EnglishNhững lo ngại về biến đổi khí hậu và lượng khí thải carbon tiếp tục gia tăng, khiến ngày càng nhiều chính phủ, doanh nghiệp và nhà hoạch định chính sách tìm kiếm sự đóng góp và giải pháp từ môi trường xây dựng. Hãy đến với thiết kế thụ động – thứ mà một số người gọi là tương lai của kiến trúc.
Trung tâm Cựu sinh viên Gorecki của JLG Architects, dự án LEED Bạch kim đầu tiên ở Bắc Dakota
Theo Architecture 2030, môi trường xây dựng chiếm 42% lượng khí thải carbon toàn cầu hàng năm. Đồng thời, các chuyên gia dự đoán rằng sự gia tăng đáng kể nhất trong tăng trưởng xây dựng và cơ sở hạ tầng của nhân loại sẽ diễn ra trong 40 năm tới.
Làn sóng mở rộng xây dựng nhanh chóng này đòi hỏi một cách suy nghĩ mới về cách các công trình được thiết kế, xây dựng và vận hành.
Hãy đến với thiết kế thụ động – thứ mà một số người gọi là tương lai của kiến trúc.
Giới thiệu về kiến trúc thụ động
Kiến trúc thụ động, còn được gọi là thiết kế tòa nhà thụ động, là một chiến lược thiết kế tận dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên – chẳng hạn như ánh sáng mặt trời và gió – để tạo ra một môi trường sống thoải mái, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường.
Phương pháp này làm giảm nhu cầu sử dụng hệ thống sưởi ấm và làm mát truyền thống, giảm lượng khí thải carbon của tòa nhà và tác động tổng thể đến khí hậu.
Mặc dù kiến trúc thụ động lần đầu tiên trở nên phổ biến trong cuộc khủng hoảng năng lượng những năm 1970 ở Hoa Kỳ, nhưng kể từ đó, nó đã trở thành một phong trào toàn cầu, được cải tiến ở Đức và lan rộng sang Scandinavia, Chile và hơn thế nữa.
Trường Trung học Benjamin Banneker ở Washington, DC, là một tòa nhà được chứng nhận LEED bạch kim và là trường trung học có hiệu suất năng lượng tốt nhất ở Mỹ. Hình ảnh do Perkins Eastman cung cấp.
Các trụ cột chính của kiến trúc thụ động
Tòa nhà thụ động khai thác các nguồn tài nguyên thiên nhiên và khí hậu địa phương, tuân theo các nguyên tắc thiết kế cơ bản. Những chiến lược này giúp đạt được mức hiệu quả năng lượng cao mà không ảnh hưởng đến sự thoải mái. Cuối cùng, mục đích là tạo ra những tòa nhà tốt hơn cho con người và môi trường.
Dưới đây là một số trụ cột quan trọng của thiết kế thụ động:
Các tòa nhà ưu tiên kết cấu nhằm mục đích kín khí nhất có thể, cho phép chúng sử dụng ít năng lượng hơn nhiều để sưởi ấm và làm mát. Chiến lược HVAC đảm bảo người sử dụng trải nghiệm nhiệt độ thoải mái và chất lượng không khí tốt.
- Vỏ bọc tòa nhà kín khí ngăn thất thoát không khí đã được điều hòa và giảm thiểu độ ẩm.
- Vật liệu hiệu suất cao tối ưu hóa khả năng cách nhiệt của tường, cửa sổ, sàn và mái đồng thời mang lại độ bền vượt trội.
- Kết cấu che nắng chặn ánh sáng mặt trời trực tiếp để giảm thiểu ánh sáng chói và quá nóng.
- Tỷ lệ và vị trí của kính chào đón hoặc chặn năng lượng mặt trời để sưởi ấm và làm mát.
- Hướng của tòa nhà tối ưu hóa khả năng tiếp xúc tự nhiên với ánh sáng ban ngày và giảm sử dụng năng lượng.
- Vật liệu có khối lượng nhiệt cao như bê tông, đá và gạch hấp thụ nhiệt trong suốt cả ngày, cân bằng nhiệt độ và cho phép thu hồi độ ẩm.
- Hệ thống trao đổi nhiệt đảm bảo duy trì nhiệt độ trong nhà mong muốn khi không khí trong lành được hút vào.
Tiêu chuẩn Passivhaus, do Tiến sĩ Wolfgang Feist ở Darmstadt, Đức tạo ra, phác thảo các yêu cầu nghiêm ngặt nhất đối với thiết kế thụ động. Nhưng các tiêu chuẩn khác cũng thúc đẩy các hoạt động xây dựng xanh, bao gồm hệ thống xếp hạng LEED của Hội đồng Công trình Xanh Hoa Kỳ và Minergie International của Liên bang Thụy Sĩ.
Ngôi nhà Iowa Nest của Sterner Design, một ngôi nhà dành cho một gia đình có năng lượng bằng không.
Mang lại lợi ích cho con người và hành tinh: tại sao nên áp dụng kiến trúc thụ động
Kiến trúc thụ động mang lại nhiều lợi ích cho cư dân tòa nhà, doanh nghiệp, chính phủ và trái đất. Đối với chủ nhà, thiết kế thụ động mang lại sự thoải mái, chất lượng cuộc sống cao hơn và giảm hóa đơn năng lượng. Đồng thời, nó giúp chính quyền địa phương và các tập đoàn đạt được các mục tiêu về khí thải carbon.
Dưới đây là một số lợi ích hàng đầu của kiến trúc thụ động, như được nêu ra bởi Passivehaus Trust của Vương quốc Anh.
- Cải thiện hiệu suất tòa nhà
Thiết kế thụ động mang lại hiệu suất tòa nhà vượt trội trên diện rộng, bao gồm giảm tiêu thụ năng lượng, thông gió hiệu quả hơn và xây dựng chất lượng cao hơn. Những ngôi nhà thụ động có khả năng phục hồi tốt hơn và ít bị hư hại hơn – một lợi ích thậm chí còn trở nên quan trọng hơn khi biến đổi khí hậu và thiên tai gia tăng.
- Giảm lượng khí thải carbon
Các nhà khoa học đồng ý rằng lượng khí thải carbon phải đạt mức bằng không vào năm 2050 để duy trì khí hậu có thể sống được. Sự chuyển đổi này là một trong những thách thức cấp bách nhất hiện nay – một thách thức không thể đạt được nếu không có sự chuyển đổi cơ sở hạ tầng lớn. Thiết kế thụ động đóng một vai trò quan trọng trong hành trình hướng tới mức phát thải ròng bằng không, giúp giảm lượng khí thải carbon và giảm đáng kể nhu cầu cao điểm.
- Cải thiện sức khỏe và tinh thần
Chất lượng không khí trong nhà kém có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe. Mặc dù không phải là phương pháp chữa bệnh, nhưng kiến trúc thụ động giúp giảm bớt các tác động đến sức khỏe bằng cách cung cấp hệ thống thông gió tốt hơn, giảm chất gây ô nhiễm không khí và khai thác ánh sáng ban ngày. Các tòa nhà thụ động ít có khả năng quá nóng vào mùa hè hoặc quá lạnh vào mùa đông, cải thiện chất lượng cuộc sống cho cư dân.
- Tăng tiết kiệm chi phí
Các tòa nhà thụ động có chi phí vận hành hợp lý hơn, nhưng lợi ích tài chính không dừng lại ở đó. Chúng cũng có thể giảm nghèo đói về nhiên liệu, cải thiện giá trị vốn, giảm chi phí bảo trì và giảm chi phí vay với các khoản vay thế chấp xanh. Các tòa nhà thụ động ít có khả năng có thời gian trống cho thuê và chúng giữ được giá trị trong trường hợp có luật carbon trong tương lai.
Trung tâm Đổi mới Scion nổi tiếng thế giới ở New Zealand, một tòa nhà không carbon được làm hoàn toàn bằng gỗ. Hình ảnh do RTA Studio cung cấp.
Hiểu những quan niệm sai lầm phổ biến về kiến trúc thụ động
Khi kiến trúc thụ động ngày càng phổ biến, một số quan niệm sai lầm vẫn tồn tại. Hãy cùng vạch trần một số lầm tưởng phổ biến nhất:
- Kiến trúc thụ động đắt hơn
Thiết kế thụ động không nhất thiết phải đắt hơn các chiến lược xây dựng truyền thống.
Những ngôi nhà thụ động có thể có giá chỉ từ 150 đến 500 đô la mỗi foot vuông, tùy thuộc vào chất lượng hoàn thiện, vị trí và các yếu tố khác. Phạm vi thấp hơn so với nhà thiết kế không thụ động.
Tuy nhiên, chi phí vận hành thấp hơn đáng kể so với các tòa nhà truyền thống, mang lại khả năng tiết kiệm chi phí đáng kể trên tổng vòng đời tòa nhà. Một nghiên cứu cho thấy rằng thiết kế thụ động có thể giảm chi phí vòng đời từ 12-52%, với thời gian hoàn vốn bắt đầu sớm nhất là sáu tháng.
Thiết kế chu đáo có thể giảm thêm chi phí xây dựng. Các công ty như Passive Design Solutions đang thiết kế những ngôi nhà thụ động với chi phí tương đương với những ngôi nhà truyền thống.
- Kiến trúc thụ động hạn chế thiết kế
Các tòa nhà thụ động không nhất thiết phải bị giới hạn về thiết kế, phạm vi hoặc thẩm mỹ. Từ Biệt thự A ở Áo đến Ngôi nhà OutsideIN ở Chile, những ngôi nhà thụ động ngày nay có phạm vi từ hiện đại và truyền thống đến tiên phong.
Kiến trúc thụ động thương mại cũng đa dạng về phong cách và độ phức tạp. Thành phố Y tế Sheikh Khalifa ở Abu Dhabi và The Crystal ở London là hai ví dụ về thiết kế bền vững nổi tiếng thế giới.
- Kiến trúc thụ động chỉ dành cho các tòa nhà dân cư
Các chương trình chứng nhận nhà ở như Built Green ở Bang Washington đang giúp thúc đẩy phong trào nhà thụ động ở Hoa Kỳ. Nhưng thiết kế thụ động không chỉ dành cho các tòa nhà dân cư. Các dự án thương mại quy mô lớn như tòa nhà chọc trời, khách sạn và trường học mang đến một số cơ hội lớn nhất để giảm sử dụng năng lượng tòa nhà và tạo ra tác động với kiến trúc bền vững.
Trung tâm Winthrop ở Boston, tòa nhà văn phòng Passive House lớn nhất thế giới, tự hào có các chứng nhận từ Passivehaus, LEED Bạch kim và WELL Gold. Tương tự, tòa nhà Solar XXI ở Lisbon, Bồ Đào Nha, sử dụng kết hợp các nguyên tắc thiết kế thụ động và công nghệ năng lượng tái tạo để tạo ra một phòng thí nghiệm quốc gia năng lượng thấp.
Thúc đẩy thiết kế tòa nhà xanh của bạn với SketchUp
Kiến trúc thụ động có tiềm năng thay đổi hoàn toàn cách con người sống, làm việc và phát triển hài hòa với hành tinh. Nó khuếch đại hiệu suất tòa nhà, bảo vệ tài nguyên của hành tinh và mang lại sự thoải mái và hạnh phúc cao hơn.
Phân tích ánh sáng ban ngày bằng SketchUp và Sefaira cho một ngôi nhà ở. Hình ảnh do Sterner Design cung cấp.
Các công cụ như PreDesign và Sefaira tạo điều kiện thuận lợi cho quy trình thiết kế thụ động liền mạch, cung cấp phân tích giai đoạn đầu để có hiệu suất tòa nhà tốt hơn. Đủ nhanh nhẹn và linh hoạt để theo kịp tốc độ thiết kế ý tưởng và sơ đồ, SketchUp tiếp tục nỗ lực đổi mới công nghệ tiên tiến để hỗ trợ tính bền vững trong kiến trúc.
Bạn đã sẵn sàng khám phá kiến trúc thụ động và đạt được sự xuất sắc trong thiết kế? Hãy thử SketchUp ngay hôm nay. Bắt đầu bản dùng thử miễn phí hoặc tìm gói đăng ký phù hợp với nhu cầu thiết kế bền vững và mô hình 3D của bạn.
Nguồn: SketchUp Blog
