Kiến trúc xanh công nghệ thấp – Phần 1: Định nghĩa và ví dụ

Bên cạnh kiến trúc xanh công nghệ cao có một xu hướng phát triển khác là kiến trúc xanh công nghệ thấp, đã được phổ biến trên khắp thế giới bằng thuật ngữ “low-tech green architecture”. Trong khi kiến trúc xanh công nghệ cao chú trọng các kỹ thuật tiên tiến và hiện đại thì kiến trúc xanh công nghệ thấp lại dựa chủ yếu vào những giải pháp được đúc rút từ kinh nghiệm truyền thống về tổ chức môi trường ở tại một khu vực cụ thể.

Cả hai xu hướng kiến trúc xanh công nghệ cao và kiến trúc xanh công nghệ thấp cùng hướng tới mục đích tạo lập không gian sinh sống và làm việc tiện nghi cho người sử dụng, đồng thời giảm thiểu tác động không có lợi tới môi trường thiên nhiên nhưng theo hai hướng trái ngược nhau.

Công nghệ thấp

“Công nghệ thấp” là một thuật ngữ chỉ những công nghệ được áp dụng trong sản xuất nói chung và xây dựng nói riêng, trước khi cuộc cách mạng khoa học công nghệ diễn ra. Cuộc cách mạng công nghiệp trên thế giới bắt đầu từ nước Anh giữa thế kỷ 18, tiếp theo là các nước phát triển khác ở Tây Âu và Bắc Mỹ, và sau này lần lượt đến các phần còn lại của thế giới với độ trễ khác nhau về thời gian, vì chỉ khi các điều kiện cần thiết đã chín muồi thì bước nhảy vọt về phương thức sản xuất mới có thể diễn ra, là tiền đề cho cuộc cách mạng khoa học công nghệ. Cho đến nay, lịch sử nhân loại đã ghi nhận có ba cuộc cách mạng công nghiệp/khoa học công nghệ bắt đầu vào các năm 1760, 1870 và 1969. Cụm từ “Cuộc cách mạng công nghiệp/công nghệ lần thứ tư” (hay còn gọi là 4.0) xuất hiện từ năm 2013 và trở nên thịnh hành trên thế giới từ năm 2015 trở lại đây. Tại Việt Nam đó là chủ đề được nhắc đến nhiều trong năm 2017 này.

Công nghệ thấp, do vậy, thường được mô tả là công nghệ thủ công mang đậm tính truyền thống, được thực hiện hoàn toàn bằng tay hoặc có sự hỗ trợ một phần của các dụng cụ thô sơ, sử dụng những vật liệu dễ khai thác và có sẵn tại chỗ, thể hiện rõ những bí quyết hoặc kinh nghiệm có được của cư dân một vùng nào đó – chủ yếu thông qua các thợ thủ công lành nghề và/hoặc các bậc cao niên trong cộng đồng địa phương tích lũy được và truyền lại cho các thế hệ sau. Ví dụ cho việc được thực hiện bằng tay là các hoạt động dệt, đan, bện, tết, buộc, cài, lợp, đắp, trát, đóng, tra, gắn, … khi chế tạo các tấm lợp mái, vách che hiên, bức tường, cánh cửa, hệ khung, … trong một ngôi nhà. Các công cụ và vật dụng hỗ trợ có thể là khuôn, dao, rìu, kim, đục, bào, búa hoặc quả nặng, dây buộc, con xỏ, đinh chốt, … Vật liệu xây dựng phổ biến là đá, đất, gỗ, tre, nứa, lá (lá dừa, lá cọ, …), rơm, rạ, …

Đặc điểm nổi bật và dễ nhận thấy nhất của công nghệ thấp nói chung và công nghệ thấp trong xây dựng nói riêng là tính đơn giản song lại có mức độ hiệu quả khá cao. Tính đơn giản đảm bảo rằng công việc đó cũng có thể được thực hiện bởi một người dân bình thường sau khi được một người khác có kinh nghiệm chỉ dẫn cho tăng tính chủ động. Còn tính hiệu quả có thể đạt được nếu nghiên cứu kỹ các điều kiện có sẵn và thử nghiệm để kiểm chứng, rút ra những chú ý cần thiết để mô hình sau tốt hơn mô hình trước. Một đặc điểm đặc trưng nữa của công nghệ thấp là phạm vi áp dụng hầu hết ở những khu vực khó khăn tại các quốc gia đang hoặc kém phát triển, do công nghệ cao đòi hỏi chi phí đầu tư lớn hơn và trang thiết bị hiện đại – điều rất khó thực hiện đối với những cộng đồng có thu nhập thấp nếu không có sự đầu tư của nhà nước hoặc sự hỗ trợ từ các cơ quan và tổ chức, cũng như sự đóng góp của các cá nhân hảo tâm.

Kiến trúc xanh công nghệ thấp

Kiến trúc xanh công nghệ thấp có thể được hiểu là cách thức tổ chức không gian trong đó sự tiện nghi đạt được bằng cách áp dụng các giải pháp kỹ thuật kết hợp với một số giải pháp phi kỹ thuật (nghệ thuật) đã được tổng kết qua một quá trình định cư và thích ứng nhiều năm với thiên nhiên nhằm đảm bảo môi trường sống tiện nghi ở mức độ cao, phù hợp với các điều kiện tự nhiên (trong đó khí hậu đóng vai trò quan trọng số một, là yếu tố quyết định hình thức kiến trúc) cũng như các điều kiện kinh tế – văn hóa – xã hội của một vùng lãnh thổ.

Kiến trúc xanh công nghệ thấp được thể hiện tương đối rõ qua kiến trúc truyền thống, hay còn gọi là kiến trúc bản địa, của nhiều dân tộc trên thế giới. Họ sinh sống trong những điều kiện địa hình và thời tiết rất khác nhau: có vùng địa hình bằng phẳng, có vùng địa hình dốc, có vùng khô hạn, có vùng mưa nhiều, có vùng khí hậu lạnh, có vùng khí hậu nóng, có vùng bão lụt diễn ra thường xuyên, có vùng chịu ảnh hưởng của động đất hoặc núi lửa, có vùng thuận lợi cho trồng trọt, có vùng lại khó khăn về canh tác, … Các yếu tố văn hóa, tín ngưỡng, quan niệm, thói quen, … lại càng đa dạng. Tất cả những yếu tố đó đã tác động đến cách thức sinh sống và sản xuất của người dân và để lại những dấu ấn nhất định trên các công trình kiến trúc của vùng/miền đó.

Tuy rất khác biệt về hình dáng, kích thước, chi tiết, … song các ngôi nhà trên đều có điểm chung là thích ứng cao với điều kiện tự nhiên và sử dụng các loại vật liệu xây dựng sẵn có tại chỗ để tạo lập môi trường sống tốt nhất có thể. Chẳng hạn như nhà tuyết (Igloo) của thổ dân phía Bắc Canada tận dụng tuyết làm vật liệu phủ phần chỏm của ngôi nhà, và đào sâu xuống đất để tận dụng hơi ấm trong lòng đất giúp làm giảm cái lạnh giá buốt mùa đông của vùng gần Bắc Cực.

Nhà truyền thống kiểu Bahay Kubo của người Phillippines xây nương theo hướng bão hay đổ bộ (mỗi năm trên dưới mười lần) có mái dốc thoải vừa thoát nước tốt vừa giảm áp lực gió giật nên rất ít khi bị tốc mái, đồng thời sàn nhà được nâng cao so với mặt đất trên dưới 1 m để tránh ngập úng do mưa lớn đi kèm với bão.

Nhà truyền thống của người Nga, với nguồn gỗ phong phú từ những cánh rừng mênh mông nên toàn bộ ngôi nhà được làm bằng gỗ từ sàn đến mái, trong khi nhà truyền thống của người Đức chỉ có hệ khung bằng gỗ do diện tích rừng hạn chế, còn các ô trống trên tường giữa các thanh gỗ tạo khung được bịt kín bằng vữa.

Nhà ở vùng Alberobello thuộc tỉnh Bari miền Đông Nam Italy hầu hết được xây bằng đá theo kiểu Trullo với mặt bằng hình tròn và mái đặc trưng hình nón hai lớp, do có mỏ đá với trữ lượng lớn rất thuận tiện khai thác và ảnh hưởng sâu đậm của lối sống trang trại của cư dân trong vùng với nghề ủ rượu vang lâu đời.

Nhà ở tại miền Bắc Iran khô nóng quanh năm có nền nhiệt độ cao trên 50^oC và độ ẩm dưới 20% nên có tường rất dày được đắp bằng đất để chống nóng, không có cửa sổ lớn mà chỉ có các ô nhỏ trên cao để thông hơi và lấy ánh sáng vừa đủ vào bên trong để nhìn rõ. Thêm vào đó, động đất mạnh thỉnh thoảng xảy ra nên nhà xây thấp bằng đất đắp là một kinh nghiệm hay vì sẽ dễ dàng xây dựng lại và hạn chế thương vong.

Nhà ở dân gian tại Indonesia do thời tiết nóng ẩm nên có mái nhiều lớp, giữa các lớp mái có khe thông gió, kết hợp với nhiều cửa sổ rộng để đảm bảo thông thoáng.

Thổ dân Fiji – một đảo quốc ở Nam Thái Bình Dương – sống chủ yếu bằng nghề đánh cá theo kiểu quần cư nhỏ, mỗi gia đình sống trong một gian nhà hình vuông kích thước phổ biến 5 m x  5 m, còn người dân Swarziland – một quốc gia ở Nam Phi nơi phần lớn người dân sinh sống bằng nghề chăn thả gia súc sống cũng sống trong các ngôi nhà đơn lẻ với diện tích tương đương nhưng mặt bằng hình tròn có đường kính khoảng 6 m.

Người Ede ở Tây Nguyên (Việt Nam) sống quần cư theo hộ gia đình lớn ở ghép nên căn nhà theo thời gian sẽ phát triển theo chiều dài, có thể lên tới 60 m vì mỗi hộ mới thêm vào sẽ xây nối một gian.

Kiến trúc xanh công nghệ thấp còn được thể hiện qua các kiến trúc xã hội – hướng tới các cộng đồng yếu thế tại các quốc gia chậm phát triển trên thế giới. Tại đây, cộng đồng dân cư có quyền được hưởng và mong muốn có được những không gian có chất lượng của riêng mình, song thực sự chưa có nhiều kiến trúc sư đến với họ, giúp họ hiện thực hóa được ước mơ chính đáng này.

Diébédo Francis Kéré (người Burkina Faso) và Anna Heringer (người Đức) là hai trong số ít những kiến trúc sư tâm huyết với người nghèo. Diébédo Francis Kéré gắn bó với những người nông dân trong nước, trong khi đó Anna Heringer không quản đường xa tìm đến những vùng nông thôn hẻo lánh nhất ở Bangladesh. Điểm chung của hai kiến trúc sư này là chuyên thiết kế và trực tiếp hướng dẫn thi công các công trình phúc lợi dân sinh như trường học, thư viện, nhà văn hóa cộng đồng và cả nhà ở, đem lại niềm vui và những lợi ích thiết thực cho người dân nghèo của hai quốc gia nói trên. Trong các bản thiết kế này, có thể thấy sự kết hợp khéo léo những giải pháp thiết kế đơn giản song thông minh của hai kiến trúc sư, chắt lọc từ những kinh nghiệm thiết kế có từ lâu đời trong khu vực mà họ học hỏi được và những sự lựa chọn phù hợp các vật liệu sẵn có cùng kỹ thuật thủ công do chính người thợ lành nghề và người dân địa phương chung tay thực hiện.

Với suất đầu tư thấp, các công trình Trường học ở Gando (Burkina Faso) của kiến trúc sư Diébédo Francis Kéré và Trường học ở Rudrapur (Bangladesh) của kiến trúc sư Anna Heringer mang một vẻ đẹp giản dị, mộc mạc, thuần khiết, và quan trọng hơn cả là tạo ra những không gian lành mạnh, tiện nghi và sống động cho cộng đồng sử dụng. Các giải pháp chống nóng được áp dụng thành công bằng cách tạo ra những không gian đệm như hiên với mái đua rộng (cả hai trường hợp) hoặc kết hợp thêm hốc vui chơi khá lớn chạy suốt tường phía sau (như trường học Rudrapur đã thể hiện), lớp cấu kiện tường đủ dày bằng đất đắp hoặc gạch không nung, gia cố thêm bởi hệ khung tre rất dẻo và khỏe, đỡ lớp mái dày lợp bằng vật liệu thân thiện với môi trường có hệ số hấp thu nhiệt thấp (lá cây và rơm rạ) kết hợp với giải pháp thông gió hiệu quả. Ngoài ra, việc trồng cây xanh quanh công trình và phủ kín bề mặt đất cũng đóng góp một phần vào việc làm mát các phòng học.

Một ví dụ tương tự về thể loại trường học, với sự sử dụng rộng rãi hơn của vật liệu tre – lá và mức độ xanh hóa cảnh quan cao hơn, tái hiện thành công hơn kiến trúc bản địa, là Trường học Xanh trên đảo Bali (Indonesia).

Tre được sử dụng để xây các công trình Trường học Xanh được trồng bởi chính trường học, thu hoạch bởi các nông dân địa phương và xử lý tại chỗ. Chỉ riêng nhà trung tâm đã sử dụng tổng cộng 32.000 m thanh tre. Tre được ngâm trong hóa chất chống công trùng tự nhiên song không độc hại với người và gắn kết lại mà không cần máy móc cơ khí. Nhiệm vụ gắn kết các thanh tre được thực hiện gần như hoàn toàn bởi những người thợ thủ công địa phương, những người đã biết cách làm sàn từ nẹp tre, giữ chúng với nhau bằng chốt tre (đóng bằng tay), và sau đó được xử lý để có bề mặt láng mịn. Tuy nhiên, đây là công trình lớn hơn và phức tạp hơn bất kỳ công trình nào khác trước đây. Ví dụ, phần mái nhà cần 20.000 miếng cói alang-alang – một loại vật liệu lợp mái truyền thống của vùng Bali  – nhiều hơn đáng kể khi lợp mái một ngôi nhà bình thường. Để những kết cấu với khẩu độ rộng an toàn, những người thợ thủ công đã làm việc với các chuyên gia và kỹ sư xây dựng nước ngoài. Sự hợp tác này – kết hợp giữa kiến thức bản địa và chuyên môn toàn cầu – đã tạo nên một quần thể công trình trông thân thuộc nhưng vẫn ấn tượng (Nguồn: Nirmal Kishnani, Greening Asia, 2012).

Một ví dụ thú vị khác có thể được sử dụng minh họa cho kiến trúc xanh công nghệ thấp là dự án Cao ủy Anh ở thủ đô Colombo (Sri Lanka) sử dụng sân trong để tạo ra sự kết nối với khí hậu và địa điểm.

Với cách bố trí mặt bằng cho người quan sát liên tưởng ngược về kiến trúc truyền thống của Sri Lanka, công trình lãnh sự này được xây dựng quanh một chuỗi sân trong, tổng cộng có 16 không gian mở và bán mở được thiết kế để tối đa hóa sự kết nối với cảnh quan thiên nhiên bên ngoài nhà. Các sân trong này đóng vai trò như nhũng lá phổi xanh đan xen nhau, cho phép các không gian bên trong “hít thở” không khí trong lành và dẫn ánh sáng tự nhiên vào trong nhà. Tất cả các không gian làm việc và các phòng họp được bố trí trong một cấu trúc hình xương cá, được tạo bởi một trục xương sống ở trung tâm và các sườn đâm nhánh ra từ trục chính, cho phép tất cả các không gian bên trong công trình đều tiếp xúc với ánh sáng và tầm nhìn rộng mở ra các khoảng không gian có mặt nước và cây xanh. Nước được sử dụng khắp nơi – trong các bể chứa và trong các vòi phun nước – nhằm tạo ra một môi trường vi khí hậu tốt cho các khoảng sân trong, điều hòa lượng nhiệt của mùa hè tại thủ đô Colombo thường xuyên ở mức cao trên 35^oC. Tường bao quanh công trình cơ quan đại diện ngoại giao của Anh được xây bằng vật liệu đá hoa cương, theo đúng phương pháp xây dựng truyền thống. Các mái che vươn ra những khoảng khá lớn được lợp bằng các viên gạch gốm theo kiểu truyền thống của Srilanka, các bức tường được làm từ những tấm ván gỗ dừa. Hiệu quả kết hợp của các giải pháp thiết kế thích ứng với khí hậu và sử dụng vật liệu phù hợp tạo nên một loại hình kiến trúc có sự cảm nhận sâu sắc về tính chất nhiệt đới và tính chất địa phương.

(Còn tiếp)

Tài liệu tham khảo

Nirmal Kishnani (2012), Greening Asia – Emerging Principles for Sustainable Architecture, BCI Asia, Singapore, trang 142

Văn phòng Kiến trúc 1 + 1 > 2 (2010), Nhà cộng đồng thôn Suối Rè, Tài liệu thiết kế

TS. KTS Nguyễn Quang Minh

Bộ môn Kiến trúc Dân dụng – Khoa Kiến trúc và Quy hoạch – Đại học Xây dựng