Đô thị phát triển thông minh (Smart grrow urban)
Đô thị phát triển thông minh nhấn mạnh sự phát triển nén và hỗn hợp trong những khu vực sẵn có hệ thống hạ tầng.Ngược lại những khu vực mới bên ngoài khu vực sẵn có hệ thống hạ tầng không được khuyến khích phát triển trong đô thị phát triển thông minh. Do đó đô thị thông minh tập trung vào cải tạo đô thị cũ, bảo tồn nguồn tài nguyên và tiết kiệm chi phí phát triển hệ thống hạ tầng kỹ thuật mới và định hướng không gian và mật độ dân cư nhằm giảm khoảng cách di chuyển.
Vì mục tiêu năng lượng trong đô thị, phòng phát triển cộng đồng và môi trường thuộc cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ thực hiện “Chương trình đô thị thông minh” đã áp dụng nguyên tắc đô thị thông minh và bền vững trong thực tiễn:
Quy hoạch sử dụng đất hỗn hợp:
- Giảm khoảng cách đi lại
- Hệ thống giao thông hiệu quả với hệ thống giao thông công cộng, tuyến đường cho người đi bộ và xe đạp
- Không gian đô thị hợp lý với các không gian công cộng tập trung, sự đa dnạg các công trình dịch vụ công cộng như cửa hàng, nhà hàng, các công trình dịch vụ giải trí…
- Đô thị hiệu quả năng lượng nơi người dân có thể sống làm việc và giải trí
- Sự đa dạng về nhà ở cho nhiều mức thu nhập với nhiều giai đoạn trong đời sống người dân
- Sự phát triển nén giúp bảo tồn không gian vùng ven bằng cách sử dụng đất mật độ thấp, phát triển phân tán
- Sử dụng hiệu quả các dịch vụ công cộng và hệ thống hạ tầng cơ sở do đó giản thiểu tiêu thụ năng lượng và giá thành cho hệ thống dịch vụ công cộng
Hệ thống hạ tầng đô thị xanh
Hạ tầng đô thị xanh bao gồm hệ thống tự nhiên và các thành phần của đô thị có chức năng tương tự như tiến trình tự nhiên trong quản lý các nguồn không khí, nước, vi khí hậu . Thành phần của “hệ thống hạ tầng đô thị xanh” bao gồm cây xanh, không gian mở, bãi cỏ, công viên, mặt nước, diện tích cây xanh. “Hệ thống hạ tầng xanh đô thị ” tái tạo tự nhiên do đó những thành phần nưh kênh nước, hệ thống vi khí hậu trong đô thị được tạo ra từ nước, đất và cây xanh. Đây là những thành phần quan trọng trong đô thị sinh thái.
Hệ thống hạ tầng xanh có những chức năng sinh thái, giải trí và thẩm mỹ trong đô thị. Hệ thống tăng cường chất lượng môi trường đô thị, cung cấp hệ thống tự nhiên, giảm thiểu những tác động xấu đến công trình, do đó tăng cường hiệu quả năng lượng trong đô thị . Những số liệu từ nhiều dự án đô thị bền vững thực hiện trong những năm gần đây chỉ ra rằng có thể giảm tiêu thụ năng lượng trong đô thị từ 20% đến 50% bằng các phương pháp quy hoạch đô thị xem xét đến các yếu tố hướng và thiết kế thụ động.
Đô thị sinh thái
Theo định nghĩa của tổ chức sinh thái đô thị của Australia thì “một thành phố đảm bảo cân bằng với thiên nhiên” hay cụ thể hơn là sự định cư cho phép các cư dân sinh sống trong điều kiện chất lượng cuộc sống nhưng chỉ sử dụng tối thiểu các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Theo quan điểm thiết kế đô thị sinh thái thì đó là các đô thị mật độ thấp, dàn trải được chuyển đổi thành mạng lưới các khu dân cư đô thị mật độ cao hoặc trunh bình có quy mô giới hạn được phân cách bởi các không gian xanh. Đô thị sinh thái liên quan đến hình thái đô thị nén hiệu quả năng lượng với các chức năng sử dụng hỗn hợp, mật độ cao hợp lý, sự tập trung dân cư ở trung tâm đô thị. Đây là những điểm quan trọng cho sự phát triển dân cư và việc làm trong đô thị cũng như vấn đề hiệu quả năng lượng. Theo đó đô thị sinh thái được kết nối bởi giao thông công cộng và điều kiện cho sự di chuyển giao thông phi cơ giới, hạn chế mở rộng các đường cho các phương tiện cơ giới cá nhân, bảo vệ hệ thống tự nhiên đô thị và khả năng sản xuất lương thực.
Đô thị sinh thái sử dụng hỗn hợp tiện nghi đô thị dẫn đến khoảng cách đến các phương tiện giao thông công cộng, khoảng cách đến nơi làm việc, trường học, mua sắm, các dịch vụ hàng ngày ngắn hơn do đó tiết kiệm thời gian và năng lượng. Diện tích xanh trong đô thị sinh thái nhà lồng ghép trong hình thái đô thị nén cung cấp nhiệt độ phù hợp và sử dụng ánh sáng tự nhiên hiệu quả và tiện nghi nhiệt trong nhà phù hợp, do đó sử dụng năng lượng hiệu quả đối với công trình thông qua quy hoạch đô thị.
Đô thị nén
Những khái niệm như đô thị nén, đô thị mật độ xây dựng cao, đô thị chức năng sử dụng hỗn hợp là một trong những hình thái hiệu quả năng lượng của phát triển đô thị, giảm khoảng cách đi lại và phát huy hiệu quả tối đa các phương tiện giao thông công cộng, các phương tiện không sử dụng năng lượng. Đô thị nén là một hình thái đô thị bền vững. Có rất nhều yếu tố phức tạp liên quan đến hình thái của đô thị bền vững. Trên thế giới rất nhiều nghiên cứu cũng như thực tiễn chứng minh những lợi ích của đô thị nén đối với vấn đề năng lượng, môi trường và xã hội, tuy nhiên có những nghiên cứu khác đưa ra những quan điểm trái ngược của hình thái đô thị này trong thực tiễn.
Lợi ích:
- Tận dụng được cơ sở hạ tầng và quỹ đất sẵn có, tái tạo lại đô thị đã tồn tại trong trường hợp cải tạo đô thị sẽ hiệuq ủa hơn là mở rộng đô thị mới.
- Hệ thống giao thông nếu được tổ chức phù hợp sẽ đáp ứng nhu cầu đi lại của người dân mà không cần dùng đến các phương tiện cá nhân tiêu tốn nhiều năng lượng như ô tô. Do đó, tanưg cường tính lưu động và hiệu quả năng lượng trong đô thị.
- Mật độ dân cư cao trong đô thị nén sẽ dẫn đến sự đa dạng chức năng xã hội.
Những quan điểm chống lại đô thị nén:
- Mật độ dân cư cao trong đô thị nén nếu không có nghiên cứu cụ thể sẽ chuyển từ thuận lợi sang bất lợi ví dụ như vấn đề tắc nghẽn giao thông, sự gia tăng ô nhiễm môi trường, thiếu những không gian tiện nghi và sự riêng tư cá nhân, ví dụ như tại đô thị Calcultta, Cairo ở Ai Cập và Ri ở Brazin.
- Khái niệm đô thị nén mâu thuẫn với khái niệm đô thị xanh khi giảm thiểu khoảng mở không tồn tại trong không gian trong đô thị trong khi không gian này rất cần thiết cho chất lượng môi trường đô thị.
- Công nghệ viễn thông ngày nay cho phép người dân có thể thực hiện các hoạt động hàng ngày mà không cần phải đi lại, quan điểm này hoàn toàn trái ngược với đô thị nén.
- Giảm lợi thế tận dụng năng lượng mặt trời của các công trình trong đô thị vì khoảng cách gần dẫn đến các công trình bị che khuất.
- Đô thị nén không dự báo chắc chắn cho sự phát triển mở rộng sau này.
Mối quan hệ giữa giao thông, hình thái đô thị và tiêu thụ năng lượng đã được khám phá trong nhiều dự án nghiên cứu trên thế giới, tuy nhiên vẫn chưa đi đến kết luận cuối cùng để tìm ra mô hình đô thị hiệu quả năng lượng tối ưu. Tuy nhiên những nghiên cứu đã khẳng định rằng mật độ xây dựng đô thị cao trong đô thị dẫn đến giảm khoảng cách đi lại dẫn đến giảm tiêu thụ năng lượng. Những kinh nghiệm trên thế giới rút ra từ đô thị nén đó là những nghiên cứu tập trung vào những vấn đề độc lập như hiệu quả năng lượng và hình thái đô thị hoặc giao thông đô thị và hiệu quả năng lượng không thể là cơ sở cho đô thị bền vững. Vấn đề năng lượng trong đô thị cần cân bằng với các vấn đề khác như xã hội, kinh tế và môi trường. Do đó rất khó có thể có một công thức chung đô thị bền vững hay đô thị nén cho các đô thị vì những đặc điểm khác nhau của từng đô thị ví dụ như đặc điểm địa hình, điều kiện kinh tế, xã hội, khí hậu.
Trên thế giới có một số đô thị nén được đánh giá hiệu quả nanưg lượng ví dụ như đô thị Hồng Kông và thành phố Curtiba, Brazin. Ở đô thị nén Hồng Kông việc sử dụng đa chức năng không gian ở Hồng Kông trong và ngoài công trình đã được áp dụng thành tiêu chuẩn ở Hồng Kông. Đây là một trong những yếu tố của đô thị nén với mật độ xây dựng, hệ số sử dụng đất cao, khoảng cách đi lại ngắn, hệ thống giao thông công cộng hiệu quả ở Hồng Kông. Hồng Kông chủ yếu tập trung phát triển đô thị theo chiều dọc. Nhà chọc trời Hồng Kông có thể tính đến con số hàng ngàn, phần lớn chiều cao hơn 200m.
Theo quy định nhà cao tầng phải có số tầng ít nhất là 80 tầng đối với văn phòng và 60 tầng đối với nhà ở. Hệ số sử dụng đất tối đa là 8 trong nội thị. Đô thị tập trung vào hiệu quả và thuận tiện sử dụng cho người dân với các tầng đa chức năng cho nhiều đối tượng sử dụng, giảm tắc nghẽn giao thông, dòng người đi bộ bằng sự tập trung phát triển đô thị theo chiều dọc. Theo UN, phương pháp quy hoạch đô thị của Hồng Kông theo chiều dọc là một trong những hình thái đô thị hiệu quả năng lượng nhất trên thế giới.
Thành phố Curtiba, Brazin được xem là thành phố thân thiện với môi trường trên thế giới. Mặt bằng thành phố được bố trí tái tạo trung tâm đô thị, giảm thiểu
tắc nghẽn giao thông và hiệu quả năng lượng với cách bố trí chuyển đổi từ mạng lưới giao thông vòng tròn đồng tâm sang mặt bằng giao thông đô thị phát triển theo các tuyến. Những sáng tạo này đã giúp thành phố giảm được 30% năng lượng tiêu thụ cho giao thông. Sử dụng đất hỗn hợp mật độ cao xây dựng cao dọc theo các trục cấu trúc đô thị, đầu tư cở hạ tầng cho giao thông công cộng. Hệ số sử dụng đất là 6, hệ thống này giảm dần khi càng xa mạng lưới phương tiện giao thông công cộng, kết quả là sự cân bằng giữa mật độ thấp và mật độ cao trong đô thị tạo ra khoảng trống để có thể bố trí không gian xanh kết hợp những chức năng công cộng. Mật độ bình quân trong đô thị là 600 người/ha, diện tích không gian xanh là 50m2/người.
Đô thị năng lượng thấp
Mục đích chính của thiết kế đô thị năng lượng thấp là giảm tối thiểu các nguồn tiêu thụ năng lượng chính trong đô thị như nhà ở, thương mại và giao thông. Trong đó các mục tiêu chính mà đô thị năng lượng thấp phải đạt được:
- Tối ưu hiệu quả năng lượng hạ tầng đô thị
- Giảm thiểu nhu cầu năng lượng của các công trình trong đô thị
- Tối đa hiệu quả cung cấp năng lượng
- Giảm thiểu tiêu thụ nước, khám phá tiềm năng năng lượng cho nước thải và chất thải
- Giảm thiểu nhu cầu giao thông và tối ưu hệ thống giao thông
- Giảm thiểu tiêu thụ hệ thống giao thông
Tối ưu hiệu quả năng lượng hạ tầng đô thị
Bố trí mặt bằng đô thị: Thiết kế đô thị phân tích chiếu sáng bề mặt đô thị, kết hợp với phân tích gió nhằm tối ưu bóng đổ, hướng và khoảng cách giữa công trình đối với ánh sáng mặt trời và gió.
Đảo nhiệt: nhiệt độ trong đô thị liên quan trực tiếp đến vấn đề tiêu thụ năng lượng. Tại các đô thị lớn tại Mỹ tiêu thụ năng lượng điện tăng từ 3 % - 5% nhu cầu năng lượng được sử dụng đối với vấn đề đảo nhiệt.
Các luồng khí nóng thải ra từ điều hoà nhiệt độ từ các công trình làm nhiệt độ đô thị tăng thêm 10C. Tại Housston và Texas, Mỹ nhiệt độ tăng thêm 0,510C vào ban ngày và 2,50C vào ban đêm. Hiện tượng đảo nhiệt nhu cầu năng lượng làm mát có thể giảm thông qua thiết kế đô thị, quy hoạch đô thị.
Nước thải và chất thải rắn: tái sử dụng nước thải và chất thải rắn và sử dụng chúng như những nguồn năng lượng rất cần thiết cho đô thị sử dụng năng lượng hiệu quả. Chất thải rắn sau khi đốt hoặc xử lý cung cấp nhiên liệu cho các nhà máy để sinh ra điện, điều này góp phần quan trọng cho cho sự cân bằng năng lượng trong đô thị. Ví dụ chất thải rắn có thể được xử lý để sinh ra khí ga sử dụng cho đô thị. Điều này đã được thực hiện ở thành phố Gothenburg, Thuỵ Điển.
Giao thông trong đô thị: giao thông trực tiếp hay gián tiếp góp phần tiêu thụ năng lượng chủ yếu trong đô thị. Tiếng ồn do giao thông chiếm 80% tiếng ồn trong đô thị. Các công trình phải đóng kín cửa để tránh tiếng ồn và do đó phải sử dụng điều hoà nhiệt độ nhiều hơn dẫn đến tiêu thụ năng lượng nhiều hơn. Tại các nước đang phát triển tiêu thụ năng lượng trong giao thông chiếm khoảng 35% tổng mức tiêu thụ năng lượng trong đô thị..
Đường người đi bộ và đi xe đạp: Ưu tiên thiết kế đường cho người đi bộ và người đi xe đạp nhằm thay thế các phương tiện tiêu thụ nhiều năng lượng khác sẽ dẫn đến tiết kiệm năng lượng cho giao thông đô thị. Tuy nhiên, vấn đề đối với đường cho người đi bộ hoặc đi xe đạp đó là tiện nghi. Sự thay đổi khí hậu như quá nóng hoặc quá lạnh hoặc trời mưa cũng ảnh hưởng tới người đi bộ. Ở các nước châu Âu, đường đi bộ được thiết kế che chắn tránh mưa gió khá phổ biến.
Nguồn: Tạp chí Quy hoạch Xây dựng, số 45/2010.