Giải pháp vỏ bao che tiết kiệm cho nhà ga hàng không tại khu vực phía Nam Việt Nam
Vỏ bao che của các công trình kiến trúc, trước tiên, tạo nên giá trị thẩm mỹ cho công trình. Bên cạnh đó, nó cũng góp phần quan trọng vào việc tạo ra không gian tiện nghi. Hơn nữa, nếu lựa chọn giải pháp vỏ bao che không phù hợp sẽ dẫn đến việc phải tiêu thụ rất nhiều năng lượng cho hoạt động bên trong công trình.

Vỏ bao che của các công trình kiến trúc, trước tiên, tạo nên giá trị thẩm mỹ cho công trình. Bên cạnh đó, nó cũng góp phần quan trọng vào việc tạo ra không gian tiện nghi. Hơn nữa, nếu lựa chọn giải pháp vỏ bao che không phù hợp sẽ dẫn đến việc phải tiêu thụ rất nhiều năng lượng cho hoạt động bên trong công trình.

Đặc thù của kiến trúc Nhà ga hàng không (NGHK) là tổ hợp không gian lớn và có yêu cầu cao về tiện nghi vi khí hậu (VKH). Ngoài ra, đây còn là công trình trọng điểm, một biểu trưng cho diện mạo kiến trúc của thành phố, của khu vực, của quốc gia. Với quy mô và nhu cầu đặc biệt, công trình này có tác động lớn đến môi trường tự nhiên do nó tiêu thụ một lượng năng lượng đáng kể [1].

Hiện tại, Việt Nam vẫn chưa có quy chuẩn riêng dành cho quy định và hướng dẫn thiết kế NGHK mà chủ yếu dựa trên hướng dẫn chung của tiêu chuẩn IATA của Hiệp hội vận tải hàng không quốc tế. Yêu cầu về diện tích cho nhà hàng, văn phòng, phòng máy và thiết bị được lấy trong Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam dành riêng cho từng hạng mục công cộng, có tham chiếu nội dung phân tích mẫu của các sân bay khác. Vì thế, nội dung quy chuẩn hướng dẫn thiết kế dành riêng cho hạng mục NGHK cần được nghiên cứu và ban hành. Trong khi đó, kiến trúc TKNL được hướng dẫn trong QCVN 09:2013/BXD là tương đối đầy đủ [2].

Điều kiện khí hậu khu vực phía Nam Việt Nam có những lợi điểm có thể tận dụng khi thiết kế công trình kiến trúc như việc khai thác nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, vận tốc gió, hướng gió chủ đạo, số giờ nắng trong năm, cường độ bức xạ mặt trời (BXMT). Nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, vỏ bao che công trình NGHK cần đóng vai trò che nắng, cách nhiệt, ngăn mưa, chống thấm tốt, chắn gió nhưng vẫn thông thoáng tốt… Theo các nguyên tắc thiết kế kiến trúc TKNL, thì mặt đứng chính NGHK nên quay về hướng Nam. Phần lớn thời gian trong ngày cũng như trong năm, BXMT rọi tới từ công trình đều từ phía Nam cung cấp ánh sáng tự nhiên, hơi ấm và năng lượng cho công trình. Lớp vỏ bao che công trình cần được che nắng và cách nhiệt trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, đặc biệt là mái nhà và các diện tường hoặc cửa sổ, cửa đi, vách kính (trên các hướng Tây Bắc – Tây – Tây Nam). Nguồn năng lượng tái tạo khá đa dạng và có tiềm năng được khai thác trên quy mô lớn, chủ yếu là năng lượng mặt trời, năng lượng gió và năng lượng sinh học. Chu trình làm mát công trình của hệ thống bơm nhiệt có thể được ứng dụng vào thiết kế TKNL.

Nguyên tắc thiết kế chung vỏ bao che TKNL cho NGHK (Nguồn: tác giả)
 

Trong bối cảnh BĐKH gây tác động ngày càng nghiêm trọng đến môi trường tự nhiên – kinh tế – xã hội, yêu cầu tiết kiệm năng lượng (TKNL) và giảm thiểu hiệu ứng nhà kính trong hoạt động xây dựng là rất cấp thiết. Việc nghiên cứu và đề xuất giải pháp vỏ bao che NGHK tại khu vực phía Nam Việt Nam là thật sự cần thiết. Vỏ bao che được đề cập trong bài báo này là hệ thống vỏ công trình phía trên mặt đất, bao gồm tường biên và mái của NGHK. Trong giới hạn của bài báo này, hệ thống vỏ bao che nằm dưới mặt đất như hệ thống vách hầm biên và sàn hầm cuối, móng… không được tập trung nghiên cứu.

Nguyên tắc chung

Có 3 giải pháp chính được sắp xếp theo thứ tự ưu tiên trong thiết kế vỏ bao che TKNL cho NGHK. Thứ nhất, các giải pháp quy hoạch luôn là tiền đề để hướng đến mục tiêu TKNL. Thứ hai, giải pháp kiến trúc vỏ bao che là yếu tố quan trọng và cốt lõi quyết định đến hiệu quả năng lượng. Thứ ba, các giải pháp hỗ trợ sẽ giúp công trình đạt mức TKNL theo yêu cầu. Các giải pháp này phụ thuộc vào mức độ phát triển kinh tế và khoa học kỹ thuật. Ngoài ra, cách thức vận hành và ý thức người sử dụng cũng đóng góp không nhỏ trong quá trình hướng đến TKNL. Các giải pháp trên cần tuân thủ 04 nguyên tắc thiết kế chung bao gồm: (i) đảm bảo tiện nghi VKH (nhiệt độ, thông thoáng, chiếu sáng và che nắng); (ii) ưu tiên cho các giải pháp thiết kế thụ động (passive design) trước khi cần phải sử dụng các giải pháp thiết kế chủ động (active design); (iii) xem xét sử dụng nguồn năng lượng tái tạo sẽ giảm thiểu việc tác động đến nguồn năng lượng hóa thạch; (iv) lựa chọn hợp lý các loại vật liệu, cây xanh, nước và phương thức vận hành công trình (Hình 1).

Giải pháp quy hoạch

Trong tổng thể cảng hàng không, hướng gió và nắng phụ thuộc hoàn toàn và kỹ thuật bay. Tuy nhiên, kiến trúc nhà ga có thể được linh hoạt ưu tiên bố cục hình khối tổng thể và các vị trí tiếp giáp với mặt nước và mảng xanh để tận dụng hướng gió, giúp làm mát công trình. Việc lựa chọn hình khối phù hợp để bề mặt trực diện với BXMT là nhỏ nhất sẽ giúp công trình hấp thụ nhiệt ít hơn, dẫn đến giảm tiêu thụ năng lượng làm mát. Tận dụng nguồn ánh sáng tự nhiên vào các không gian phù hợp cũng giúp TKNL cho việc chiếu sáng. Trong trường hợp không thể tận dụng 02 giải pháp trên cùng lúc thì việc lựa chọn tối ưu nên được cân nhắc. Bên cạnh đó, việc nâng tầng hoặc đan xen các mảng xanh vào vỏ bao che công trình cũng là giải pháp hướng đến giải thiểu sử dụng năng lượng. Lựa chọn hình khối nhà ga hợp lý và ứng dụng thủ pháp “bóng đổ tự thân” có thể giảm áp lực về hấp thụ nhiệt cho lớp vỏ bao che. Nhìn chung, giải pháp quy hoạch giải quyết bố cục và hướng của nhà ga trong tổng thể cảng hàng không cần dựa trên nguyên tắc về hướng cất hạ cánh của kỹ thuật bay và tận dụng các điều kiện khí hậu có lợi của vùng khí hậu phía Nam Việt Nam. Từ đó, có thể giải quyết tối ưu áp lực về nhiệt, tận dụng gió và làm mát cho lớp vỏ bao che công trình.

Sơ đồ giải pháp kiến trúc vỏ bao che
(Nguồn: tác giả)
  

Kết luận

Các giải pháp vỏ bao che TKNL cho NGHK tại khu vực phía Nam Việt Nam được đề xuất nhằm ứng dụng cho thiết kế công trình có đặc thù không gian lớn và nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới nóng ẩm. Hệ thống những giải pháp này là tài liệu để so sánh và tham khảo cho việc nghiên cứu kiến trúc vỏ bao che TKNL cho công trình có không gian lớn. Tiếp theo, những nghiên cứu mang tính định lượng như đo đạc kiểm chứng, mô phỏng hiệu năng công trình… cần được thực hiện một cách nghiêm túc, khoa học nhằm đưa hệ thống các giải pháp thiết kế trên vào thực tiễn. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu này, bộ tài liệu “Hệ thống tiêu chí thiết kế TKNL áp dụng cho công trình NGHK Việt Nam” có thể được tiếp tục đề xuất nhằm giúp người thiết kế có cơ sở xác định mức độ TKNL của phương án thiết kế cũng như NGHK đang vận hành. Từ đó, có thể đưa ra những điều chỉnh hợp lý cũng như cải tạo nâng cao khả năng TKNL cho công trình kiến trúc NGHK.