Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội Bài tiểu luận: MÔ HÌNH NHÀ SINH THÁI Sinh viên: Nguyễn Thị Hồng Mở đầu Cuộc sống càng hiện đại, con người ngày càng muốn có cuộc sống hoà hợp với thiên nhiên. Ngôi nhà có kiến trúc hòa đồng với thiên nhiên, lấy sự thích ứng là phương châm trong đối xử với thiên nhiên, bên cạnh đó hạn chế tối đa việc sử dụng các phương tiện và thiết bị kỹ thuật tiêu tốn năng lượng . đang là cái đích mà nhiều người kiếm tìm cho ngôi nhà của mình. Trong những năm gần đây, nhu cầu “sống xanh”, sống hòa hợp thân thiện với môi trường càng được trở nên ưa chuộng. Nhà ở sinh thái là một trong những phương thức tiết kiệm năng lượng. Đặc biệt, những năng lượng tự nhiên, năng lượng sạch, năng lượng tái tạo càng lúc càng được mọi người ưu tiên sử dụng. Trong điều kiện ô nhiễm môi trường xảy ra nhiều như hiện nay, cùng với hiện trạng thiếu thốn về nhà ở, việc xây dựng nhà ở sinh thái sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo như nước mưa, năng lượng mặt trời, gió, năng lượng Biogas là một xu hướng thông minh. Hiện nay con người đang hướng về thiên nhiên và sống cùng thiên nhiên chứ không còn “cải tạo” thiên nhiên. Nhiều người lấy làm ngạc nhiên, vì khi tính toán từ công đoạn thiết kế, họ có thể tiết kiệm được đáng kể các khoản chi phí năng lượng cho một tương lai lâu dài, nên chắc chắn rồi đây mô hình nhà sinh thái sẽ nghiễm nhiên nằm trên bản vẽ của nhiều kiến trúc sư. A. Tổng quan tài liệu I. Công trình xanh I.1 khái niệm [1], [2] Theo hội đồng công trình xanh Việt Nam (VGBC) định nghĩa. Công trình xanh là công trình đạt được hiệu quả cao trong sử dụng năng lượng và vật liệu, giảm thiểu các tác động xấu tới môi trường; đồng thời được thiết kế để có thể hạn chế tối đa những tác động không tốt của môi trường xây dựng tới sức khỏe con người và môi trường tự nhiên thông qua: - Sử dụng năng lượng, nước và các nguồn tài nguyên khác một cách hiệu quả - Bảo vệ sức khỏe người sử dụng và nâng cao năng suất lao động - Giảm thiểu chất thải, ô nhiễm và hủy hoại môi trường Theo Hội đồng Công trình Xanh Mỹ (USGBC) một tòa nhà được công nhận là Công trình Xanh (CTX) / Green Building (GB) nếu đạt được các tiêu chí trong 5 lĩnh vực (hình 2). Định nghĩa này là chuẩn xác và được thừa nhận rộng rãi. Năm lĩnh vực đó là: (1) Địa điểm bền vững / Sustainable Sites; (2) Hiệu quả sử dụng nước / Water Efficiency; (3) Hiệu quả năng lượng / Energy Efficiency; (4) Vật liệu và tài nguyên / Materials & Resources; (5) Chất lượng môi trường trong nhà / Indoor Environment Quality. Nguyên nhân của sự thừa nhận của xã hội đối với CTX và nhờ đó đã phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới, bởi vì các tòa nhà xây dựng theo hướng CTX đã góp phần bảo tồn và khôi phục lại HST, đặc biệt đã giảm sự tiêu thụ năng lượng trong các tòa nhà từ 30% đến 50%, và còn được nâng cao hơn nữa. I.2 các tiêu chí [2] 1. các tiêu chí trên thế giới Để đánh giá và cấp chứng chỉ các Công trình / Tòa nhà đạt các cấp độ Xanh, các nước đều sử dụng “Hệ thống đánh giá CTX / The GB Rating Systems (GBRS)”. Hệ thống đánh giá đầu tiên xuất hiện tại Anh năm 1990, được gọi là “Phương pháp đánh giá môi trường / Environmental Assessment Method – BREEAM”, vì vậy nó chưa thật hoàn chỉnh. Năm 1995 ở Mỹ đưa ra hệ thống đánh giá LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) . Cho đến nay LEED được coi là Hệ thống có uy tín và có ảnh hưởng nhất trên thế giới. Trên thế giới hiện nay có khoảng 30 Hệ thống đánh giá CTX, riêng Hệ thống LEED đã có 12 phiên bản cho các loại công trình khác nhau như: EEWH (Đài Loan), Green Star (Australia). Hệ thống đánh giá LEED, phiên bản cho các công trình mới và cải tạo lớn tháng 10/2005 có 6 Tiêu chí như sau: Tiêu chí 1: Địa điểm bền vững - Chọn địa điểm: Tránh phát triển không phù hợp và giảm tác động môi trường do đặt công trình lên địa điểm, giảm áp lực môi trường lên đất chưa phát triển; - Bảo vệ lớp đất màu; - Mật độ phát triển hợp lý (giữa đất xây dựng và đất tự nhiên) và kết nối cộng đồng; - Giao thông: tiếp cận giao thông công cộng, có chỗ cho xe đạp, xe ít phát thải; - Bảo vệ và khôi phục môi trường sống, - Không gian mở tối đa; - Hạn chế phá vỡ nước ngầm do giảm bề mặt không thấm nước, quản lý nước mưa; - Chống “Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị”, để giảm tối thiểu tác động vi khí hậu đời sống con người và thú hoang dã; - Giảm ô nhiễm ánh sáng. Tiêu chí 2: Hiệu quả nguồn nước - Hạn chế dùng nước sạch tưới cây trong sân vườn, dùng nước mưa, nước xám; - Giảm tiêu thụ nước sạch; - Có hồ giữ nước mưa, kiếm soát nước mưa. - Sử dụng công nghệ xử lý nước. Tiêu chí 3: Năng lượng và khí quyển - Tòa nhà và các hệ thống sử dụng năng lượng ở mức tối thiểu, tối ưu hóa các thiết bị năng lượng. - Không sử dụng máy ĐHKK có chất làm mát gốc CFC (Carbon – Flo – Clo); - Sử dụng năng lượng xanh, năng lượng tái tạo tái chỗ; - Giảm năng lượng hệ thống ĐHKK. Tiêu chí 4: Vật liệu và tài nguyên - Lưu giữ, thu gom, quản lý chất thải xây dựng; - Tái sử dụng cấu kiện, vật liệu; - Sử dụng vật liệu địa phương; - Sử dụng vật liệu và sản phẩm có nguồn gốc từ gỗ. Tiêu chí 5: Chất lượng môi trường trong nhà - Thông gió tự nhiên và thông gió cơ khí; - Kiếm soát khói thuốc; - Sử dụng vật liệu ít phát thải (sơn, đồ gỗ, composite, thạch cao…); - Ánh sáng nhân tạo đủ, kiếm soát hệ thống chiếu sáng; - Môi trường vi khí hậu tiện nghi; Môi trường âm thanh tiện nghi; - Chiếu sáng tự nhiên 75% không gian; tầm nhìn 90% không gian. Tiêu chí 6: Sáng tạo Có các sáng tạo trong thiết kế. Sau Hệ thống tiêu chí đánh giá là Hệ thống phân cấp cấp Chứng chỉ CTX . Theo số điểm đạt được các công trình có thể được cấp Chứng chỉ Kim cương (>80%), Vàng (60%), Bạc (50 %) hoặc Đạt (40%). Hình 4- Nhãn hiệu CTX một số nước:Mỹ, Anh, Malaysia, Australia, Nhật Bản, Việt nam 1. tiêu chí Việt Nam [3] Những tiêu chí CTX giới thiệu ở trên, đặc biệt LEED, có thể coi là những tiêu chí có giá trị quốc tế, đáp ứng được những đòi hỏi về môi trường, sinh thái và BĐKH Trái đất. Khi nghiên cứu các tiêu chí CTX cho Việt nam cần thấy rõ những sự khác nhau cơ bản giữa Việt Nam và các nước phát triển, nhất là chủ sở hữu của LEED, khi phát triển từ hệ thống này. Sự khác nhau đầu tiên và lớn nhất, đó là nên kinh tế của ta thấp hơn rất nhiều. Thu nhập đầu người bình quân của ta chỉ trên 1000 USD, trong khi các nước phát triển gấp chúng ta 30 – 40 lần. Cùng với kinh tế, điện năng của chúng ta vừa nhỏ bé, vừa thiếu trầm trọng. Điều này dẫn đến hệ quả là cần khai thác tối đa điều kiện tự nhiên thuận lợi, giảm tối thiểu những thiết bị tốn nhiều năng lượng (như hệ thống ĐHKK) và giảm kinh phí người dân phải chi cho việc này. Sự khác nhau lớn thứ hai là khí hậu và việc sử dụng năng lượng. Phần lớn các nước phát triển Âu, Mỹ đều nằm ở vĩ độ khá cao (40 – 50 o ), thuộc vùng khí hậu ôn hòa và lạnh. Tại đây vấn đề sưởi ấm và chiếu sáng trong mùa đông là quan trọng. Những ngày này, không chỉ nhiệt độ ngoài nhà khá thấp (-10, -30 o C) mà ngày rất ngắn, 8, 9 giờ mới sáng, 3, 4 giờ chiều đã tối. Ba là Việt Nam nằm trọn trong vùng nhiệt đới (~8,30 đến ~ 23,30 o ) nên BXMT rất cao quanh năm. Lợi thế gần biển làm cho nhiệt độ bên ngoài không quá cao (trừ miền lãnh thổ chịu ảnh hưởng của Phơn Trường Sơn), và luôn luôn có độ ẩm cao. Ban đêm không khí gần như là mát mẻ, dễ chịu. Điều này cho phép tận dụng tối đa không khí tự nhiên. Bên cạnh đó, do sống hàng ngàn năm trong khí hậu nóng ẩm nhiệt đới, người Việt Nam có những thói quen và nhu cầu thích ứng hoàn toàn khác với người dân các vùng khí hậu ôn hòa, lạnh, thậm chí cả với vùng nóng khô. Rõ rệt nhất là người Việt Nam quen sống trong điều kiện độ ẩm cao. 1- Hệ thống đánh giá LOTUS của VGBC [1] Bộ Công cụ đánh giá LOTUS. LOTUS (hoặc Bộ Công cụ Đánh giá LOTUS) là một hệ thống đánh giá mang tính tự nguyện theo định hướng thị trường do Hội đồng Công trình Xanh Việt Nam xây dựng riêng cho môi trường xây dựng của Việt Nam. Bộ Công cụ Đánh giá LOTUS đã được Hội đồng Công trình Xanh Thế giới và Bộ Xây dựng công nhận. LOTUS là một hệ đánh giá theo thang điểm giống như các công cụ đánh giá quốc tế khác như LEED (Mỹ),BREEAM (Anh), GreenStar (Úc), GreenMark (Singapore), GreenBuilding Index (Malaysia), Greenship(Indonesia) Giống như các bộ công cụ quốc tế, LOTUS cũng nhằm mục đích xác lập các tiêu chuẩn và chuẩn mực để định hướng và chuyển đổi ngành xây dựng Việt Nam theo hướng sử dụng các nguồn tài nguyên hiệu quả hơn, các hoạt động xây dựng thân thiện với môi trường hơn đồng thời đưa ra đánh giá về mức độ 'xanh' của một tòa nhà. Tương tự các tiêu chí của LEED và có thêm một số tiêu chí như: (1) Thích ứng, giảm nhẹ, gồm: - Phòng chống ngập lụt - Lượng nước mưa chảy tràn - Chống thảm họa tự nhiên - Giao thông tập thể - Thân thiện cho xe đạp (2) Cộng đồng - Kết nối cộng đồng - Không gian công cộng - Lao động địa phương - Tiện nghi cho người tàn tật II. Nhà ở sinh thái Nhà ở sinh thái là một trong những công trình xanh Hiện vẫn chưa có chuẩn mực cụ thể và khắt khe cho khái niệm nhà ở sinh thái mà phần lớn dựa vào tiêu chí của công trình xanh để đánh giá. II.1 Khái niệm [5] Nhà ở sinh thái là: + Ngôi nhà có tác động tích cực trong việc sử dụng tài nguyên và môi trường trong vòng đời của chúng. + Công trình thường được đánh giá cao về vật liệu, cả trong quá trình xây dựng cũng như các hoạt động và duy trì. + Có nguyên tắc thiết kế, xây dựng và hoạt động đều bảo vệ môi trường sinh thái và sử dụng tài nguyên hiệu quả. + Thân thiện với môi trường, sử dụng năng lượng tái tạo, thực sự bền vững, có một môi trường lành mạnh, tiết kiệm năng lượng và tài nguyên thiên nhiên II.2 Các tiêu chí 1. Quy hoạch địa điểm - Hướng ra và mở tối đa vào thiên nhiên. - Sử dụng đất hết sức tiết kiệm 2. Môi trường kiến trúc - Không gian của ngôi nhà phải là không gian thống nhất, không bị xé vụn, tránh những diện tích thiếu ánh sáng tự nhiên và không khí ít lưu thông. - Bố trí cây xanh ở mọi nơi có thể; biến mái nhà thành vườn cây cỏ. 3. Tiết kiệm năng lượng và quản lý -Tận dụng tối đa gió tự nhiên, kích thích sự lưu thông của không khí; tăng cường sử dụng ánh sáng tự nhiên. - Ưu tiên tối đa cho việc sử dụng các nguồn năng lượng tự nhiên, như năng lượng mặt trời và năng lượng gió - Kết hợp thông minh các chu trình mở và chu trình khép kín trong một căn nhà ở 4. Hiệu quả vật liệu xây dựng - Sử dụng nhiều các vật liệu có xuất xứ tự nhiên, đặc biệt vật liệu địa phương 5. Các biện pháp khác - Hạn chế bằng mọi cách việc sử dụng các phương tiện và thiết bị tạo tiện nghi khí hậu và tiện nghi sống nhân tạo - Nhà ở sinh thái phải là nhà hô hấp nghĩa là có khả năng điều hòa và lưu thông không khí tốt. B. Phương pháp nghiên cứu  Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu Trên cơ sở thu thập thông tin, sưu tầm dựa vào các kết quả điều tra sẵn có trên sách, báo và phương tiện thông đại chúng cùng với việc phân tích tài liệu =>Từ đó nêu ra các tiêu chuẩn chung của công trình xanh nói chung, nhà sinh thái nói riêng và đã lựa chọn một số mô hình nhà ở sinh thái tiết kiệm năng lượng C. Kết quả nghiên cứu và thảo luận I. Giải pháp kiến trúc hiện đại trong nhà ở sinh thái Hiện nay theo xu hướng của thế giới, kiến trúc nhà ở sinh thái không chỉ phụ thuộc vào các giải pháp kiến trúc và giải pháp kỹ thuật cho bản thân ngôi nhà mà còn phụ thuộc nhiều hơn bởi cục diện mang tính vĩ mô. Dựa vào những ưu việt của thiên nhiên, những giải pháp kiến trúc hiện đại của con người đã kéo được thiên nhiên lại gần như: trồng cỏ trên mái nhà, đưa thiên nhiên vào nhà, đưa gió vào công trình,… 1.1 Trồng cỏ trên mái nhà  Mô hình:  Kỹ thuật trồng cỏ: LỚP THẤM NƯỚC LỚP GIỮ NƯỚC TRẦN NHÀ MÀNG CHỐNGTHẤM CỎ LỚP ĐẤT Hình 6:Kỹ thuật trồng cỏ Hình 4:Trồng cỏ trên mái nhà Hình 5:Cấu trúc vật liệu trồng cỏ trên mái nhà 1.2 Đưa gió vào công trình  Mô hình: Hình 7:Hướng gió vào nhà Hướng gió thông thoáng đi qua các phòng khách, học, làm việc và ra ngoài qua cửa chính, cửa sổ, cửa mái, tránh đi qua phòng ngủ. 1.3 Lam che nắng, lấy sáng cho công trình Hình 8:Trụ sở Gazprom (nga) Được xây dựng dựa trên nguyên tắc tận dụng tối đa nguồn sáng từ mặt trời, sử dụng hệ thống kính chiếu sáng, tăng cường độ chiếu sáng tối đa vào ban ngày và tiết kiệm điện năng vào ban đêm. II. Một số mô hình nhà ở sinh thái tiết kiệm năng lượng Những căn nhà thú vị nhất đang được xây dựng ngày nay rất tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường. 1. Nhà mặt trời • Những căn phòng có thể hoán đổi, nhờ vậy chủ nhân có thể bố trí từng căn phòng phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình. • Duy trì được nhiệt độ dễ chịu, đủ ánh sáng và đủ năng lượng cho các thiết bị điện và điện tử gia dụng, hệ thống nước nóng, và ô tô điện. • Hệ thống pin nhiệt quang đảm nhận vai trò tạo ra hầu hết năng lượng sinh hoạt trong nhà. Điện năng sau đó được lưu trữ trong các tấm pin và cung cấp năng lượng cho ngôi nhà suốt cả ngày. • Mở rộng tối đa không gian và khả năng linh hoạt 2.2 Nhà vòm (Geodesic Dome) Ngôi nhà mái vòm Geodesic – loại mái vòm được kết cấu bởi nhiều mặt phẳng tam giác. Nhưng kiểu nhà mái vòm này là kiểu nhà tiết kiệm năng lượng và bền vững nhất. Nhà vòm Geodesic được cấu trúc giống hình cầu với một hệ thống tam giác phức tạp. Hệ thống những tam giác này tạo nên khung nhà giúp tăng sự bền vững cho cấu trúc nhà trong khi chỉ dùng rất ít vật liệu. Công nghệ khéo léo này của nhà vòm Geodesic cho phép nó bao phủ một không gian rộng mà không cần trụ chống bên trong. Thuật ngữ Geodesic có nguồn gốc Latin, nghĩa là phân giới mặt đất. Đường Geodesic là khoảng cách ngắn nhất giữa 2 điểm trên một hình cầu. Hình 11: Nhà Vòm Geodesic 2.3 Nhà lắp ráp (Modular House) Không phải tất cả nhà lắp ráp đều tiết kiệm năng lượng nhưng nếu lựa chọn cẩn thận, bạn có thể mua một căn nhà sản xuất tại nhà máy được tinh chỉnh các yếu tố kỹ thuật để tối thiểu sự tiêu thụ năng lượng. Chẳng hạn như sự bền vững của căn nhà, tỉ lệ ứng dụng sử dụng năng lượng mặt trời. Hơn nữa, các bộ phận được tính toán và sản xuất trước đó tại nhà máy sẽ giảm những tác động lên môi trường trong quá trình bạn xây nhà. Hình 12:Một dạng nhà Modular Nhà lắp ráp được xây từ những bộ phận làm sẵn có thể sắp xếp thành một tổng thể. Một căn bếp hay phòng tắm hoàn chỉnh có thể được đặt trước trong nhà. Ván tường, khung nhà và các bộ phận đúc sẵn của căn nhà được xe tải chuyển từ nhà máy đến nơi xây dựng. Tại nơi xây dựng, từng phần căn nhà được đặt lên móng nơi căn nhà được dựng lên cố định. Không giống nhà lưu động, nhà lắp ráp phải tuân theo các quy định về vị trí xây dựng tại nơi chúng được dựng lên Nói đến nhà lắp ráp phải nhắc đến nhà thiết kế những căn nhà thôn dã Katrina Cottage. Chắc hẳn chúng ta đều biết về bão Katrina tại Mỹ đã phá hủy nhà cửa và cướp đi sinh mạng của nhiều người. Nhiều kiến trúc sư đã đối phó với cơn khủng hoảng bằng cách thiết kế những căn nhà cứu trợ giá rẻ. Những căn nhà Katrina Cottage trở thành giải pháp phổ biến vì sự đơn giản và ấm cúng. Katrina Cottage được phát triển bởi Marianne Cusato và những kiến trúc sư hàng đầu khác, bao gồm kiến trúc sư lừng danh Andres Duany. Sau này, nguyên mẫu căn nhà rộng 94 m được nhiều kiến trúc sư và các hãng xây dựng phỏng theo để tạo ra hơn 20 phiên bản nhà khác nhau. Katrina Cottage điển hình nhỏ gọn, khoảng 150m 2 – 300m 2 . Trong khi kích thước và sơ đồ tầng lầu có thể khác nhau, Katrina Cottage có nhiều đặc điểm chung. Những căn nhà xinh xắn đều là nhà tiền chế, được cấu trúc từ những tấm ghép được làm sẵn từ nhà máy. Với lý do này, Katrina Cottage được xây khá nhanh (chỉ trong vài ngày) và rất tiết kiệm. Kiểu nhà này cũng rất bền vững. Nó đáp ứng được các quy định xây dựng quốc tế cũng như hầu hết các yêu cầu ứng cứu khi bão lụt xảy ra. . Trong đó, ngôi nhà- không gian sống quan trọng của chúng ta đã và đang thay đổi sang mô hình nhà sinh thái • Mô t số mô hình nhà sinh thái đã tích hợp. có hiểu biết về nhà sinh thái; + Thiếu chính sách khuyến khích của Nhà nước; + Nhà đầu tư vẫn còn có cái nhìn ngắn hạn về nhà sinh thái.  Nhà ở cổ truyền