Mô hình nhà thụ động áp dụng cho chung cư cao tầng ở Việt Nam

Chung cư cao tầng liệu có đứng ngoài cuộc?

Qua hai thập kỷ (1999 – 2019), theo thống kê mới nhất của Bộ Xây dựng, cả nước có trên 3.000 tòa chung cư cao tầng đã được xây dựng, phần lớn tập trung ở TP. HCM và Thủ đô Hà Nội. Căn hộ chung cư cao tầng tương ứng chiếm 90% và 87% tổng nguồn cung ứng nhà ở trên thị trường bất động sản từ 2017 trở lại đây tại hai đô thị được xếp loại đặc biệt này (Thời báo Chứng khoán, 2019). Số lượng chung cư (cả siêu cao cấp, cao cấp và bình dân về phân cấp, đã đi vào sử dụng lẫn đang mở bán) thuộc năm quận mới phát triển của Thủ đô Hà Nội là Bắc Từ Liêm, Nam Từ Liêm, Thanh Xuân, Cầu Giấy và Hoàng Mai lần lượt là 55, 74, 60, 30 và 18 (chungcuhn24h.net), đại đa số các trường hợp là chung cư 25 – 35 tầng, số lượng căn hộ dao động trong khoảng 300 – 700 căn/tòa. Với tốc độ phát triển nhanh và quy mô xây dựng ngày càng lớn như hiện nay, sẽ còn rất nhiều tòa chung cư cao tầng nữa xuất hiện trong những năm tới nhằm đáp ứng nhu cầu nhà ở ngày một gia tăng theo đà đô thị hóa và việc có thêm hàng trăm tòa chung cư cao tầng cũng tạo nên sự thay đổi mạnh mẽ về cảnh quan đô thị.

Hình 1. Hầu hết chung cư cao tầng từ trước đến nay chưa được thiết kế hợp lý, tất yếu dẫn đến
việc sử dụng thường xuyên điều hòa không khí và sự phụ thuộc quá nhiều vào những thiết bị này
a. Chung cư ở Khu đô thị Mễ Trì Hạ và b. Chung cư ở Khu đô thị Văn Quán
(Nguồn: Nguyễn Quang Minh, 2018/2019)

Hiện chưa có một khảo sát toàn diện hay một nghiên cứu đầy đủ nào về chất lượng thiết kế mặt bằng tầng điển hình cũng như cấu tạo lớp vỏ bao che của chung cư cao tầng tại các đô thị lớn ở Việt Nam liên quan đến thông gió và chiếu sáng tự nhiên, cũng như chống nóng và bức xạ nhiệt mặt trời nhằm đảm bảo tiện nghi vi khí hậu cho người ở. Trong một mặt bằng chung cư điển hình phổ biến với 16 – 20 căn hộ/tầng, ngoại trừ bốn căn góc được hưởng phép lợi thế về vị trí, các căn còn lại (12 – 16 căn) luôn có ít nhất một phòng ngủ (không gian chính) lấy ánh sáng tự nhiên gián tiếp qua một khe xẻ hẹp hoặc một lô-gia ít khi vượt quá 2m chiều ngang trong khi đó độ sâu thường trên 5m, do vậy chất lượng chiếu sáng tự nhiên khá thấp và thông gió tự nhiên cũng bị hạn chế nhiều. Phần lớn căn hộ ở đoạn giữa các cạnh của tòa chung cư cũng gặp vấn đề tương tự đối với bếp: Khi bếp được tích hợp với phòng ăn và phòng khách, không được dành một khoang riêng tiếp xúc trực tiếp với khoảng không bên ngoài. Một thực trạng nữa cũng thường được ghi nhận là hành lang cùng với sảnh tầng của nhiều tòa chung cư, kể cả chung cư cao cấp, hoàn toàn khép kín do số lượng căn hộ bị “nén” quá mức khi chủ đầu tư giữ quan điểm sử dụng diện tích sàn hết mức có thể cho căn hộ, mà không chừa lại hai khoảng mở cần thiết ở hai góc để hành lang và sảnh tầng khỏi bị tối và bí, đồng nghĩa với không tiết kiệm năng lượng.

Theo số liệu thống kê, số lượng công trình và dự án xây dựng đã đăng ký xét cấp chứng chỉ công trình xanh (trong đó có hạng mục hiệu quả năng lượng) tại Việt Nam thuộc hai hệ thống cơ bản là LEED và LOTUS đến hết năm 2018 lần lượt là 175 và 51, được công nhận tương ứng là 51 (29,1%) và 21 (41,2%). Tỷ lệ nhà chung cư trong số công trình đăng ký hãy còn thấp, tương ứng 8% và 5% (Hội đồng Công trình Xanh Việt Nam VGBC, 2019). Riêng với chứng chỉ EDGE của Tập đoàn Tài chính Quốc tế (IFC) – đơn vị trực thuộc Ngân hàng Thế giới (WB) – tiêu chí đặt ra có phần đơn giản hơn LEED và LOTUS, thì tỷ lệ dự án chung cư khá cao với 14/18 dự án được chứng nhận, tức là đạt tỷ lệ 77,8% (EDGE/IFC, 2019), nhưng so với số lượng thực tế trên 3.000 công trình/dự án chung cư thì con số 86 công trình/dự án đạt chuẩn kiểm định của ba hệ thống gộp lại (LEED, LOTUS và EDGE) hãy còn ở mức rất thấp, chưa đến 3%. Hơn 2.900 chung cư tạm coi là “chưa đạt chuẩn” tại các đô thị lớn vẫn hàng ngày tiêu thụ một lượng điện năng khổng lồ và phát thải nhiều CO2 vào bầu khí quyển, góp phần làm biến đổi khí hậu diễn biến ngày một phức tạp, tác động tiêu cực lên môi trường và ảnh hưởng sâu sắc đến cuộc sống của người dân.

Xét tình hình thực tại và với tầm nhìn đến tương lai, khi Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia QCVN 09:2017/BXD về các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả trở nên bắt buộc với tất cả công trình xây mới cũng như cải tạo, rõ ràng nhà cao tầng nói chung và chung cư cao tầng nói riêng sẽ phải đáp ứng những yêu cầu tối thiểu về tiết kiệm năng lượng – và ở mức độ cao hơn là “hiệu quả năng lượng”. Tiêu chuẩn “nhà thụ động” nếu được áp dụng cho nhà thấp tầng thì chung cư cao tầng với quy mô dân số ngày càng lớn và mức độ tiêu thụ năng lượng cao cũng không phải là ngoại lệ, nếu không muốn nói là cần nhập cuộc một cách chủ động và tích cực.

Câu chuyện “thụ động” của chung cư cao tầng

Bốn nguyên lý cơ bản của nhà thụ động: 1. Hướng công trình tối ưu; 2. Hình dạng công trình tối ưu; 3. Sơ đồ bố trí mặt bằng tối ưu; 4. Kết cấu bao che tối ưu; đã được giới thiệu trong bài “Nhà thụ động (Passive house) – Từ mô hình lý thuyết của Đức đến ứng dụng thực tiễn tại Việt Nam” trong số Tạp chí tháng 01/2019 và được trình bày cụ thể trong trường hợp nhà thấp tầng qua một bài viết khác đăng trên số tháng 04/2019. Nếu cũng được quy hoạch, thiết kế và xây dựng theo mô hình “nhà thụ động” thì chung cư cao tầng hiển nhiên sẽ phải tuân thủ cả bốn nguyên lý nói trên, trong đó nguyên lý số 4 – cũng giống như trường hợp nhà thấp tầng đã phân tích – đòi hỏi cần có lớp cách nhiệt bằng vật liệu được khuyến nghị (bông khoáng, xơ sợi tự nhiên hoặc rơm rạ ép thành tấm) với độ dày thích hợp chèn vào giữa cấu kiện tường bao che và mái, cùng cửa kính hai hoặc ba lớp đảm bảo độ kín khít giữa các diện tiếp xúc cánh – khuôn và khuôn – tường, được lắp kết cấu chắn nắng hiệu quả bên ngoài trên từng hướng (chủ yếu là dạng lam, tấm điều chỉnh được) kết hợp với một số hình thức che chắn linh hoạt bên trong như mành hoặc rèm.

Hướng công trình tối ưu là yêu cầu được đặt ra cho công trình về mặt quy hoạch. So với nhà thấp tầng, đặc biệt là nhà liền kề, thì chung cư cao tầng “dễ dàng” hơn nhiều trong việc chủ động chọn hướng, nếu hướng thông thường được đánh giá là không có lợi, vì đặc trưng của loại hình nhà ở này là có một khoảng không gian khá rộng bao quanh (nếu tuân thủ đúng các quy chuẩn về quy hoạch và xây dựng đô thị). Khoảng lưu không này cho phép cả khối công trình xoay một góc để các diện ưu tiên quay về hướng có lợi mà không quá phụ thuộc vào hướng của tuyến đường chạy trước mặt công trình (giống trường hợp biệt thự đã trình bày trong bài viết số tháng 04/2019). Nếu chung cư cao tầng dạng ghép nhiều đơn nguyên, thì bản thân mỗi đơn nguyên cũng sẽ xoay đồng loạt một góc (tương tự trường hợp một dãy nhà liền kề đã trình bày trong bài số tháng 04/2019). Sự xoay toàn khối hoặc từng khối đơn vị trong một cụm liên kết được minh họa qua Hình 2a và Hình 2b.

Hình 2. Xử lý xoay hướng công trình trong trường hợp chung cư cao tầng dạng khối đơn (a)
và khối ghép (b) trên quan điểm “quy hoạch vị năng lượng”
(Nguồn: Nguyễn Quang Minh, 2019)

Bước tiếp theo sau khi hướng nhà được quyết định là chọn hình khối công trình sao cho có lợi nhất về năng lượng, tức là giảm thiểu việc thất thoát năng lượng hữu ích trong quá trình sưởi ấm (về mùa đông) và làm mát (về mùa hè). Năng lượng hữu ích thất thoát có thể do kết cấu bao che không đảm bảo độ kín khít, tồn tại các khe hở tại vị trí tiếp xúc của hai hay nhiều cấu kiện hoặc vết nứt, đặc biệt là những góc nhà sau một thời gian sử dụng các lớp vật liệu co ngót/giãn nở không đều dưới tác động của chênh lệch nhiệt độ. Giải pháp khắc phục là kiểm tra định kỳ để xử lý bịt kín các khe hở hoặc vết nứt này. Một nguyên nhân nữa dẫn đến thất thoát năng lượng hữu ích là hình dạng công trình không phù hợp. Đơn giản nhất là kiểu nhà hình hộp, cùng một khối tích nhưng công trình có thể vài hình dạng khác nhau, căn cứ vào tương quan tỷ lệ kích thước hai cạnh của mặt bằng. Mỗi lần tỷ lệ hai cạnh này được điều chỉnh, diện tích bề mặt của công trình cũng sẽ thay đổi theo, ảnh hưởng nhất định đến lượng năng lượng hao hụt qua lớp bề mặt. Về nguyên tắc, với cùng một thể tích và cùng một điều kiện ngoại cảnh, diện tích bề mặt càng lớn thì lượng năng lượng bị mất đi qua quá trình trao đổi nhiệt giữa công trình và môi trường xung quanh càng nhiều. Ở các nước thuộc xứ lạnh, các chuyên gia khuyến nghị nhà ở có khối tích càng nhỏ (song vẫn đảm bảo đủ diện tích cũng như thể tích hữu dụng) và hình khối càng đơn giản (ít khối nhô ra lùi vào để giảm thiểu các diện tiếp xúc không cần thiết và hạn chế khả năng xuất hiện vết nứt) lại càng có lợi. Tuy nhiên, điều này khó vận dụng cho khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, khi khối tích thực cần lớn hơn mức tối thiểu (xét trên góc độ tiết kiệm năng lượng) để đảm bảo thông thoáng tự nhiên hiệu quả hơn và nên có những khối đua ra – lùi vào ở mức độ cần thiết, không chỉ giúp hình khối hay bề mặt công trình trở nên sinh động mà còn có ý nghĩa lớn hơn khi tạo ra những khoảng bóng đổ tự thân trên mặt đứng. Vấn đề là xem xét tỷ lệ khối tích/diện tích (tức là chọn chiều cao tầng) và tính toán số lượng cũng như xác định vị trí của các ban công hoặc phòng nhô ra, hoặc lô-gia lùi vào, sao cho hợp lý trên cơ sở cân đối yêu cầu tiết kiệm năng lượng khi cần vận hành hệ thống sưởi ấm/làm mát với yêu cầu thông thoáng và lấy ánh sáng tự nhiên.

Khi các yêu cầu về hướng nhà, hình khối công trình và lớp vỏ bao che được đảm bảo, vấn đề còn lại chỉ là tối ưu hóa thiết kế mặt bằng. Trong trường hợp chung cư cao tầng, có hai bài toán – hai cấp độ – cần được đặt ra để xem xét và tìm lời giải:

Bố trí các căn hộ đa dạng có diện tích khác nhau trên cùng một mặt bằng tầng điển hình sao cho có lợi nhất về năng lượng bên cạnh sự thuận tiện trong quá trình sử dụng;
Bố trí các phòng chức năng trong mỗi loại căn hộ dựa trên cách phân định không gian chính – phụ với không gian chính được ưu tiên về hướng đón gió mát và nắng ấm.

Một mặt bằng tầng điển hình của chung cư sẽ gồm nhiều loại căn hộ khác nhau về cơ cấu cũng như diện tích sàn nhằm đáp ứng nhu cầu của nhiều đối tượng sử dụng, thông thường sẽ như sau:

Bảng 1. Các loại căn hộ chung cư và số lượng phòng chức năng chính/phụ tương ứng

Ghi chú: Tiền phòng không bắt buộc, nếu có thì khá linh hoạt nên không tính gộp vào Bảng 1.

Căn loại A1 có thể cho 1 người thuê ngắn hạn (đối tượng gồm người đi học, đi công tác kiểu biệt phái trong một thời gian vài ba năm) hoặc ở dài hạn (những người độc thân hoặc neo đơn). Căn loại A2 cho những gia đình trẻ mới thành lập, chưa có con hoặc mới có (hoặc chỉ có ý định sinh) 1 con. Căn loại B phổ biến nhất, thích hợp với gia đình hạt nhân gồm bố mẹ và hai con. Căn loại C dành cho gia đình hai thế hệ đông con hơn (3 – 4 con) hoặc gia đình ba thế hệ (ở cùng ông bà). Công thức tổ hợp do vậy sẽ là 1A1 + 1A2 + 2B + 1C và biến thể 2A2 + 2B + 1C hoặc 1A2 + 3B + 1C, áp dụng cho những khu vực khác nhau trong đô thị dựa trên một số nghiên cứu và khảo sát về xã hội học được tiến hành từ trước để làm căn cứ thiết kế. Có thể thấy kiểu đơn nguyên (do số lượng giới hạn 5 căn hộ một cụm đơn vị điển hình là không lớn) kết hợp với kiểu hành lang mở hai đầu hoặc hai khoảng giữa chéo góc (nhằm đảm bảo thông thoáng và chiếu sáng tư nhiên) với hai khối thang (khối 1 gồm thang bộ + thang máy và khối 2 gồm thang thoát hiểm + khối phòng kỹ thuật) là mô hình tổ chức không gian thích hợp với chung cư cao tầng theo tiêu chí “nhà thụ động”. Nếu điều kiện cho phép, có thể tổ chức thêm một khoảng “sân cộng đồng” hoặc “vườn cộng đồng” có diện tích bằng một căn hộ loại nhỏ để tăng cường giao lưu, kết nối các hộ dân sống trong tầng đó.

Trên quan điểm tất cả 5 căn hộ đều đón nắng ấm và gió mát, tránh dàn hàng sẽ dẫn đến khả năng hành lang bị kéo dài, mặt bằng điển hình của một chung cư cao tầng kiểu thụ động nên được gập góc hình chữ L cho gọn và có thể chia thành hai khu: Khu 1 gồm 5 căn hộ tập trung thành một cụm trên hướng ưu tiên với hai khe phân cách để tăng cường lấy ánh sáng và thông thoáng trong khi đó Khu 2 gồm hành lang, hai khối thang và khoảng sân vườn giao lưu cộng đồng sẽ bố trí ở hướng đối diện, giúp che chắn Khu 1 khỏi những tác động bất lợi của thời tiết như bức xạ mặt trời và hơi nóng buổi chiều/chiều tối.

Với đặc điểm có nhiều phòng chức năng nhất, căn hộ loại C nên được bố trí ở vị trí góc của mặt bằng kiểu chữ L với 2 mặt thoáng rộng để đảm bảo khu bếp và tất cả các không gian chức năng chính được thông gió và chiếu sáng tự nhiên tốt. Vị trí đầu hồi với một mặt thoáng dài và một mặt thoáng ngắn hơn sẽ thích hợp với căn hộ loại B quy mô trung bình, còn vị trí khúc giữa – do khả năng tiếp xúc với khoảng lưu không hạn chế hơn – sẽ dành cho các căn hộ loại A là căn nhỏ, chỉ cần một mặt thoáng là đủ.

Hình 3. Sơ đồ phân khu chức năng mặt bằng tầng điển hình của một chung cư cao tầng theo mô hình nhà thụ động (Nguồn: Nguyễn Quang Minh, 2019)

Với cách thức tổ chức có tính toán như trên, việc sắp xếp các phòng chức năng trong phạm vi mỗi căn hộ – khâu cuối cùng – sẽ thuận lợi, đáp ứng đầy đủ những yêu cầu về tính thuận tiện và mức độ tiện nghi đã đặt ra. Với vai trò là không gian kết nối, trong tất cả các trường hợp, phòng khách (thường kết hợp với phòng ăn) được bố trí ở giữa để từ đó có thể đi vào các phòng chức năng chính khác (Hình 4).

Hình 4. Cách bố trí các phòng chức năng bên trong các căn hộ A1, A2, B và C trên quan điểm đảm bảo 100% bếp và các phòng chính đều được chiếu sáng tự nhiên và thông gió tốt – một điều kiện tiên quyết của thiết kế thụ động (Nguồn: Nguyễn Quang Minh, 2019)

Lời kết

Nhà thụ động, tuy là loại hình nhà ở tiêu chuẩn cao, lại không hề khó quy hoạch và thiết kế, kể cả trong trường hợp tưởng chừng phức tạp như chung cư cao tầng. Điều quan trọng nhất, mở đường cho sự thay đổi căn bản và sâu sắc trong cách thức chúng ta thiết kế đô thị ngày nay hướng đến một tương lai bền vững hơn, chính là nhận thức lại cho rõ bản chất vấn đề thiết kế vị năng lượng đồng thời nắm vững nguyên lý thiết kế thụ động vốn dĩ dễ hiểu và chặt chẽ. Phương án đề xuất hoàn toàn có thể đạt kết quả tốt và được triển khai trong thực tế trên cơ sở xem xét kỹ vị trí và tận dụng lợi thế của khu đất, chủ động lựa chọn hướng cũng như hình khối và đặc biệt tối ưu hóa cách bố trí căn cũng như phòng với sự ưu tiên cao cho căn loại lớn và không gian chính. Trên nền tảng đó, các giải pháp kỹ thuật đi kèm mới phát huy tác dụng tích cực hỗ trợ, nâng cao hiệu suất. Những dự án sắp xây dựng mới và nhiều khu vực chung cư cũ cần cải tạo hoặc tái thiết sau này sẽ là những địa chỉ áp dụng đầu tiên. Kết quả (được kỳ vọng là khả quan) sau khi kiểm chứng trong thực tiễn tạo ra động lực mạnh mẽ để mô hình thiết kế mới được triển khai rộng hơn. Những nghiên cứu sâu hơn sẽ tìm tòi thêm nhiều mẫu thiết kế chung cư cao tầng khác cũng đạt yêu cầu nhằm đảm bảo tính đa dạng và sinh động của kiến trúc đô thị, bên cạnh tính hiệu quả về năng lượng và chất lượng cao về tiện nghi vi khí hậu.

* TS.KTS Nguyễn Quang Minh
Giảng viên Khoa Kiến trúc và Quy hoạch, Đại học Xây dựng

(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 05-2019)

––––––––––––––––––––––––––––––––

Tài liệu tham khảo