Kiến trúc xanh và giải pháp vi khí hậu cho thiết kế nhà phố hiện đại

 (Tạp chí KTVN) – “Nhà phố” là loại hình nhà ở chiếm đa số với tỷ lệ 80% trong các loại hình nhà ở tại các đô thị Việt Nam. Tuy đã có nhiều nghiên cứu về các giải pháp kiến trúc cho nhà phố nhưng phần lớn các giải pháp được đề xuất chỉ áp dụng cho các trường hợp mô hình chung, thiếu tính thực tiễn, chưa quan tâm đến nhu cầu và điều kiện thực tế của người dân. Thực sự còn thiếu các nghiên cứu về giải pháp kiến trúc cải thiện vi khí hậu để đảm bảo điều kiện tiện nghi cho nhà phố mới. 

Thiết kế công trình nhà phố có khoảng lùi phù hợp để bố trí không gian đệm vi khí hậu cho công trình

Nhà phố tại các đô thị hiện nay

Nhà phố hay gọi là nhà phố liên kế là loại nhà ở phổ biến và đặc trưng trong các đô thị Việt Nam. Đây là loại nhà ở riêng lẻ gồm nhiều căn hộ được xây dựng liền kề/liên kế nhau hai bên các trục đường phố, khu vực thương mại, dịch vụ theo quy hoạch đã được duyệt. Nhà phố tuy là loại hình kiến trúc chiếm ưu thế, nhưng còn nhiều chắp vá, hình thức khá sơ sài và đơn giản, đặc biệt kiến trúc chưa phù hợp với khí hậu địa phương.
Trong quá trình biến đổi về nhà ở đô thị, theo từng giai đoạn có thể cơ bản phân loại thành các dạng nhà phố như sau:

– Nhà lô phố hay còn gọi là nhà ống, nhà sát vách, nhà 2 lối thường có tầng một mở thông ra mặt phố và tầng trên để ở. Có xuất phát biến thể theo kiểu nhà bán hàng ở vùng nông thôn, có sự điều chỉnh về quy mô diện tích nhỏ, địa thế mặt tiền hẹp – chiều sâu lớn. Nhà ống là một công cụ thường ngày để sản xuất và tăng mật độ dân cư trong những khu phố kinh doanh. Tại Hà Nội, tính thường trực và thời sự của nhà ống là đáng chú ý nhất. Vốn liên tục được làm mới và sửa chữa cho phù hợp ở những giai đoạn khác nhau của quá trình đô thị hóa. Loại nhà này là bộ phận cấu thành các đường phố và không gian đô thị. Hơn nữa, nhà ống cũng là cơ sở để phát triển những kiểu nhà mới phù hợp với những thay đổi của cuộc sống.

– Nhà biệt thự, bắt đầu xuất hiện từ thời Pháp thuộc, có quy mô lớn hơn so với nhà ống. Biệt thự được xây từ thời Pháp thường được xây giữa khu đất, xung quanh là sân vườn. Đây là loại hình nhà ở có chất lượng sống cao nhất. Tuy nhiên giá thành đắt đỏ nên chưa thực sự phổ biến và đặc trưng cho dạng nhà ở đô thị tại Việt Nam.

Ngoài ra còn một số nhà ở liền kề có tầng cao từ 4-5 tầng sử dụng chung một số tiện ích như cầu thang, hành lang… có thể coi là một loại biến thể cao tầng của nhà phố. Tuy nhiên, hiện trạng hiện nay cho thấy, số lượng nhà ống vẫn chiếm chủ yếu đa số tại các vùng trung tâm đô thị, và đang có xu hướng lan nhanh ra các khu vực khác bao gồm cả khu vực ngoại thành.

Về tổ chức không gian, có thể chia nhà phố thành bốn kiểu cơ bản bao gồm: (1) Loại nhà có một mặt tiếp xúc với tự nhiên là đường phố có kích thước ngôi nhà L ≥ 4R có chức năng ở kết hợp kinh doanh (trong đó L là kích thước chiều dài ngôi nhà, R là kích thước chiều ngang nhà); (2) Loại nhà có một mặt tiếp xúc với tự nhiên là đường phố có kích thước ngôi nhà L ≥ 4R có chức năng ở; (3) Loại nhà có một mặt tiếp xúc với tự nhiên là đường hẻm có kích thước ngôi nhà L ≥ 4R có chức năng ở kết hợp kinh doanh; (4) Loại nhà có một mặt tiếp xúc với tự nhiên là đường hẻm có kích thước ngôi nhà L ≥ 4R, có chức năng ở.

Về vị trí, nhà phố thường được xây dựng bám theo các trục đường, tuyến phố, có ít nhất một mặt tiếp xúc với tự nhiên. Về hình thức kiến trúc, nhà phố có kiến trúc đa dạng và phong phú, nhà có dạng mặt bằng hình chữ nhật dài và hẹp, có từ 1-5 tầng. Nhà được xây dựng với mật độ cao từ 80-100% diện tích đất. Về chức năng, ngoài việc để ở còn có thể kết hợp kinh doanh.

Nhà phố trên các trục đường lớn khang trang và thống nhất hơn các nhà trong các ngõ. Mật độ xây dựng của nhà phố trong khu vực này khá cao từ 91-100% (chiếm 60,29%). Đây chính là lý do khiến tỷ lệ nhà có các khoảng không gian mở như sân trước, sân sau, giếng trời là rất thấp.
Theo kết quả khảo sát tại riêng TPHCM gần đây, nhà phố trên địa bàn chủ yếu là nhà một mặt tiền. Hình thức kiến trúc mặt đứng khá đơn giản. Phần lớn các ngôi nhà khảo sát là từ 2-4,5 tầng. Về tổ chức không gian chức năng, phần lớn không gian mặt tiền ngôi nhà ở tầng trệt dùng làm phòng khách (72,50%). Số nhà có từ 1-2 phòng ngủ chiếm 58,09%, Phần lớn sử dụng phòng vệ sinh chung (68,14%). Về kết cấu chịu lực, bê tông cốt thép được sử dụng trong 67,9% nhà được khảo sát. Về không gian cây xanh, có đến 54,41% được khảo sát không có không gian cây xanh.

Còn nhiều bất lợi về tổ chức vi khí hậu

Hiện nay, do có vị trí thường bám theo các tuyến đường, nên có nhiều hướng nhà khác nhau, và luôn thụ động trong việc lựa chọn hướng tốt cho công trình. Rất nhiều công trình do vị trí phải hướng mặt tiền vào những hướng bất lợi như Tây, Tây Nam, Bắc, Đông Bắc, không thuận lợi cho việc đón gió mát và chịu tác động lớn của bức xạ mặt trời.

Việc mặt bằng được trải dài có chiều sâu lớn, số lượng công trình có diện tích nhỏ, một mặt thoáng tiếp xúc với mặt trời khiến lưu thông không khí theo trục đứng là chủ yếu khiến công trình thiếu mức độ về tiện nghi vi khí hậu, gây nên hiện tượng khí quẩn, khí ngạt ở các không gian sâu trong nhà.

Ngoài thông gió theo chiều ngang, một số các công trình đã nghiên cứu ứng dụng các giải pháp thông gió theo chiều cao. Với những ngôi nhà có chiều sâu lớn, thường có giếng trời ở giữa hoặc cuối nhà. Hiện nay, ngoài biện pháp xây tường dày cách nhiệt hiếm khi được sử dụng do tốn diện tích, thì việc sử dụng một số vật liệu cách nhiệt là phổ biến nhất. Đối với mái, đa số các nhà lô phố ở Hà Nội hiện nay sử dụng thêm một lớp mái tôn ở bên trên để chống nóng. Điều này chưa thực sự tạo nên tính tiện nghi về cách nhiệt tối ưu cho công trình trước hiện trạng khí hậu có mức độ và thời gian bức xạ mặt trời lớn như tại Việt Nam.

Tổ chức vi khí hậu cho thiết kế nhà phố

Mô hình tổ chức thống gió và thoát nhiệt tối ưu cho nhà phố

Mức độ tiện nghi vi khí hậu tối ưu cho không gian sống nhà phố chính là sự cân bằng được giữa hai quá trình sinh nhiệt và thải nhiệt. Đặc thù thiết kế lớp vỏ bao che cũng như giải pháp tổ chức không gian của công trình có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng vi khí hậu của nhà ở.
Trong xu thế “Kiến trúc xanh – bền vững” phát triển mạnh mẽ, với mô hình nhà phố hiện đại, khái niệm kiến trúc xanh cũng có thể được hiểu đồng nhất một phần với mô hình Kiến trúc hiệu quả năng lượng. Có thể được hiểu là một thuật ngữ mô tả phương pháp thiết kế chú trọng đến việc nâng cao tính hiệu quả và điều tiết nhu cầu sử dụng năng lượng của công trình – trong đó tổ chức vi khí hậu tối ưu có thể giúp hạn chế sự lạm dụng tài nguyên và năng lượng trong quá trình sử dụng vận hành công trình. Vòng đời trung bình của công trình nhà phố từ 30-50 năm, một công trình sử dụng hiệu quả năng lượng có thể tiết kiệm đến 30% mức sử dụng năng lượng so với một công trình thông thường, qua đó giảm chi phí vận hành và các tác động tiêu cực đến môi trường bởi việc sản xuất điện năng.

Có một số nguyên tắc chính để tạo điều kiện vi khí hậu tốt nhất cho công trình như sau:

– Hướng nhà tốt nhất cần đảm bảo sự cân đối trong các điều kiện như: hạn chế tới mức tối đa bức xạ mặt trời chiếu lên các bề mặt của nhà và bức xạ mặt trời chiếu vào phòng; đảm bảo thông gió tự nhiên tốt cho tất cả các phòng.

– Tổ chức thông gió tự nhiên dựa trên 02 nguyên tắc cơ bản gồm: Phải có cửa đón gió và cửa thoát gió, khi thiếu một trong hai cửa, gió sẽ không thể thổi xuyên qua phòng; Không được bố trí những không gian làm tắc nghẽn luồng gió, khi bắt buộc có kết cấu cản trở phải tạo các hành lang dẫn gió tới các không gian sử dụng phía sau.

– Che nắng tạo bóng, chống chói. Trong môi trường khí hậu nhiệt đới ẩm, việc che nắng không chỉ là hạn chế bức xạ mặt trời cho công trình mà còn phải đảm bảo các yếu tố khác như tránh mưa tạt, thông gió, chiếu sáng tự nhiên và tạo hình kiến trúc. Các kết cấu che nắng có 02 loại gồm kết cấu che nắng không cố định và kết cấu che nắng cố định.

– Chống hấp thụ nhiệt qua kết cấu bao che. Một trong những nguyên tắc thiết kế để công trình có khả năng chống hấp thụ nhiệt qua các kết cấu bao che có thể thực hiện theo hai bước, bước một là phải tiến hành xác định các tỉ lệ kích thước tối ưu cho công trình, bước hai là thiết kế các kết cấu có cấu tạo sao cho có thể hạ thấp nhiệt truyền vào nhà.

Những nguyên tắc chung khi thiết kế cách nhiệt cho các kết cấu nhà trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm như: Cần thiết kế tường và mái có độ ổn định cao và có nhiệt trở bản thân lớn bằng cách tăng chiều dày của vật liệu; Cấu tạo của các kết cấu tường và mái phải đảm bảo cách nhiệt tốt vào ban ngày và toả nhiệt nhanh vào ban đêm đồng thời có thể sử dụng vật liệu bề mặt có hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời nhỏ.

Với các tiêu chí và định hướng như trên, một thiết kế tổ chức vi khí hậu cho nhà phố hiện đại là cần thiết, trong đó cần áp dụng đồng bộ các giải pháp kiến trúc, giải pháp cách nhiệt, và giải pháp giải phóng nhiệt.

Giải pháp kiến trúc:

Trong kiến trúc, lớp vỏ công trình là biện pháp căn bản để tiết kiệm năng lượng, trong đó lớp vỏ được coi là ranh giới bên trong và bên ngoài công trình, bao gồm tường bên ngoài, mái, kính, các đặc tính có thể tận dụng được ánh sáng tự nhiên và che nắng, đồng thời các cửa thông gió tự nhiên để kiểm soát xâm nhập. Điểm quan trọng của lớp vỏ công trình đều ảnh hưởng đến việc sử dụng năng lượng như dự trữ nhiệt, làm mát (trì hoãn quá trình truyền nhiệt), thông gió mong muốn, tải nhiệt hay sự xâm nhập của ánh sáng ban ngày đồng thời là nhân tố quyết định một công trình sử dụng hiệu quả năng lượng.

Với mô hình nhà phố phổ biến tại các đô thị hiện nay, giải pháp thích hợp là “giải pháp kiến trúc thoáng hở”. Trong đó, lớp vỏ bao che của ngôi nhà cần phải được che các tia bức xạ mặt trời chiếu trực tiếp. Đối với các kết cấu như tường và mái nhà cần được cách nhiệt để hạn chế hiện tượng dẫn nhiệt vào nhà. Đối với việc tổ chức không gian bên trong nhà phải được bố trí sao cho thông thoáng tự nhiên.

Với mặt đứng công trình, giải pháp che bức xạ mặt trời Double Skin Façade (DSF) là giảp pháp tổ chức cho mặt đứng nhà có kết hợp với các bảng quảng cáo, đặc biệt thích hợp với nhà phố có mặt tiền sử dụng cho mục đích kinh doanh. Nếu kết hợp hiệu quả giải pháp này không những có hiệu quả tích cực trong việc cải thiện vi khí hậu trong nhà mà còn góp phần cải tạo mặt đứng nhà trên tuyến phố và cải thiện bộ mặt kiến trúc tạo mỹ quan đô thị. Ô văng hay kết cấu che nắng nằm ngang được lắp đặt ngay phía trên đầu cửa sổ và thường vươn xa khỏi tường một khoảng để tạo bóng cho cửa sổ bên dưới hạn chế các tia bức xạ mặt trời chiếu vào phòng. Trên thực tế cần tăng cường sử dụng theo nhiều dạng linh hoạt sẽ giúp hạn chế bức xạ nhiệt và công trình.

Với mái công trình, cần có giải pháp che bức xạ mặt trời đối với mái. Có hai cách để che nắng cho mái: giải pháp bố trí mái phụ che nắng và giải pháp tạo một khoảng không khí lưu thông giữa mái và một lớp kết cấu phụ.

Giải pháp tổ chức cách nhiệt Double Skin và sử dụng hệ mái chìa, ban công công cho nhà phố mới

Giải pháp cách nhiệt:

Sử dụng vật liệu cách nhiệt cho bộ phận kết cấu để hạn chế nhiệt dẫn vào trong nhà. Khi lựa chọn vật liệu cách nhiệt cần chú ý đến các tính chất về nhiệt – lý và cơ – lý của nó như khả năng truyền nhiệt, nhiệt dung và nhiệt dung riêng, tính chống cháy và tính chịu lửa của vật liệu. Hai phương án điển hình áp dụng vật liệu cách nhiệt là tấm Gachmat và sơn phủ cách nhiệt Topps Seal.

Giải pháp giải phóng nhiệt:

Giải pháp thông gió xuyên phòng là giải pháp thích hợp cho kiến trúc nhà phố. Để có thể tổ chức thông gió xuyên phòng cho nhà phố cần phải áp dụng các giải pháp như: (i) Giải pháp lỗ thông gió tường đầu hồi; (ii) Giải pháp tạo các khoảng hở thông gió phía trên đầu tường trong và ngoài nhà; (iii) Giải pháp ống khói thông gió.

Trong trường hợp phòng chỉ có một cửa gió vào cần sử dụng thêm các giải pháp thông gió chủ động như quạt hút gió, chụp hút gió, cầu thông gió để hỗ trợ cho việc thông gió tự nhiên xuyên phòng.

Giải pháp tổ chức cây xanh trên mái

Tuỳ vào vị trí, nhu cầu và mục đích thông gió mà các cấu kiện và tuỳ vào điều kiện hiện trạng ngôi nhà mà áp dụng các loại thiết bị này sao cho đạt hiệu quả tối ưu. /.

Ths.KTS Nguyễn Hải Long/ Viện Nghiên cứu và Phát triển Đô thị xanh Việt Nam