Giải pháp thiết kế kiến trúc thích ứng biến đổi khí hậu

Để góp phần phát triển ngành kiến trúc, xây dựng thích ứng và giảm nhẹ tác động do biến đổi khí hậu, các kiến trúc sư hiện nay có rất nhiều cơ hội để thiết lập các tiêu chuẩn mới trong việc cải thiện môi trường, tham gia giải quyết thách thức lớn nhất này của thời đại.

Tác động của biến đổi khí hậu đối với kiến trúc

Biến đổi khí hậu theo Công ước khung về biến đổi khí hậu (UNFCCC) là sự thay đổi của khí hậu do sự đóng góp trực hoặc gián tiếp từ các hoạt động của con người làm thay đổi các thành phần của khí quyển, bổ sung thêm cho những biến động khí hậu tự nhiên được quan trắc trong một thời gian khá dài.

Biến đổi khí hậu có liên quan đến các hiện tượng thời tiết gây thiệt hại như bão, lũ lụt, mưa lớn và bão mùa đông thường xuyên hơn và dữ dội hơn. Cùng với việc nước biển ngày càng mở rộng do nhiệt độ tăng làm tan băng ở các vùng cực, mực nước biển dâng cao đã bắt đầu gây thiệt hại cho các bờ biển do lũ lụt và xói mòn gia tăng. Theo đó, các kiến trúc sư và kỹ sư phải tính đến điều kiện thời tiết ngày càng khắc nghiệt khi thiết kế các công trình. Ví dụ, các phương pháp xây dựng chống bão phải được áp dụng ở các vùng ven biển dễ bị bão nhiệt đới. Hơn nữa, thiết kế tòa nhà phải kết hợp các biện pháp chống lũ tăng cường như nâng tầng một hoặc tường ngăn có thể tách ra trước khi sập để tránh bị áp lực nước đẩy qua.

Bên cạnh đó, biến đổi khí hậu sẽ gây ra những thay đổi trong lối sống và mô hình làm việc, từ đó sẽ có tác động đến kiến trúc và thiết kế. Ví dụ, khi điều hòa không khí ngày càng trở nên cần thiết để chống lại nhiệt độ cao hơn, các tòa nhà sẽ yêu cầu các hệ thống làm mát khác so với hiện tại.

Khi khí hậu thế giới tiếp tục thay đổi, thì thiết kế của các tòa nhà mà chúng ta tạo ra cũng phải thay đổi. Các kiến trúc sư và kỹ sư hiện phải xem xét một loạt các yếu tố mới khi thiết kế các tòa nhà, từ nguy cơ lũ lụt ngày càng tăng đến ảnh hưởng của điều kiện thời tiết khắc nghiệt lên vật liệu.

Một số chiến lược cho kiến trúc thích ứng biến đổi khí hậu

Kiến trúc thích ứng với khí hậu bao gồm một loạt các chiến lược và cách tiếp cận nhằm tạo ra các tòa nhà và môi trường có khả năng phục hồi trước các tác động khác nhau của biến đổi khí hậu. Dưới đây là một số chiến lược chính:

Lựa chọn và phân tích địa điểm: Kiến trúc sư phải xem xét cẩn thận vị trí của dự án và phân tích các rủi ro khí hậu tiềm ẩn để đưa ra quyết định sáng suốt về vị trí, độ cao và hướng xây dựng nhằm giảm thiểu khả năng tiếp xúc với các hiểm họa khí hậu.

Quản lý nước mưa: Thiết kế cảnh quan để thu giữ và quản lý dòng nước mưa giúp giảm lũ lụt và khuyến khích nước thấm vào, tạo ra môi trường xây dựng kiên cường hơn trong các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt.

Hiệu quả năng lượng và năng lượng tái tạo: Việc kết hợp các công nghệ tiết kiệm năng lượng và các nguồn năng lượng tái tạo, như tấm pin mặt trời và tua-bin gió, giúp tăng cường khả năng duy trì chức năng của tòa nhà khi mất điện và giảm thiểu tác động môi trường của việc tiêu thụ năng lượng.

Vật liệu và phương pháp xây dựng có khả năng phục hồi: Kiến trúc sư phải ưu tiên sử dụng vật liệu bền, lâu dài và chịu được khí hậu, có thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt, bão và các mối nguy hiểm khác liên quan đến thời tiết.

Giải pháp thiết kế kiến trúc thích ứng biến đổi khí hậu

Thiết kế thụ động và hiệu quả năng lượng

Kiến trúc sư có thể ưu tiên các chiến lược thiết kế thụ động tận dụng các yếu tố tự nhiên như ánh sáng mặt trời, gió và bóng râm để giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng của tòa nhà. Định hướng, hình dạng tòa nhà, vị trí cửa sổ và các thiết bị che nắng có thể tối ưu hóa ánh sáng tự nhiên, giảm nhu cầu chiếu sáng nhân tạo.

Sử dụng tài nguyên thiên nhiên và thiết kế xây dựng bền vững

Thiết kế bền vững bắt đầu từ thời điểm, địa điểm được chọn để xây dựng cho đến khi kiến trúc sư đặt bút chì lên giấy. Để làm cho một tòa nhà trở nên bền vững nhất có thể, kiến trúc sư sẽ khám phá vị trí của tòa nhà. Điều này sẽ giúp tận dụng tối đa ánh nắng tự nhiên cũng như sự thông thoáng. Càng nhiều ánh sáng và thông gió tự nhiên, kiến trúc sư sẽ càng ít phụ thuộc vào việc sử dụng các phương tiện nhân tạo vốn cần năng lượng.

Thiết kế sinh học

Việc kết hợp các nguyên tắc thiết kế ưa sinh học bao gồm việc tích hợp các yếu tố, mô hình và vật liệu tự nhiên vào môi trường xây dựng để kết nối người cư trú với thiên nhiên. Kiến trúc sư có thể đưa vào các đặc điểm như ánh sáng tự nhiên, cây trồng trong nhà và quang cảnh thiên nhiên để cải thiện sức khỏe tinh thần, năng suất đồng thời giảm nhu cầu chiếu sáng nhân tạo và cải thiện chất lượng không khí trong nhà.

Cơ sở hạ tầng xanh và thúc đẩy đa dạng sinh học

Kiến trúc sư có thể thiết kế các tòa nhà có mái và tường xanh, kết hợp không gian xanh đô thị để tăng cường đa dạng sinh học, giảm hấp thụ nhiệt và cải thiện chất lượng không khí. Việc bổ sung cơ sở hạ tầng xanh sẽ cung cấp môi trường sống cho động vật hoang dã và góp phần làm mát môi trường đô thị, giảm thiểu tác động của nhiệt độ và thúc đẩy cảnh quan đô thị lành mạnh hơn, bền vững hơn.

Thiết kế linh hoạt và thích ứng

Giữa các tác động của biến đổi khí hậu như mực nước biển dâng cao, các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt và biến động nhiệt độ, các kiến trúc sư có thể thiết kế các tòa nhà có khả năng thích ứng và kiên cường. Quá trình này bao gồm việc xem xét các kịch bản khí hậu trong tương lai, xây dựng các tòa nhà có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt và lập kế hoạch cho các biện pháp thích ứng cho phép điều chỉnh khi các kiểu khí hậu phát triển.

Những biện pháp phòng ngừa này có thể làm giảm khả năng các tòa nhà phải được xây dựng lại trong tương lai do các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt, giảm tác động môi trường của việc xây dựng không cần thiết.

Kiến trúc phục hồi

Kiến trúc phục hồi tập trung vào việc tạo ra các tòa nhà và không gian giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và góp phần tích cực vào việc phục hồi và cải thiện sinh thái. Kiến trúc này vượt xa sự bền vững bằng cách hướng tới việc chữa lành và nâng cao hệ sinh thái, đóng góp tích cực cho thiên nhiên và cộng đồng.

Thiết kế đảo ngược

Thiết kế đảo ngược nhấn mạnh tính linh hoạt, khả năng thích ứng và khả năng tháo rời hoặc sửa đổi, cho phép các cấu trúc phát triển theo nhu cầu thay đổi đồng thời giảm thiểu chất thải. Nó tập trung vào việc tạo ra các tòa nhà mà các nhà thầu có thể dễ dàng sửa đổi, tháo dỡ hoặc tái sử dụng, từ đó giảm tác động đến môi trường và kéo dài tuổi thọ. Ý tưởng là cho phép thay đổi chức năng hoặc cách sử dụng mà không cần phá hủy hoàn toàn hoặc lãng phí vật liệu quá mức.

Vai trò của kiến trúc sư trong thích ứng với biến đổi khí hậu

Với chuyên môn trong thiết kế môi trường xây dựng, các kiến trúc sư có tiềm năng giảm đáng kể lượng khí thải nhà kính và thúc đẩy các hoạt động xây dựng bền vững hơn. Bằng cách khai thác sự đổi mới và công nghệ cùng với trí tuệ truyền thống, các kiến trúc sư có thể thúc đẩy sự thay đổi hướng tới một tương lai bền vững và kiên cường hơn, tạo ra một cảnh quan kiến trúc không chỉ cùng tồn tại với thiên nhiên mà còn phát triển mạnh mẽ nội tại.

Với vai trò là người trực tiếp thiết kế và xây dựng nên các công trình kiến trúc nên các quyết định của kiến trúc sư có thể ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả sử dụng năng lượng, việc lựa chọn vật liệu xây dựng và các giải pháp, mô hình, thiết bị giúp giảm tác động môi trường tổng thể của công trình.

Như vậy, bản thân các kiến trúc sư có thể tạo nên sự đột phá lớn trong việc tích hợp các thiết kế bền vững, thân thiện với môi trường ngay tư giai đoạn lập kế hoạch như: sử dụng tấm pin mặt trời; hệ thống sưởi ấm và làm mát địa nhiệt; tòa nhà thụ động; công trình xanh…

Đặc biệt, thông qua việc xem xét khí hậu địa phương, các kiến trúc sư có thể thiết kế các tòa nhà, công trình thích ứng với khí hậu phù hợp với môi trường cụ thể. Ví dụ, các tòa nhà ở vùng khí hậu nóng và khô cằn có thể sử dụng các chiến lược thiết kế thụ động, chẳng hạn như che nắng và thông gió, để giảm nhu cầu điều hòa không khí. Còn đối với các tòa nhà ở vùng khí hậu lạnh hơn có thể sử dụng thiết kế năng lượng mặt trời thụ động để tối đa hóa lượng năng lượng mặt trời thu được và giảm thiểu thất thoát nhiệt. Ngoài ra, kiến trúc sư có thể thúc đẩy việc sử dụng vật liệu tái chế và có nguồn gốc địa phương để cắt giảm lượng khí thải giao thông và thúc đẩy quá trình xây dựng bền vững hơn.

Ngoài việc thúc đẩy hiệu quả sử dụng năng lượng, các kiến trúc sư còn thiết kế các tòa nhà và cộng đồng có khả năng chống chịu trước tác động của biến đổi khí hậu bao gồm thiết kế các tòa nhà có thể chịu được các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt như lũ lụt, bão và cháy rừng. Các thiết kế các tòa nhà có khả năng thích ứng và ứng phó với các điều kiện khí hậu thay đổi cũng được phát triển.

Bằng cách tiếp cận toàn diện đối với thiết kế bền vững, các kiến trúc sư đang giúp tạo ra những cộng đồng kiên cường, có thể chống chọi tốt hơn với tác động của biến đổi khí hậu.

Điển hình như trang trại Babcock - một cộng đồng bền vững, có khả năng chống chịu bão khác ở Nam Florida. Đây là thị trấn sử dụng năng lượng mặt trời đầu tiên ở Mỹ, tạo ra 150 megawatt điện với 680.000 tấm pin trên 870 mẫu Anh (350 ha). Cộng đồng này là một trong những cộng đồng đầu tiên trong cả nước có pin lớn tại chỗ để lưu trữ thêm năng lượng mặt trời để sử dụng vào ban đêm hoặc khi mất điện. Tại đây, những ngôi nhà có khả năng chống chịu gió bão tốt hơn vì mái nhà được buộc vào một hệ thống kết nối với nền móng. Đường dây điện được chôn dưới lòng đất nên không thể bị thổi bay. Ở một số ngôi nhà, cửa xoay ra ngoài để khi áp suất gió tăng lên, chúng sẽ không mở ra và các lỗ thông hơi giúp cân bằng áp suất trong gara.

Tại Milan, Ý, kiến trúc sư Stefano Boeri đã thiết kế Khu rừng thẳng đứng. Những tòa tháp dân cư đôi được bao phủ bởi hơn 20.000 cây xanh. Những tòa nhà này hoạt động như một khu rừng thẳng đứng, tạo ra vi khí hậu hấp thụ CO2, tạo ra oxy, giảm ô nhiễm không khí và cung cấp môi trường sống cho chim và côn trùng. Việc tích hợp cây xanh trên các tòa tháp này có tác động tích cực đến chất lượng không khí và đa dạng sinh học của thành phố.

Đối với “tòa nhà thông minh nhất thế giới”, The Edge ở Amsterdam được công nhận là một trong những tòa nhà thông minh và bền vững nhất bởi công trình này cho phép không gian làm việc linh hoạt nơi mà người sử dụng có thể dễ dàng cấu hình lại theo nhu cầu thay đổi. Tòa nhà sử dụng các bức tường ngăn có thể tháo rời và sàn nâng với các tiện ích dễ tiếp cận, tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều chỉnh mà không cần thay đổi lớn về cấu trúc…