Tiếp cận Kiến trúc xanh khu vực ven biển thông qua kết hợp tri thức sinh khí hậu và dân gian đương đại - Góc nhìn từ Đô thị Đà Nẵng

Trong quá trình phát triển đô thị gắn bó chặt chẽ với môi trường ven biển, những đặc trưng khí hậu học và bản sắc của địa phương là những chất xúc tác tiền đề và cũng là thách thức mà các kiến trúc sư cần phải giải quyết. Việc hiểu rõ yêu cầu đồng thời của kiến trúc bền vững và có bản sắc là có sở để hình thành các công trình kiến trúc có giá trị, do vậy cách tiếp cận kiến trúc xanh phải xem xét cả điều kiện khí biển hậu đặc trưng và kinh nghiệm từ các di sản văn hóa kiến trúc phong phú của địa phương…

Bài viết này giới thiệu các cách thức mà chúng ta có thể kết hợp hài hòa các nguyên tắc sinh khí hậu với kiến trúc đương đại giàu tính địa phương để tạo ra những không gian hiện đại không chỉ thích ứng được với môi trường tự nhiên mà còn cộng hưởng với văn hóa bản địa. Như một ví dụ, bằng cách khai thác bối cảnh cụ thể của Đà Nẵng, các kiến trúc sư đương đại đã phát triển các chiến lược thiết kế sáng tạo nhằm giải quyết nhu cầu kép về tính bền vững của kiến trúc và tính liên tục về mặt văn hóa. Mục đích của bài viết này là đưa ra một góc nhìn kiến trúc đương đại có nguồn gốc sâu xa từ bối cảnh địa phương, đồng thời cũng gợi mở các cuộc thảo luận rộng rãi hơn về kiến trúc xanh tại các thành phố ven biển ở Việt Nam.

1. Lý thuyết sinh khí hậu trong kiến trúc cho các vùng đô thị biển Việt Nam

Trong giới hạn khuôn khổ tham luận, chúng tôi chỉ tập trung nghiên cứu các đô thị biển phía Nam, nơi có khí hậu khá tương đồng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi chọn khảo sát một số khu vực đô thị biển điển hình phía Nam gồm: Đà Nẵng, Quy Nhơn, Nha Trang, Vũng Tàu. Ngoài ra chúng tôi khảo sát thêm khí hậu của đảo Song Tử Tây, để thấy rõ hơn ảnh hưởng của biển đối với khí hậu địa phương. Dữ liệu khí tượng được chúng tôi dùng để phân tích là dữ liệu TMY (Typical meteorological Year - Năm khí tượng điển hình: là dữ liệu thời tiết cho một vị trí cụ thể, liệt kê các giá trị hàng giờ của bức xạ mặt trời và các yếu tố khí tượng trong khoảng thời gian một năm. Các giá trị được tạo ra từ một ngân hàng dữ liệu thu thập trong khoảng thời gian dài từ 14 đến 30 năm). Chúng tôi sử dụng các công cụ phân tích do chính chúng tôi nghiên cứu phát triển cho Việt Nam và các công cụ đọc dữ liệu quốc tế [1] của Đại học California tại Berkeley. Một vài dữ liệu về gió còn thiếu được bổ sung bằng các học liệu tại Việt Nam.

Do giới hạn khuôn khổ bài viết, nghiên cứu này lựa chọn giới thiệu các phân tích sinh khí hậu quan trọng nhất trong hàng loạt các phân tích sinh khí hậu có thể thực hiện với bộ dữ liệu. Đó là các phân tích tiện nghi sinh học dựa trên biểu đồ sinh khí hậu, phân tích chế độ gió và mặt trời, cùng với sự phân bổ bức xạ mặt trời trong năm. Các kết quả phân tích được chúng tôi giới thiệu ở Bảng 1.

Qua phân tích sinh khí hậu của các đô thị và địa điểm ven biển phía Nam như trình bày trong Bảng 1, chúng tôi có thể rút ra các nhận định chủ yếu như sau:

- Tổng thời gian tiện nghisinh học của khí hậu địa phương nếu kết hợp với thông gió hoặc quạt đạt mức rất cao, ít nhất là ở Đà Nẵng 58,7%; Quy Nhơn là 74,1%; Nha Trang là 78,3%; đảo Song Tử Tây đạt 83,7% trong khi Vũng Tàu lên đến 97,4%. Như vậy thời gian tiện nghi tăng lên khi đi từ miền Trung vào miền Nam. Đồng thời, vai trò của gió rất quan trọng đối với tiện nghi nhiệt con người trong các vùng khí hậu này; cụ thể là ở Đà Nẵng, gió đóng góp tiện nghi khoảng 1937 giờ, trong khi đó ở trên đảo Song Tử Tây, gió đóng góp tới 5658 giờ tiện nghi trong một năm. Đây là định hướng quan trọng đối với thiết kế kiến trúc với yêu cầu có thể mở thoáng trong một thời gian dài trong năm.

- Về bức xạ mặt trời, tổng lượng bức xạ lớn (hầu hết các tháng đều trên 700 Wh/m2) và tập trung vào mùa hè (ở Đà Nẵng, Quy Nhơn, Nha Trang) hoặc chia làm 2 cực đại bức xạ vào khoảng tháng 3-4 và tháng 7-8 (ở Vũng Tàu, Song Tử Tây). Đáng chú ý là bức xạ trực tiếp chiếm tỷ trọng lớn trong tổng xạ. Tất cả những đặc điểm đó đặt ra yêu cầu che nắng rất cao cho các vùng này.

- Trong chế độ gió của các địa phương đều cho thấy vai trò chủ đạo của gió biển: gió Đông ở Đà Nẵng, Vũng Tàu; gió Đông Nam ở Quy Nhơn, Nha Trang; gió Tây Nam và gió Đông Bắc ở đảo Song Tử Tây.

- Càng vào phía Nam, đặc biệt là ở ngoài hải đảo, biên độ dao động nhiệt độ và độ ẩm theo mùa và ngày – đêm rất nhỏ, luôn ở mức cao; đòi hỏi giải pháp thiết kế thông gió tự nhiên phải có vai trò chủ đạo trong chiến lược thiết kế thụ động. Ngoài ra, chỉ còn giải pháp điều hòa không khí là có hiệu quả, nhưng vai trò của giải pháp này tương đối nhỏ, chiếm dưới 16% tổng thời gian trong một năm.

- Đối với Đà Nẵng, Quy Nhơn, Nha Trang, do chịu ảnh hưởng của gió Phơn yếu, nên các biện pháp điều hòa không khí và làm mát bằng biện pháp bay hơi nước vẫn cần được khai thác, do đó kiến trúc có yêu cầu có thể đóng kín khi cần thiết.

Như vậy thiết kiến trúc ở các vùng ven biển và chịu ảnh hưởng của biển ở phía Nam cần chú trọng cách tiếp cận theo lối không gian mở, ưu tiên khai thác không khí tự nhiên để tạo tiện nghi sinh học, che chắn trực xạ kỹ lưỡng, chú ý đón gió từ phía Đông (Đà Nẵng, Vũng Tàu) hoặc phía Đông Nam (Quy Nhơn, Nha Trang) và các hướng gió chủ đạo khác của địa phương. Ngoài ra, vỏ bao che kiến trúc cần đápứng yêu cầu đóng kín khi điều kiện thời tiết cực đoan (quá nóng). Yêu cầu chống lạnh là gần như không có. Công trình kiến trúc cần có biện pháp tránh trực xạ hoặc được che chắn kỹ lưỡng trên các hướng Đông Tây, đồng thời với việc hạn chế tác động của bức xạ khuếch tán.

2. Kiến trúc dân gian – kiến trúc sinh khí hậu điển hình

Trong hàng nghìn năm, cư dân ở các vùng miền, khu vực trên thế giới đã phát triển các phương pháp và hệ thống sinh khí hậu để duy trì tiện nghi sinh học con người và giảm thiểu tác động của điều kiện thời tiết bất lợi của khí hậu địa phương. Các giải pháp cho từng khu vực được phản ánh trực tiếp qua hình thức quần áo mặc, cách thức làm việc ban ngày, ban đêm và việc xây dựng các tòa nhà cũng như các hoạt động được thực hiện trong đó [2]. Nguồn gốc của thiết kế sinh khí hậu trong kiến trúc có thể bắt nguồn từ các nguyên tắc thiết kế được áp dụng trong hầu hết các tòa nhà truyền thống hoặc dân gian trên khắp thế giới. Kiến trúc dân gian/truyền thống (để đơn giản, sau đây chúng tôi sử dụng thuật ngữ “kiến trúc dân gian”), phát triển theo thời gian, phản ánh bối cảnh môi trường, văn hóa, công nghệ và lịch sử của một địa điểm cụ thể được xây dựng [3]. Kiến trúc dân gian là khái niệm dùng để mô tả các phương pháp xây dựng sử dụng các nguồn lực sẵn và tài nguyên có tại địa phương để giải quyết các nhu cầu về không gian sống của con người. Kiến trúc dân gian là kết quả của sự phát triển lâu dài và là một phần của văn hóa đại chúng truyền thống; do đó, kiến trúc dân gian được coi là phù hợp với các điều kiện tự nhiên và xã hội của một địa điểm cụ thể mà nó tồn tại. Do đó thể hiện trí tuệ hoàn thiện của người xưa.

Qua việc nghiên cứu, xem xét một tập hợp các mẫu của 174 nghiên cứu về kiến trúc dân gian trên toàn thế giới mà từ đó các đánh giá và định hướng đã được chúng tôi rút ra. Chúng tôi đã đã tổng hợp, phân lập, hệ thống hóa tương đối toàn diện về kiến trúc dân gian ở các vùng khí hậu nóng trên thế giới; đề xuất một phương pháp phân loại và đánh giá mức độ tương thích với Việt Nam dựa trên các phân tích định lượng và rút ra được 18 giải pháp kiến trúc dân gian có tiềm năng ứng dụng cao nhất ở Việt Nam, được liệt kê dưới đây (Bảng 2).

Tại Việt Nam, nhiều nghiên cứu chi tiết đã chỉ ra rằng kiến trúc dân gian của Việt Nam rất đa dạng và có giá trị. Thật không may, do nhiều cuộc chiến tranh khốc liệt, tác động của các chính sách của nhà nước (ví dụ như cải cách ruộng đất từ năm 1953 đến năm 1956) và thiên tai, nhiều kiến trúc bản địa ở Việt Nam đã bị phá hủy hoặc biến mất hoàn toàn. Ngày nay, những công trình kiến trúc còn lại có quy mô và hình thức rất khiêm tốn, nhưng những bài học về kiến trúc và môi trường mà chúng mang lại vẫn còn rất đáng xem xét.

Qua khảo sát 6 công trình kiến trúc nhà ở dân gian, nhà ở truyền thống ở vùng đô thị và nông thôn cả 3 miền của nước ta [5], chúng tôi đã rút ra được các giải pháp thiết kế thích ứng khí hậu được dùng thường xuyên nhất gồm có: Thông gió tự nhiên, Che nắng, Lựa chọn phương vị và hình dáng công trình. Những kinh nghiệm dân gian nói trên được chúng tôi tóm tắt và giới thiệu trong Hình 1. Đó là những kinh nghiệm rất giá trị mà cha ông chúng ta đã để lại, là cơ sở để chúng ta lựa chọn giải pháp ưu tiên trong thiết kế.

Kết quả của nghiên cứu của chúng tôi cũng chỉ ra rõ ràng rằng không phải tất cả các công trình nhà ở dân gian đều có những đặc tính vi khí hậu xây dựng hoàn hảo [5]. Chính vì vậy, những kỹ thuật, công nghệ mới có thể là những sự bổ trợ hoàn hảo cho các kỹ thuật dân gian và giúp chúng phát huy hết ưu điểm trong nền kiến trúc đương đại nước ta.

3. Tiếp cận kiến trúc vùng biển bằng các thiết kế theo lối dân gian đương đại – một xu hướng phát triển xanh và bền vững

Nhiều Kiến trúc sư ngày nay đã đưa các giải pháp thiết kế sinh khí hậu của kiến trúc dân gian vào trong các tác phẩm đương đại của mình. Dù cách làm này là vô tình hay có ý đồ, những tác phẩm thành công của họ là minh chứng rõ nét cho sự tồn tại một trào lưu trong dòng chảy kiến trúc sau thời hiện đại, đó là trào lưu (hay đơn giản chỉ là một phong cách) dân gian đương đại. Khái niệm “dân gian đương đại” ở đây có thể được hiểu là sự kết hợp hài hòa giữa những hiểu biết, giải pháp và kiểu thức dân gian và vật liệu, kỹ thuật và công nghệ đương thời để tạo ra các không gian sống hiện đại, tiện nghi cho con người, đồng thời giảm thiểu nhu cầu và tác động của kiến trúc đối với sự trường tồn của hành tinh chúng ta. Kiến trúc dân gian đương đại đưa ra lời giải cho một nhu cầu tự nhiên và hợp lý của các nhà thiết kế nhằm giải quyết các thách thức của kiến trúc xanh đồng thời vẫn phải duy trì và đảm bảo bản sắc của địa phương hay dân tộc. Chúng vừa hiện đại, vừa dân dã, thích ứng tốt với điều kiện khí hậu, kinh tế văn hóa và xã hội của địa phương, hạn chế tiêu thụ tài nguyên và phát thải và tạo lập môi trường sống lành mạnh và có bản sắc cho con người. Đó chính là một cách tiếp cận xanh.

Trong thế kỷ 21, kiến trúc rất cần sự bền vững cả về mặt cấu trúc lẫn môi trường. Các thiết kế hiện đại không thể phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch và tiện nghi nhiệt bên trong nó không thể phụ thuộc vào điều hòa không khí. Thách thức của kiến trúc đương đại là không góp phần vào tạo ra biến đổi khí hậu; đó là tự chủ về năng lượng, độc lập, phi tập trung và thúc đẩy khả năng chống chịu và tự phục hồi của các đô thị. Do đó, nhiều kiến trúc sư đương đại đã lấy lại cảm hứng từ các thiết kế cũ của di sản dân gian. Nhiều nhà nghiên cứu, không chỉ ở Trung Đông mà còn từ các khu vực khác trên thế giới, đang thử nghiệm các thiết kế dân gian cũ trong các ống khí động hoặc thông qua mô phỏng máy tính như Computational Fluid Dynamics - CFD, với mục tiêu cung cấp sự bền vững cho các tòa nhà thông qua thông gió tự nhiên và thiết kế dân gian (xem Hình 2).

Điều này cho thấy di sản cổ xưa ở các vùng có giá trị và đang được phân tích; với mục đích thích ứng nó với các nhu cầu hiện tại về tính bền vững, hiệu quả và tính độc lập mà kiến trúc yêu cầu. Trong các thiết kế và xây dựng đương đại, một vài công trình gần đây đã điều chỉnh các công nghệ bản địa trong kiến trúc đương đại: các tháp gió ở Đại học Qatar, ở Doha; “malqaf” (một loại tháp gió chỉ có một mặt) trong Bảo tàng Nghệ thuật Đương đại Tehran ở Iran và Cung điện Al-Sulaiman, Jeddah, ở Ả Rập Saudi; tháp gió ở thành phố Masdar, ở Abu Dhabi. Sự trở lại với các thiết kế kiến trúc dân gian của Trung Đông trong thế kỷ XXI lan đến các lục địa khác. Ví dụ về điều đó là tháp gió trong Trung tâm du khách tại Công viên quốc gia Zion, Utah, Hoa Kỳ. Các ví dụ nói trên cho thấy kiến trúc dân gian xứng đáng có một vị trí quan trọng trong việc định hướng kiến trúc hiện đại phát triển theo hướng bền vững và giáo dục các thế hệ về sự cần thiết của phát triển bền vững trong kiến trúc.

Trong giới hạn không gian một tham luận nhỏ, chúng tôi chỉ có thể giới thiệu một vài ứng dụng đương đại điển hình từ các kinh nghiệm thiết kế xây dựng của kiến trúc dân gian, như trình bày minh họa trong Bảng 3. Danh mục đầy đủ các ứng dụng có thể xem trên www [6].

Các ví dụ trên cho thấy các kiến trúc sư đương đại luôn tìm cách nắm lấy chủ nghĩa địa phương và truyền thống văn hóa xây dựng, cho rằng các cấu trúc này đã được chứng minh là hiệu quả và hoàn toàn bền vững. Trong thế giới kiến trúc hiện đại và đương đại, chúng ta đã được chứng kiến nhiều nhà thiết kế với các giải pháp dân gian và sinh khí hậu được vận dụng một cách khéo léo vào công trình mới của họ [7]. Các giải pháp dân gian trong kiến trúc hiện đại giúp công trình mới có những nét độc đáo, có bản sắc rõ rệt, có hiệu quả môi trường tốt, đem lại lợi ích lâu dài cho cộng đồng địa phương. Những Kiến trúc sư đã thành công với kiến trúc dân gian có rất nhiều, có thể kể ra như Hassan Fathy (Ai Cập), Geoffrey Bawar (Sri- Lanca), Laurie Baker (Ấn Độ), William Morgan (Mỹ), Bill Bensley (Mỹ)... Chúng ta cũng hoàn toàn có thể tự hào rằng nhiều kiến trúc sư Việt Nam rất thành công với cách tiếp cận kiến trúc đương đại từ góc nhìn dân gian và hiểu biết về sinh khí hậu.

4. Phân tích các yếu tố sinh khí hậu và dân gian đương đại trong kiến trúc ở đô thị biển Đà Nẵng

Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu và phân tích một số các công trình kiến trúc mang phong cách dân gian đương đại tiêu biểu và các giải pháp thiết kế sinh khí hậu mà các kiến trúc sư đã vận dụng một cách thành công ở đô thị biển Đà Nẵng. Dù không có cơ hội phỏng vấn toàn bộ các tác giả để tìm hiểu 17 , nhưng chúng tôi tin rằng sự vận dụng của họ là hoàn toàn có chủ ý dựa trên hiểu biết sâu sắc về vùng đất Đà Nẵng, nhằm hướng tới sự cân bằng của kiến trúc và khai thác các đặc điểm thế mạnh của khí hậu vùng ven biển.

Qua các ví dụ, một cách tổng quát ta có thể coi rằng sự vận dụng tri thức dân gian vào kiến trúc đương đại có thể chia thành hai phương thức chính: (1) tái hiện trọn vẹn hoặc gần trọn vẹn hình thức và không gian của kiến trúc dân gian trong một công trình mới; và (2) tái hiện phương pháp và tinh thần của chúng trong một hình thức kiến trúc mới. Dạng (2) có độ linh hoạt và tự do cao hơn nên được các nhà thiết kế thường xuyên sử dụng; trong khi dạng (1) khó thành công hơn nhưng dễ tạo được nét đặc trưng hoặc bản sắc địa phương, tuy nhiên nếu thực hiện không khéo sẽ sa vào chủ nghĩa nhại cổ, hoài cổ. Với dạng (1), để tránh sa vào nhại cổ, các nhà thiết kế thường vận dụng ngôn ngữ dân gian vào một quần thể nhiều hạng mục công trình thay vì chỉ một hai hạng mục đơn lẻ. Dù theo đuổi cách tiếp cận nào, mục tiêu cần đạt được là tính bền vững của kiến trúc và tính liên tục về mặt văn hóa và bản sắc, những thứ mà người thiết kế chỉ có được qua sự tôi luyện nghề nghiệp và sự yêu quý những giá trị di sản của các thế hệ đi trước.

Các ví dụ trên cũng cho thấy những kỹ thuật, vật liệu, công nghệ mới đã kết hợp với các mô thức dân gian và tri thức về sinh khí hậu trong các công trình đương đại ở Đà Nẵng giúp hoàn chỉnh và bổ khuyết lẫn nhau trên cả phương diện kiến trúc (Công năng, hình thái, bản sắc, không gian, tài nguyên, môi trường…) và sinh khí hậu kiến trúc (vi khí hậu và tiện nghi, thích ứng, thiết kế thụ động…). Những sự kết hợp thành công này đã được cộng đồng chuyên môn thừa nhận trong thời gian dài đã qua.

Kiến trúc đô thị biển Việt Nam đã có một chặng đường dài phát triển và bùng nổ mạnh mẽ trong khoảng 20 năm trở lại đây. Quỹ kiến trúc đô thị tuy nhiều, nhưng chất lượng còn không đồng đều và còn thấp. Những ví dụ về kiến trúc xanh đương đại mang âm hưởng dân gian ở Đà Nẵng chưa nhiều, chỉ như một vài nốt thăng của những nghệ sĩ tài năng trong cả một bản giao hưởng trầm lắng. Điều đó cho thấy rằng phát triển đô thị còn một chặng đường dài phía trước để đạt đến mục tiêu phổ biến kiến trúc bền vững trong đô thị.

Bài tham luận này không phải để giới thiệu những phát hiện khoa học mới mẻ hay những dự án to lớn đẹp đẽ mà chỉ là sự nghiền ngẫm, quan sát và tổng hợp từ các công trình bình dị và khiêm tốn về quy mô vật lý. Từ trong đó, những hiểu biết của chúng ta về kiến trúc đã được tích lũy qua hàng nghìn năm vẫn liên tục được bồi đắp và kế thừa. Kiến trúc cũng như nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác, có sự tiến bộ qua tiến trình lịch sử dài thông qua cả việc cải tiến “thử và sai” (trial and error). Đó là là một phương pháp cơ bản để giải quyết vấn đề, được đặc trưng bởi những nỗ lực lặp đi lặp lại, đa dạng và được tiếp tục cho đến khi thành công, hoặc cho đến khi người thực hiện ngừng cố gắng. Qua bài viết, chúng tôi hy vọng góp phần nâng cao nhận thức cho các thế hệ kiến trúc sư trẻ về tầm quan trọng của việc kết hợp tri thức dân gian với kiến trúc hiện đại - đó là điều rất cần thiết. Đó có thể là một cách tiếp cận mới giúp xây dựng được những công trình không chỉ đẹp về hình thức mà còn bền vững về giá trị sử dụng và môi trường, góp phần định hình một diện mạo các đô thị biển hiện đại, nhưng vẫn giữ được hồn cốt văn hóa của các vùng đất ven biển này.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Betti, G., Tartarini, F., Nguyen, C, Schiavon, S., 2023. CBE Clima Tool: A free and open-source web application for climate analysis tailored to sustainable building design. Build. Simul.

2. Al-Hinai, H., Batty, W. J. & Probert, S. D., 1993. Vernacular architecture of Oman: Features that enhance thermal Thoải mái achieved within buildings. Applied Energy, 44(3), pp. 233-258.

3. Nguyen, A. T. & Reiter, S., 2017. Bioclimatism in Architecture: an evolutionary perspective. International Journal of Design & Nature and Ecodynamics, 12(1), pp. 16-29.

4. Nguyễn, A. T. & Trương, N. S. H., 2023. Phương pháp chọn lọc kinh nghiệm kiến trúc dân gian để áp dụng cho các thiết kế kiến trúc đương thời. Kỷ yếu Hội thảo "Giải pháp thiết kế Kiến trúc và kỹ thuật công nghệ thông minh cho công trình công cộng trong đô thị". Trang: 92-99.

5. Nguyen, A. T., 2013. Sustainable housing in Vietnam: climate responsive design strategies to optimize thermal Thoải mái, Luận án Tiến sĩ, Đại học Liege (Bỉ).

6. https://drive.google.com/file/d/1GdJTIqplpB1-G7e7C32hHEt_g2vmYrcv/ view ?usp = sharing.

7. El-Borombaly, H., & Molina-Prieto, L. F., 2015. Adaptation of Vernacular Designs for Contemporary Sustainable Architecture in Middle East and Neotropical Region. International Journal of Computer Science and Information Technology Research, 3(4), pp. 13-26.