CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CHO KHAI THÁC THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN TRONG NHÀ Ở CAO TẦNG TẠI CÁC ĐÔ THỊ DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ
2.2. CÁC CƠ SỞ KHOA HỌC
2.2.4. Một số bài học kinh nghiệm về khai thác thông gió tự nhiên trong kiến trúc nhà ở
Một số giải pháp thiết kế nhằm khai thác thông gió tự nhiên trong kiến trúc nhà ở truyền thống Việt Nam
a. Nhà ở nông thôn vùng đồng bằng Bắc bộ
Kiến trúc nhà ở nông thôn truyền thống vùng Đồng bằng Bắc Bộ bao gồm các thành phần chính sau: nhà chính, nhà phụ, nhà bếp, sân, chuồng gia súc, vườn, ao, giếng nước (hoặc bể nước), hàng rào, tường vây quanh, cổng ngõ. Nhà thường có kiểu bố cục chữ Đinh, chữ Nhất, chữ Nhị, chữ Công, chữ Môn. Nhà chính, là nơi cư trú của gia đình, thường có các đặc điểm sau: quay về hướng Nam hoặc Đông Nam, có bố cục gian lẻ: 1, 3, 5, 7 gian cùng với 2 chái (rất ít nhà có số gian chẵn), có hiên trước nhà (có khi cả hai đầu hồi hoặc xung quanh nhà), …[17] Đặc điểm kiến trúc nhà truyền thống phản ánh khá rõ nét đặc điểm kinh tế, văn hóa của xã hội đương thời và là kinh nghiệm của cha ông ta trong xây dựng nhà ở thích ứng với điều kiện tự nhiên.
Các giải pháp thiết kế nhằm khai thác TGTN - với mục tiêu làm mát và cải thiện vi khí hậu - cho công trình:
- Chọn hướng cho khối nhà chính là hướng Nam (hoặc lệch về phía Đông Nam):
để đón gió mát về mùa hè và tránh gió lạnh về Đông (gió Bắc hay Đông Bắc).
- Kinh nghiệm “Trước trồng cau - sau trồng chuối”: trước (thường là hướng Nam) trồng cau để đón gió mát từ hướng Nam thổi đến, sau trồng chuối để ngăn bớt gió Bắc lạnh về mùa Đông.
- Sử dụng yếu tố cây xanh mặt nước để cải thiện vi khí hậu quanh nhà, làm mát và làm sạch không khí trước khi thổi vào nhà. Việc trồng cây xanh trong vườn cũng chú ý đến việc hướng dòng không khí (gió) đi vào nhà.
- Phên dậu trước hiên nhà - có chức năng chính là che mưa, che nắng - có cấu tạo thoáng, để trống phía dưới, trống phía trên, thoáng giữa, … để có thể đón gió vào nhà.
- Cấu tạo tường trước hiên, cửa đi được mở các khoảng thoáng (dưới, giữa và trên) để tận dụng tối đa gió mát vào từ hướng nhà chính.
- Cửa sổ sau nhà được mở (có diện tích nhỏ): mở ra về mùa Hè để đảm bảo TG xuyên phòng cho nhà, đóng lại để ngăn gió lạnh về mùa Đông.
- Trong nhà chỉ dùng tường hoặc vách ngăn ngăn cách phòng ngủ cho nữ và nhà kho với không gian chính. Việc hạn chế dùng vách ngăn ngăn chia không gian này tạo sự thông thoáng cho nhà.
b. Nhà ở truyền thống Hội An - Nhà phố
Đô thị cổ Hội An được UNESCO công nhận là Di sản văn hóa Thế giới vào năm 1999. Những công trình cấu thành nên phố cổ Hội An gồm có: đường phố, hội quán,
miếu, nhà thời họ và nhà ở. Các công trình này tập trung ở 3 trục đường chính theo hướng Đông - Tây là Bạch Đằng, Nguyễn Thái Học và Trần Phú (đoạn từ Chùa Cầu đến Chợ Hội An) (xem hình 2.10).
Hình 2.10: Mặt bằng tổng thể khu phố cổ Hội An [38].
Điều kiện tự nhiên của Hội An có các đặc điểm chính sau:
- Chế độ gió có hai mùa rõ rệt: Gió mùa đông từ tháng 9 đến tháng 4 năm sau, gió mùa hè từ tháng 4 đến tháng 9. Hướng gió thịnh hành mùa hè: Đông. Hướng gió thịnh hành mùa Đông: Bắc và Tây Bắc.
- Nhiệt độ: không có mùa đông lạnh. Mùa khô từ khoảng tháng 2 đến tháng 8, mùa mưa kéo dài từ tháng 9 đến tháng Giêng năm sau. Nhiệt độ trung bình năm là 25,6°C.
- Bão ở Hội An thường xuất hiện vào các tháng 9, 10, 11 hằng năm. Các cơn bão thường kéo theo những trận mưa lớn gây lũ lụt toàn khu vực [117].
Với đặc điển về điều kiện tự nhiên và khí hậu nêu trên, nhà phố tại Hội An (là nhà mặt phố thường kết hợp chức năng ở và kinh doanh) đã sử dụng 1 số giải pháp thiết kế hướng đến khai thác TGTN cho công trình như sau:
- Quy hoạch đô thị:
+ Giao thông được tổ chức với 3 trục đường chính theo hướng Đông - Tây là Bạch Đằng, Nguyễn Thái Học và Trần Phú. Các trục đường này có chức năng như những kênh dẫn gió mát về mùa Hè (gió chủ đạo là gió Đông) vào khu phố cổ.
+ Với vị trí ven sông, vào ban ngày, gió mát từ sông thổi vào đất liền. Các trục đường nằm theo hướng Bắc - Nam, như: Lê Lợi, Hoàng Văn Thụ, Trần Quý Cáp - và các đường hẻm nằm vuông góc với trục đường chính kéo dài ra tận sông sẽ là các đường dẫn gió vào khu phố cổ.
- Thiết kế kiến trúc: Bố cục tổng thể - từ trước ra sau - gồm: nhà chính (nhà trước), sân trong, nhà sinh hoạt (nhà sau) và sân sau. Nhà chính và nhà sinh hoạt được nối với nhau bằng “nhà cầu”. Nhà phố ở phố cổ Hội An thường có 2 loại: nhà 1 tầng và nhà 2 tầng [38].
+ Sân trong: có tác dụng cải thiện vi khí hậu trong nhà, tạo TGTN nhờ chênh lệch nhiệt độ cho công trình (ban ngày gió từ sân trong thổi ra và ban đêm gió từ bên ngoài thổi vào).
+ Mặt cắt: chiều cao các khối nhà được bố trí hợp lý (chiều cao thấp dần về phía sân trong) để tạo TGTN bằng áp lực khí động cho khối nhà sau.
+ Chi tiết cửa đi, cửa sổ, tường ván: cửa ra vào chính ở gian giữa là cửa bản (mở vào trong), bên ngoài có thể có cửa lửng (mở ra ngoài). Hai gian bên sử dụng tường ván, với đặc điểm có rãnh để trượt các tấm ván xếp ngang, tấm ván trên cùng có gắn trục quay mở vào phía trong nhà. Thông thường cửa đi và tường ván ở tầng 1 được mở để kinh doanh, vì thế, cửa mở tối đa để đón gió vào nhà. Cửa sổ và cửa đi (ra ban công) ở tầng 2 thường làm bằng ván (nửa dưới) và song gỗ, con tiện gỗ hay chớp (nửa trên) để lấy sáng và TG.
Tổ chức thông gió tự nhiên trong các chung cư ở Trung Quốc a. CC Vườn Sao Bắc Kinh (30 tầng)
Dự án do Viện công nghệ Massachusetts MIT và Trường đại học Thanh Hoa thực hiện. Nội dung chính của dự án là phân tích đánh giá hiệu quả che nắng, TGTN và sử dụng năng lượng của phương án thiết kế đã có và đề xuất phương án thiết kế mới.
Phương án mới của dự án có mặt bằng như Hình 2.11. Phương án thiết kế mới có một số ưu điểm mang lại hiệu quả cao trong TGTN như sau:
- Thiết kế hình thức mặt bằng theo dạng giật cấp sẽ tăng diện tích đón gió, tạo ra các mặt áp suất âm - dương trên bề mặt công trình làm tăng hiệu quả của TGTN.
- Giao thông tiếp cận các căn hộ rất linh hoạt: thiết kế thang máy 3 tầng có 1 điểm dừng (qua hai tầng dừng 1 tầng), từ đó theo hanh lang hay thang bộ tiếp cận với các căn hộ dạng 1 tầng hay 2 tầng. Cách thiết kế này tạo ra các dạng mặt bằng căn hộ khác nhau trong cùng 1 CC, tạo thuận lợi cho việc thiết kế TGTN xuyên phòng cho các căn hộ, thiết kế TG và chiếu sáng tự nhiên cho các hành lang, … [13].
b. CC Taidong (16 tầng), Thượng Hải
Dự án được thực hiện với sự cộng tác của Nhóm thiết kế nhà Đô thị bền vững tại Trung Quốc thuộc Viện công nghệ Massachusetts, Khoa Xây dựng Công trình thuộc Trường Đại học Tongji và Viện nghiên cứu thiết kế Kiến trúc.
Phương án có một số ưu điểm sau: giao thông tiếp cận các căn hộ rất linh hoạt với thiết kế thang máy 2 tầng có 1 điểm dừng, từ đó theo hanh lang hay thang bộ tiếp cận với các căn hộ dạng 1 tầng (ở đầu hồi bên phải) hay 2 tầng. Cách thiết kế này tạo ra các dạng mặt bằng khác nhau trong cùng 1 CC: kiểu hành lang bên ở tầng dưới và tầng trên các căn hộ chiếm trọn bề rộng của khối CC. Điều này tạo thuận lợi cho việc thiết kế TGTN xuyên phòng cho các căn hộ và hành lang (xem Hình 2.12).
a. Tầng trên của cụm - Mặt bằng các tầng 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23 và 26 b. Tầng lưu thông của cụm - Mặt bằng các tầng 4, 7, 10, 13, 16, 19 và 22 c. Tầng dưới của cụm - Mặt bằng các tầng 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 và 24
Hình 2.11: Mặt bằng CC Vườn Sao Bắc Kinh, Trung Quốc [13]
a. Mặt bằng tầng dưới b. Mặt bằng tầng trên Hình 2.12: Mặt bằng CC Taidong, Thượng Hải, Trung Quốc [13]
Tổ hợp chung cư The Interlace ở Singapore
Tổ hợp CC The Interlace - nằm trên khu đất có diện tích 8 ha - gồm 31 khối CC (chiều cao tối đa 6 tầng) xếp chồng tạo hình lục giác đều trên TMB. CC có 24 tầng; với tổng diện tích sàn vào khoảng 170.000 m2; gồm 1.040 căn hộ các loại hộ (căn hộ có hai, ba và bốn phòng ngủ; căn hộ Penthouse) và các nhà vườn, diện tích từ 75m2 đến 586 m2. Trong tổ hợp còn có các không gian chức năng khác, như: bể bơi, trung tâm thể dục thể thao, khu mua sắm, khu vui chơi cho trẻ em, khu vườn, sân tennis, … Công trình tạo ra 8 khoảng sân mở trên mặt bằng tầng trệt, các khu vườn trên sân thượng, các
khu vực không gian công cộng và riêng tư khác nhau cho cộng đồng dân cư - xem Hình 2.13 [110].
a. TMB CC b. Phối cảnh tổng thể CC
Hình 2.13: Tổ hợp CC The Interlace, Singapore [110]
Thiết kế của Tổ hợp CC The Interlace không tuân theo các nguyên tắc thiết kế CC cao tầng truyền thống. Điểm độc đáo của công trình chính là bố cục hình khối với giải pháp xếp chồng các khối, tạo các sân trong, các khoảng đóng mở trên khối, ... Mặt dù dự án có mật độ cao, nhưng giải pháp bố cục này đã tạo được các không gian riêng cho các nhóm cư dân, tạo các góc nhìn phong phú, các không gian tràn ngập cây xanh, … Quá trình thiết kế có sự phân tích các yếu tố ánh nắng mặt trời, gió, các điều kiện khí hậu và tích hợp các chiến lược thiết kế thụ động hướng đến hiệu quả năng lượng và bền vững.
Trong thiết kế đã có một số giải pháp hướng đến khai thác hiệu quả TGTN cho công trình, như:
- Giải pháp xếp chồng các khối (cao 6 tầng) của dự án đã tạo ra các khoảng trống trên bề mặt khối để cho gió xuyên qua. Các khối nằm trước không chắn gió các khối sau. Việc bố trí các khối dựa trên sự nghiên cứu đặc điểm gió của địa điểm xây dựng.
- Giải pháp bố cục khối tạo ra 8 sân trong. Điều này tạo thuận lợi cho TG nhờ hiệu ứng đẩy nổi của không khí. Các sân trong này đều có các khoảng mở để đảm bảo TG nhờ áp lực khí động.
- Các giải pháp sử dụng cây xanh trên mái; cây xanh - mặt nước cho các sân trong và vườn trên cao; giải pháp che nắng cho công trình; … đã làm cho vi khí hậu trong công trình rất thuận lợi cho việc khai thác TGTN.
Khu chung cư Tái định cư Làng cá Nại Hiên Đông, Đà Nẵng
Khu chung cư tái định cư Làng cá Nại Hiên Đông gồm 05 khối nhà CC cao 12 tầng (với 627 căn hộ) là khu nhà ở xã hội, được xây dựng tại phường Nại Hiên Đông, quận Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng - xem Hình 2.14.
b. Phối cảnh tổng thể CC a. Tổng mặt bằng CC
Hình 2.14: Khu CC Tái định cư Làng cá Nại Hiên Đông, Đà Nẵng [7]
Một số giải pháp thiết kế góp phần mang lại hiệu quả TGTN cho khu CC Tái định cư Làng cá Nại Hiên Đông: mật độ xây dựng thấp (34%), tạo được các khoảng trống cho TGTN và không gian công cộng; bố cục TMB dạng chu vi có mở các khoảng trống về các hướng Đông và hướng Bắc (hướng gió chủ đạo tại Đà Nẵng) để đón gió đến các bề mặt CC; mặt bằng có dạng hình chữ nhật; MBTĐH có hành lang giữa, thoáng ở hai đầu hành lang giúp tăng cường TGTN cho hành lang và các căn hộ; ...
Hiệu quả TGTN của khu CC Tái định cư Làng cá Nại Hiên Đông được NCS phân tích và đánh giá bằng phần mềm AutoDesk CFD 2019 - xem Phụ lục 7.