Các loại vỏ bao che công trình theo xu hướng bền vững đang là một trong những giải pháp hiệu quả trong việc cải thiện bầu không khí ô nhiễm và ngột ngạt trong các đô thị lớn. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả nghiên cứu hai dạng vỏ bao che bền vững chính, đó là vỏ bao che xanh và vỏ bao che phản ứng theo cách tiếp cận hoàn toàn mới.
Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học MƠ HÌNH VỎ BAO CHE KẾT HỢP GIỮA VỎ BAO CHE XANH VÀ VỎ BAO CHE PHẢN ỨNG Nguyễn Kiều Ngọc Hải*, Đặng Văn Quốc Lộc, Võ Minh Trí Trường Đại học Kiến trúc TP.Hồ Chí Minh *Tác giả liên lạc: nguyenkieungochai@gmail.com TĨM TẮT Các loại vỏ bao che cơng trình theo xu hướng bền vững giải pháp hiệu việc cải thiện bầu khơng khí ô nhiễm ngột ngạt đô thị lớn Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả nghiên cứu hai dạng vỏ bao che bền vững chính, vỏ bao che xanh vỏ bao che phản ứng theo cách tiếp cận hồn tồn Theo đó, gộp chung hai loại vỏ bao che vào thành tạo mơ hình kết hợp hỗ trợ nhược điểm phát huy ưu điểm qua lại loại vỏ bao che đặt riêng lẻ Kết nghiên cứu có tiềm lớn áp dụng vào thực tế, đồng thời mở nhiều hướng nghiên cứu cho lĩnh vực vỏ bảo che cơng trình, ngành kĩ thuật – cơng nghệ khác Từ khóa: Vỏ bao che, phản ứng COMBINATION BUILDING ENVELOPE MODEL INTERAGATING GREEN BUILDING ENVELOPE AND RESPONSIVE BUILDING ENVELOPE Nguyen Kieu Ngoc Hai*, Dang Van Quoc Loc, Vo Minh Tri Ho Chi Minh City University of Architecture, UAH *Corresponding author: nguyenkieungochai@gmail.com ABSTRACT Sustainable building envelopes have increasingly been an effective solution to mitigate the polluted and stuffy atmosphere within metropolises In this paper, the group of authors research on the two primary sustainable building envelopes, which are green building envelope and responsive building envelope (adaptive buiding envelope) by using an entirely novel approach Accordingly, intergrating the two envelopes into a model would create a combination in which the envelopes could mutually enhance the advantages and support the disadvantages of each other The outcome model has practically potential to apply in the real field Also, the result would open up more new research directions for building envelopes as well as other relating areas like engineering and technology Keywords: Interagating green, reaction TỔNG QUAN Khi diện tích đất cho mảng xanh dần cạn kiệt, TP Hồ Chí Minh - thị lớn nước, đối mặt với tình trạng khơng khí bị nhiễm bí bách Việc lạm dụng nguồn lượng điện khơng tái tạo để điểu hịa khơng khí bên cơng trình thường thấy, dẫn đến vịng xốy khủng hoảng mơi trường - lượng mà khó Trước tình hình đó, giải pháp để đem trả lại diện tích xanh hạn chế nguồn lượng điện cho điều hòa khơng khí thiết Các xu hướng kiến trúc bền vững đô thị giải pháp Trong đó, quan trọng phạm trù vỏ bao che cơng trình – nơi xảy tương tác trực tiếp cơng trình mơi trường Hai loại vỏ bao che cơng trình bền vững dẫn đầu là: vỏ bao che xanh (Green building envelope) vỏ bao che phản ứng (Adaptive/ Responsive building envelope) Đây hai loại vỏ có tiềm lớn để trả lại mảng xanh cho thành phố, đồng thời giúp tiết kiệm nguồn lượng không cần thiết để kiến tạo không gian thoải mái cho người bên cơng trình Đi kèm với ứng dụng khoa học - công nghệ mới, hai loại vỏ trở thành xu hướng tất yếu thiết kế xây dựng cơng trình thân thiện với mơi trường Khơng cịn q giới, xu hướng manh nha vòng chưa đầy thập kỉ nước ta Hiện tại, vỏ 475 Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 bao che phản ứng (VBCPU) khái niệm mới, vỏ bao che xanh (VBCX), năm gần chứng kiến xuất nhiều công trình có ứng dụng mơ hình này, cụ thể cơng trình có sử dụng cơng nghệ trồng xanh mái, tường đứng Có nhiều điều kiện phù hợp để áp dụng mơ hình Tp.Hồ Chí Minh song cịn gặp nhiều khó khăn lẫn cơng nghệ, tính kinh tế thị hiếu cộng đồng Việc tích hợp yêu tố phản ứng vào yếu tố xanh đem lại nhiều lợi ích thiết thực Đó mơ hình VBCPU giúp giải điểm hạn chế sử dụng mô hình VBCX việc trồng mái xiên tường đứng cao – vốn khó kiểm sốt thực Yếu tố xanh, với phổ biến sẵn có giúp giới thiệu yếu tố phản ứng vào thành phố định hướng theo hướng xanh - thân thiện so với VBCPU thông thường khác Mơ hình kết hợp VBCX VBCPU làm tăng thêm điểm mạnh hạn chế điểm yếu qua lại hai loại vỏ bao che Mơ hình áp dụng thực tế, giúp tận dụng tối đa không gian để đưa lại mảng xanh vào thành phố Đây cách biến cơng trình trở thành nguồn xanh nhằm cải thiện chất lượng môi trường - không gian sống Một điểm quan trọng loại vỏ bao che tạo tác động tích cực đến mĩ quan thành phố theo xu hướng tự động hóa - đại hóa Đồng thời góp phần giáo dục nâng cao ý thức cộng đồng môi trường VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Mơ hình vỏ bao che xanh (Green building envelope) Đây lĩnh vực phát triển nhanh nhắc đến hệ sinh thái đô thị môi trường xanh nhân tạo (Dunnett & Kingsbury, 2008) mơ hình VBCX cách đưa thiên nhiên với cơng trình nhằm giải vấn đề môi trường đô thị lớn (Bohemen, 2005)i VBCX tạo nên cách sử dụng mái xanh (greenroof) tường xanh (greenwall) cấu kiện mái tường truyền thống thiết kế để trồng loại bề mặt Hiện có nhiều dạng mái xanh Kỷ yếu khoa học tường xanh nghiên cứu phát triển, đa dạng cấu tạo, đặc điểm thực vật khả ứng dụng Lợi ích VBCX mà (cụ thể tường mái xanh) chứng minh, công nhận qua nhiều nghiên cứu kĩ lưỡng Lợi ích dạng vỏ bao che rộng môi trường, kinh tế, thân thiện- thẩm mĩ14 [cho cộng đồng lẫn cá nhân Mơ hình vỏ bao che phản ứng (Adaptive/Responsive building envelope) Vỏ bao che phản ứng loại vỏ bao che có khả thay đổi đặc tính có thơng số điều chỉnh cách linh hoạt suốt thời gian sử dụng Các thay đổi thực để phản ứng lại với tác động bên thời tiết, khí hậu thay đổi bên cơng trình15 Các loại VBCPU có khả làm giảm cách đáng kể lượng sử dụng cho cơng trình (Perino 2008), cải thiện chất lượng môi trường bên cơng trình (Luible 2015), đem lại tác động tích cực việc tận dụng nguồn lượng tái tạo sử dụng cho cơng trình (Reynders,Nuytten, and Saelens 2013)16 Sự thay đổi VBCPU diễn nhiều hình thức bao gồm chuyển động học quay, trượt; thay đổi hình dáng, kích thước, giản nỡ, biến đổi liên kết hình học, hay thay đổi chất phân tử thân vật liệu… Có thể nói VBCPU liên quan mật thiết với sinh học, cơng trình - vật liệu thơng minh cơng nghệ nano3 Mơ hình kết hợp vỏ bao che xanh vỏ bao che phản ứng Đối với cơng trình xây mới, việc đưa vào mơ hình vườn mái, vườn đứng thuận lợi việc thêm vào thiết kế khơng gian để tiếp cận, chăm sóc bảo trì dễ dàng Tuy nhiên cơng trình cải tạo, chắn phải kể đến tương thích kết cấu sẵn có với mơ hình VBCX Đối 16, 2007 ADAPTIVE BUILDING ENVELOPES - Hanna Modin, Sweden, 2014 16 REVIEW OF CURRENT STATUS, REQUIREMENTS AND OPPORTUNITIES FOR BUILDING PERFORMANCE SIMULATION OF ADAPTIVE FACADES - Roel C.G.M Loonen, Eindhoven University of Technology, The Netherlands, February 5, 2016 476 Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 với nhà có kết cấu yếu mái xiên việc tiếp cận bảo trì trở nên phức tạp Mặt khác, việc tiếp cận bảo trì khó khăn xảy với dạng tường xanh (vườn đứng) vị trí cao Việc kết hợp VBCPU vào VBCX giúp giải vấn đề Mơ hình mái xiên liên hợp với tường đứng Đối với mái xiên, việc neo giữ mảng đất thực vật, tưới tiêu, chăm sóc khó khăn Do đó, giải pháp gọn nhẹ dễ kiểm soát dạng mái xanh quảng canh kiểu modun hiệu Đây dạng mái xanh linh hoạt gồm hệ thống modun xanh liên kết với mà đất, nước, thực vật gói gọn modun một, thuận tiện đưa lên xuống mái để chăm sóc bảo trì Khi đặt vị trí cao, việc theo dõi mảng thực vật khó, nên phương pháp tiếp cận khác so với cách đặt mảng thực vật hệ thống tưới cố định truyền thống mái, diii chuyển modun xanh lên xuống thường xuyên để tiện cho việc tưới, theo dõi chăm sóc Việc đưa modun xuống vị trí thấp hơn, dễ tiếp cận cảm ứng độ ẩm lớp thực vật: độ ẩm xuống thấp cảm biến thông báo hệ thống kích hoạt đưa modun xuống để tưới nước Kỷ yếu khoa học Việc quan sát - tiếp cận thường xuyên dễ dàng giúp cho việc chăm sóc thuận lợi nhiều Trong trình di chuyển lên xuống nhiều lần, mái xanh tận dụng để biến thành tường xanh mặt đứng Tường xanh mái xanh liên hợp chuyển đổi để thích ứng với nhiệt độ mơi trường bên ngồi đặc trưng hệ thống mơ hình vỏ che phản ứng: tự động lên xuống theo vận động mặt trời để che nắng cho công trình Khi làm việc giai đoạn tường đứng, modun tự quay quanh trục theo ánh nắng chiếu lên mặt đứng dựa vào cảm biến xạ để che nắng đồng thời tạo khoảng lam để lấy sáng, lấy gió tự nhiên cho cơng trình Gió qua lớp thực vật làm mát Mơ hình tường đứng cao Được cắt từ mơ hình mái xiên liên hợp với tường đứng, mơ hình tường đứng cao có đặc điểm tương tự Các modun dàn trải lên mặt đứng cao hay thu lại xuống vị trí thấp phụ thuộc vào độ ẩm modun Các chuyển động quanh trục để che nắng đón gió thực theo cảm biến nhiệt Việc tưới thực sau thu xuống chăm sóc tiến hành cách chủ động Hình Phạm vi áp dụng mơ hình cho nhà phố nơi cơng cộng Mơ hình ứng dụng làm vỏ bao che Một mơ hình đề xuất có đặc điểm phân hai lp (douple-skin faỗade) cho cỏc cụng tớch theo mụ hình kết hợp hai loại vỏ trình cao ốc có mặt đứng làm hồn tồn bao che thực Mơ hình nhìn chung kính, để tận dụng khoảng gió ánh phản ánh cách thức làm việc tính sáng tự nhiên vào văn phịng thay hiệu tổng quát cách tiếp cận Dĩ dùng điều hòa hệ thống chiếu sáng nhân nhiên biện pháp kĩ thuật – công nghệ chi tạo tiết có phương án khác tùy theo đối tượng áp dụng trường hợp cụ thể Đề xuất sau KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 477 Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 nhiều phương án Modun gắn thành hệ thống theo hàng, lớp thực vật bên sử dụng lớp thảm thực vật trồng sẵn neo giữ bên lớp vỏ nhẹ, kín nước tương đối dễ dàng di chuyển Modun tự xoay quanh trục theo góc khác thu gọn nằm theo phương ngang đưa xuống thấp Hệ thống di chuyển lên xuống thực gồm động gắn với hệ thống cảm biến độ ẩm, cảm biến nhiệt, ánh sáng để tự động thay đổi vị trí lên xuống xoay chỗ theo tín hiệu mơi trường Mơ hình áp dụng để làm mặt đứng cho nhà phố dùng để che nắng, giảm tiếng ồn; đón gió điều hịa nhiệt Áp dụng để trang trí, tạo khơng gian lạ cho nơi công cộng trung tâm thương mại, trường học, quán café,… nhằm tạo không gian xanh động mẻ thú vị cho cảnh quan đô thị Trong tương lai, mở rộng phạm vi áp dụng cho cao ốc, chung cư để tận dụng tối đa diện tích phủ xanh thị KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Thông qua việc nghiên cứu xu hướng vỏ bao che cơng trình bền vững giới nhóm nghiên cứu kết hợp hai mơ hình hai mơ hình VBCX VBCPU phù hợp với điều kiện thị Mơ hình kết hợp giải vấn đề khó khăn việc ứng dụng mái xanh, tường xanh cho loại đối tượng cơng trình chưa tương Kỷ yếu khoa học thích mái nhà xiên tường đứng vị trí cao Nghiên cứu chủ yếu mang tính chất định hướng, mở cách tiếp cận loại vỏ bao che, đề xuất mơ hình kết hợp có triển vọng áp dụng vào thực tế cho nhiều loại công trình khác Vì mơ hình để hồn thiện cần có tham gia phối hợp nhiều lĩnh vực liên ngành kiến trúc, xây dựng, cộng nghệ tự động hóa - kĩ thuật,… nên dù đề cập hầu hết khía cạnh để tạo nên mơ hình toàn diện, song chưa chuyên sâu, cần nghiên cứu thêm vào thiết kế chi tiết phận Để đưa mơ hình vào thực tiễn cần có bước chuyển tiếp thời gian định Tuy nhiên với xu hướng phát triển nhanh kiến trúc bền vững dạng vỏ bao che, mơ hình kết hợp có chỗ đứng tương lai không xa đô thị Các nghiên cứu thành lập nhiều mơ hình kết hợp khác khái tốn kĩ lưỡng chi phí lắp đặt, vận hành bảo trì mơ hình, tính tốn chi tiết mức độ sử dụng lượng hiệu sử dụng mơ hình Đối với lĩnh vực có liên quan cơng nghệ tự đơng hóa, kĩ thuật điện,… đề biện pháp di chuyển độc lập modun, hệ thống chuyển động tiết kiệm năng, quản lý thông tin phản ứng mơ hình, nhằm tối ưu tính tự động hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO THE INTEGRATION OF VEGETATION IN ARCHITECTURE, VERTICAL AND HORIZONTAL GREENED SURFACES - Katia Perini, Faculty of Architecture, University of Genoa, Italy - April 1, 2012 STUDY ON GREEN ROOF APPLICATION IN HONG KONG - Urbis limited, February 16, 2007 ADAPTIVE BUILDING ENVELOPES - Hanna Modin, Sweden, 2014 REVIEW OF CURRENT STATUS, REQUIREMENTS AND OPPORTUNITIES FOR BUILDING PERFORMANCE SIMULATION OF ADAPTIVE FACADES - Roel C.G.M Loonen, Eindhoven University of Technology, The Netherlands, February 5, 2016 478 ... dạng vỏ bao che rộng môi trường, kinh tế, thân thiện- thẩm mĩ14 [cho cộng đồng lẫn cá nhân Mơ hình vỏ bao che phản ứng (Adaptive/Responsive building envelope) Vỏ bao che phản ứng loại vỏ bao che. .. thơng minh cơng nghệ nano3 Mơ hình kết hợp vỏ bao che xanh vỏ bao che phản ứng Đối với cơng trình xây mới, việc đưa vào mơ hình vườn mái, vườn ? ?ứng thuận lợi việc thêm vào thiết kế không gian để... hướng vỏ bao che cơng trình bền vững giới nhóm nghiên cứu kết hợp hai mơ hình hai mơ hình VBCX VBCPU phù hợp với điều kiện thị Mơ hình kết hợp giải vấn đề khó khăn việc ứng dụng mái xanh, tường xanh