biển và sông suối chịu sói mòn gây ảnh hưởng đến hạ tầng kỹ thuật, công trình ngầm, công trình tiện ích khác bị xâm hại; Gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống kinh tế – xã hội, kéo theo các sự xáo trộn trong hình thái kiến trúc khu vực;

* Tác động của bão, giông lốc và mưa lớn

Các khu vực chịu tác động của các điều kiện thời tiết cực đoan này, kiến trúc thiên về kết cấu bền vững, kiên cố; Bão, giông lốc, mưa lớn gây đổ sập, tốc mái các công trình khiến phải tăng các kết cấu gia cố, chuyển đổi sử dụng các vật liệu để có thể giảm thiểu thiệt hại; Mưa lớn kèm theo lũ lụt sẽ gây thiệt hại lớn cho các công trình kiến trúc ở các khu vực thấp. Điều này dẫn đến xu hướng thiết kế những công trình có phần nền dâng lên theo mực nước, hoặc các công trình phải có gác mái, cao tầng;

2. Các tác động gián tiếp

Kinh tế – Xã hội: Ảnh hưởng của các hiện tượng thời tiết cực đoan đến kinh tế có thể thấy rất rõ, điều đó tác động không nhỏ đến hình thức kiến trúc, mức độ đầu tư và chất lượng của các công trình. Xu hướng, thói quen, lối sống hay đặc trưng tính cách vùng miền phải điều chỉnh, ảnh hưởng đến thẩm mỹ, tư duy và cách tổ chức không gian kiến trúc. BĐKH cũng có thể làm gây ra hiện tượng di cư tránh các vùng thiên tai; Hình thái kiến trúc cũng sẽ có các sự chuyển đổi để thích ứng với BĐKH. Việc di cư thời vụ đến các trung tâm đô thị để tìm kiếm sinh kế trong suốt mùa lũ sẽ gia tăng áp lực lên hạ tầng của các đô thị đó hoặc phải xây dựng thêm các khu tái định cư cho người dân vùng thiên tai.
Phát thải từ các công trình xây dựng
Đường rãnh trên thân tháp Thượng Hải làm giảm áp lực gió [Sưu tầm]

Các giải pháp thiết kế kiến trúc nhằm ứng phó với BĐKH

1. Các xu hướng kiến trúc thích ứng với BĐKH

Những thập niên gần đây, đặc biệt là trong thời đại chúng ta đang sống, đang xảy ra những biến đổi lớn lao và bất lợi của khí hậu trái đất. BĐKH đang tiềm ẩn hiểm họa của một nạn ”Đại hồng thuỷ” mà con người nói chung và sự đô thị hóa, sự tham gia của ngành kiến trúc xây dựng nói riêng sẽ góp phần đẩy nhanh quá trình xảy ra nếu không ý thức được các biện pháp phòng ngừa hữu hiệu. Chính vì vậy xu hướng thiết kế kiến trúc hiện nay là làm thế nào để ứng phó với BĐKH, có nghĩa là thích ứng, giảm nhẹ, đảm bảo khả năng xoay chuyển linh hoạt, đa dạng trước các tác động xủa BĐKH. Các xu hướng này bao gồm:

Xu hướng kiến trúc sinh thái (Ecologic Architecture); Xu hướng kiến trúc sinh – khí hậu (Bioclimatic Architecture); Xu hướng kiến trúc xanh (Green Building, Green Architecture); Xu hướng kiến trúc bền vững (Sustainable Architecture); Xu hướng kiến trúc hiệu quả năng lượng (Energy -Efficient Building).

Mặc dù mỗi xu hướng có một tiêu chí, mục đích riêng, tuy nhiên đều hướng tới sự kết hợp hài hòa với môi trường tự nhiên, giảm thiểu sử dụng/tiêu hao năng lượng trong xây dựng, vận hành, duy tu bảo dưỡng và phát triển bền vững.

2. Các giải pháp liên quan đến kiến trúc nhằm thích ứng với BĐKH

Việt Nam với mục tiêu net-zero vào năm 2050 cũng đã xây dựng các kế hoạch có liên quan phù hợp Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu. Các xu hướng nghiên cứu và phát triển kiến trúc xanh, công trình xanh ngày càng được chú trọng. Điều này giúp hạn chế những tác động của thời tiết cực đoan, đồng thời giảm hiệu ứng nhà kính. Vấn đề BĐKH là vấn đề toàn cầu và liên quan đến nhiều lĩnh vực, hoạt động, vì vậy cần có các giải pháp đồng bộ liên quan đến kiến trúc để nhằm thích ứng với BĐKH.

Giải pháp chính sách, quản lý:

Các cơ quan quản lý cần ban hành các Quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật trong thiết kế công trình xây dựng chú trọng đến sử dụng năng lượng hiệu quả với mục tiêu giảm thiểu tiêu thụ năng lượng trong công trình, giảm khí carbon; Lựa chọn tiêu chí đánh giá Kiến trúc xanh, công trình xanh phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Giải pháp kiến trúc quy hoạch:

Các nhà quy hoạch cũng cần dựa trên các kịch bản BĐKH, các báo cáo theo dõi quan trắc khí hậu, các nghiên cứu dự báo về rủi ro thiên tai tại điểm dân cư, đô thị để điều chỉnh các phương án quy hoạch nhằm hạn chế những mối nguy hiểm như: ngập lụt, sạt lở đất, lốc xoáy, mưa lớn, mưa đá, nhiệt độ gia tăng…; Với các đô thị ven biển và đồng bằng sông Cửu Long cần vạch ra các chiến lược về thiết kế công trình để giảm tác động ảnh hưởng của các cơn bão ở vùng biển và ven biển. Giải pháp thích ứng với mực nước biển dâng và ngập lụt bằng cách xây dựng cấu trúc cọc để nâng các tòa nhà và thiết kế vững chắc nền móng có thể chịu được các tác động của lũ lụt; Với các đô thị thường xuyên xẩy ra lũ lụt cần có các thiết kế kiến trúc theo hướng linh hoạt để có thể đối phó trong các trường hợp khẩn cấp. Các nhà văn hóa, các công trình sinh hoạt cộng đồng… nên được xây dựng trên các khu vực cao để có thể chuyển đổi thành các điểm di dân lánh nạn tạm thời khi có lũ lụt. Các kiến trúc nhà ở nhỏ cũng có các điều chỉnh để người dân có thể tự bảo vệ bản thân và gia đình ngay tức thời trong trường hợp khẩn cấp; Giải pháp hình khối công trình cũng cần nghiên cứu để tạo nhiều bóng đổ trên mặt đứng, có tác dụng như những kết cấu chắn nắng, giảm thiểu các hiệu ứng hấp thụ nhiệt. Vận dụng các nguyên lý về khí động học trong tạo hình khối để giảm áp lực gió lên các tòa nhà, hạn chế tác động gió bão, giảm chi phí cho các giải pháp kết cấu, nền móng của công trình; Việc thiết kế các bộ phận trong công trình kiến trúc cũng có tác động không nhỏ đến vấn đề thích ứng và giảm thiểu ảnh hưởng của BĐKH. Mái các nhà cao tầng cũng như công trình trong các khu vực chịu ảnh hưởng của gió bão cần nghiên cứu thiết kế cấu trúc mái phù hợp, hạn chế hiện tượng bốc mái do chênh lệch áp suất giữa mặt trên và mặt dưới mái, có khả năng làm tán xạ ảnh hưởng áp lực của gió. Sử dụng các chi tiết lam che nắng ngoài nhà theo chiều ngang hoặc chiều dọc. Hiện nay, một số công trình kiến trúc hiện đại còn gắn các lam này trên hệ khung có khả năng điều chỉnh góc nghiêng theo vị trí mặt trời trong ngày để tăng hiệu quả sử dụng. Hạn chế sử dụng kính, nhất là đối với các quốc gia có khí hậu nóng như Việt Nam; Ứng dụng các thiết kế thụ động giảm sự biến đổi nhiệt độ bên trong công trình nhưng vẫn đảm bảo thông thoáng gió phù hợp.
Giải pháp ứng dụng khoa học công nghệ xây dựng: Thúc đẩy các hoạt động nghiên cứu và ứng dụng nhiều công nghệ mới, vật liệu “xanh” trong xây dựng theo hướng thân thiện môi trường, tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí vận hành, duy tu bảo dưỡng. Thay thế dần các chủng loại vật liệu hấp thụ nhiệt thấp, để giảm nhiệt độ bề mặt công trình cũng như giảm sự bức xạ nhiệt ra các vùng không khí xung quanh; Ứng dụng các giải pháp quản lý vận hành công trình thông minh như BMS (Building Management System) nhằm tiết kiệm năng lượng, phát hiện nhanh các lỗi gây lãng phí, thất thoát năng lượng; Sử dụng các trang thiết bị công trình ít tiêu hao năng lượng như: đèn Led, quạt trần thay thế cho ĐHKK, thiết bị vệ sinh giảm lượng nước xả khi sử dụng…;

Giải pháp thiết kế kiến trúc sử dụng không gian “xanh”:

Tích cực trồng cây hoặc các mảng tường cây xanh trong mọi không gian có thể trong công trình. Việc trồng cây trên mái và các tầng nhà, sử dụng vườn “treo” trên các mặt tường công trình, sử dụng cây trong nội thất… cũng là giải pháp hữu hiệu vừa tăng cường cách nhiệt, chống tác động bức xạ nhiệt, vừa tạo môi trường tự nhiên trong công trình; Thiết kế kiến trúc theo hướng tận dụng tối đa thông gió và chiếu sáng tự nhiên, để cải thiện môi trường vi khí hậu, giảm thiểu việc tiêu tốn năng lượng nhân tạo cho chiếu sáng và làm mát công trình. Giảm thiểu chất thải, ô nhiễm và những nguyên nhân làm suy thoái môi trường.

Tiết kiệm tài nguyên và khai thác năng lượng tái tạo

Ứng dụng các giải pháp thu gom và lọc nước trên các tòa nhà để tái sử dụng cũng sẽ làm giảm lượng nước dồn xuống hạ tầng khi có mưa lũ lớn trong đô thị; – Các phương pháp tận dụng năng lượng gió như lắp máy phát điện ở trên cùng hoặc giữa các tòa nhà để khai thác những cơn gió tiềm ẩn nguy hiểm thành nguồn năng lượng cũng đang trở nên phổ biến gần đây. Ví dụ: Trung tâm Thương mại Thế giới ở Bahrain đã lắp đặt tuabin gió giữa hai tòa nhà để tạo ra năng lượng từ gió mạnh thổi ở độ cao 240m, có thể tạo ra khoảng khoảng 15% tổng năng lượng điện của tòa nhà. – Lắp đặt các hệ thống tấm pin năng lượng mặt trời trên mái hoặc dùng thay các tấm che chắn nắng cho công trình để cung cấp thêm điện năng cho công trình.
Giải pháp truyền thông nâng cao nhận thức – Ngoài các giải pháp thiết kế kiến trúc, để cộng đồng cùng nỗ lực chung tay đối phó với BĐKH là rất cần thiết. Vì vậy rất cần liên tục tuyên truyền để nâng cao nhận thức từ các nhà quản lý, người thiết kế, nhà sản xuất cho đến người sử dụng. Bên cạnh các Hội thảo, NCKH… về vấn đề BĐKH, thì các Giải thưởng Spec Go Green do Hội KTS Việt Nam tổ chức trao giải cho các tác giả, tác phẩm có công trình đáp ứng tiêu chí của hội đồng; Giải thưởng Kiến trúc Xanh cho sinh viên kiến trúc… cũng góp phần định hướng, khích lệ cho các thiết kế thích ứng BĐKH.

Tác dụng của các giải pháp hạn chế bức xạ mặt trời [Nguồn: IFC]

Các giải pháp ứng dụng công nghệ mới tiết kiệm năng lượng [Nguồn: IFC]

Lựa chọn các nội dung thiết kế kiến trúc ứng phó BĐKH vào trong chương trình đào tạo KTS

Nguyên tắc sử dụng năng lượng hiệu quả [Nguồn: EDGE của IFC]
Danh hiệu Xây dựng xanh tại Việt Nam của Ashui Awards

Qua khảo sát các trường có đào tạo chuyên ngành về kiến trúc, hầu hết hệ thống các học phần được phân bố theo 3 nhóm, gồm:

Nhóm kiến thức giáo dục đại cương: Cung cấp cho sinh viên các kiến thức đại cương chiếm tỷ trọng khoảng 30%; Nhóm Kiến thức cơ sở ngành: Nhóm kiến thức này chiếm tỷ lệ khoảng từ 30%- 40%. Cung cấp kiến thức tổng quát về môi trường tự nhiên, môi trường đô thị, môi trường kinh tế – xã hội và lịch sử – văn hóa – nghệ thuật; Nhóm Kiến thức chuyên ngành: Bao gồm những học phần Lý thuyết chuyên ngành và học phần Đồ án Kiến trúc. Nhóm kiến thức này chiếm tỷ lệ từ 30% – 40%. Cung cấp kiến thức cơ bản và chuyên sâu về ngành đào tạo đáp ứng hoạt động nghề nghiệp và phương pháp luận khoa học.

Với cấu trúc chương trình khung đào tạo như trên, kèm theo việc dồn và nén chương trình đào tạo nên việc nghiên cứu lồng ghép đưa nội dung các giải pháp BĐKH vào chương trình giảng dạy cần không tác động thay đổi tỷ trọng các nhóm. Tất cả các kiến thức về xu hướng kiến trúc cũng như giải pháp thiết kế ở trên đều cần thiết cung cấp cho sinh viên, không chỉ ở trong phạm vi ứng phó với BĐKH. Khi giảng dạy giáo viên cần đề cập và nhấn mạnh vấn đề BĐKH vào trong các học phần sẵn có. Ngoài ra, có thể chọn các học phần tương đồng để lồng ghép nội dung thiết kế ứng phó BĐKH thành một nội dung bắt buộc vào trong bài giảng.

Bảng 1. Chọn các nội dung thiết kế kiến trúc ứng phó BĐKH vào trong giảng dạy

Kết luận

Đối với bậc đào tạo đại học các yêu cầu nhận thức về BĐKH chỉ dừng lại ở việc biết và nắm được các nguyên tắc cơ bản để vận dụng vào trong các đồ án thiết kế kiến trúc. Những kiến thức kỹ năng chuyên sâu, có tính đặc thù sẽ được làm nâng cao hơn tại bậc đào tạo sau đại học và NCS. Tiêu chí nhận thức của sinh viên về BĐKH cũng cần được bổ sung và cụ thể hóa. Yêu cầu nhận thức về BĐKH đối với sản phẩm đào tạo được hình dung như sau:

Hiểu biết BĐKH, nhận thức được những hiểm họa, những nguy cơ rủi ro và những vấn đề đang nghiên cứu của thích ứng BĐKH; Các nội dung lĩnh vực kiến trúc cụ thể có liên quan đến BĐKH; Khả năng thực hành lồng ghép thích ứng BĐKH vào trong thiết kế kiến trúc, phù hợp với xu hướng kiến trúc trên thế giới, phù hợp với điều kiện Việt Nam; Ứng dụng các giải pháp về xử lý không gian, công nghệ – kỹ thuật, lựa chọn vật liệu… thích ứng BĐKH để phục vụ cho công tác nghiên cứu, thiết kế chuyên môn.

TS.KTS Vương Hải Long
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 03-2022)


Tài liệu tham khảo:
[1]. Trần Văn Hiến, Tổ chức không gian ven biển Nam Trung Bộ thích ứng với BĐKH. Luận án Tiến sỹ.
[2]. Kỷ yếu hội thảo KH, Viện Kiến trúc nhiệt đới – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội: Đổi mới giáo trình giảng dậy hướng đến công trình xanh và biến đổi khí hậu, 10/2014
[3]. Lương Tú Quyên, Nghiên cứu đề xuất lồng ghép các nội dung thích ứng biến đổi khí hậu trong hệ thống chương trình giảng dạy hệ đại học và trên đại học (thí điểm giảng dạy tại trường đại học kiến trúc Hà Nội) – Dự án sự nghiệp kinh tế, 2018.
[4]. Phạm Phú Cường, Nghiên cứu định hướng phát triển kiến trúc vùng đồng bằng sông Cửu Long – Đề tài NCKH cấp Bộ, 2016.

Read Entire Article