GIẢI PHÁP MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG TRONG KIẾN TRÚC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

B GIÁO DC VÀ ÀO T O B XÂY D NG

B GIÁO DC VÀ ÀO T O B XÂY D NG

MỤC LỤC

PHẦN 1: PHẦN MỞ ĐẦU 1

1.Lý do chọn đề tài 1

2.Tổng quan các công trình nghiên cứu liên quan đến đề tài 2

3.Đối tượng và Phạm vi nghiên cứu 4

4.Mục tiêu nghiên cứu 4

5.Nội dung nghiên cứu 5

6.Phương pháp nghiên cứu 5

PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP “MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG” TRONG KIẾN TRÚC 6

1.1.Khái niệm – Thuật ngữ - Định nghĩa: 6

1.1.1 Thích ứng: 6

1.1.2 Mặt đứng thích ứng: 6

1.2.Tổng quan về mối quan hệ và ý nghĩa của giải pháp “mặt đứng thích ứng” đối với các công trình kiến trúc bền vững và tiết kiệm năng lượng 9

1.3.Tổng quan quá trình hình thành và phát triển của giải pháp “mặt

2.1.1 Điều kiện tự nhiên 18

2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 19

2.1.3 Điều kiện văn hóa 20

2.1.4 Điều kiện công nghệ - kỹ thuật- nhân lực 21

2.3.1 Trung tâm hình học và vật lý Simon (xem Hình 2.06a, 2.06b) 39

2.3.2 Viện Ả Rập thế giới (IMA) (xem Hình 2.10) 42

2.3.3 Tòa tháp Al Bahr (xem Hình 2.15, 2.16) 44

2.3.4 BIQ (BUILDING INTELLIGENT QUOTIENT) 45

2.3.5 Q1, Thyssen Krupp Quarter Essen 48

2.3.6 Mối quan hệ giữa giải pháp “mặt đứng thích ứng” và các công trình xanh, tiết kiệm năng lượng 50

2.4 Các cơ sở pháp lý 52

2.4.1 Tiêu chuẩn Lotus 52

2.4.2 Quy chuẩn quốc gia các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả 56

Kết luận chương 2: 57

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP “MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG” TRONG KIẾN TRÚC TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 60

3.1 Xây dựng tiêu chí phân loại các giải pháp “mặt đứng thích ứng” và ứng dụng 60

3.1.1 Phân loại theo chuyển động 60

3.1.1.1 Chuyển động cơ học 61

3.1.1.2 Chuyển động do biến dạng vật lí vật liệu 61

3.1.2 Phân loại theo cơ chế kiểm soát 66

3.1.3Phân loại theo thời gian thích ứng 67

3.1.3 Chuyển động do biến dạng mô phỏng sinh học 67

3.1.4 Bảng tổng hợp tiêu chí phân loại “mặt đứng thích ứng” 69

3.2 Định hướng ứng dụng “Mặt đứng thích ứng” trong điều kiện thành phố

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU MINH HỌA

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP “MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG” TRONG KIẾN TRÚC

Hình 1.01a: Mặt đứng chủ động,ARTICULATED CLOUD, Pittsburgh

Hình 1.01b: Mặt đứng chủ động, Nordic Embassies in Berlin

Hình 1.02a: Mặt đứng phỏng sinh học, Hygroscope, Centre Pompidou, Paris Hình 1.02b: Mặt đứng phỏng sinh học, BIPV Adaptive Flakes, Milan

Hình 1.03a: Mặt đứng động học,Kiefer Technic Showroom

Hình 1.03b: Mặt đứng động học, Campus Kolding, Kolding (Denmark)

Hình 1.04a: Mặt đứng tương tác, GreenPix – Zero Energy Media Wall, Beijing

Hình 1.04b: Mặt đứng tương tác, Campus Kolding, Kolding (Denmark) Hình 1.05a: Mặt đứng phản hồi, Arab World Institute, Paris

Hình 1.05b: Mặt đứng phản hồi,Al Bahar Towers, Abu Dhabi Hình 1.06a: Tòa nhà Quốc Hội

Hình 1.05b: Tòa nhà EVN

Bảng 1.01: Tổng quan mối quan hệ giữa giải pháp “Mặt đứng thích ứng” với các công trình bền vững, tiết kiệm năng lượng

Bảng 1.02: Tổng quan quá trình hình thành và phát triển giải pháp “Mặt đứng thích ứng” trên thế giới

Bảng 1.03: Thực trạng giải pháp “Mặt đứng thích ứng” tại Việt Nam hiện nay

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA GIẢI PHÁP “MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG” VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI TP HCM

Hình 2.01: Một số chức năng của mặt đứngHình 2.02: Đường biểu kiến mặt trời theo mùa

Hình 2.03: Các thành phần khác nhau kiểm soát bức xạ mặt trờiHình 2.04: Mặt đứng thích ứng sử dụng cây xanh

Hình 2.05: Vị trí đặt kết cấu hệ thống mặt đứng thích ứng ( bên trong, tích hợp, và bên ngoài lớp vỏ bao che)

Hình 2.06a: Trung tâm hình học và vật lý SimonHình 2.06b: Trung tâm hình học và vật lý Simon

Hình 2.07:Thông tầng- Trung tâm hình học và vật lý Simon

Hình 2.08: Mặt đứng thích ứng- Trung tâm hình học và vật lý Simon Hình 2.09:Chi tiết mặt đứng thích ứng- Trung tâm hình học và vật lý SimonHình 2.10: Viện Ả Rập thế giới

Hình 2.11:Mặt đứng phía Nam – Viện Ả Rập thế giới

Hình 2.12: Chi tiết Mặt đứng thích ứng- Viện Ả Rập thế giới Hình 2.13:Chi tiết cơ chế đóng mở mặt đứng – Viện Ả Rập thế giới

Hình 2.19: Mặt cắt của mặt đứng thích ứng - Tòa tháp Al Bahr

Bảng 2.01: Yêu cầu chức năng khi thiết kế mặt đứng kiến trúc Bảng 2.02: Yêu cầu chức năng khi thiết kế “mặt đứng thích ứng”

Bảng 2.03: Tần suất tác động của các tác nhân môi trường lên mặt đứng Bảng 2.04: Hiệu quả ứng dụng giải pháp “mặt đứng thích ứng”

Bảng 2.05: Nhóm tiêu chí tiêu chuẩn Lotus.

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP “MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG” TRONG KIẾN TRÚC TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Hình 3.01: Chung cư City Garden Hình 3.02: Chung cư City Garden

Hình 3.03: Mặt đứng đề xuất sau khi nâng cấp cải tạo

Hình 3.04: Chi tiết mặt đứng thích ứng cải tạo chung cư City Garden

Hình 3.05: Mặt cắt hệ thống mặt đứng thích ứng đề xuất

Hình 3.06: Nguyên lí Flectofin dựa vào cơ chế vỗ cánh của chim bay Hình 3.07: Cơ chế gấy lấy cảm hứng từ cánh côn trùng

Bảng 3.01: Một số loại vật liệu thông minh và công dụng

Bảng 3.02: Bảng tổng hợp các tiêu chí phân loại “Mặt đứng thích ứng” Bảng 3.03 Các yêu cầu khi thiết kế “Mặt đứng thích ứng” tại TP.HCM

Bảng 3.04: Ứng dụng bảng tổng hợp tiêu chí cho việc định hướng cải tạo mặt đứng chung cư City Garden

1

PHẦN 1: PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài

Từ xưa đến nay bản thân kiến trúc nói chung và mặt đứng kiến trúc nói riêng luôn luôn thay đổi để phù hợp với nhu cầu sử dụng, hoàn cảnh lịch sử, văn hóa, xã hội, điều kiện tự nhiên v.v Có thể thấy ở các thời kì kiến trúc trước, chu kỳ thay đổi là tương đối dài ( từ vài thập kỉ cho đến vài thế kỉ) thì nay, với tốc độ phát triển nhanh chóng của khoa học công nghệ, bộ mặt kiến trúc của thế giới cũng thay đổi theo rất nhanh

Một công trình kiến trúc không thể tách rời khỏi môi trường, chịu ảnh hưởng qua lại với điều kiện tự nhiên, và tùy vào cách xử lý kiến trúc mặt đứng mà mỗi công trình sẽ mang lại hiệu quả về năng lượng và thẩm mỹ khác nhau Trong thực tế, giải pháp “thích ứng” đã tồn tại ngay từ trong kiến trúc truyền thống bản địa, tuy nhiên trong khoảng hai mươi năm trở lại đây,với thành tựu của các ngành khoa học vật liệu, máy tính, điện tử, công nghệ thông tin, càng ngày lại càng có nhiều giải pháp kiến trúc mới ra đời nhằm giúp cho công trình kiến trúc thích ứng tốt hơn với môi trường, không chỉ còn là thích ứng thụ động, mà là thích ứng tự động theo thời gian thực

Cũng chính vì có nhiều giải pháp kiến trúc mới ra đời như vậy, kèm theo sự lỏng lẻo và không thống nhất trong cách dùng từ ngữ trên toàn thế giới, nên sẽ có sự bối rối cho những ai muốn tiếp cận các giải pháp “mặt đứng thích ứng” trong kiến trúc

Thành phố Hồ Chí Minh là một đô thị năng động, phát triển, nhưng bên cạnh đó cũng gặp nhiều thách thức về những vấn đề chung của toàn cầu như biến đổi khí hậu, tốc độ đô thị hóa, môi trường và năng lượng Đây là những thách thức liên ngành nên những nghiên cứu đóng góp cho việc giải quyết các vấn đề trên là nhu cầu hết sức thiết thực

2

“ Giải pháp “Mặt đứng thích ứng” trong kiến trúc và khả năng ứng dụng tại TP HCM” là một luận văn với mong muốn đưa ra được cái nhìn tổng

quan và hệ thống các giải pháp “mặt đứng thích ứng” trong kiến trúc và khả năng phát triển của nó trong tương lai Mong muốn đóng góp cho các kiến trúc sư, những người thiết kế, một công cụ để tham khảo nhằm khai thác hợp lý những thuận lợi và hạn chế tối đa những bất lợi của môi trường xung quanh công trình, hướng tới xây dựng một thành phố hiện đại và bền vững

2 Tổng quan các công trình nghiên cứu liên quan đến đề tài

Mối quan hệ giữa kiến trúc và môi trường nói chung, các giải pháp “mặt đứng thích ứng” nói riêng là đề tài được giới chuyên môn đã quan tâm, đào sâu nghiên cứu, điển hình xin được kể đến một số công trình khoa học sau:

Tập sách “Nhiệt kiến trúc” xuất bản năm 1966 của GS Phạm Ngọc

Đăng về vấn đề sinh khí hậu trong thiết kế kiến trúc, trong đó nhấn mạnh

“ngành xây dựng kiến trúc phải dựa trên khoa học về các yếu tố vật lý tác động

vào như nhiệt độ, gió, độ ẩm, ánh sáng, âm thanh, bức xạ để tạo ra công trình có chất lượng cao” [3] Ông là một trong các nhà khoa học đặt nền móng cho

phát triển 2 bộ môn khoa học chuyên ngành của Việt Nam, đó là bộ môn chuyên ngành khoa học “Vật lý Kiến trúc” và bộ môn chuyên ngành khoa học “Môi trường Không khí” Tiếp nhận những kiến thức vật lý kiến trúc từ tập sách với vai trò là cơ sở nền tảng cho những nghiên cứu về giải pháp “mặt đứng thích ứng” của học viên

Tập sách “Kiến trúc, năng lượng và môi trường” xuất bản năm 2012

của nhóm tác giả PGS.TS Ngô Thám, ThS Nguyễn Văn Điền, GS.S Nguyễn Hữu Dũng, PGS.TS Nguyễn Khắc Sinh đã đưa ra những thông tin cần thiết trong việc quy hoạch, thiết kế công trình, lựa chọn hệ thống trang thiết bị đáp ứng yêu cầu sử dụng tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường trong các công

3

trình xây dựng [7] Những thơng tin này vơ cùng cĩ giá trị trong việc định hướng thiết kế, và là cơ sở cho những lý luận mang tính hệ thống hơn về giải pháp “mặt đứng thích ứng”

Luận văn “Xu hướng kiến trúc thích ứng với khí hậu nhiệt đới” năm

2012 của tác giả Đỗ Trung Châu tại trường Đại Học Kiến Trúc Tp.HCM đã khái quát tình hình kiến trúc nhiệt đới trên thế giới, đưa ra những ưu khuyết điểm và các phương pháp thiết kế thích ứng với khí hậu qua các thủ pháp đặc trưng của từng vùng, sử dụng và dựa vào các đặc tính của tự nhiên từng khu vực để thiết kế cho phù hợp Luận văn đã cĩ cái nhìn tổng quát về vấn đề địa khí hậu, tuy nhiên sự tiến bộ của khoa học cơng nghệ đã tạo nên sự chuyển biến mạnh mẽ trong kiến trúc mặt đứng cơng trình, đưa ra những xu hướng mới táo bạo và bền vững hơn Thừa hưởng những nền tảng của kiến trúc bản địa và ứng dụng những giải pháp mới nhất của thế giới chính là hướng nghiên cứu mà học viên quan tâm [1]

Luận văn “Vỏ bao che của nhà cao tầng tại TPHCM trong xu thế phát triển bền vững” năm 2011 của tác giả Nguyễn Hữu Thịnh cĩ đưa ra những giải

pháp thiết kế vỏ bao che hiệu quả về năng lượng, thân thiện với mơi trường và định hướng phát triển cho nhà cao tầng tại TP Hồ Chí Minh trong điều kiện phát triển kinh tế, khoa học, kỹ thuật và cơng nghệ đạt được hiệu quả về năng lượng thích ứng với sự biến đổi khí hậu [9] Luận văn cĩ sự quan tâm đến lớp vỏ bao che của cơng trình dưới tác động của khí hậu theo hướng thiết kế chủ động (active design), trong khi chiến lược thiết kế thụ động (passive design) đang là xu hướng mới cho khoa học tiết kiệm năng lượng bền vững hiện nay

Một số cơng trình khoa học ở nước ngồi thực sự quan tâm về vấn đề

này như luận văn “ Structural Adaptive Facades” của tác giả Chloë Marysse

tại Đại học Ghent đã đưa ra các số liệu định lượng về vật lý kiến trúc nghiên cứu trực tiếp trên các bản mẫu của mặt đứng chuyển động [11] Đây thực sự là

4

nguồn tài liệu giá trị để học viên tiếp nối chủ đề này phù hợp với điều kiện kinh tế, khí hậu tại TPHCM

Ngoài ra, còn rất nhiều các tài liệu, sách, báo khoa học, của những ngành khoa học khác có những vấn đề liên quan đến giải pháp “mặt đứng thích ứng” hiện nay Mặc dù nội dung của các tài liệu còn rải rác và chưa hệ thống kỹ lưỡng, nhưng cũng là nguồn tư liệu tham khảo có giá trị cho học viên hoàn thành cơ sở khoa học của luận văn

Thông qua các công trình nghiên cứu được nêu ở trên, học viên nhận

thấy Mặt đứng thích ứng là chủ đề được sự quan tâm của các nhà chuyên môn,

song cũng giới hạn ở mức độ khái quát chưa có công trình khoa học nào nghiên cứu về giải pháp “mặt đứng thích ứng” trong điều kiện hiện đại hóa tại TPHCM

hiện nay Vì vậy, đề tài “ Giải pháp “Mặt đứng thích ứng” trong kiến trúc và khả năng ứng dụng tại TP HCM” tiếp nối các nghiên cứu trên một cách cụ

thể hơn, theo một góc nhìn hệ thống hơn, là một hướng nghiên cứu không trùng lặp và cần thiết

3 Đối tượng và Phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Các giải pháp “mặt đứng thích ứng” trong kiến

trúc

Không gian: Các công trình có ứng dụng giải pháp “mặt đứng thích ứng” trong và ngoài nước, ứng dụng nghiên cứu vào địa bàn TP Hồ Chí Minh Thời gian: chủ yếu giới hạn trong khoảng thời gian từ năm 2000 đến

nay

4 Mục tiêu nghiên cứu

Luận văn có 2 mục tiêu chính:

5

- Xây dựng tiêu chí phân loại các giải pháp “mặt đứng thích ứng” trong

kiến trúc

- Đề xuất ứng dụng các giải pháp “mặt đứng thích ứng” trong điều kiện

TP Hồ Chí Minh hiện nay

5 Nội dung nghiên cứu

- Tóm lược quá trình hình thành và phát triển giải pháp “mặt đứng thích ứng” trong và ngoài nước

- Khảo sát phân tích các công trình có ứng dụng giải pháp “mặt đứng thích ứng”

- Đúc kết các cơ sở lý luận và thực tiễn

- Phân tích điều kiện xã hội – kinh tế - khoc học kĩ thuật ảnh hưởng đến việc ứng dụng “Mặt đứng thích ứng” tại TP.HCM

- Tổng kết đặc điểm và phân loại

- Đề xuất ứng dụng giải pháp “Mặt đứng thích ứng” tại TP.HCM

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp khảo sát: Tiến hành khảo sát thực địa, phân tích hiện

trạng thực tế các công trình có sử dụng giải pháp “mặt đứng thích ứng”

- Phương pháp phân tích, tổng hợp và hệ thống hóa: thu thập một số

luận văn, nghiên cứu khoa học, các bài báo, tham luận ở nước ngoài và tại Việt Nam có liên quan đến các giải pháp “mặt đứng thích ứng”

- Phương pháp thống kê: tìm hiểu các số liệu thực tiễn mang tính định

lượng liên quan đến giải pháp “mặt đứng thích ứng”, từ đó lập các bảng biểu,

sơ đồ cụ thể

6

PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP “MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG” TRONG KIẾN TRÚC

“Mặt đứng thích ứng” là một giải pháp đã và đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới gần đây, giải pháp này giúp cho công trình cải thiện hiệu quả năng lượng bởi khả năng thay đổi bản thân vật liệu, cấu kiện, hệ thống của công trình theo các tham số trong – ngoài nhà, theo thời gian thực Tuy đều là giải pháp “mặt đứng thích ứng” nhưng mỗi công trình lại có một đặc điểm riêng khiến cho tên gọi cụ thể ở mỗi trường hợp lại có sự khác nhau, dẫn đến sự không thống nhất trong văn bản nghiên cứu

Để có cái nhìn tổng quan về giải pháp “Mặt đứng thích ứng” trong kiến trúc, chương 1 hệ thống các khái niệm về “Mặt đứng thích ứng”, đề cập đến các tên gọi “mặt đứng thích ứng” khác nhau, cũng như khái quát mối quan hệ giữa “mặt đứng thích ứng” với các công trình xanh và tiết kiệm năng lượng

1.1 Khái niệm – Thuật ngữ - Định nghĩa: 1.1.1 Thích ứng:

Thích ứng là một khái niệm rất rộng:

Theo từ điển tiếng việt (Hoàng Phê), thích ứng là “có những thay đổi

cho phù hợp với điều kiện mới, yêu cầu mới” [10]

Theo quan điểm các nhà sinh vật học, “sự thích ứng” có thể định nghĩa như là một quá trình tiến hóa mà qua đó một sinh vật có khả năng sống tốt hơn trong môi trường sống của nó [12]

1.1.2 Mặt đứng thích ứng:

Bản thân sự phát triển của kiến trúc từ xưa đến nay luôn bao hàm trong đó sự thích ứng đối với môi trường, khí hậu, biểu hiện qua từng thời kỳ Chiến

7

lược vận dụng các nguyên tắc vật lí vào thiết kế kiến trúc, tạo ra các công trình “tĩnh” nhằm chống lại tác động của môi trường đang dần trở nên lạc hậu Với sự phát triển của công nghệ kĩ thuật hiện nay, kiến trúc hoàn toàn có thể “vận động” nhằm giảm thiểu các tác động xấu của môi trường vào công trình

Theo định nghĩa của Loonen “Một lớp vỏ bao che công trình thích ứng

khí hậu có khả năng thay liên tục thay đổi và đảo ngược một số công năng, chức năng hoặc hành vi theo thời gian để đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất và các điều kiện đa dạng Điều này được thực hiện với mục đích cải thiện hiệu năng tổng thể của công trình về mặt tiêu thụ năng lượng bên cạnh đó vẫn giữ được nhiệt độ và thẩm mỹ ở mức chấp nhận được Loại mặt đứng này có thể tận dụng các cơ hội để tiết kiệm năng lượng, bằng cách thích ứng với điều kiện thời tiết và cung cấp môi trường thoải mái ngay lập tức theo ý của con người “Thích ứng” ở đây đã được mô tả là khả năng chống lại và lợi dụng các điều kiện khí hậu bên ngoài để không ngừng duy trì sự thoái mái cho con người ở mức độ cơ bản.”[ 35]

KTS Knaack bổ sung khái niệm “thích ứng” trong các thiết kế mặt đứng của ông như sau: “Các công trình có khả năng thích ứng trước các thay đổi của thời tiết được gọi là các công trình thông minh Bời vì khái niện thông minh có thể gây hiểu lầm khi được sử dụng vào bối cảnh của các công trình hay các mặt đứng, chúng tôi sẽ sử dụng khái niệm mặt đứng thích ứng để thay thế Sự thích ứng nói chung có nghĩa là các công trình và các mặt đứng thích ứng được với các điều kiện thời tiết hiện tại” [ 31]

KTS Kirkegaard nói rằng các công trình thích ứng “có thể tùy theo hiệu suất hoạt động của công trình, theo thời gian thực, và sự thay đổi của môi trường mà dùng ít năng lượng đi, đem đến sự thoải mái trong sử dụng cho con người hơn, và nhìn chung mang lại hiệu quả không gian hơn là các tòa nhà tĩnh” [ 30]

8

KTS Hoberman đã tập trung rất nhiều tâm huyết vào việc cải thiện “mặt đứng thích ứng” và vỏ bao che công trình Ông thúc đẩy việc sự dụng hệ thống thích ứng theo các cách như “ kiểm soát mức độ ánh sáng, mức tăng năng lượng mặt trời và hiệu suất nhiệt, hệ thống thích ứng của ông giảm việc sử dụng năng lượng, tăng cường sự thoải mái và xây dựng tính linh hoạt của môi trường [ 64] Ngoài ra còn có KTS De Boer viết về những yêu cầu để xác định một “mặt đứng thích ứng” : “Công nghệ “mặt đứng thích ứng” dùng để tăng sự thoải mái và giảm thiểu sử dụng năng lượng trong tương lai Các công trình có đặc tính thích ứng với khí hậu và ánh sang ban ngày sẽ có hiệu suất năng lượng tốt hơn nhiều trong khi vẫn duy trì cảm giác thoải mái ở mức cao cho con người Sự phát triển của CABS (Climate adaptive building shells / vỏ bao che thích ứng khí hậu) dựa trên các đặc tính thích nghi “lý tưởng”, cho phép tối đa hóa sự thoải mái bên trong công trình và tối thiểu năng lượng sử dụng cho sưởi ấm, làm mát, thông gió và chiếu sang.Điều này hướng tới hiện thực hóa việc đưa mức sử dụng năng lượng của các tòa nhà về 0, hoặc thậm chí các công trình còn có thể tạo ra năng lượng trong tương lai gần [18]

Dựa trên những định nghĩa trên, khái niệm “mặt đứng thích ứng” được dùng xuyên suốt luận văn này sẽ được hiểu như sau: “Một mặt đứng thích ứng có khả năng thay đổi, theo thời gian thực, một vài chức năng, tính năng và sự chuyển động để đáp ứng với các thay đổi của điều kiện môi trường, với các tiêu chuẩn hiệu suất hoạt động, nhu cầu của người dùng trong công trình và hiệu quả không gian Mục đích của sự thích ứng là để cải thiện hiệu năng chung của công trình liên quan đến việc sử dụng các nguồn năng lượng (cung cấp cho sưởi ấm, làm mát, thông gió, chiếu sang, kiểm soát độ ẩm) mà vẫn duy trì hoặc nâng cao cảm giác thoải mái cho con người ở trong công trình”

9

1.2 Tổng quan về mối quan hệ và ý nghĩa của giải pháp “mặt đứng thích ứng” đối với các công trình kiến trúc bền vững và tiết kiệm năng lượng

Việt Nam cũng như các nơi khác trên thế giới đang đối mặt với những vấn đề về biến đối khí hậu, chính vì vậy xu hướng kiến trúc xanh, bền vững và tiết kiệm năng lượng là xu thế chung đáp ứng nhu cầu thiết thực của xã hội Có nhiều tiêu chuẩn khác nhau trên thế giới để đánh giá công trình có đạt được mức độ bền vững và tiết kiệm năng lượng hay không Tuy nhiên các tiêu chuẩn đó đều có những tiêu chí đánh giá chung nhất định [Sơ đồ như:

- Mức độ tiêu thụ năng lượng

- Loại vật liệu và phương án tái chế - Hiệu quả sử dụng nước

- Chất lượng môi trường trong công trình ( ánh sáng, thông gió, nhiệt độ, vật liệu hoàn thiện, tiếng ồn, chất lượng không khí, tầm nhìn ra ngoài)

Tất cả các yếu tố trên đều có thể bị ảnh hưởng bởi một thành phần quan trọng trong kiến trúc: Mặt đứng

Rõ ràng với khí hậu biến đổi ngày càng khó lường như hiện nay, một mặt đứng cố định đang dần lộ rõ nhiều điểm yếu Chính vì vậy, “mặt đứng thích ứng” đã xuất hiện, đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc giúp công trình đáp ứng được các chỉ tiêu về bền vững và tiết kiệm năng lượng

1.3 Tổng quan quá trình hình thành và phát triển của giải pháp “mặt đứng thích ứng” trên thế giới

Kiến trúc thích ứng lần đầu tiên được miêu tả bởi Frei Otto như là một hệ thống có thể thay đổi hình dạng, vị trí, công năng, hoặc không gian Ông muốn chỉ ra rằng đây là một hệ thống gọn nhẹ, dễ dàng vận chuyển, có thể xây lắp và tháo dỡ nhanh chóng Nguyên lý cơ bản được dùng cho việc xây dựng

10

kiến trúc thích ứng là “Lightweight Principle”, dựa trên việc tối ưu vật liệu và khối lượng xây dựng [42]

Trong bối cảnh các thành phố thông minh đang được phát triển, nơi mà các công trình đều hướng tới việc tiêu thụ năng lượng ít đi thì hệ thống sẽ bao che đóng vai trò then chốt [12].Thực tế thì khái niệm về công trình thông minh luôn có mối liên hệ chặt chẽ với “mặt đứng thích ứng”, vì mặt đứng chính là yếu tố có khả năng thay đổi cấu trúc của nó để đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất, giống với cấu trúc da của con người Lớp vỏ bao che bên ngoài do đó có thể trở thành một hệ thống hữu cơ thực thụ, được kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm của tòa nhà và hệ thống điều hòa không khí (được ví như các mạch máu của con người) [50]

Các công trình có “mặt đứng thích ứng” được xây dựng trong những năm qua ở rất nhiều nơi trên thế giới đều có tính đặc trưng khác nhau do sự cập nhật liên tục của công nghệ và kĩ thuật xây dựng, và bởi vì vậy nên tên gọi của chúng cũng không có sự đồng nhất

(a) Mặt đứng chủ động (Active façade) (xem Hình 1.01a, 1.01b)

Mặt đứng chủ động có thể định nghĩa là các hệ thống kĩ thuật-công nghệ có tích hợp vào lớp vỏ bao che, có khả năng điều chỉnh, thay đổi để trước các tác động của môi trường trong và ngoài công trình nhằm tạo ra các điều kiện thoải mái và giảm thiểu tiêu hao năng lượng Sự chủ động ở đây có thể là cả tự động và thủ công, không nhất thiết phải bao gồm các linh kiện điện tử [45]

(b) Mặt đứng tân tiến ( Advanced facades)

Mặt đứng tân tiên là lớp vỏ bao che bên ngoài, bảo vệ tỏa nhà khỏi thời tiết và góp phần làm ấm, làm mát, thông gió, chiếu sáng và cải thiện sự thoải mái bên trong tòa nhà và tiết kiệm năng lượng Sự khác biệt chính giữa mặt đứng tân tiến và các loại vỏ bao che tiết kiệm năng lượng khác là sự ứng dụng

11

các yếu tố phản hồi của công trình ,tích hợp với các hệ thống dịch vụ , hệ thống năng lượng, dưới sự kiểm soát chặt chẽ của máy móc công nghệ [11]

(c) Mặt đứng phỏng sinh học (Biometic / Bio –inspired facades)

Lớp biểu bì/ da của thực vật/ con người luôn được coi là nguồn cảm hứng mô phỏng cho hệ thống vỏ bao che bền vững và đa năng Chức năng sinh học có thể được mô phỏng trực tiếp hay gián tiếp trên vỏ bao che (xem Hình 1.02a, 1.02b)

Mô phỏng trực tiếp cụ thể như việc sao chép các chức năng có thể quan sát được vào hệ thống vỏ bao che của công trình Ví dụ như các phản ứng với ánh sáng và sự di chuyển của mặt trời ở thực vật Ở một số công trình, lớp vỏ bao che có khả năng hấp thu hoặc loại bỏ năng lượng mặt trời [60]

Ở việc mô phỏng gián tiếp, các kiến trúc sư thường dựa trên một vài nguyên tắc sinh học sau đó ứng dụng có chọn lọc vào lớp vỏ bao che công trình [35]

(d) Mặt đứng động học (Kinetic facades)

Năm 1970, Zuk và Clark đã định nghĩa kiến trúc động học là một dạng kiến trúc có thể di chuyển, biến dạng, mở rộng Cụ thể, mặt đứng động học là một hệ thống kĩ thuật có một hoặc toàn bộ các bộ phận có thể thể thay đổi vị trí và tạo hình đa dạng [23] Thuật ngữ “động học” trong sinh học là phản ứng của sinh vật đối với một loại kích thích sinh học [61] và khả năng điều chỉnh năng lượng ở các dạng chính như: ánh sáng nhìn thấy và nhiệt

Một mặt đứng động học có thể tương tác với nguồn năng lượng, cả tự nhiên và nhân tạo, để tác động tới hiệu suất của công trình và sự thoải mái của con người bên trong công trình đó [22] Loại vỏ bao che này nhìn chung cần các điều kiện có biên độ cụ thể như thời tiết, vị trí địa lí, được lập trình sẵn cho các yêu cầu chức năng khác nhau cũng như một số trường hợp khẩn cấp Ngoài

Các tòa nhà thông minh là những tòa nhà kết hợp cả sự thông minh chủ động và thụ động ( các tính năng chủ động và chiến lược thiết kế thụ động) để mang lại sự thoải mái tối đa cho người sử dụng và tiêu thụ năng lượng tối thiểu [33] Trong bối cảnh hiện nay, định nghĩa của mặt đứng “thông minh” là mô hình những mặt đứng có sự linh hoạt trong sử dụng [31] Cụ thể, thuật ngữ “thông minh” khi ứng dụng vào một mặt đứng, thì mặt đứng đó phải có khả năng thay đổi theo điều kiện môi trường [17] Do đó, lớp vỏ bao che thông minh là một tập hợp các yếu tố hoạt động như một ràn chắn với môi trường bên ngoài, có thể phản ứng lại với các thay đổi khí hậu thông qua việc tự động điều

chỉnh cấu hình trong hệ thống của nó [39] để tạo ra một môi trường dễ chịu bên

trong công trình [15].Các chức năng chính đó phải được thực hiện bởi các hệ thống thông minh có nhận thức, hành động nhất định Điều này ứng với việc chế tạo robot với các cảm biến, bộ xử lý điều khiển và bộ truyền động [26] Vì lí do này mà một “mặt đứng thông minh” có khả năng tự thay đổi thông qua cơ chế “tự động điều chỉnh”, tối ưu hóa các hệ thống của công trình có liên quan đến khí hậu, cân bằng năng lượng và sự thoải mái của con người, thường được dựa trên những mô hình đã dự đoán trước Việc này thường được thực hiện thông qua quá trình tự động hóa các cửa sổ, tấm che nắng, lỗ thông hơi, các loại vật liệu thông minh [59]

(f) Mặt đứng tương tác (Interactive facades)

Thuật ngữ “tương tác” thường ít được sử dụng khi nói về vỏ bao che hơn so với các sản phẩm của công nghệ máy tính, nghệ thuật sắp đặt và các lĩnh vực khác có khuyến khích sự tham gia tích cực của công chúng Tuy nhiên, mặt

13

đứng tương tác yêu cầu tác động của con người trước rồi mới bắt đầu phản hồi, nó được trang bị cảm biến và hệ thống quản lý tòa nhà tự động, được lập trình để tối ưu việc sử dụng năng lượng đồng thởi đảm bảo môi trường thoải mái của người dùng bên trong công trình [59]

(g) Mặt đứng chuyển động (Movable facades)

Mặt đứng chuyển động có thể được định nghĩa là các hệ thống kĩ thuật có khả năng thích ứng nhanh với các điều kiện môi trường, có các bộ phận độc lập đường trang bị các thiết bị quang điện có khả năng theo dõi vị trí của mặt trời, loại vỏ bao che này có thể tái tạo, tạo ra năng lương, giảm mức tiêu thụ năng lượng của công trình mới hoặc công trình hiện có [52]

(h) Mặt đứng phản hồi (Responsive Facades) (xem Hình 1.05a, 1.05b)

Chức năng phản hồi trong kiến trúc hiện đại có thể được định nghĩa là một hệ thống có khả năng tự điều chỉnh để tạo ra các công năng trong các điều kiện khác nhau dựa vào các thiết kế có thể thay đổi các thông số vật lí của hệ thống đó [21] Một mặt đứng phản hồi đóng một vai trò chủ động, mở đầu cho các thay đổi, ở mức độ lớn hoặc nhỏ, là chức năng và cũng là kết quả của một loạt các tính toán ( đơn giản hoặc phức tạp) [44]

Meagher định nghĩa các “thành phần phản hồi” là tất cả các yếu tố của công trình có thể thích ứng với nhu cầu của con người cũng như sự thay đổi của môi trường Các thành phần này có thể là các hệ thống công nghệ cao sử dụng mạng lưới cảm biến và bộ truyền động để giảm sát môi trường và tự động kiểm soát các yếu tố trong công trình Ông cũng dùng thuật ngữ này để chỉ các yếu tố có thể di chuyển, vận hành, thường xuyên được kiểm soát của vỏ bao che công trình, có thể điều chỉnh để đáp ứng hiệu suất sử dụng hằng ngày của tòa nhà [41] Các hệ thống kĩ thuật này có thể chủ động sử dụng để truyền và lưu trữ nhiệt, ánh sáng, nước, không khí Chúng hỗ trợ duy trì sự cân bằng và bằng cách phản hồi một cách có kiểm soát với những thay đổi môi trường ở

14

trong và ngoài công trình Các thành phần phần hồi trong công trình có thể trở thành các công nghệ thiết yếu để khai thác tài nguyên, tái tạo năng lượng, kết hợp hiệu quả vào công trình trong tương lai.[27]

Nói cách khác, mặt đứng phản hồi có thể được được định nghĩa là hệ thống kĩ thuật mà điều kiện môi trường bên ngoài (độ ẩm, ánh sáng, bức xạ, nhiệt độ, thông gió) có thể ánh hưởng đến các thông số môi trường bên trong tòa nhà Mặt đứng này hoạt động đựa dựa trên những hệ thống phụ chuyên biệt ( như cấu trúc của các bộ phận, các cảm biến, cơ cấu cơ học, lớp màng, thiết bị điều khiển v.v ) chịu trách nhiểm thay đổi hình dàng của lớp vỏ bao che theo hình dạng đã được lập trình [32].

Trên thực tế một mặt đứng phản hồi bao gồm các chức năng và đặc điểm tương tự như một “mặt đứng thông minh” bao gồm các cảm biến theo thời gian thực, các thành phần động học thích ứng khí hậu, vật liệu thông minh và có các yếu tố tự động hóa Bên cạnh đó, nó cũng bao gồm các đặc điểm của “mặt đứng tương tác” như các thuật toán tính toán cho phép hệ thống điều khiển tòa nhà có thể tự điều chỉnh và tự học theo thời gian, cũng như khả năng cho phép con người dùng thao tác thủ công để điều chỉnh vỏ bao che nhằm kiểm soát các điều kiện môi trường tác động đến công trình [59]

(i) Mặt đứng chuyển đổi ( Switchable facades)

Mặt đứng chuyển đổi được tạo nên bởi các mặt đứng trong suốt mà trong đó “kính thông minh” ( là một loại vật liệu thích ứng thông minh” được tích hợp để điều chỉnh ánh sáng và dòng năng lượng [16]

(k) Mặt đứng biến đổi ( Transformable facades)

Mặt đứng biến đổi có thể ứng phó với các điều kiện khí hậu, các yêu cầu về công năng, hoặc các tình huống khẩn cấp.Loại vỏ bao che này cần một tác nhân ban đầu để bắt đầu tạo ra chuỗi chuyển động Quá trình chuyển đổi sẽ đi

15

từ câu trúc nhỏ gọn và mở lớn dần ra hoặc ngược lại Giai đoạn chuyển đổi phải bao gồm các chuyển động được kiểm soát và ổn định, cuối cùng cho ra kết quả là một cấu trúc vững vàng và an toàn khi nó đã được khóa lại [16]

1.4 Thực trạng giải pháp “Mặt đứng thích ứng” tại Việt Nam hiện nay:

10 công trình tiêu biểu được chọn để phân tích ở (Bảng 1.03) đại diện cho các thể loại: nhà ở, văn phòng, hành chính, công cộng, quy mô từ thấp tầng đến cao tầng, qua bảng phân tích có thể thấy: so với thế giới thì Việt Nam còn là một nước phát triển chưa mạnh về công nghệ, kĩ thuật, cũng như là công nghệ xây dựng, cũng như các chủ đầu tư vẫn còn cân nhắc đến số vốn đầu tư ban đầu nhiều, vì vậy cũng dễ hiểu khi ở nước ta hiện nay chưa có công trình nào thực sự được đầu tư thiết kế và xây dựng theo hướng sử dụng “mặt đứng thích ứng” Ở một vài công trình đạt tiêu chuẩn 5 sao về Năng lượng xanh như Tòa nhà Quốc hội, tòa nhà HaNoi Homeland, tòa nhà EVN v.v (xem Hình 1.05a, 1.05b) thì mặt đứng các công trình vẫn đang sử dụng mặt đứng tĩnh (lam đứng, lam ngang chết) kết hợp với các loại kính hạn chế tác hại từ ánh sáng mặt trời, hay một số công trình thấp tầng quy mô nhỏ sử dụng mặt đứng kết hợp cây xanh cũng là dạng cơ bản của “mặt đứng thích ứng”

Kết luận chương 1

Trong một thời gian dài, sự chú ý và nỗ lực của các kiến trúc sư đã tập trung vào việc tối ưu hóa khả năng cách nhiệt của vỏ bao che Cần nâng cấp thêm lớp vỏ bao che bên ngoài để tăng hiệu quả về năng lượng Sự nâng cấp này đòi hỏi một sự thay đổi từ hệ thống tĩnh sang hệ thống động Trong tương lai, mặt đứng bao che nhà sẽ tích cực điều chỉnh dòng nhiệt, ánh sáng, không khí và nước từ ngoài trời đến trong nhà và ngược lại bằng cách hoạt động như một hệ thống liên tục và chủ động thích nghi với các điều kiện thay đổi [48]

16

Các kĩ thuật cũ của “mặt đứng thích ứng” có xu hướng trở nên hiện đại và phức tạp hơn Tuy nhiên, các công trình đơn giản kết hợp với “mặt đứng thích ứng” vẫn rất hiệu quả và vẫn có thể đạt được những ngôi nhà “không tốn năng lượng” Các tòa nhà cao tầng thường đòi hỏi nhiều hệ thống truyền động và cảm biến công nghệ mới và sự cơ giới hóa hơn Các hệ thống được trang bị vật liệu mới, cảm biến, thiết bị truyền động và trí thông minh máy tính tăng mức độ kiểm soát các chức năng như ánh sáng, luồng không khí, truyền âm thanh, truyền nhiệt và chất lượng độ ẩm bên trong Ngoài ra, các mô hình sinh học đang ngày càng phổ biến và tạo cảm hứng cho các mặt tiền thích ứng hiệu quả đơn giản [59]

Các hệ thống thích ứng có nguyên lý chuyển động dựa trên cơ học mang lại rất nhiều khả năng để kiểm soát và sử dụng năng lượng hiệu quả Trong tương lai các hệ thống có thể kết hợp giữa cơ học và vật liệu để tạo ra các khái niệm mới Hầu hết các ứng dụng hiện đang tồn tại trong danh mục biến dạng cơ học đều dựa trên nguyên lý quay trên mặt phẳng hoặc biến dạng lai Chuyển động hỗn hợp là thú vị nhất bởi vì nó cung cấp một loạt các khả năng tạo ra sự đa dạng về mặt đứng

Sự kết hợp khả năng điều chỉnh của con người và kiểm soát các hệ thống làm sao để tránh việc ghi đè người dùng, đòi hỏi các hệ thống phải có sự phản hồi Các nghiên cứu từ các lĩnh vực vật lý khác nhau cho thấy, lĩnh vực nhiệt học và quang học có sự kết hợp chặt chẽ với nhau Thông số nhiệt và quang học thay đổi theo từng ngày từng giờ, các hệ thống thích ứng ngắn hạn sẽ thú vị hơn cho sự phát triển trong tương lai.Sự tích hợp của các tế bào quang điện trong các hệ thống thích ứng rất hứa hẹn sẽ thu được năng lượng Hiệu suất cao có thể đạt được bằng cách kết hợp sử dụng các tế bào quang điện với các yếu tố thích ứng để cải thiện chất lượng dòng nhiệt, quang và hoặc không khí Mục

17

tiêu hiện tại là tạo ra các vỏ bao che tích hợp nhiều chức năng để có được các hệ thống gần như không tiêu hao năng lượng

Thách thức tồn tại trong việc phát triển các hệ thống này hiện nay là theo các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành và hiệu quả về mặt kinh tế để có thể sử dụng các hệ thống này ở mặt tiền của nhiều tòa nhà cao tầng trong tương lai

“Mặt đứng thích ứng” là một lĩnh vực còn rất mới mẻ và non trẻ, thiếu sự giám sát và đánh giá mức độ hiệu quả của mặt tiền thích ứng hiện có Trong tương lai, cần phát triển các công cụ mô phỏng mới và phương pháp đánh giá, xem xét “mặt đứng thích ứng” là một phần không thể thiếu của tòa nhà Những công cụ và phương phương pháp đánh giá này là rất cần thiết bởi vì sự phát triển của các khái niệm thích ứng thường rất thách thức bởi sự phát triển nhanh của khoa học công nghệ Và chính sự mập mờ trong khâu đánh giá , xem xét, phân loại ban đầu tạo nên rủi ro cao khiến các kiến trúc sư thường đưa ra những quyết định bảo thủ và an toàn

Tuy vậy, thiết kế bền vững và tiết kiệm năng lượng là xu hướng chung của thiết kế kiến trúc thế giới “Mặt đứng thích ứng” đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và giảm thiểu các tác động xấu từ môi trường đến với công trình Tại Việt Nam, các giải pháp “Mặt đứng thích ứng” đang ngày càng được quan tâm Tuy nhiên các công trình đã hoàn thành hiện chỉ đang ứng dụng giải pháp “mặt đứng thích ứng” ở mức độ đơn giản, sơ khai

Hình 1.01a: Mặt đứng chủ động,ARTICULATED CLOUD, Pittsburgh

Nguồn:[50]

Hình 1.01b: Mặt đứng chủ động, Nordic Embassies in BerlinNguồn: [50]

Hình 1.02a: Mặt đứng phỏng sinh học, Hygroscope, Centre Pompidou, Paris Nguồn:[50]

Hình 1.02b: Mặt đứng phỏng sinh học, BIPV Adaptive Flakes, Milan Nguồn: [50]

Hình 1.03a: Mặt đứng động học,Kiefer Technic ShowroomNguồn: [50]

Hình 1.03b: Mặt đứng động học, Campus Kolding, Kolding (Denmark) Nguồn: [50]

Hình 1.04a: Mặt đứng tương tác, GreenPix – Zero Energy Media Wall, Beijing

Nguồn: [50]

Hình 1.04b: Mặt đứng tương tác, Campus Kolding, Kolding (Denmark) Nguồn: [50]

Hình 1.05a: Mặt đứng phản hồi, Arab World Institute, ParisNguồn: Internet

Hình 1.05b: Mặt đứng phản hồi,Al Bahar Towers, Abu Dhabi Nguồn: Internet

Hình 1.06a: Tòa nhà Quốc HộiNguồn:Internet

Hình 1.05b: Tòa nhà EVN Nguồn: Internet

Bảng 1.01: Tổng quan mối quan hệ giữa giải pháp “Mặt đứng thích ứng” với các công trình bền vững, tiết kiệm năng lượng

Nguồn: Học viên

Bảng 1.02: Tổng quan quá trình hình thành và phát triển giải pháp “Mặt đứng thích ứng” trên thế giới

Nguồn: Internet

Bảng 1.03: Thực trạng giải pháp “Mặt đứng thích ứng” tại Việt Nam hiện nay Nguồn: Học viên

18

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA GIẢI PHÁP “MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG” VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI TP HCM

Chương này xây dựng một hệ thống cơ sở khoa học về “mặt đứng thích ứng” và khả năng ứng dụng giải pháp này tại TP HCM, thông qua việc đưa ra các cơ sở về hiện trạng: điều kiện tự nhiên, kinh tế- xã hội, văn hóa, công nghệ - kỹ thuật – nhân lực Các cơ sở lý thuyết về mặt đứng công trình nói chung và mặt đứng thích ứng nói riêng, về mối quan hệ giữa giải pháp “mặt đứng thích ứng” và các công trình xanh, tiết kiệm năng lượng.Phân tích, đánh giá các công trình đã áp dụng giải pháp “mặt đứng thích ứng” từ đó xây dựng cơ sở thực tiễn từ và rút ra được bài học kinh nghiệm Bên cạnh đó để áp dụng tại TP HCM, các cơ sở pháp lý như các tiêu chuẩn, quy chuẩn về việc xây dựng các công trình xanh, tiết kiệm năng lượng cũng cần được nghiên cứu

2.1 Cơ sở hiện trạng

2.1.1 Điều kiện tự nhiên

Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) là thành phố lớn nhất, đồng thời cũng là một trong những trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa và giáo dục quan trọng nhất của Việt Nam Hiện nay, TP.HCM là thành phố trực thuộc Trung ương được xếp loại đô thị đặc biệt của Việt Nam, cùng với thủ đô Hà Nội

Nằm trong vùng chuyển tiếp giữa Đông Nam Bộ và Tây Nam Bộ, Thành phố Hồ Chí Minh ngày nay bao gồm 19 quận và 5 huyện, tổng diện tích 2.095,06 km², dân số năm 2018 là gần 14 triệu người

Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, TP.HCM có khí hậu ôn hòa với nhiệt độ trung bình khoảng 27oC – 29oC, sự chênh lệch nhiệt độ giữa các mùa không quá 5oC; lượng mưa trung bình khoảng 2.000mm với độ ẩm trung bình khoảng 75-80% TP.HCM có 2 mùa trong năm; mùa mưa vào khoảng từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa nắng vào khoảng từ tháng 12 đến tháng

19

4 năm sau với hai hướng gió chính là gió Tây-Tây Nam và Bắc-Đông Bắc Thành phố có hệ thống song, kệnh, rạch chằng chịt và hơn 12 km bờ biển, tạo thành một cửa ngõ giao thương với nhiều nơi trên thế giới

Nhờ điều kiện tự nhiên thuận lợi, TP.HCM trở thành một đầu mối giao thông quan trọng của Việt Nam và Đông Nam Á, bao gồm cả đường bộ, đường sắt, đường thủy và đường không Nhìn vào lịch sử và các đô thị có điều kiện tương tự trên thế giới có thể thấy rằng TPHCM có nhiều cơ sở để trở thành một đô thị thương mại, nơi giao lưu nhiều luông văn hóa và giữ vai trò quan trọng trong các lĩnh vực giáo dục, truyền thông, thể thao, giải trí [71]

2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

Trong quá trình phát triển và hội nhập, TP.HCM luôn là một trung tâm kinh tế, tài chính, thương mại, dịch vụ của cả nước; là hạt nhân của vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, một trong ba vùng kinh tế trọng điểm lớn nhất nước Với tốc độ tang 24 trưởng kinh tế cao, về quy mô thành phố chỉ chiếm 0,6% diện tích và 8,6% dân số nhưng đã đóng góp 20,2% tổng sản phẩm quốc gia, 26,1% giá trị sản xuất công nghiệp và 44% dự án đầu tư nước ngoài, số dự án đầu tư vào thành phố chiếm khoảng 1/3 tổng số dự án đầu tư nước ngoài trên cả nước

Tuy vậy, nền kinh tế của Thành phố Hồ Chí Minh vẫn phải đối mặt với nhiều khó khăn Cơ sở hạ tầng của thành phố trở nên quá tải, chỉ giá tiêu dùng cao, tệ nạn xã hội, hành chính phức tạp cũng gây khó khăn cho nền kinh tế Ngành công nghiệp hiện đang hướng tới các lĩnh vực cao, đem lại hiệu quả kinh tế hơn

Về xã hội, TP.HCM có thành phần cư dân đa dạng, với sự phân bố dân cư không đồng đều Trong khi một số quận như: 3, 4, 10 và 11 có mật độ lên tới trên 40.000 người/km2, thì huyện ngoại thành Cần Giờ có mật độ tương đối

20

thấp 98 người/km2.về mức độ gia tăng dân số, trong khi tỷ lệ tâng tự nhiên khoảng 1,07% thì tỷ lệ tang cơ học lên tới 2,5% Những năm gần đây dân số các quận trung tâm có xu hướng giảm; trong khi dân số các quận mới lập vùng ven tăng nhanh, do đón nhận dân từ trung tâm chuyển ra và người nhập cư từ các tỉnh đến sinh sống [71]

2.1.3 Điều kiện văn hóa

Có thể nói TP HCM là nơi có môi trường văn hóa đô thị đa dạng nhất Việt Nam Tính đa dạng đó được thể hiện ở những đặc trưng nổi bật như tính đô thị, tính đa tộc người và tính tiếp biến văn hóa

Tính đô thị: không như những đô thị cổ khác của Việt Nam, với lịch sử hơn 300 năm, TP.HCM ngay từ khi hình thành đã mang tính “thị” nhiều hơn, là nơi thu hút các nguồn lực để trở thành trung tâm kinh tế và giao lưu quốc tế chứ không phải là một đô thị bắt nguồn với nông nghiệp, nông thôn, nông dân,

và chịu sự chi phối và kiểm soát toàn diện bởi chính quyền ngay từ đầu Quá

trình hình thành này đã được hun đúc, đắp bồi cho thành phố tính đô thị rõ nét, hình thành nên cung cách, lối sống thị dân như là một trong những đặc trưng nổi bật cưa văn hóa xuyên suốt các thăng trầm lịch sử (Lý Tùng Hiếu, viết

trong tạp chí Khoa học Văn hóa và Du lịch số 10 tháng 3/2013)

Tính đa tộc người: TP.HCM từ khi thành lập đến nay luôn là nơi thu hút dòng chảy di dân từ những nơi xa đến, mang theo tiềm năng của mọi miền văn hóa đã có bề dày hàng trăm, hàng nghìn năm Các cộng đồng đa dạng sắc tộc trong và ngoài nước (Kinh, Hoa, Khmere, Chăm, Pháp, Ấn, Âu v.v…) cùng nhau tồn tại, hòa trộn, phát triển, tạo nên sự đa dạng về văn hóa và tinh thần cởi mở cho thành phố Qua thời gian, lớp trầm tích văn hóa của TP.HCM ngày càng được bồi đắp phong phú và đa dạng từ bốn phương, tiếp tục thu hút các cộng đồng người nước ngoài đến đầu tư, sinh sống, học tập và làm việc Điểm

21

đặc biệt là những cộng đồng dân tộc tại TP HCM không sống tách biệt riêng lẻ, phân định rõ ràng ranh giới mà hoàn toàn sống hòa lẫn vào nhau, tạo ra một mối quan hệ cởi mở và giao thoa Không hề có một khu vực chỉ có người Hoa, người Ấn, người gốc Kherme sinh sống mà luôn luôn được trộn lẫn với không gian cư trú của người Kinh nói chung và các của các cộng đồng dân tộc khác

nói riêng Tính chất đa tộc người trong văn hóa, mối quan hệ thân thiện giữa

các cộng đồng đa dạng đó là một tài sản vô giá mà không phải thành phố nào cũng có được Đó là một trong những yếu tố rất quan trọng cho tính chất cởi mở năng động ngấm sâu vào cơ thể đô thị TP.HCM như một năng lực nội sinh Do vậy mà thành phố này không bị bó chặt vào những phương thức cũ, mà luôn thể hiện một khả năng nhạy cảm nhất định với các yếu tốt mới trong văn hóa

[2]

Tính giao lưu, tiếp biến văn hóa: nhờ tính chất đô thị và tính đa tộc người

trong văn hóa , TP HCM đã trở thành một cửa ngõ, nơi mở cửa, nơi tiếp nhận

và thúc đẩy quá trình giao lưu, tiếp biến văn hóa sôi động nhất Việt Nam [2]

Bản thân TP.HCM không bị đồng hóa khi tiếp nhận nhiều luồng văn hóa của nhân loại trong tiến trình hội nhập mà văn hóa các nơi thẩm thấu có chọn lọc vào TP.HCM, bản thân cộng động các dân tộc khi sinh sống tại nơi đây cũng có những thay đổi thích nghi với nền văn hóa phong phú và đa dạng của thành phố Điều này tạo nên quá trình giao lưu văn hóa lẫn nhau và cuối cùng tạo nên một TP.HCM năng động, nhiều màu sắc, tạo động lực phát triển kinh tế xã hội

2.1.4 Điều kiện công nghệ - kỹ thuật- nhân lực

TP HCM có được diện mạo, trình độ phát triển như ngày nay chính là do tác động không nhỏ của việc áp dụng thành tựu khoa học – công nghệ kĩ thuật trong quá trình giao lưu văn hóa, đặc biệt là với các nước phương Tây.Tác giả Nguyễn Minh Hòa đánh giá rằng quá trình giao lưu này diễn ra ở TP HCM là

22

sớm nhất, nhanh nhất và hoàn thiện nhất so với các vùng miền khác trên cả nước Trong đó các yếu tốt quan trọng được tóm gọn lại là

- Tiếp nhận và ứng dụng mô hình quy hoạch và kiến trúc phương Tây vào quá trình phát triển thành phố

- Tiếp nhận và ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến vào quá trình phát triển cơ sở hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội trong công cuộc hiện đại hóa đô thị từ nửa sau thế kỉ XIX đến giữa thế kỉ XX

- Tiếp nhận và ứng dụng cách thức quản lý đô thị phương Tây hiện đại Ngoài ra TP.HCM còn là trung tâm kinh tế tài chính –giáo dục, có nhiều trường đại học, trung tâm đào tạo lớn của cả nước, theo tự nhiên sẽ thu hút nhiều nguồn nhân lực có trình độ cao từ mọi miền tổ quốc cũng như nước ngoài về TP HCM làm việc

Đi đôi với nhân lực đó chính là trình độ khoa học công nghệ - kỹ thuật, của nước ta và của cả nhiều công ty, doanh nghiệp nước ngoài đang làm việc tại TP HCM

2.2 Cơ sở lý thuyết

2.2.1 Lý thuyết chung về mặt đứng công trình

Suốt chiều dài lịch sử, con người đã nghiên cứu các thể loại công trình và những điều kiện sinh hoạt để làm cho cuộc sống thoải mái khi trải qua sự thay đổi thời tiết theo mùa Thế kỷ trước và cụ thể hơn những thập kỷ gần đây, dân số thế giới tiếp tục tăng đáng kể, sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu tạo thành một thách thức cho hành tinh của chúng ta.Xu hướng hiện nay là xây dựng các tòa nhà cao hơn trên một bề mặt nhỏ hơn cho phép mọi người sống tập trung hơn Để có được hiệu suất tốt kết hợp với sử dụng năng lượng hiệu quả đối với các tòa nhà trung bình / cao tầng, các phương pháp xây dựng mới

23

được phát triển Mặt tiền của các tòa nhà thương mại và các tòa nhà cao tầng nói chung, chứa phần lớn là phủ bởi kính Các xây dựng mặt tiền như vậy có thể dẫn đến tổn thất nhiệt hoặc tăng nhiệt đáng kể tùy thuộc vào từng mùa Việc tạo ra các mặt đứng sử dụng kính với hiệu suất sử dụng xuất sắc là một thách thức phức tạp đối với người thiết kế Sử dụng lớp thứ hai bao lấy lớp đầu tiên có thể góp phần cải thiện hiệu suất Một cách người ta hay làm là đặt một loại rèm chắn ở phía trước bức tường Một cách khác là sử dụng một lớp kính thứ hai hoặc một loại vật liệu mờ, đây được gọi là mặt tiền đôi (double façade)

Khi một mặt đứng được xây dựng, một số yêu cầu chức năng cần phải được đáp ứng (xem Hình 2.01) Trước hết là một số điều hết sức quan trọng như độ kín, an toàn cháy nổ,cách bảo trì và sửa chữa.Ngoài ra, càng ngày con người càng cố gắng thiết kế mặt đứng giúp cải thiện chất lượng không khí trong nhà, hiệu quả năng lượng, hiệu suất nhiệt và sự thoải mái của người sử dụng bằng các cách như dùng hệ thống thông gió, hệ thống che nắng để kiểm soát ánh nắng mặt trời, kiểm soát ánh sáng ban ngày và cách âm Sự ối ưu hóa ở mặt đứng tòa nhà giúp làm giảm tải nhiệt, làm mát và chiếu sáng cho tòa nhà Khía cạnh khó khăn nhất cho công tác thiết kế là kết hợp một số chiến lược với nhau

Thiết kế của một mặt tiền cũng phải tôn trọng vị trí của tòa nhà.Vị trí địa lý khác nhau có đặc điểm khí hậu khác nhau, kèm theo đó là với các yêu cầu chính khác nhau Khi tăng trải nghiệm thoải mái bên trong tòa nhà (chất lượng không khí tốt hơn, sự thoải mái về nhiệt độ v.v ) điều đó giúp mang lại một sức khỏe và năng suất làm việc tốt cho người sử dụng Ngoài ra, các vấn đề hiện tại của việc hết tài nguyên và tăng chi phí nguyên liệu làm cho nhu cầu cải tiếng mô hình giảm thiểu việc sử dụng năng lượng và tiêu thụ ít vật liệu trở nên cấp bách hơn

Các thành phần khác nhau góp phần vào việc sử dụng năng lượng là tương tác với nhau, điều này làm cho vấn đề trở nên phức tạp Cụ thể hơn, sự

24

tương tác giữa nhiệt, ánh sáng và sự làm mát rất chặt chẽ Ví dụ nếu chiều sâu của hệ thống che nắng thấp, nhiệt mặt trời sẽ tăng nhiều hơn dẫn đến nhu cầu hệ thống sưởi ít hơn nhưng nhu cầu dùng hệ thống làm mát lại nhiều hơn Độ sâu của hệ thống che nắng ít hơn cũng dẫn đến việc sử dụng nhiều ánh sáng ban ngày tự nhiên hơn, và ít cần ánh sáng nhân tạo Ngoài ra, bật ánh sáng nhân tạo có thể ảnh hưởng đến việc tăng nhiệt và tải trọng làm mát của tòa nhà [53] Mục đích của nâng cao chất lượng mặt đứng , giảm tiêu thụ năng lượng và ít tác động môi trường chỉ có thể đạt được khi những yếu tố sau được xem xét kĩ: (Bảng 2.01)

(a) Độ kín

Trong thiết kế mặt tiền, điều quan trọng là phải xem xét gió và lượng mưa Một mặt đứng tốt sở hữu một rào cản gió và nước hiệu quả Mặt tiền phải được thiết kế tốt để tránh sự xâm nhập của mưa và gió từ bên ngoài Ngoài ra, độ ẩm không thể xâm nhập vào mặt đứng Trong trường hợp mặt đứng không kín nước, điều quan trọng là cung cấp các giải pháp để cho phép thông gió, thoát nước ra bên ngoài Chất lượng bên trong của các tòa nhà liên quan trực tiếp đến việc cung cấp không khí và nước Sự phát triển của nấm mốc phần lớn là do vấn đề độ ẩm và ngưng tụ do rò rỉ

(b) Kiểm soát độ ẩm, chống cháy, mức độ bảo dưỡng

Ngoài mức độ kín đáo, thông gió là một yêu cầu thiết yếu khác Thông khói và thông gió là hai loại thông gió cơ bản cho một căn phòng Mở cửa sổ là cách cơ bản được sử dụng để thông gió Bên cạnh thông gió, điều chỉnh độ ẩm là một khía cạnh quan trọng khác Con người sẽ cảm thấy kho chịu khi độ ẩm tương đối thấp (dưới 30%) và kết hợp với nhiệt độ phòng thấp (thấp hơn 18 ° C) Độ ẩm tương đối cao (cao hơn 70%) kết hợp với phòng có nhiệt độ từ 24 ° C trở lên cũng gây cảm giác khó chịu