Những trường hợp điển hình trên thế giới 19

2. Mục tiêu nghiên cứu 1 

1.2.4 Những trường hợp điển hình trên thế giới 19

Trong bối cảnh phát triển bền vững đang trở thành xu hướng tất yếu của tất cả các quốc gia trên thế giới, các nguyên tắc thiết kế sinh thái (bao gồm các kỹ thuật thân thiện môi trường) ngày càng được áp dụng rộng rãi trong phát triển các đô thị - không chỉở các nước phát triển

ở Tây Âu hay Bắc Mỹ mà bắt đầu lan rộng ở các nước đang phát triển như Brazil, Trung Quốc, Malaysia và Thái Lan… Một số trường hợp điển hình được giới thiệu dưới đây đã áp

dụng thành công các nguyên tắc thiết kế sinh thái theo những cách khác nhau phù hợp với

điều kiện cụ thể của từng trường hợp.

(1) Vùng đô thị Bắc Kinh, Trung Quốc và Khu phức hợp Linked Hybrid

Vùng đô thị Bắc Kinh nằm ở phía bắc Trung Quốc, tổng diện tích 16.807,8 km2, tổng dân số

13,8 triệu người. Là khu vực có nhiệt độ trung bình hàng năm 12oC, mật độ dân số trung bình 821 người/km2, lượng mưa trung bình 640mm/năm. Trong đó, núi chiếm 62% diện tích bề

mặt, diện tích khu vực đồng bằng 38% diện tích toàn tỉnh. Tuy nhiên, ngày nay các mảng xanh, các vành đai xanh đã dần biến mất bởi hoạt động con người.

Hiện nay, các vấn đề môi trường vùng đô thị Bắc Kinh gặp phải là: (i) sự xâm lấn cây xanh, cảnh quan thiên nhiên do quá trình đô thị hóa; (ii) các mảng xanh, vành đai xanh chưa được bảo vệđúng cách; (iii) các công trình xây dựng chỉ quan tâm đến mặt thẩm mỹ, kiến trúc công trình, chưa quan tâm đến khía cạnh môi trường. Từ những vấn đề trên, Chính quyền địa phương đã xác định rõ để giải quyết hiện trạng môi trường trên phải dựa vào các nguyên tắc xây dựng sinh thái của thế giới.

Tại Bắc Kinh, một trong những mô hình phát triển thành công thiết kế sinh thái vào đô thị là khu phức hợp Linked Hybrid, được xây dựng ngay trong trung tâm thành phố Bắc Kinh. Khu phức hợp Linked Hybrid, do Steven Holl thiết kế, được hình thành từ tám tháp riêng lẻ với hơn 700 căn hộ, các cửa hiệu bán lẻ và trung tâm thương mại. Như một “thành phố trong lòng thành phố”, Linked Hybrid trở thành một cộng đồng nơi mà con người có thể dễ dàng đi bộ

tới khách sạn, quán cà phê, tiệm giặt ủi, các đền đài, hiệu sách,…

Hình 1.2 Toàn cảnh khu Linked Hybrid

Không gian công cộng của Linked Hybrid được chia thành ba cấp độ. Đầu tiên, cấp độ ở

dưới đất, bao gồm các cửa hiệu, một rạp chiếu bóng, một khách sạn có 60 phòng và các dịch vụ tiện ích khác. Cấp độ thứ hai bao gồm các cây cầu trên không kết nối tám toà tháp với nhau. Và cấp độ trên cùng là vườn trên mái, nơi con người có thể thư giăn và ngắm toàn cảnh Bắc Kinh.

Hình 1.3 Không gian công cộng ở Linked Hybrid

Để phát triển phù hợp với xu hướng bền vững hiện nay, một số các công nghệ sau đã được sử

dụng ở Linked Hybrid:

Điều hoà nhiệt độ

Một hệ thống bơm địa nhiệt, bao gồm 660 giếng địa nhiệt đặt chìm 100m dưới mặt đất, là nguồn toả nhiệt nóng lạnh phức hợp. Theo Holl, đây chính là dự án giếng địa nhiệt lớn nhất trong lịch sử các khu dân cư. Việc tuần hoàn nước thông qua một hệ thống ống được cài đặt dưới các sàn nhà bêtông sẽ cho nước có nhiệt độ nằm trong khoảng 28 đến 30oC vào mùa

đông và khoảng 18-20oC vào mùa hè. Vì vậy hệ thống này có thể giữ nhiệt độ trong nhà dưới 20oC vào mùa đông và cao nhất 26oC vào mùa hè.

Thông gió

Thông thường tại Bắc Kinh, máy giữ độ ẩm không khí được sử dụng trong các không gian sống đểđiều hoà nhiệt độ; tuy nhiên, các dụng cụ này thường ẩm ướt và nguy cơ sản sinh ra vi khuẩn và các bệnh qua giao tiếp. Chính vì vậy, Linked Hybrid đưa ra một hệ thống khí sạch thay thế, cho phép tạo độẩm từ 30-70% tất cả thời gian. Hệ thống mang lại không khí trong lành từ đỉnh của toà nhà, và sau đó phân tán luồng không khí này thông qua các điểm lấy không khí vào mỗi căn hộ và không gian chung. Khí thải được loại bỏ trong phòng tắm và nhà bếp thông qua hệ thống thu hồi khí thải trên mái.

Bề mặt công trình

Cấu trúc vỏ bao che phức hợp hiệu năng cao bao gồm các kết cấu bằng bêtông, được cách ly với bên ngoài, và một lớp tường lam kính.

Các cửa sổ là cửa kính hai lớp, giữa hai lớp kính có khí argon cách nhiệt. Chúng được lắp vào tường bên ngoài với nồng độ cao, và chống ăn mòn cao. Các kiến trúc sư cũng nghiên cứu hệ

thống sun-shading bên ngoài để tăng thẩm mỹ và bảo vệ công trình khỏi sự gia tăng nhiệt mặt trời.

Hệ thống xử lý nước tại Linked Hybrid bao gồm hệ thống nước lạnh, nước nóng, nước xám và hệ thống nước dùng để uống, hệ thống nước thải và hệ thống cống rãnh. Một ao nước 7000m2 được kết nối với tháp nước hai tầng để tạo cơ sở cho quá trình xử lý nước xám, sử

dụng cho tưới cây, vệ sinh và điều hoà nước. Linked Hybrid cũng sử dụng vườn trên mái để

chứa nước mưa vừa tạo cảnh quan vừa dùng cho chữa cháy.

Nhìn chung, dự án Linked Hybrid đã được xếp hạng Vàng theo hệ thống xếp hạng của LEED, là một bước ngoặt mới trong việc phát triển các công trình xanh ở Trung Quốc. Từ dự án này, cũng có thể thấy rằng thiết kế sinh thái không chỉ áp dụng cho việc xây dựng các KDCST tại các vùng đất ngoại thành, các khu đất mới mà ngay tại trung tâm thành phố. Nếu biết kết hợp

địa hình và cảnh quan hiện có cùng các ứng dụng khoa học kỹ thuật hiện đại, con người cũng có thể tạo nên một thành phố nhỏ ngay trong lòng Thành phố cũ, vừa tận dụng lại diện tích hiện có vừa tạo thêm nhiều cảnh quan thiên nhiên giúp con người cảm thấy thoải mái, gần gũi với môi trường khi sống và sinh hoạt trong đó.

(2) Dự án nhà ở Hockerton (Hockerton Housing Project-HHP)

Hình1.4 Toàn cảnh làng Hockerton (Anh, 2004)

Dự án nhà ở Hockerton (HHP) là một đổi mới, là sự phát triển bền vững ở làng Hockerton gần Southwell, Nottingham. Bắt nguồn từ cảm hứng và kiến trúc ngôi nhà của hai kiến trúc sư

Brenda Vale và Robert Vale, dự án đã hoàn tất vào tháng 9 năm 1998, sau 3 năm thiết kế và 18 tháng xây dựng. Đây là một trong những hệ thống tiết kiệm năng lượng đầu tiên ở Anh (tiêu thụ năng lượng bằng không). HHP tọa lạc ở vị trí trung tâm của Nottingham, cách Southwell 2 dặm và cách thị trấn Newark 7 dặm, nằm bên ngoài ranh giới làng Hockerton. Dự án nhà Hockerton được áp dụng cho năm ngôi nhà, được xây dựng trên diện tích 10 hecta bên ngoài làng Hockerton. Với mục đích hạ thấp chi phí xây dựng và phát triển bền vững, các vật liệu và kỹ thuật sau đã được áp dụng:

Vật liệu xây dựng

Sử dụng vật liệu địa phương, vật liệu tự nhiên càng nhiều càng tốt, tuy nhiên vẫn phải đảm bảo sự cân bằng giữa lợi ích và thuận tiện trong xây dựng. Bao gồm chọn vật liệu bền vững, tiêu thụ ít năng lượng, vật liệu tái chế, vật liệu có tính dẫn nhiệt cao, không gây ảnh hưởng

đến môi trường. Sử dụng nguồn gỗ xây dựng bền vững, sơn thì chọn loại bay hơi thấp và các loại mái ngói bằng đất sét.

Hình 1.5 Một ngôi nhà điển hình ở Hockerton (Anh, 2004)

Các công nghệ giảm nhiệt, tiết kiệm năng lượng trong nhà

Có rất nhiều cách đểđiều hòa nhiệt độ trong nhà. Ở Hockerton, sự cách ly và các bề mặt phủ

chính là giải pháp cho vấn đề này. Các phương pháp chính đểđiều hòa nhiệt:

• Độ cách ly cao đối với tất cả bề mặt bên ngoài ngôi nhà;

• Giảm sự gia tăng nhiệt trong nhà và bên ngoài bằng việc sử dụng các vùng đệm, tường kính, và mái hiên;

• Mái, tường được che phủ xanh (vườn trên mái, dây leo);

• Sử dụng các dạng kính nhiều lớp (lắp kính 2 lớp hay 3 lớp, giữa chèn khí argon) với

độ giữ nhiệt thích hợp cho các thành phần chính của ngôi nhà, giảm năng lượng điện tiêu thụ cho việc thắp sáng và điều hòa nhiệt độ vào mùa đông (cửa sổ, cửa chính lắp 3 lớp kính, tường lắp 2 lớp kính);

• Thông gió cho ngôi nhà thông qua việc sử dụng máy thông gió thu hồi nhiệt.

Bằng việc áp dụng các phương pháp trên, dự án đã tiết kiệm được 50% nhu cầu tiêu thụ năng lượng điện so với các ngôi nhà truyền thống.

Ngoài việc lắp đặt hệ thống kính trong kiến trúc ngôi nhà để cung cấp nước nóng cho nhà, HHP dùng các bồn chứa “Hotsi” cách ly cao tiết kiệm được 50% năng lượng sử dụng so với các hệ thống nước nóng truyền thống.

Tuốc bin gió và các mái nhà có gắn pin năng lượng mặt trời cũng là các công nghệ cũng được sử dụng..

Hình 1.7 Tuốc-bin gió tạo năng lượng ở Anh, 2004

Quản lý Nước

Để tiết kiệm nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt, ở Hockerton đưa ra các biện pháp như: giảm lượng nước dội vệ sinh, hạn chế lượng nước dùng trong tắm giặt và vệ sinh cá nhân.

Nước xám sẽđược thu gom sau nhà cùng nước mưa từđường và các vùng đất xung quanh và

đưa đến hầm chứa. Sau đó nước sẽđược bơm và trữ vào các hồ chứa nhân tạo, có sức chứa 150m3 tương đương lượng nước dùng trong 100 ngày.

Nước thải cũng được xử lý bằng các hệ thống bãi sậy. Nước sau khi được xử lý sơ bộ sẽ chảy vào bãi sậy, tại đây các rễ cây sẽ cung cấp oxy cho vi khuẩn trong nước phân hủy các mầm bệnh. Nước sau xử lý tại các hệ thống này, tốt về mặt cảm quan, cung cấp nhiều chất dinh dưỡng trong nước,

đạt tiêu chuẩn nước tắm. Hiện tại, Hockerton cũng có hệ thống thu gom riêng lẻ và chứa nước dùng cho các nhu cầu khác nhau.

Chính sách giao thông

- Mỗi gia đình chỉđược phép có một phương tiện sử dụng nhiên liệu xăng dầu;

- Mở rộng việc sử dụng các phương tiện giao thông khác như xe đạp, xe điện và sự phân luồng giao thông hợp lý;

- Tạo các con đường mòn nối liền các trường học địa phương, cửa hiệu ở Southwell và Sustrans thuận tiện cho giao thông bằng xe đạp.

Chính sách tái chế vật liệu

Để giảm vật liệu đóng gói thực phẩm, tại Hockerton, người ta trồng thực phẩm ngay trong vườn nhà, tránh sử dụng vật liệu không cần thiết. Tất cả chất thải hữu cơ được làm phân compost. Nhựa, lon đồ hộp và giấy không sử dụng lại được sẽ được thu gom cho tái chế. Ngoài ra, nhiều vật liệu trong nhà dư ra sẽ được để dành và dùng vào các hoạt động khác trong nhà.

Tuy đây chỉ là dự án qui mô nhỏ, áp dụng cho năm nhà ngoại ô làng Hockerton, bước đầu đã

đạt được nhiều hiệu quả trong việc sử dụng tiết kiệm năng lượng, vật liệu theo hướng bền vững.

(3) Thiên niên kỷ Xanh (Millennium Green), Collingham.

Được thành lập từ năm 1999, khu Collingham gần Netwark, Anh với diện tích là 3,6 mẫu Anh (1,44ha) gồm có 24 hộ cư dân và một trung tâm mua sắm. Nét đặc biệt của khu vực là các ngôi nhà tiết kiệm năng lượng được xây dựng bởi các vật liệu ít tổn hại đến môi trường như

gỗ, vật liệu tái chế giấy. Kết quả, các ngôi nhà sẽ tiết kiệm ít nhất từ 50-70% năng lượng tiêu thụ so với các ngôi nhà truyền thống khác, và giảm sự phát thải khí CO2đến 70%.

Hình 1.9 Millennium Green, Collingham (Anh, 2004)

Kiến trúc xây dựng

Các ngôi nhà ở dạng liên kế hay riêng lẻđược quy hoạch hợp lý với các mảng xanh nội bộ. Vị

trí của các ngôi nhà phải đảm bảo nhận được ánh sáng mặt trời nhiều nhất về hướng Nam. Mục đích là tận dụng tối đa ánh sáng mặt trời, tăng bức xạ nhiệt hấp thụ vào hệ thống nước nóng và giảm năng lượng cho chiếu sáng thông qua hệ thống lắp kính trên mái.

Gạch truyền thống và gạch block được sử dụng để xây tường, trong khi mái bằng đất sét hoặc bêtông đặt trên màng thông gió kết cấu bằng gỗ xà cừđược xem là ưu tiên trong thiết kế mái tại khu vực. Cấu trúc này tạo cho mái có giá trị U-value 0,15 W/m2.k.

Các khung cửa sổ bằng gỗ với lớp phủ bên ngoài ít phát thải và có gắn kính được xem là phù hợp cho thiết kế nhà ở Collingham.

Bảo tồn các nguồn tài nguyên

Bảo tồn các nguồn tài nguyên chính là một cố gắng lớn được tạo ra trong suốt quá trình thiết kếđể giảm lượng tiêu thụ tài nguyên không có khả năng phục hồi trong quá trình hoạt động của ngôi nhà. Các phương pháp được áp dụng bao gồm:

Sưởi ấm. Các nồi hơi ngưng tụ khí, lò sưởi với hệ thống điều khiển nhiệt tĩnh cùng với hệ

thống điều khiển nhiệt tự động được lắp đặt cho tất cả các hộ gia đình để sưởi ấm nhiệt độ

trong nhà. Ngoài ra nước nóng được cung cấp bởi sự kết hợp của những lò hơi và các mái có lắp đặt hệ thống thu nhiệt. Hệ thống này giảm được 60% nhiên liệu thông thường cung cấp nước nóng cho sinh hoạt.

Chiếu sáng. Để tiết kiệm năng lượng điện cho chiếu ssáng, các hộ gia đình trong khu vực đã thay thế các chùm đèn treo bằng đèn huỳnh quang. Ngoài ra, việc lắp đặt nút điều khiển phía trước cửa cũng tạo thuận lợi cho người dân có thể tắt hết đèn bên trong khi ra ngoài.

Thông gió. Việc thông gió đưa ra phải thỏa mãn cung cấp khí sạch và loại bỏ hơi ẩm cho các hộ gia đình. Hai phương pháp được áp dụng ở Collingham như sau:

- Hệ thống thông hơi thu hồi nhiệt giúp thông khí thải ra từ nhà bếp, phòng tắm và thay thế nó bằng khí sạch, đun nóng trước bằng khí thải trước khi thải vào các khu vực sống chính. Hiệu quảđạt được từ hệ thống này 70%.

- Hệ thống thông gió thụđộng được lắp đặt trong nhà bếp và nhà tắm để loại bỏ khí ẩm.

Bảo tồn nước

Để tiết kiệm nước dùng cho sinh hoạt, hiện nay tại Collingham, người dân được khuyến khích sử dụng các thiết bị tiết kiệm nước như van nước, vòi hoa sen tiết kiệm nước, v.v. Việc tận dụng lại nguồn nước cho các nhu cầu như dội nước vệ sinh, rửa máy móc, và tưới vườn bằng các bồn chứa nước mưa cũng là một trong những biện pháp tiết kiệm nước. Hệ thống “Freerain” là hệ thống được sử dụng cho mục đích này, bao gồm bồn chứa ngầm, bể lọc và bơm chìm, tuy nhiên hệ thống này không cung cấp nước uống. Còn nước chảy tràn từ hệ

thống sẽ chảy vào hệ thống cống rănh địa phương. Hệ thống này áp dụng đã giảm được 50% nhu cầu nước dùng trong sinh hoạt.

Quản lý chất thải rắn

Tại Collingham, bên cạnh việc thu gom rác tại nguồn, Chính quyền tạo nhiều điều kiện thuận lợi để giúp người dân tái chế thủy tinh, giấy, thùng carton, đồ hộp, nhôm, v.v.

Cảnh quan

Nhiều mảng xanh công cộng được xây dựng ở ngay trung tâm (cây ăn trái, cây bụi và các loại cây du nhập từ nước ngoài) kết hợp với các dòng sông, suối tiếp giáp bên ngoài khu vực cũng góp phần tạo thêm cảnh quan và tấm chắn xanh che chở cho khu vực.

Giao thông

Khuyến khích người dân đi bộ, sử dụng xe đạp, các loại xe điện trong giao thông bên cạnh các phương tiện giao thông công cộng như xe buýt hay xe điện.

Chi phí xây dựng các ngôi nhà này có thể đắt hơn 10% so với các ngôi nhà truyền thống, nhưng về lâu dài, sẽ tiết kiệm một chi phí lớn cho các nhu cầu năng lượng tiêu thụ trong quá trình hoạt động. Bên cạnh đó, Chính quyền cũng tạo thêm nhiều chỗ làm, nơi vui chơi giả trí trong khu vực chứ không chỉ chú trọng vào việc tiết kiệm năng lượng. Vì vậy, Collingham không chỉ tạo không gian xanh, tiết kiệm năng lượng trong cuộc sống, bảo vệ môi trường mà