1. Những nguyên tắc cơ bản về kiến trúc sinh thái
Các nguyên tắc trong thiết kế sinh thái bao gồm:
- Các giải pháp quy hoạch và kiến trúc phải cộng sinh với môi trường tự nhiên, phù hợp với điều kiện khí hậu địa phương;
- Thiết kế phải có khả năng sử dụng các vật liệu tuần hoàn, tái sinh;
- Giải pháp thiết kế phải tạo được môi trường bên trong lành mạnh, dễ chịu, đảm bảo vệ sinh, an toàn, sức khỏe cho người ở;
- Thiết kế phải hào nhập với môi trường nhân văn của lịch sử và khu vực, kế thừa những tinh hoa kiến trúc truyền thống bản địa;
- Thiết kế phải ứng dụng các kỹ thuật mới tiết kiệm năng lượng
Giải pháp thiết kế Kiến trúc sinh thái nhà chung cư cao tầng tại Hà Nội là vận dụng những nguyên tắc thiết kế của kiến trúc sinh thái, nhằm mục đích tạo ra các công trình nhà ở phù hợp với điều kiện khí hậu địa phương, đồng thời đem đến môi trường ở tiện nghi cho con người, giảm thiểu tác động xấu tới môi trường xung quanh, tiêu tốn ít năng lượng, và đưa nhiều cây xanh mặt nước vào bên trong công trình.
(Hình 1: Những nguyên tắc thiết kế Kiến trúc sinh thái)
.png)
(Hình 2: Các nội dung cụ thể thiết kế Kiến trúc sinh thái)
2. Các giải pháp thiết kế không gian xanh chung cư cao tầng tại Hà Nội theo hướng kiến trúc sinh thái
a. Quy hoạch tổng mặt bằng công trình phù hợp với điều kiện khí hậu Hà Nội
Các yếu tố của môi trường tự nhiên như hệ thống sông, hồ, thảm thực vật có tác động ảnh hưởng tích cực đến chất lượng của gió khi thổi đến không gian của khu đô thị nói chung và không gian khu ở nói riêng. Khi thiết kế quy hoạch tổng mặt bằng các khu đô thị mới theo hướng sinh thái, cần chú trọng gìn giữ, phát triển nâng cao giá trị của các yếu tố đặc trưng của môi trường sinh thái tự nhiên, cần giải quyết được các vấn đề như sau:
- Quy hoạch phải mang tính chiến lược phát triển về mặt kinh tế, xã hội của đô thị trong mối quan hệ tổng thể về quy hoạch vùng và quy hoạch lãnh thổ.
- Quy hoạch các khu đô thị mới tạo thành những hành lang, những đường phố và các không gian mở đưa gió mát từ công viên, cây xanh, mặt nước vào trong từng khu ở và công trình.
- Tận dụng hướng gió chủ đạo của Hà Nội cũng như vùng đồng bằng Bắc Bộ là hướng Nam và Đông Nam. Khi bố trí công trình nên đặt cạnh dài của công trình theo hướng Bắc - Nam để đón gió mát và tránh bức xạ mặt trời rất mạnh theo hướng Đông - Tây.
- Để đón gió nhiều nhất và có gió thổi trong các khu nhà thì hệ thống đường giao thông (hành lang dẫn gió) và trục dài của nhà nên đặt theo hướng gió tốt.
- Bố trí vị trí các tòa nhà hợp lý, vị trí giữa các tòa nhà cao tầng có thể làm ảnh hưởng lẫn nhau trong mối quan hệ với thiên nhiên (cản hướng gió, cản tầm nhìn, phản bức xạ nhiệt…)
- Khi nghiên cứu bố trí các công trình kiến trúc, nên nghiên cứu bố cục tổng thể các công trình theo dạng song song hoặc sole. Với các dạng bố cục này, hầu hết các công trình có cơ hội quay về hướng gió có lợi là hướng Nam hoặc Đông Nam.
- Khoảng cách giữa các tòa nhà và hình dạng công trình ảnh hưởng trực tiếp đến vùng lặng gió. Đây chính là không gian xanh, đặt các công trình tiện ích công cộng, là nơi kết nối, giao lưu giữa các cư dân trong các tòa nhà. Về lý thuyết, để công trình sau không nằm trong bóng gió công trình phía trước, khoảng cách giữa 2 công trình tối thiểu là 2,5H (với H là chiều cao công trình phía trước). Tuy nhiên, theo tiêu chuẩn này thì thường khoảng cách giữa 2 nhà là quá lớn. Theo TCXDVN 323:2004, khoảng cách giữa các mặt nhà đối diện của hai nhà cao tầng không được nhỏ hơn 25m.
- Một số mặt mái của các tòa nhà nhiều tầng và thấp tầng đã có thể trở thành các không gian xanh, tạo nên một hệ sinh thái tự nhiên ở tầng trung gian. Điều đó sẽ không chỉ cải tạo điều kiện khí hậu của khu vực mà còn tạo nên những điểm nhìn có lợi cho những người ở tầng cao, đẩy không gian xanh tới gần các căn hộ trên cao.
b. Tổ chức cây xanh, mặt nước trong khu ở
Chỉ tiêu đất dành cho cây xanh công viên, không gian công cộng vui chơi giải trí là 18m2/người. Dựa vào cảnh quan tự nhiên của khu đất xây dựng khu đô thị mới, có thể tận dụng điều kiện cây xanh sẵn có của khu đất.
Cây xanh trồng dọc theo các tuyến phố sẽ tạo ra các hành lang gió mát cho đô thị. Những khối cây xanh lớn, trồng dày đặc có thể làm thay đổi hướng gió thổi, cho phép hướng luồng gió mát vào khu vực các tòa nhà và chắn gió lạnh vào mùa đông đối với khí hậu ở Hà Nội.
Khi tổ hợp công trình, việc bố trí những cụm cây xanh tập trung xen kẽ trong cụm công trình sẽ giúp điều hòa khí hậu khu vực. Cây xanh trong công viên, quảng trường ở khu đô thị tạo thành những “lá phổi xanh” của cả khu đô thị, làm không khí trở nên mát mẻ trong lành hơn.
Nhiệt độ trong các khu cây xanh có thể thấp hơn nhiệt độ trong khu xây dựng từ 6-80C, do tổng hợp các tác dụng bay hơi, phản xạ, che nắng, và tích lũy năng lượng. Cây xanh trong khu đô thị có tác dụng làm sạch bầu không khí, giảm tác dụng của bức xạ mặt trời.
Khi bố trí cây xanh trong tổng thể khu ở phải đảm bảo nguyên tắc:
- Cây dọc các tuyến đường giao thông phải là các cây to, tán lá rộng để ngăn bụi và tiếng ồn từ đường phố ảnh hưởng đến các khu ở. Cây thấp ở bên ngoài để chắn khói bụi tiếng ồn từ xe cộ bên ngoài, cây cao ở bên trong để tạo bóng mát và che nắng cho công trình phía sau và định hướng luồng gió thổi vào tầng 1 và sảnh được nhiều nhất.
- Cây xanh trong các công trình kiến trúc phải bố trí đều trên tường nhà, mái nhà và trong các tầng nhà, các căn hộ. Cây xanh trong nhà phải bố trí giúp điều hòa vi khí hậu, tạo cảnh quan đẹp và che chắn được bức xạ mặt trời chiếu vào nhà.
Bên cạnh cây xanh, mặt nước là nhân tố vô cùng quan trọng giúp điều hòa không khí và làm đẹp cảnh quan. Các mặt nước lớn có tác dụng giảm nhiệt độ không khí mùa hè từ 2-40C, tăng độ ẩm tương đối từ 5-12%. Nhiệt độ không khí ven các hồ nước giảm 1-50C và vùng ven sông giảm 4-50C. Tại các đô thị có mật độ xây dựng cao, vận tốc gió thấp thường nhỏ, khi xuất hiện mặt nước rộng sẽ cho phép tăng cường vận tốc gió ở tầng thấp, đồng thời gió sau khi thổi qua mặt sông hồ sẽ trở nên mát hơn, điều này rất tốt cho đô thị vùng nhiệt đới vốn nhiệt độ luôn cao. Khi sử dụng yếu tố mặt nước để cải thiện điều kiện tiện nghi vi khí hậu trong khu đô thị, để đảm bảo điều kiện sinh thái cần lưu ý một số điểm như sau:
- Nhà chung cư cao tầng nên bố trí gần các hồ nước;
- Nên bố trí mặt nước phía đầu hướng gió chính;
- Mặt nước nên kết hợp với khu cây xanh;
- Tăng cường xây dựng các tiểu cảnh, hồ nước, bể bơi trong khu đô thị, vừa có tác dụng cải tạo khí hậu, vừa làm đẹp cảnh quan chung.
c. Giải pháp mái xanh trong công trình
Mái nhà cao tầng là mặt chính thứ năm chịu bức xạ mặt trời lớn nhất so với các mặt tường cả về trị số và thời gian. Mái phải đảm bảo tốt hai chức năng là cách nhiệt và chống thấm. Khi bố trí vườn mái xanh trong công trình, kiến trúc sư có thể tận dụng rất nhiều hạng mục để bổ sung khả năng cách nhiệt cho mái:
- Mái phun nước: Trên mái đặt một số vòi phun nước tạo thành một lớp sương mù trên mái. Mái này có chất lượng cách nhiệt tốt nhất trong năm loại mái thử nghiệm (mái có lớp vật liệu cách nhiệt, mái có tầng không khí và thông gió. Mái có lớp nước chứa thường xuyên).
- Mái phun nước làm ướt mặt mái: Mái này chỉ phun nước theo chu kỳ nhằm làm ướt mặt mái. Hiệu quả cách nhiệt nhờ bay hơi nước trên bề mặt không cao lắm.
- Mái có tầng không khí lưu thông: Chất lượng cách nhiệt cao, tỏa nhiệt nhanh, trọng lượng nhẹ, giá thành hợp lý.
- Mái tôn và mái trải sỏi:
Mái lợp tôn cũng thuộc loại mái có tầng không khí lưu thông. Mái này có nhược điểm nhận nhiệt rất cao. Tuy nhiên, khả năng chống them tốt, nhẹ, ổn định và dễ thay đổi.
Mái trải sỏi: Các khe không khí giữa các viên sỏi (thường dùng sỏi lớn, đường kính 3-4cm) làm nhiệm vụ lớp không khí thông gió cách nhiệt.
- Mái có mái phụ che nắng: Mái phụ có thể lợp bằng tôn, hay sử dụng các tấm pin mặt trời hoặc dàn cây leo. Mái lợp tôn đảm bảo tốt cả chống nóng và chống thấm, do đó lớp mái chính không phải xử lý chống nóng, chống them và tạo dốc nên mái sẽ nhẹ nhàng và đơn giản hơn.
Có thể tổ chức vườn cây, thảm cỏ trên mái vừa có giá trị thẩm mỹ kiến trúc, vừa có lợi cho môi trường đô thị và vi khí hậu trong nhà.
d. Giải pháp mặt đứng xanh
Với bức tranh đô thị hiện nay tạo nên bởi các mái nhà bằng bê tông, kính, lợp tôn…đem đến hình ảnh ngột ngạt cho người dân đô thị. Chung cư cao tầng với các diện đứng lớn, nếu được thiết kế bởi các mảng xanh, vừa cải tạo chất lượng không khí cho các căn hộ bên trong, vừa đóng góp một phần cải tạo hình ảnh skyline đô thị xanh và hấp dẫn hơn.
Trong nhà chung cư cao tầng sinh thái, Khái niệm lõi sinh thái là việc tổ hợp cây xanh trên mặt đứng từ mặt đất lên đến mái công trình, cũng phải có những nguyên tắc nhất định để có thể tận dụng tối đa hiệu quả của nó.
Thiết kế cảnh quan theo phương thẳng đứng của nhà chọc trời cũng là một biện pháp quan trọng cần chú ý. Đó là nguyên tắc của thiết kế sinh khí hậu trong thiết kế sinh thái, kết hợp với hình thức kiến trúc theo phương thẳng đứng. Đó là việc đưa vật hữu cơ vào trong một thể vô cơ, nhô cao hẳn lên trong một mảnh đất nhỏ. Với giải pháp này, chúng ta có cơ hội sử dụng cả ba phương pháp đưa cây xanh vào kiến trúc cao tầng: sắp xếp, đan xen, chỉnh hợp.
Thực vật có tác dụng che nắng cho không gian bên trong phòng và tường ngoài, đồng thời giảm phản xạ nhiệt và chói lóa từ bên ngoài vào phòng. Tác dụng bốc hơi của thực vật có thể biến nó thành một loại thiết bị làm mát có hiệu quả ở ngoài mặt nhà và cải thiện vi khí hậu công trình.
Một số giải pháp kiến trúc tạo không gian xanh trên mặt đứng công trình:
- Giải pháp để trống một phần hay toàn bộ tầng 1
Trong các khu chung cư cao tầng hiện nay, tầng 1 thường được sử dụng để cho thuê kinh doanh bán hàng, thiếu các không gian dành cho các hoạt động vui chơi cho trẻ em, nghỉ ngơi cho người già và các hoạt động giao tiếp xã hội. Giải pháp để trống một phần hay toàn bộ tầng 1 vừa giải quyết được yêu cầu tạo ra các không gian giao tiếp công cộng, vừa điều hòa khí hậu cho toàn bộ ngôi nhà.
Tổ chức tầng một thông thoáng, khử được vùng gió âm sau nhà, một mặt cho gió lùa vào qua tầng 1 hút lên theo các giếng trời tạo thông gió tự nhiên cho các tầng, mặt khác tạo sự gần gũi tiếp cận thân thiện với thiên nhiên ngoài nhà.
- Giải pháp tầng trống công cộng.
Đối với những tòa nhà không thể sử dụng giải pháp trống tầng 1, đặc biệt là lõi thang nằm hoàn toàn trong trung tâm tòa nhà, không thông gió và lấy sáng tự nhiên qua các khe hay các thang bộ được, lõi thang kín và tối. Giải pháp tầng trống công cộng được đưa ra nhằm khắc phục yếu điểm trên, đồng thời, nó còn tạo ra các không gian giao tiếp công cộng trên các tầng cao của nhà, vốn rất cần thiết đối với nhà chung cư cao tầng nhưng chưa hề được áp dụng ở Hà Nội.
Giải pháp tổ chức tầng trống công cộng trên nhà chung cư cao tầng như sau:
+ Khoảng cách 5-6 tầng đặt một tầng trống, kết hợp làm phòng đa năng và không gian cây xanh. Phần trống này nối với lõi thang.
+ Các tầng trống đặt sole trên mặt đứng để tạo cảnh quan và điều hòa khí hậu đều cho tòa nhà, tạo nên một đường vận chuyển gió theo kiểu zích zắc lên các tầng
+ Tầng trống có thể 1 phần hay toàn bộ phụ thuộc mặt bằng từng công trình
+ Tầng trống mở về hướng đón gió mát và có cửa che chắn khi có gió bão
- Giải pháp tổ chức vùng đệm ở hướng bất lợi
Giải pháp này áp dụng cho các căn hộ ở hướng Đông hay hướng Tây, chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời lớn. Tại các mặt này, các phòng của các căn hộ được làm sâu vào bên trong so với tường biên. Khoảng đệm này thường làm sân có giàn cây leo che kín, nếu diện tích đủ rộng có thể làm thành vườn trời, sàn nước làm nơi thư giãn và điều hòa vi khí hậu cho các căn hộ.
3. Kết luận
Kinh ngiệm cho thấy diện tích bề mặt đứng của ngôi nhà có thể lớn hơn diện tích đất sử dụng đến 4-5 lần. Giả thử toàn bộ mặt đứng đều bao phủ bởi cây xanh thì hiệu quả giảm nhiệt độ to lớn và không còn lo tới hiệu ứng nhà kính. Tính liên tục của thực vật là rất quan trọng trong việc tạo lập tính đa dạng của giống cây trồng. Để đạt được tính liên tục của cây xanh theo phương thẳng đứng thì thực vật trong hệ thống phải kế tiếp nhau, chẳng hạn các dãy chậu hoa nằm kế tiếp nhau theo dạng bậc thang. Chúng có thể phối hợp và chuyển chỗ lẫn nhau trong một phạm vi nhất định và kết thành một thể thống nhất với hệ thống sinh thái mặt đất. Ta có thể có các giải pháp bố trí cây xanh trong chung cư cao tầng đảm bảo sinh thái như sau:
- Vườn trời có lẽ là giải pháp thích hợp nhất cho nhà cao tầng, bởi các bồn cây, máng hoa trên ban công là chưa đủ. Vườn trời là một không gian nửa kín, nửa hở, không cần đóng kín ở bên trên, có thể nối kết với hiên, sân trước, sân sau, hành lang, sử dụng như một không gian chuyển tiếp, có khả năng hút gió vào bên trong công trình. Vườn trời cũng có đóng góp giá trị vào thẩm mỹ kiến trúc thành phố khi đưa vào cảnh quan theo chiều đứng.
- Nên sử dụng cây xanh, cây leo, kết cấu để che nắng và tạo bóng cho vỏ nhà. Hiệu quả của chúng khi đó không chỉ về mặt nhiệt và khí hậu. Sự lồi lõm, không bằng phẳng của mặt nhà, sự có mặt của các hốc tường, hiên, ban công, vườn trời… đều có tác dụng giảm bớt trực xạ của Mặt trời truyền vào nhà.
- Mái của nhà cao tầng nên xem là mặt chính thứ năm. Ngoài việc sử dụng mái để bố trí các thiết bị kỹ thuật cần thiết cho tòa nhà, nên sử dụng mái để trồng hoa, thảm cỏ, và cho cả “nông nghiệp đô thị”, bởi vì nhiều loại rau cỏ chỉ cần một lớp đất dày khoảng 20cm để sinh trưởng. Khi đó lại đồng thời có thể giải quyết tốt cả cách nhiệt và chống thấm cho mái, tuy rằng trong nhà cao tầng cách nhiệt cho tường đáng quan tâm hơn.
ThS.KTS. Bùi Cao Sơn - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Nguồn: Tạp chí Vật liệu Xây dựng, Số 9/2023