Xem mẫu
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
MÔ 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
TÓM TẮT
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. Theo đó, sự gộp chung
hai loại vỏ bao che này vào thành một sẽ tạo ra một mô hình kết hợp có thể hỗ trợ các nhược
điểm và phát huy các ưu điểm qua lại giữa các loại vỏ bao che khi được đặt riêng lẻ. Kết quả
nghiên cứu có tiềm năng lớn áp dụng vào thực tế, đồng thời mở ra nhiều hướng nghiên cứu
mới cho lĩnh vực vỏ bảo che công trình, cũng như các ngành kĩ thuật – công 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 và môi trường của nó. Hai loại vỏ bao che
Khi diện tích đất cho các mảng cây xanh dần công trình bền vững đang dẫn đầu đó là: vỏ
cạn kiệt, TP. Hồ Chí Minh - đô thị lớn nhất bao che xanh (Green building envelope) và
cả nước, đang đối mặt với tình trạng không vỏ bao che phản ứng (Adaptive/ Responsive
khí bị ô nhiễm và bí bách. Việc lạm dụng các building envelope). Đây là hai loại vỏ có
nguồn năng lượng điện không tái tạo để điểu tiềm năng rất lớn để trả lại mảng xanh cho
hòa không khí bên trong công trình thường thành phố, đồng thời giúp tiết kiệm các
thấy, càng dẫn đến một vòng xoáy khủng nguồn năng lượng không cần thiết để kiến
hoảng về môi trường - năng lượng mà khó có tạo không gian thoải mái cho con người ở
thể thoát ra được. Trước tình hình đó, các bên trong công trình. Đi kèm với ứng dụng
giải pháp để đem trả lại diện tích xanh và hạn khoa học - công nghệ mới, hai loại vỏ này
chế nguồn năng lượng điện cho điều hòa đang trở thành một xu hướng tất yếu trong
không khí là rất bức thiết. thiết kế và xây dựng các công trình thân thiện
Các xu hướng kiến trúc bền vững trong đô thị với môi trường.
là một trong những giải pháp. Trong đó, quan Không còn quá mới trên thế giới, tuy vậy các
trọng là phạm trù là vỏ bao che công trình – xu hướng này chỉ mới manh nha trong vòng
nơi xảy ra tương tác trực tiếp giữa công trình chưa đầy một thập kỉ ở nước ta. Hiện tại, vỏ
475
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
bao che phản ứng (VBCPU) là một khái tường xanh đã được nghiên cứu và phát triển,
niệm khá mới, nhưng đối với vỏ bao che đa dạng về cấu tạo, đặc điểm thực vật và khả
xanh (VBCX), những năm gần đây chứng năng ứng dụng. Lợi ích của VBCX mà (cụ
kiến sự xuất hiện của nhiều công trình có ứng thể là tường và mái xanh) đã và đang được
dụng mô hình này, cụ thể là những công trình chứng minh, và công nhận qua rất nhiều các
có sử dụng các công nghệ trồng cây xanh nghiên cứu kĩ lưỡng. Lợi ích của dạng vỏ bao
trên mái, hoặc tường đứng. Có rất nhiều điều che này rất rộng về môi trường, kinh tế, và sự
kiện phù hợp để áp dụng các mô hình này thân thiện- thẩm mĩ14 [cho cả cộng đồng lẫn
trong Tp.Hồ Chí Minh song còn gặp nhiều cá nhân.
khó khăn lẫn về cả công nghệ, tính kinh tế và Mô hình vỏ bao che phản ứng
thị hiếu của cộng đồng. (Adaptive/Responsive building envelope)
Việc tích hợp yêu tố phản ứng vào yếu tố Vỏ bao che phản ứng là loại vỏ bao che có
xanh đem lại nhiều lợi ích thiết thực. Đó là khả năng thay đổi các đặc tính và có các
mô hình VBCPU có thể giúp giải quyết điểm thông số có thể điều chỉnh được một cách
hạn chế trong sử dụng mô hình VBCX như linh hoạt trong suốt thời gian sử dụng. Các
việc trồng cây trên mái xiên hoặc tường đứng thay đổi này được thực hiện để phản ứng lại
trên cao – vốn rất khó kiểm soát và thực hiện. với các tác động bên ngoài do thời tiết, khí
Yếu tố xanh, với sự phổ biến sẵn có sẽ giúp hậu hoặc sự thay đổi bên trong công trình15.
giới thiệu yếu tố phản ứng vào thành phố và Các loại VBCPU có khả năng làm giảm một
định hướng nó theo hướng xanh - thân thiện cách đáng kể năng lượng sử dụng cho công
hơn so với các VBCPU thông thường khác. trình (Perino 2008), cải thiện chất lượng môi
Mô hình kết hợp giữa VBCX và VBCPU có trường bên trong công trình (Luible 2015), và
thể làm tăng thêm những điểm mạnh và hạn đem lại tác động tích cực trong việc tận dụng
chế những điểm yếu qua lại giữa hai loại vỏ nguồn năng lượng tái tạo sử dụng cho công
bao che này. trình (Reynders,Nuytten, and Saelens
Mô hình khi áp dụng thực tế, sẽ giúp tận 2013)16. Sự thay đổi của VBCPU có thể diễn
dụng tối đa không gian để đưa lại mảng xanh ra dưới nhiều hình thức bao gồm các chuyển
vào thành phố. Đây là cách biến mỗi công động cơ học như quay, trượt; sự thay đổi về
trình trở thành một nguồn xanh nhằm cải hình dáng, kích thước, do giản nỡ, biến đổi
thiện chất lượng môi trường - không gian liên kết hình học, hay sự thay đổi về bản chất
sống. Một điểm quan trọng nữa đó là các phân tử trong chính bản thân vật liệu… Có
loại vỏ bao che sẽ tạo tác động tích cực đến thể nói VBCPU liên quan mật thiết với sự
mĩ quan của thành phố theo xu hướng tự phỏng sinh học, công trình - vật liệu thông
động hóa - hiện đại hóa. Đồng thời cũng góp minh và công nghệ nano3
phần giáo dục nâng cao ý thức cộng đồng về Mô hình kết hợp giữa vỏ bao che xanh và
môi trường. vỏ bao che phản ứng
Đối với các công trình xây mới, việc đưa vào
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP các mô hình vườn mái, vườn đứng là rất
Mô hình vỏ bao che xanh (Green building thuận lợi vì việc thêm vào thiết kế các không
envelope) gian để tiếp cận, chăm sóc và bảo trì là khá
Đây là lĩnh vực đang phát triển rất nhanh khi dễ dàng. Tuy nhiên đối với các công trình cải
nhắc đến hệ sinh thái đô thị và môi trường tạo, chắc chắn phải kể đến sự tương thích
xanh nhân tạo (Dunnett & Kingsbury, 2008) giữa kết cấu sẵn có với mô hình VBCX. Đối
bởi vì mô hình VBCX là cách đưa thiên
nhiên về với các công trình nhằm giải quyết 16, 2007
các vấn đề môi trường trong các đô thị lớn ADAPTIVE BUILDING ENVELOPES - Hanna
(Bohemen, 2005)i. VBCX có thể được tạo Modin, Sweden, 2014
16
nên bằng cách sử dụng mái xanh (greenroof) REVIEW OF CURRENT STATUS,
REQUIREMENTS AND OPPORTUNITIES FOR
hoặc tường xanh (greenwall) là các cấu kiện
BUILDING PERFORMANCE SIMULATION OF
mái và tường truyền thống được thiết kế để ADAPTIVE FACADES - Roel C.G.M. Loonen,
trồng được các loại cây trên bề mặt của nó. Eindhoven University of Technology, The
Hiện tại có rất nhiều các dạng mái xanh và Netherlands, February 5, 2016
476
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
với nhà có kết cấu yếu và mái xiên thì việc Việc quan sát - tiếp cận thường xuyên và dễ
tiếp cận và bảo trì càng trở nên phức tạp. Mặt dàng sẽ giúp cho việc chăm sóc thuận lợi hơn
khác, việc tiếp cận và bảo trì khó khăn cũng rất nhiều.
xảy ra với các dạng tường xanh (vườn đứng) Trong quá trình di chuyển lên xuống nhiều
ở vị trí trên cao. Việc kết hợp VBCPU vào lần, mái xanh sẽ được tận dụng để biến thành
VBCX sẽ giúp giải quyết được các vấn đề tường xanh trên mặt đứng. Tường xanh và
này. mái xanh sẽ liên hợp chuyển đổi để thích ứng
Mô hình mái xiên liên hợp với tường đứng với nhiệt độ môi trường bên ngoài bằng các
Đối với mái xiên, việc neo giữ mảng đất - đặc trưng hệ thống của mô hình vỏ che phản
thực vật, tưới tiêu, và chăm sóc là rất khó ứng: tự động lên xuống theo vận động của
khăn. Do đó, giải pháp gọn nhẹ và dễ kiểm mặt trời để che nắng cho công trình. Khi làm
soát như dạng mái xanh quảng canh kiểu việc trong giai đoạn tường đứng, các modun
modun thì hiệu quả hơn cả. Đây là dạng mái có thể tự quay quanh trục theo ánh nắng
xanh linh hoạt gồm hệ thống modun cây chiếu lên mặt đứng dựa vào cảm biến bức xạ
xanh liên kết với nhau mà trong đó đất, nước, để che nắng đồng thời tạo ra các khoảng lam
thực vật sẽ được gói gọn trong từng modun để lấy sáng, lấy gió tự nhiên cho công trình.
một, rất thuận tiện đưa lên xuống mái để Gió đi qua các lớp thực vật sẽ được làm sạch
chăm sóc và bảo trì. và mát hơn.
Khi được đặt ở vị trí trên cao, việc theo dõi Mô hình tường đứng trên cao
các mảng thực vật này sẽ rất khó, nên một Được cắt ra từ mô hình mái xiên liên hợp
phương pháp tiếp cận khác so với cách đặt với tường đứng, mô hình tường đứng trên
mảng thực vật và hệ thống tưới cố định cao cũng sẽ có những đặc điểm tương tự. Các
truyền thống trên mái, là diii chuyển các modun được dàn trải lên trên mặt đứng ở trên
modun cây xanh lên xuống thường xuyên để cao hay thu lại xuống một vị trí thấp hơn phụ
tiện cho việc tưới, theo dõi và chăm sóc. thuộc vào độ ẩm của modun. Các chuyển
Việc đưa các modun xuống vị trí thấp hơn, động quanh trục để che nắng và đón gió thực
dễ tiếp cận hơn được cảm ứng bằng độ ẩm hiện theo cảm biến nhiệt. Việc tưới cũng
trong lớp thực vật: khi được độ ẩm xuống được thực hiện sau khi đã thu xuống và chăm
thấp cảm biến sẽ thông báo về hệ thống kích sóc được tiến hành một cách chủ động.
hoạt đưa các modun xuống để tưới nước.
Hình 1. Phạm vi áp dụng của mô hình cho nhà phố và nơi công cộng
Mô hình này có thể ứng dụng làm vỏ bao che Một mô hình đề xuất có các đặc điểm phân
hai lớp (douple-skin façade) cho các công tích theo mô hình kết hợp giữa hai loại vỏ
trình cao ốc có mặt đứng làm hoàn toàn bao che được thực hiện. Mô hình nhìn chung
bằng kính, để tận dụng khoảng gió và ánh phản ánh được cách thức làm việc và tính
sáng tự nhiên vào các văn phòng thay vì hiệu quả tổng quát của cách tiếp cận mới. Dĩ
dùng điều hòa và hệ thống chiếu sáng nhân nhiên các biện pháp kĩ thuật – công nghệ chi
tạo. tiết sẽ có những phương án khác nhau tùy
theo đối tượng áp dụng trong từng trường
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN hợp cụ thể. Đề xuất sau đây chỉ là một trong
477
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
nhiều các phương án thích như các mái nhà xiên và tường đứng ở
Modun được gắn thành hệ thống theo từng vị trí trên cao.
hàng, lớp thực vật bên trong sử dụng lớp Nghiên cứu chủ yếu mang tính chất định
thảm thực vật trồng sẵn được neo giữ bên hướng, mở ra một cách tiếp cận mới đối với
trong lớp vỏ nhẹ, kín nước tương đối và dễ các loại vỏ bao che, đề xuất một mô hình kết
dàng di chuyển. Modun có thể tự xoay quanh hợp có triển vọng khi áp dụng vào thực tế
trục theo các góc khác nhau và thu gọn nằm cho nhiều loại công trình khác nhau. Vì mô
theo phương ngang khi được đưa xuống thấp. hình để hoàn thiện cần có sự tham gia phối
Hệ thống di chuyển lên xuống được thực hợp nhiều lĩnh vực liên ngành như kiến trúc,
hiện gồm động cơ gắn với hệ thống các cảm xây dựng, cộng nghệ tự động hóa - kĩ
biến như độ ẩm, cảm biến nhiệt, ánh sáng để thuật,… nên dù đã đề cập hầu hết các khía
tự động thay đổi vị trí lên xuống và xoay tại cạnh để tạo nên một mô hình toàn diện, song
chỗ theo tín hiệu môi trường. vẫn chưa chuyên sâu, và cần được nghiên
Mô hình có thể áp dụng để làm mặt đứng cứu thêm khi đi vào thiết kế chi tiết các bộ
cho các ngôi nhà phố dùng để che nắng, giảm phận. Để đưa mô hình vào thực tiễn cần có
tiếng ồn; đón gió và điều hòa nhiệt. Áp dụng những bước chuyển tiếp và thời gian nhất
để trang trí, tạo không gian mới lạ cho các định. Tuy nhiên với xu hướng phát triển
nơi công cộng như trung tâm thương mại, nhanh của kiến trúc bền vững và các dạng vỏ
trường học, quán café,… nhằm tạo ra không bao che, mô hình kết hợp sẽ có chỗ đứng
gian xanh động mới mẻ và thú vị cho cảnh trong một tương lai không xa trong các đô
quan đô thị. Trong tương lai, có thể mở rộng thị.
phạm vi áp dụng cho các cao ốc, chung cư để Các nghiên cứu tiếp theo có thể thành lập
tận dụng tối đa diện tích phủ xanh trong đô nhiều các mô hình kết hợp khác nhau khái
thị. toán kĩ lưỡng chi phí lắp đặt, vận hành và
bảo trì mô hình, tính toán chi tiết mức độ sử
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ dụng năng lượng và hiệu quả sử dụng của mô
Thông qua việc nghiên cứu các xu hướng vỏ hình.
bao che công trình bền vững trên thế giới Đối với các lĩnh vực có liên quan là công
nhóm nghiên cứu đã kết hợp hai mô hình hai nghệ tự đông hóa, kĩ thuật cơ điện,… có thể
mô hình VBCX và VBCPU phù hợp với các đề ra các biện pháp di chuyển độc lập các
điều kiện trong các đô thị. Mô hình kết hợp modun, hệ thống chuyển động tiết kiệm
giải quyết được các vấn đề khó khăn hiện tại năng, quản lý thông tin về phản ứng của mô
trong việc ứng dụng mái xanh, tường xanh hình, nhằm tối ưu tính tự động hóa.
cho các loại đối tượng công trình chưa tương
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
nguon tai.lieu . vn
