Ứng dụng vật liệu kính trong kiến trúc nhà cao tầng

Cùng với sự phát triển đất nước, các công trình kiến trúc hiện đại và cao tầng ngày càng xuất hiện nhiều, trong đó kiến trúc cao tầng dùng kính là một thành phần đáng kể đã làm thay đổi bộ mặt các đô thị tạo nên một sức mạnh vật chất cũng như tinh thần cho nền kinh tế. Vật liệu kính có thể xem như là một tác nhân mới của sự phát triển kiến trúc giai đoạn hiện nay, tương tự như chất liệu bê tông cốt thép trong thời kỳ “kiến trúc Hiện đại” của thế kỷ 20. Tuy nhiên, lạm dụng kính đặc biệt với kiến trúc nhà ở cao tầng cũng là nguyên nhân chính tạo nên các “hiệu ứng tiêu cực đô thị” thời gian qua, làm ảnh hưởng đến khả năng tiết kiệm năng lượng công trình đồng thời làm gia tăng số lượng các công trình hiện đại nhưng kém về tiện nghi sử dụng.

Tòa nhà Lotte, Hà Nội

Thực trạng sử dụng kính trong quá trình hiện đại hóa kiến trúc ở nước ta
Vật liệu kính du nhập vào Việt Nam từ thời Lê – Trịnh (thế kỷ 17-18), nhưng dùng trong xây dựng được ghi nhận từ thời Nguyễn với việc lắp kính trắng cho cửa Điện Long An (năm 1906) và kính mầu tại Đền Đồng Khánh (năm 1923), đồng thời với các công trình công cộng của thực dân Pháp xây dựng tại Hà Nội và Sài gòn vào cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20. Đến nay việc dùng kính đã rất phổ biến vì chúng ta không chỉ nhập ngoại mà đã sản xuất được nhiều chủng loại, ngày càng đáp ứng được nhu cầu về lượng cũng như về chất của thị trường trong nước và khu vực.
Việc dùng kính trong kiến trúc cao tầng qua thực tiễn đã tỏ rõ ưu điểm vượt trội. Về kết cấu đây là các tấm nhẹ, mỏng nhưng bền. Về công nghệ sản xuất và thi công lắp dựng kính dễ dàng gắn kết với nhau, với các chất liệu khác tạo thành không gian đa dạng. Về các tính năng sử dụng chưa có loại vật liệu nào nhiều công dụng và linh hoạt được như kính, vừa cho ánh sáng đi qua vừa ngăn được các bức xạ có hại, vừa che chắn vừa bảo vệ vừa mở rộng gắn kết không gian kiến trúc với môi trường bên ngoài, tạo được tiện nghi vi khí hậu và hiệu quả năng lượng theo đúng yêu cầu và tiêu chuẩn. Đặc biệt là khả năng đáp ứng được đòi hỏi sáng tạo kiến trúc không ngừng đổi mới, phong phú và cả những đột phá của tiến trúc sư hiện nay. Như vậy rõ ràng là kính không thể thay thế trong các thành công cũng như trong việc tạo dựng ý tưởng mới của kiến trúc cao tầng.
Cùng với sự phấn đấu phát triển về tầng cao của công trình, nhiều chủng loại và công nghệ kính mới nhất cũng đã được áp dụng ở Việt Nam. Tiêu biểu có thể kể đến như tòa nhà Bitexco (68 tầng, 262,5 mét) tại Thành phố Hồ Chí Minh, các tòa nhà Keangnam Hanoi Landmark (72 tầng), Lotte (65 tầng) tại Hà Nội, Trung tâm hành chính Đà Nẵng cao 167 mét, vv… đã tạo được dấu ấn về sự phát triển của các thành phố, thể hiện sự thành công của kiến trúc cao tầng kính, thu hút được sự ngưỡng mộ của công chúng đồng thời ở góc độ khác cũng gợi lên những tranh luận và nhận định khác nhau về kiến trúc kính cũng như về văn hóa đô thị nói chung.
Nhiều người cho rằng Nhà cao tầng kính là loại công trình tiêu biểu cho trường phái Kiến trúc Quốc tế vì vậy họ chỉ quan tâm tới tính kỷ lục (số tầng cao, hình dạng tháp, chủng loại kính, giá thành, vv…) và tác dụng ấn tượng (quảng cáo thương mại, điểm đột phá trong quy hoạch không gian,..) mà không cần tới tính địa phương, tới đặc điểm thể loại công trình, tới điều kiện kinh tế – kỹ thuật cụ thể của công trình. Cách nghĩ này có lẽ chỉ thích hợp với một số cao ốc kính kiểu “Đại gia”, còn đối với nhu cầu phát triển kiến trúc cao tầng kính hiện nay việc tìm giải pháp “bản địa hóa” là vấn đề được nhiều người quan tâm, không chỉ trong giới Kiến trúc sư mà còn thu hút chú ý của các nhà văn hóa, các nhà đầu tư, vv…
Những nghiên cứu và tranh luận về “Cao ốc kính kiểu Việt Nam” chắc chắn sẽ còn tiếp tục, bởi trong thực tế vẫn tồn tại không ít bất cập: đó là sự chênh lệch giữa cung và cầu, có lúc và có chỗ thiếu kính nhưng cũng có khi nhà máy phải giảm mức sản xuất kính. Về chủng loại kính kể cả sản xuất trong nước và nhập khẩu nhiều khi không phù hợp với yêu cầu và cách dùng kính; Công nghệ lắp dựng, vận hành và bảo dưỡng kính còn lạc hậu so với thể loại và tính chất công trình; Giá thành sử dụng kính nói chung còn cao và hiệu quả đầu tư khi dùng kính còn chưa được tính toán đầy đủ; Chính sách, cơ sở pháp lý, tiêu chuẩn quy phạm liên quan đến kính còn chưa đồng bộ, chưa kết nối được giữa quốc tế với các điểu kiện Việt Nam; Sự phổ biến kinh nghiệm, hướng dẫn sử dụng và đào tạo về công nghệ vật liệu kính còn chưa được chú ý. Tất cả những vấn đề này hy vọng sẽ sớm được giải quyết bới nhu cầu của của việc sử dụng kính trong kiến trúc là rất chính đáng và cấp bách.

Kinh nghiệm sử dụng kính và những ứng dụng vật liệu kính trong công trình kiến trúc
Kinh nghiệm tại các quốc gia phát triển trên thế giới, việc dùng kính trong kiến trúc đã được nghiên cứu và thực hiện một cách khá bài bản, trên cơ sở lý luận kết hợp với thực tiễn nhằm đảm bảo mối liên hệ cân bằng giữa các yếu tố VẬT LIỆU KÍNH – KIẾN TRÚC – MÔI TRƯỜNG & KHÍ HẬU. Như vậy, có thể thấy rõ bản chất của việc dùng kính là nhằm nâng cao chất lượng tổ chức không gian và nghệ thuật kiến trúc; và chính quan điểm này đã bác bỏ cái gọi là “kiến trúc quốc tế” và là cơ sở của phát triển kiến trúc bền vững.
Kính là thành phần chính của vỏ công trình được thiết kế theo nhiều chức năng khác nhau, với mỗi chức năng cần dùng chủng loại và công nghệ lắp kính riêng, cũng có khi có thể kết hợp một số chức năng khi chọn kính và cấu tạo mặt dựng kính. Các hãng kính thường cung cấp đồng bộ các loại hệ thống sử dụng kính như hệ thống bảo vệ (Security System), thông gió (Ventilation System); chiếu sáng tự nhiên và tự động điều chỉnh đóng mở, vv…, trong các hệ thống đó bao gồm kính đúng chức năng chủng loại và hệ khung đỡ có cấu tạo thích hợp vừa dễ lắp dựng vừa vận hành và bảo quản theo đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật. Vật liệu và công nghệ kính luôn đi đôi với nhau tạo nên các sản phẩm rất tiện dụng cho việc thiết kế, xây dựng cũng như vận hành sử dụng các công trình kính. Ví dụ gần đây hãng Schueco (CHLB Đức) phối hợp với công ty TID Việt Nam đã giới thiệu hệ thống mặt dựng kính với vật liệu và công nghệ đồng bộ phù hợp với các điều kiện Việt Nam. Hãng này còn dự định mở showroom giới thiệu sản phẩm đồng thời tư vấn hướng dẫn về sử dụng. Đây là một sự trợ giúp rất thuận lợi từ kinh nghiệm nước ngoài để các nhà chuyên môn nước ta nghiên cứu và thực nghiệm việc sử dụng kính trong kiến trúc Việt Nam.
Kinh nghiệm Việt Nam, hiện nay việc nghiên cứu đúc kết kinh nghiệm và hướng dẫn đào tạo về sử dụng kính trong kiến trúc vẫn còn chưa bắt kịp thực tiễn sôi động – có thể coi đây là một ví dụ về sự “thua trên sân nhà” của chúng ta. Cũng đã có những cố gắng cải thiện tình trạng này, nhưng cũng còn nhiều việc phải làm thì mới mong đạt được hiệu quả. Hiện vẫn chưa có sự kết hợp giữa các doanh nghiệp, các chủ đầu tư với các Viện và Trường, ngay cả giữa các cơ quan cùng nghiên cứu về kính cũng gần như “ai biết việc nấy”, trong khi công trình kiến trúc kính là kết quả nghiên cứu của các công trình trước. Không chỉ đơn giản coi các cao ốc kính là sản phẩm hiện đại thời thượng nhưng tốn kém mà cần chứng minh và tìm ra các giải pháp vừa đẹp, vừa tiện dụng vừa có hiệu quả kinh tế – đó chính là nhiệm vụ và mục đích của việc nghiên cứu về sử dụng kính của chúng ta.
Như vậy từ các kinh nghiệm trên có thể rút ra một số ý kiến về ứng dụng vật liệu kính trong kiến trúc cao tầng ở Việt Nam như sau:
– Thiết kế vỏ công trình bằng kính là một quá trình đồng bộ và tổng hợp nhiều lĩnh vực, không chỉ là hình thức kiến trúc và các ý tưởng tổ chức không gian mà đồng thời cần nghiên cứu chế độ nhiệt trong và ngoài công trình
– Tính toán hiệu quả tiết kệm năng lượng.
– Hiệu quả đầu tư không chỉ trong giai đoạn thiết kế và thi công mà còn cả trong thời gian sử dụng, quy trình vận hành bảo dưỡng.
Đây là một sân chơi cần sự phối hợp chặt trẽ và ăn ý giữa kiến trúc sư và các chuyên gia về môi trường, về kỹ thuật năng lượng và về kinh tế xây dựng. Cần mau chóng bổ sung và hoàn thiện cơ chế chính sách, tiêu chuẩn quy phạm liên quan đến sản xuất và sử dụng kính trong xây dựng ở Việt Nam. Khuyến khích và đầu tư cho công việc nghiên cứu, phổ biến kinh nghiệm, hướng dẫn sử dụng kính trong kiến trúc.
Sử dụng kính theo hướng đáp ứng các tiêu chuẩn công trình xanh, bao gồm:

Tính bền vững về địa điểm thể hiện ở sự gắn bó và hài hòa công trình kính với cảnh quan xung quanh (tính đến nhiều yếu tố như các công trình kế cận, đường phố và quảng trường, hướng nhà, sự phản chiếu của kính tới đường đi và các nhà xung quanh, sự kết hợp giữa kính với cây xanh mặt nước, cảnh quan có công trình kính chiếu sáng ban đêm…
Hiệu quả sử dụng tài nguyên và năng lượng biểu hiện ở việc khai thác tốt không khí và ánh sáng tự nhiên, tiết kiệm năng lượng – Sử dụng chất liệu thân thiện với môi trường, không gây độc hại kể cả việc dùng chất rửa kính trong quá trình bảo dưỡng vận hành công trình.
Đảm bảo chất lượng môi trường vi khí hậu trong nhà cần tạo được vỏ bao che bằng kính bền vững và linh hoạt, đảm bảo che chắn và điều tiết giảm thiểu những tác động xấu từ môi trường tự nhiên, đồng thời nâng cao tiện nghi vi khí hậu phù hợp với yêu cầu và đặc điểm của các vùng miền, tạo khả năng ngăn chia và hòa nhập các loại không gian trong ngoài nhà đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng linh hoạt và đa dạng của cuộc sống.
Kiến trúc tiên tiến bản sắc, mang tính Xã hội – Nhân văn bền vững, công trình kính cao tầng luôn là những điểm nhấn trong không gian đô thị với ý nghĩa cả về vật chất cũng như tinh thần, vì vậy đòi hỏi những người làm kiến trúc thể hiện bản lĩnh và trình độ cao hơn, mạnh hơn nữa. Nhà cao tầng kính có phong cách Việt Nam nên là đích hướng tới, sẽ có giá trị hơn nhiều những kỷ lục cao ốc kính đã được nói tới ở phần trên.

Không gian nhà kính Panorama tòa nhà Bitexco Financial Tower, TP HCM

Ứng dụng “Kính sinh thái” trong kiến trúc
Khái niệm kính sinh thái vẫn còn mới và còn chưa được hiểu đầy đủ trong kiến trúc và xây dựng ở nước ta. Có cách giải thích đó là việc dùng kính để tạo nên những công trình sinh thái, kiến trúc xanh và là các giải pháp cho vấn đề “hiệu ứng nhà kính”. Đã có những công trình được giới thiệu là “Kiến trúc kính sinh thái”, nhưng mới chỉ thấy được bề ngoài còn nội dung chưa có gì rõ ràng, chưa thấy được sự liên quan giữa chất liệu và cách dùng kính với chất lượng môi trường sinh thái của công trình.
Ở góc độ khác, kính sinh thái là một chủng loại kính đặc biệt, có nhiều tính năng vượt trội so với các loại kính thông thường. Ở Anh, kính sinh thái PILKINGTON ACTIV được nghiên cứu từ những năm 90, là một trong 4 sản phẩm được giải thưởng của Viện Hàn lâm Kỹ thuật Hoàng gia Anh năm 2014. Đây là loại kính có thể tự làm sạch nhờ tia tử ngoại tác động lên một số thành phần hóa chất trong kính. Dùng kính này có thể không phải lau rửa hoặc chỉ cần xả nước chống bụi, không phải dùng nước rửa kính độc hại cho môi trường.
Kính sinh thái là loại kính nhậy sáng có thể tái sinh, không chứa các nguyên tố Halogen có hại cho môi trường đang được phát triển tại Nhật bản. Ngoài ra các nhà khoa học Nhật bản cũng phát triển các nghiên cứu để đổi màu kính dưới tác động của ánh sáng tự nhiên, tuy còn chưa được hoàn chỉnh để phổ biến áp dụng.
Năm 2012, các nhà khoa học Mỹ thuộc Viện công nghệ Massachusetts Hoa Kỳ – (MIT) đã phát minh loại kính Nano có thể tự làm sạch, tự chống đọng sương và chống chói, và mới đây (năm 2015) trường Đại học Chicago (Hoa Kỳ) đã nghiên cứu bố trí trên bề mặt kính một loại vi khuẩn tự nhiên siêu khỏe với kích thước rất nhỏ có thể sống trong nhiều môi trường và nhiệt độ khác nhauloại vi khuẩn này tác dụng tự làm sạch bề mặt kính, chống mốc và ngăn cản các tia cực tím có hại cho sức khỏe con người.
Như vậy việc ứng dụng kính sinh thái trong kiến trúc là một khả năng và viễn cảnh tốt, góp phần nâng cao hơn nữa vai trò và tác dụng của loại vật liệu này trong kiến trúc hiện đại ngày nay. Tuy nhiên đây cũng là vấn đề cần tìm hiểu và nghiên cứu kỹ để có thể áp dụng hiệu quả, phù hợp với các điều kiện bản địa Việt Nam, tránh trở thành một xu hướng thời thượng hoặc chỉ là những quảng cáo thương mại thường thấy trên thị trường như “kính sinh thái thân thiện với môi trường” hay là “Sinh thái trong cửa sổ kính 2 lớp” vv…Sử dụng chủng loại kính sinh thái cũng như các loại kính khác hướng theo các tiêu chuẩn công trình xanh, tạo dựng được các không gian sinh thái là xu hướng tất yếu của nền kiến trúc phát triển bền vững của nước ta./.

TS.KTS Trịnh Hồng Việt

Trường Đại học Xây dựng miền Trung

TẠP CHÍ KIẾN TRÚC VIỆT NAM