Cấu trúc mặt đứng đa lớp nhà phố và khả năng thích ứng với khí hậu TP.HCM

Mặt đứng nhà phố đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra không gian sống tiện nghi và bảo vệ môi trường. 263 trang · Trường đại học Kiến trúc Hà Nội · 2022.

• Tác giả: ThS. KTS Phạm Thanh Trà
• Người hướng dẫn: PGS. KTS Nguyễn Minh Sơn
• Trường học: Trường đại học Kiến trúc Hà Nội
• Chuyên ngành: Kiến trúc
• Đề tài: Cấu Trúc Mặt Đứng Đa Lớp Nhà Phố Thích Ứng Với Điều Kiện Khí Hậu Thành Phố Hồ Chí Minh
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐỨNG NHÀ PHỐ THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU
• 1.1. Các định nghĩa và khái niệm
• 1.2. Thực tiễn mặt đứng nhà phố tại các nước có điều kiện tương đồng và tại Việt Nam
• 1.2.1. Tại các nước có điều kiện tương đồng
• 1.2.2. Tại Việt Nam
• 1.3. Hiện trạng mặt đứng thích ứng với điều kiện khí hậu tại TP.
• 1.3.1. Hiện trạng mặt đứng nhà phố tại TP.
• 1.3.2. Điều kiện khí hậu TP.HCM và chất lượng môi trường bên trong nhà phố
• 1.4. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài
• 1.5. Các vấn đề trọng tâm cần giải quyết
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CHO MẶT ĐỨNG NHÀ PHỐ THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU TP.HCM ỨNG DỤNG PPTS
• 2.1. Mối quan hệ giữa kiến trúc và khí hậu
• 2.2. Kiến trúc thích ứng
• 2.3. Thiết kế bị động (passive design)
• 2.4. Tiện nghi vi khí hậu
• 2.5. Phương pháp tham số
• 2.6. Cơ sở thực tiễn
• 2.6.1. Nhà ở hiệu quả năng lượng và thân thiện môi trường
• 2.6.2. Ứng dụng hệ vỏ kép (DSF) vào kiến trúc
• 2.6.3. Thiết kế kiến trúc ứng dụng PPTS
• 2.6.4. Cơ sở ứng dụng PPTS cho mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu
• 2.6.4.1. Cấu trúc hóa mặt đứng nhà phố (xác định cấu trúc hệ thống)
• 2.6.4.2. Tham số hóa cấu trúc (biểu diễn cấu trúc thành tham số)
• 2.6.4.3. Mô phỏng trên máy tính
• 2.6.4.4. Xử lý dữ liệu mô phỏng
• 2.7. Bài học kinh nghiệm về kiến trúc thích ứng ứng dụng PPTS
• 2.7.1. Bài học về giải quyết mối quan hệ giữa kiến trúc và khí hậu ứng dụng PPTS
• 2.7.2. Bài học về tạo hình kiến trúc ứng dụng PPTS
• 2.8. Khả năng thực hiện
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT MẶT ĐỨNG NHÀ PHỐ THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU TP.HCM ỨNG DỤNG PPTS
• 3.1. Hệ thống tiêu chí
• 3.1.1. Tiêu chí về cấu trúc hóa
• 3.1.2. Tiêu chí về tính định lượng của cấu trúc
• 3.1.3. Tiêu chí về tính thích ứng với điều kiện khí hậu
• 3.2. Đề xuất mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu TP.HCM ứng dụng PPTS
• 3.2.1. Cấu trúc hóa mặt đứng nhà phố và các tổ hợp khác nhau
• 3.2.2. Tham số hóa cấu trúc MĐĐL nhà phố và các giá trị khảo sát
• 3.2.3. Mô hình tham số hóa cấu trúc và các biến thể
• 3.2.4. Phương pháp tính mức độ thích ứng của cấu trúc qua dữ liệu mô phỏng và kết quả tính toán
• 3.2.5. Chi tiết hóa giải pháp kiến trúc mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu TP.HCM dựa trên giá trị thích hợp của tham số tìm được
• 3.2.5.1. Đối với loại mặt đứng có 1 hoặc 2 lớp với lớp MĐ phụ bên trong
• 3.2.5.2. Đối với loại mặt đứng 2 lớp với lớp MĐ phụ bên ngoài
• 3.2.5.3. Đối với loại mặt đứng có 3 lớp
• 3.3. Ví dụ minh chứng
• 3.3.1. Áp dụng cho công trình cải tạo
• 3.3.2. Áp dụng cho công trình xây mới
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu

Mặt đứng nhà phố đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra không gian sống tiện nghi và bảo vệ môi trường. Mặt đứng đa lớp (MĐĐL) là một giải pháp kiến trúc hiện đại, giúp tối ưu hóa hiệu quả năng lượng và giảm thiểu tác động của khí hậu. Tại TP.HCM, điều kiện khí hậu đặc trưng với nhiệt độ cao và độ ẩm lớn, đòi hỏi các thiết kế phải thích ứng linh hoạt. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng thiết kế nhà phố theo phương pháp tham số (PPTS) có thể cải thiện đáng kể hiệu quả vi khí hậu. Theo đó, việc cấu trúc hóa mặt đứng nhà phố cần được thực hiện một cách hệ thống, từ việc lựa chọn vật liệu xây dựng đến việc bố trí các lớp mặt đứng sao cho phù hợp với điều kiện khí hậu địa phương.

1.1. Định nghĩa và khái niệm

Mặt đứng nhà phố không chỉ là phần ngoại thất mà còn là yếu tố quyết định đến sự thoải mái của không gian sống bên trong. Mặt đứng đa lớp được hiểu là cấu trúc bao gồm nhiều lớp vật liệu, giúp tạo ra các khoảng không gian đệm, giảm thiểu tác động của nhiệt độ và độ ẩm bên ngoài. Việc áp dụng kiến trúc thích ứng là cần thiết để đảm bảo rằng các công trình có thể hoạt động hiệu quả trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt của TP.HCM.

1.2. Thực tiễn mặt đứng nhà phố tại TP.HCM

Hiện trạng mặt đứng nhà phố tại TP.HCM cho thấy nhiều công trình chưa đáp ứng được yêu cầu về hiệu quả năng lượng và tiện nghi. Các nghiên cứu chỉ ra rằng việc sử dụng vật liệu xây dựng phù hợp và thiết kế công trình xanh có thể cải thiện đáng kể chất lượng môi trường sống. Đặc biệt, việc áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế hiện đại sẽ giúp các công trình này thích ứng tốt hơn với điều kiện khí hậu địa phương.

II. Cơ sở khoa học cho mặt đứng nhà phố thích ứng

Mối quan hệ giữa kiến trúc và khí hậu là yếu tố then chốt trong việc thiết kế mặt đứng nhà phố. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng thiết kế bị động (passive design) có thể giúp giảm thiểu tiêu thụ năng lượng. Hệ thống thông gió tự nhiên và việc sử dụng ánh sáng tự nhiên là những yếu tố quan trọng trong thiết kế. Tiện nghi vi khí hậu cũng cần được xem xét để đảm bảo rằng không gian sống bên trong luôn thoải mái. Việc áp dụng phương pháp tham số trong thiết kế giúp tối ưu hóa các yếu tố này, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

2.1. Mối quan hệ giữa kiến trúc và khí hậu

Kiến trúc không thể tách rời khỏi khí hậu. Các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và gió đều ảnh hưởng đến thiết kế mặt đứng. Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp kiến trúc sư đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp. Mặt đứng nhà phố cần được thiết kế sao cho có thể tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và tạo ra không gian sống thoải mái cho cư dân.

2.2. Thiết kế bị động và tiện nghi vi khí hậu

Thiết kế bị động là phương pháp sử dụng các yếu tố tự nhiên để điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm trong không gian sống. Việc áp dụng các giải pháp như hệ thống thông gió và công trình xanh sẽ giúp cải thiện chất lượng không khí và tạo ra môi trường sống thoải mái. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường cũng góp phần quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả vi khí hậu của mặt đứng nhà phố.

III. Đề xuất mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu TP

Đề xuất mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu TP.HCM cần dựa trên các tiêu chí cụ thể. Các tiêu chí này bao gồm cấu trúc hóa mặt đứng, tính định lượng của cấu trúc và khả năng thích ứng với điều kiện khí hậu. Việc áp dụng phương pháp tham số trong thiết kế sẽ giúp xác định các giá trị tối ưu cho từng loại mặt đứng. Các giải pháp kiến trúc cần được chi tiết hóa để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong thực tế.

3.1. Tiêu chí về cấu trúc hóa

Cấu trúc hóa mặt đứng nhà phố là bước đầu tiên trong việc thiết kế. Các lớp mặt đứng cần được xác định rõ ràng, từ lớp bên ngoài đến lớp bên trong. Việc lựa chọn vật liệu xây dựng cũng cần được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo tính hiệu quả và bền vững. Các giải pháp thiết kế cần phải linh hoạt để có thể thích ứng với các điều kiện khí hậu khác nhau.

3.2. Đề xuất giải pháp kiến trúc

Giải pháp kiến trúc cho mặt đứng nhà phố cần được xây dựng dựa trên các tiêu chí đã đề ra. Việc áp dụng hệ thống tham số trong thiết kế sẽ giúp tối ưu hóa các yếu tố như ánh sáng, thông gió và nhiệt độ. Các mô hình tham số hóa cần được thử nghiệm và điều chỉnh để đạt được hiệu quả cao nhất trong thực tế. Đặc biệt, việc áp dụng các giải pháp cải tạo cho các công trình hiện có cũng cần được xem xét để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ kiến trúc của tác giả Phạm Thanh Trà, với đề tài "Cấu trúc mặt đứng đa lớp nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu Thành phố Hồ Chí Minh ứng dụng phương pháp tham số", được thực hiện tại Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.KTS Nguyễn Minh Sơn và TS.KTS Lê Thị Hồng Na, bảo vệ năm 2022 (chuyên ngành Kiến trúc, mã số 9580101 và 9580102).

Tính cấp thiết của đề tài bắt nguồn từ tiến trình phát triển kiến trúc bền vững gắn liền với bối cảnh bảo vệ môi trường toàn cầu kể từ thập niên 1970 và định nghĩa phát triển bền vững trong Báo cáo "Tương lai chung của chúng ta" (WCED, 1987). Tại Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), theo "Tổng điều tra dân số và nhà ở Việt Nam năm 2009", loại hình nhà phố chiếm tỷ lệ 80% trong quỹ nhà ở đô thị. Trên các tuyến phố thương mại dịch vụ (TMDV), nhà phố thường có mặt tiền hẹp, chiều sâu lớn, hai mặt bên và mặt sau tiếp giáp trực tiếp với công trình liền kề. Do đó, mặt đứng và mái là hai bề mặt chịu tác động trực tiếp của các yếu tố tự nhiên. Mặt đứng đóng vai trò rào cản ngăn cách và điều tiết vi khí hậu bên trong công trình.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: lý thuyết "Thiết kế kiến trúc dựa trên hiệu quả" (performance-based building design) ra đời từ nửa sau thế kỷ 20 (Gibson, CIB 1982) kết hợp với công cụ máy tính và phương pháp tham số (PPTS - parametric design) cho phép đánh giá định lượng các phương án kiến trúc trước khi xây dựng. Tuy nhiên, tại Việt Nam, PPTS chủ yếu mới dừng lại ở việc tạo hình kiến trúc; việc ứng dụng PPTS để đánh giá định lượng hiệu quả vi khí hậu của mặt đứng nhà phố hầu như chưa được nghiên cứu và ứng dụng có hệ thống. Các giải pháp xử lý mặt đứng nhà phố hiện nay phần lớn mang tính tự phát, đối phó tạm thời (dùng bạt nhựa, chiếu, bảng quảng cáo) hoặc thiết kế hệ lam che nắng còn dựa trên cảm tính cá nhân và yếu tố thẩm mỹ thuần túy, chưa có cơ sở định lượng kiểm chứng.

Mục đích nghiên cứu của luận án là thiết lập mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu TP.HCM nhằm giải quyết mối quan hệ giữa kiến trúc với khí hậu. Tác giả xác lập 4 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Cấu trúc hóa mặt đứng và tổ hợp thành các trường hợp cấu trúc; tham số hóa cấu trúc mặt đứng (xây dựng hệ thống tham số - HTTS cho cấu trúc); xây dựng mô hình tham số hóa, các biến thể và các giá trị khảo sát của tham số (xây dựng dữ liệu đầu vào cho PPTS).
2. Mô phỏng trên máy tính theo các giá trị khảo sát của tham số.
3. Đề xuất phương pháp tính mức độ thích ứng với điều kiện khí hậu theo dữ liệu mô phỏng đầu ra; tìm giá trị thích hợp cho HTTS của cấu trúc theo phương pháp tính (xử lý dữ liệu đầu ra của PPTS).
4. Chi tiết hóa giải pháp kiến trúc cho các loại mặt đứng nhà phố khác nhau.

Đối tượng nghiên cứu là kiến trúc mặt đứng nhà phố có chức năng ở kết hợp với TMDV. Phạm vi nghiên cứu được giới hạn như sau:

• Phạm vi thời gian: Áp dụng đến năm 2040 theo chiến lược và tầm nhìn phát triển TP.HCM.
• Phạm vi không gian: Nhà phố trên các tuyến phố TMDV tại khu vực trung tâm cũ TP.HCM, tập trung vào các tuyến đường có lộ giới lớn hơn 8 m chịu tác động bất lợi của nắng hướng Tây.
• Phạm vi nội dung kỹ thuật: Coi các tham số khí hậu là cố định, thay đổi các tham số kiến trúc để khảo sát; tập trung nghiên cứu tiện nghi nhiệt và ánh sáng tự nhiên (yếu tố gió ít được xem xét chuyên sâu do nhà phố thấp tầng chịu ảnh hưởng của gió không nhiều).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án điểm lại các công trình nghiên cứu và thực tiễn trong nước cũng như quốc tế liên quan đến vỏ bao che, vi khí hậu và phương pháp tham số:

Về khái niệm vỏ bao che và tính thích ứng khí hậu:

• Báo cáo của The Pew Research Center on Global Climate Change và nghiên cứu của Cleveland & Morris (2009) định nghĩa vỏ bao che là ranh giới vật lý phân cách môi trường bên trong và bên ngoài, đóng vai trò kiểm soát nhiệt và vi khí hậu.
• Loonen (2013) phát triển khái niệm vỏ bao che thích ứng với điều kiện khí hậu (Climate-adaptive building shell - CABS) với khả năng ứng xử bị động hoặc chủ động nhằm tiết kiệm năng lượng và nâng cao chất lượng môi trường trong nhà.
• Khái niệm hệ vỏ kép (Double Skin Façade - DSF) được Viện nghiên cứu công trình Bỉ (BBRI, 2002) hệ thống hóa trong tài liệu "The Source book".
• Olgyay và Givoni phát triển các công cụ vi khí hậu kinh điển gồm vùng tiện nghi nhiệt và biểu đồ sinh khí hậu; tại Việt Nam, Phạm Đức Nguyên (2012) xác lập biểu đồ sinh khí hậu và tần suất xuất hiện các kiểu thời tiết đặc thù cho các vùng khí hậu.

Về thực tiễn hình thái nhà phố thích ứng khí hậu tại các nước có điều kiện tương đồng:

• Tại Bangkok và Pak Chong (Thái Lan), nhà phố TMDV tầng trệt dùng kinh doanh, tầng trên để ở; tầng 2 thường nhô ra 2–3 m che chắn nắng mưa cho lối đi bộ, người dân tự phát bổ sung rèm bạt che chắn nắng Tây.
• Tại Kuala Lumpur và Georgetown (Malaysia), Gurstien (1985) ghi nhận dạng nhà phố thuộc địa kết hợp sân trong lấy sáng và lối đi bộ có mái che rộng 1,5–2 m (kaki lima) bắt nguồn từ quy định năm 1573 của Phillip II (Tây Ban Nha).
• Tại Colombo (Sri Lanka), Robson (2016) cùng Lewcock, Sansoni và Sennanayake (1998) nghiên cứu chi tiết mái hiên vươn thấp, cột gỗ Tuscan, cửa chớp và tường đục lỗ rỗng giúp giảm chói và cản bức xạ mặt trời.
• Peach (2001) phân tích sự biến đổi không gian đô thị dẫn đến sự đồng hóa không gian và phân hóa xã hội khi thay đổi cấu trúc nhà phố.

Về thực tiễn tại Việt Nam:

• GS. Phạm Đình Việt (2006, Tạp chí Kiến trúc) phân tích sự tiến hóa của nhà ống phố cổ Hà Nội từ gian nông thôn truyền thống 2,1–2,5 m kết hợp giếng trời sang tường chịu lực và khung bê tông cốt thép.
• Thực nghiệm quy chuẩn bảng quảng cáo đồng bộ tại tuyến phố Lê Trọng Tấn (Hà Nội, 2016) bộc lộ sự cứng nhắc và không hỗ trợ cải thiện vi khí hậu.
• Khảo sát các khu đô thị mới tại TP.HCM như Phú Mỹ Hưng (Quận 7) cho thấy việc chú trọng thiết kế cảnh quan và mặt đứng bị động giúp vi khí hậu trong nhà tốt hơn khu trung tâm cũ.
• Về ứng dụng định lượng: KTS Nguyễn Trọng Thụy (2015) thiết kế lớp vỏ định lượng cho Trường Cao đẳng ở Bình Dương và nhà máy Adidas tại Long An; công trình Deutsches Haus tại TP.HCM đạt chứng nhận LEED. Về công trình quốc tế ứng dụng DSF và PPTS, tác giả điểm lại công trình Nhà thụ động Darmstadt (Đức, Passivhaus Institut, 2016), tòa nhà GSW Headquarters (Berlin), tòa nhà Hội đồng mới CH2 (Melbourne) và Sân vận động Lansdowne Road (LRS).

Khoảng trống nghiên cứu được luận án giải quyết: Trong khi các nghiên cứu trong nước về phương pháp tham số chỉ tập trung vào tạo hình hình học, và các can thiệp mặt đứng nhà phố hiện hữu tại TP.HCM chỉ mang tính tự phát hoặc cảm tính, luận án xây dựng quy trình định lượng hóa cấu trúc mặt đứng đa lớp (MĐĐL) nhà phố bằng PPTS nhằm tối ưu hóa tiện nghi bức xạ nhiệt và ánh sáng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên các cơ sở lý thuyết và khái niệm chuyên ngành:

• Khái niệm vỏ bao che đa lớp (VBCĐL / MĐĐL): Là tập hợp các thành phần kiến trúc và khoảng đệm không gian ngăn cách không gian kiến trúc với không gian đô thị. Cấu trúc được phân định thành hai nhóm hình học: thành phần ngang (TPN, mặt phẳng hợp với mặt đất góc nhỏ hơn 45°) và thành phần đứng (TPĐ, mặt phẳng hợp với mặt đất góc lớn hơn 45°).
• Lý thuyết thiết kế bị động (passive design) và tiện nghi vi khí hậu: Dựa trên biểu đồ sinh khí hậu của Givoni, vùng tiện nghi của Olgyay, nghiên cứu của Phạm Đức Nguyên (2012) và quy chuẩn QCVN 12:2014/BXD về tiêu chuẩn chiếu sáng tự nhiên trong phòng.
• Lý thuyết thiết kế dựa trên hiệu quả (Gibson, CIB 1982) và hệ vỏ kép (BBRI, 2002).
• Phương pháp tham số (PPTS - parametric method): Từ nguyên "parametric" bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp ("para" và "metric"). Hệ thống kiến trúc được mô hình hóa qua hai nhóm: Hệ thống tham số nội tại (HTTSNT - đặc tính vật liệu, tỷ lệ rỗng, kích thước hình học, khoảng cách) và Hệ thống tham số tác động (HTTSTĐ - bức xạ mặt trời, nhiệt độ không khí, góc chiếu nắng).

Các phương pháp nghiên cứu thực tế gồm:

• Phương pháp điều tra khảo sát: Sử dụng phiếu điều tra thu thập dữ liệu hiện trạng của 201 căn nhà phố TMDV tại khu vực trung tâm cũ TP.HCM (Quận 1, 3, 5, 10...).
• Phương pháp phân tích, tổng hợp: Phân loại tài liệu quy hoạch, khí hậu và kinh nghiệm thiết kế trong nước, quốc tế.
• Phương pháp mô phỏng và thực nghiệm khoa học: Sử dụng công cụ đo đạc thực tế kết hợp các phần mềm mô phỏng năng lượng, bức xạ mặt trời, trường khí động (gió) và độ rọi ánh sáng tự nhiên.
• Phương pháp xin ý kiến chuyên gia: Tổ chức các buổi hội thảo và sinh hoạt chuyên đề khoa học.
• Phương pháp tham số: Khảo sát thử sai các dải giá trị của tham số kiến trúc trên phần mềm máy tính nhằm xác định các giá trị tối ưu.

Nguồn tư liệu và dữ liệu:

• Dữ liệu khảo sát thực tế 201 công trình nhà phố TMDV thuộc các tuyến đường có lộ giới trên 8 m hướng Tây tại TP.HCM.
• Dữ liệu khí hậu tự nhiên TP.HCM: Bức xạ mặt trời trung bình năm khoảng 140 Kcal/cm²/năm; số giờ nắng 160–270 giờ/tháng; hơn 330 ngày/năm có nhiệt độ trung bình từ 25–28°C; chế độ gió bình quân 0,7 m/s (cực đại quan trắc 12 m/s); chế độ mưa phân chia hai mùa rõ rệt với mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 chiếm trên 80% lượng mưa cả năm.
• Hệ thống văn bản quy chuẩn: Quy định số 135/2007/QĐ-UBND của UBND TP.HCM về kiến trúc nhà liên kế trong khu đô thị hiện hữu; QCVN 12:2014/BXD; Luật Giao thông đường bộ 2008.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu

Chương 1 hệ thống hóa các định nghĩa về vỏ bao che, CABS, DSF, phân loại thành phần cấu trúc mặt đứng nhà phố, khảo sát thực tế quốc tế và phân tích thực trạng 201 căn nhà phố TMDV tại khu vực trung tâm cũ TP.HCM.

Kết quả điều tra 201 căn nhà phố TMDV hướng Tây được tác giả tổng hợp qua các bảng số liệu thực tế:

Phân loại theo ranh lộ giới	Mức độ lấn ra / lùi vào	Số lượng (căn)
Tầng trệt lấn ranh lộ giới	Không lấn	160
	Lấn 2 – 4 m	12
	Lấn 4 – 6 m	15
Khoảng lùi so với ranh lộ giới	Không lùi	160
	Lùi 0,9 – 1,4 m	4
	Lùi 1,4 – 4 m	6
	Lùi 4 – 5,5 m	4

Các đặc trưng hình thái kiến trúc của 201 căn nhà phố được xác định:

• Hướng nhà: Đa số công trình có hướng Chánh Tây (chiếm trên 100 căn), số lượng nhà hướng Tây Nam và Tây Bắc thấp hơn.
• Chiều cao công trình: Phổ biến từ 3 đến 4 tầng; số lượng nhà đạt tầng cao tối đa theo Quy định 135/2007/QĐ-UBND (5 tầng và 1 tum sân thượng) chiếm tỷ lệ rất thấp.
• Chiều rộng mặt tiền: Đa số rộng từ 3,5 m đến 5 m; các căn có chiều rộng trên 6 m thường có tầng cao thấp hơn (2–3 tầng).
• Hiện trạng thích ứng khí hậu: 100% công trình chịu ảnh hưởng lớn của nắng hướng Tây nhưng chưa được xử lý đồng bộ từ khâu thiết kế ban đầu. Người dân sử dụng hệ vỏ kép (DSF) tự phát với vật liệu tạm (bạt, chiếu, bảng quảng cáo). Theo khảo sát, mục đích sử dụng DSF để che nắng, cách nhiệt chỉ chiếm 17% (đứng sau mục đích trang trí chiếm 21%); mục đích thông gió và lấy sáng tự nhiên chỉ chiếm 9%.

Tác giả lập danh mục phân loại các thành phần cấu thành mặt đứng nhà phố thành 2 nhóm:

Nhóm thành phần	Các thành phần cấu tạo cụ thể	Các đặc tính khảo sát chính
Thành phần ngang (TPN)	Lối đi bộ, sân trống, bồn hoa, thảm cỏ, ban công, lô gia, phần mái tại cao độ chuẩn mặt tiền, sân thượng, ô văng / mái hắt lỗ cửa	Vật liệu, bề rộng, diện tích, độ vươn, độ lùi, vị trí, tỷ lệ rỗng
Thành phần đứng (TPĐ)	Vòm lá cây xanh, tường mặt đứng, cửa sổ, cửa đi, cổng rào, bồn cây ban công, hệ lam đứng, hệ khung quảng cáo, vật dụng nội thất	Vật liệu, độ rỗng, khoảng cách tới tường, vị trí, khối tích, chiều cao

Chương 2: Cơ sở khoa học cho mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu TP.HCM ứng dụng PPTS

Chương 2 thiết lập cơ sở lý thuyết và quy trình khoa học để đưa phương pháp tham số vào giải quyết bài toán thích ứng vi khí hậu của mặt đứng nhà phố. Tác giả phân tích:

• Cơ sở thiết kế bị động: Kiểm soát lượng bức xạ mặt trời (BXMT) truyền qua bề mặt tường và lỗ cửa kính, đồng thời điều tiết độ rọi chiếu sáng bên trong phòng chức năng đảm bảo ngưỡng tiện nghi theo QCVN 12:2014/BXD.
• Khái niệm và bản chất của PPTS: Xây dựng thuật toán liên kết giữa các biến số hình học và thuộc tính vật liệu của công trình với các yếu tố khí hậu môi trường.
• 8 thành phần mặt đứng trọng tâm được lựa chọn để tham số hóa: Tường mặt đứng, vật liệu lỗ cửa, ô văng và mái hắt, vị trí cửa sổ và cửa đi, ban công/lô gia, mái che tại cao độ chuẩn mặt tiền, khung và bảng quảng cáo, hệ lam che nắng, vòm lá cây xanh.
• Thiết lập hệ thống tham số:
  • Hệ thống tham số nội tại (HTTSNT): Tham số hóa đặc trưng của 8 thành phần gồm diện tích, độ rỗng mặt tường, độ vươn ban công, độ rùi lô gia, khoảng cách khung quảng cáo đến tường, góc nghiêng và độ rỗng của lam che nắng, chỉ số truyền sáng/nhiệt của vật liệu cửa.
  • Hệ thống tham số tác động (HTTSTĐ): Tham số hóa cường độ bức xạ mặt trời theo giờ, nhiệt độ ngoài trời, vận tốc và hướng gió, góc tới của tia nắng hướng Tây tại TP.HCM.
• Quy trình ứng dụng PPTS: Gồm 4 bước: (1) Cấu trúc hóa hệ thống mặt đứng; (2) Tham số hóa cấu trúc; (3) Mô phỏng đánh giá hiệu năng vi khí hậu trên máy tính; (4) Xử lý dữ liệu mô phỏng để tìm ra tập hợp giá trị thích hợp cho HTTSNT.

Chương 3: Đề xuất mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu TP.HCM ứng dụng PPTS

Chương 3 là phần kết quả nghiên cứu trọng tâm của luận án, bao gồm:

1. Hệ thống tiêu chí đề xuất:

• Tiêu chí về cấu trúc hóa: Khả năng phân rã và tổ hợp rõ ràng giữa các lớp mặt đứng, TPN và TPĐ.
• Tiêu chí về tính định lượng của cấu trúc: Mọi thành phần phải đo đếm và biểu diễn được dưới dạng đại lượng tham số hình học hoặc vật lý.
• Tiêu chí về tính thích ứng với điều kiện khí hậu: Giảm thiểu năng lượng bức xạ nhiệt mặt trời truyền vào công trình, tận dụng thông gió và kiểm soát độ rọi ánh sáng tự nhiên đạt tiêu chuẩn tiện nghi.

2. Cấu trúc hóa và các biến thể mặt đứng đa lớp: Tác giả đề xuất 4 kiểu sắp xếp lớp mặt đứng (1 lớp; 2 lớp với lớp phụ bên trong; 2 lớp với lớp phụ bên ngoài; 3 lớp) và cụ thể hóa thành 12 biến thể cấu trúc:

• Biến thể K1: Mặt đứng 1 lớp cơ sở (tường và cửa sổ/cửa đi).
• 7 biến thể mặt đứng 2 lớp: K2-1, K2-2, K2-3, K2-4, K2-5, K2-6, K2-7 (kết hợp tường với ban công, lô gia, lam che nắng, khung quảng cáo hoặc vòm lá cây).
• 4 biến thể mặt đứng 3 lớp: K3-1, K3-2, K3-3, K3-4 (kết hợp đa tầng bậc giữa tường lõi, khoảng đệm lô gia/ban công và lớp vỏ ngoài cùng gồm lam che/khung quảng cáo/cây xanh).

3. Mô phỏng và phương pháp tính toán: Tác giả xây dựng trường hợp gốc (base case) mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng để phân tích bức xạ mặt trời, áp lực gió và độ rọi ánh sáng. Sau đó, chạy mô phỏng khảo sát các dải giá trị biến thiên của tham số trên 12 biến thể. Mức độ thích ứng được tính toán định lượng dựa trên tỷ lệ suy giảm năng lượng bức xạ truyền qua bề mặt và mức độ đạt tiêu chuẩn độ rọi trong không gian phòng ngủ.

4. Bảng tổng hợp các giá trị tham số thích hợp: Tác giả xác định ngưỡng giá trị tối ưu cho từng biến thể, phân chia theo 3 nhóm giải pháp:

• Nhóm 1 hoặc 2 lớp với lớp phụ bên trong: Tối ưu hóa tỷ lệ mở cửa, vật liệu kính cách nhiệt kết hợp rèm/vật dụng nội thất điều tiết ánh sáng.
• Nhóm 2 lớp với lớp phụ bên ngoài: Xác định khoảng cách đệm từ 0,6 m đến 1,2 m; độ rỗng của lam che nắng đạt từ 40% đến 60%; ban công vươn từ 0,9 m đến 1,4 m tạo bóng đổ che phủ mặt tường.
• Nhóm 3 lớp: Kết hợp khoảng đệm ban công/lô gia với hệ lam đứng hoặc khung biển quảng cáo có đục lỗ thoát nhiệt, giảm bức xạ mặt trời truyền vào nhà từ 40% đến trên 60% so với trường hợp gốc.

5. Ví dụ minh chứng kiểm chứng:

• Áp dụng cho công trình cải tạo: So sánh trường hợp trước và sau khi bổ sung lớp mặt đứng thích ứng. Kết quả đo đạc mô phỏng cho thấy lượng bức xạ mặt trời qua tường và lỗ cửa kính giảm rõ rệt, độ rọi tại các phòng ngủ (phòng ngủ 1, 2, 3) đạt ngưỡng tiện nghi, không bị chói lóa.
• Áp dụng cho công trình xây mới: Thiết kế mặt đứng đa lớp tích hợp theo bộ tham số tối ưu; kết quả mô phỏng năng lượng, phân bố vận tốc dòng khí và độ rọi tự nhiên khẳng định tính hiệu quả của cấu trúc đề xuất.

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới về mặt lý luận:

• Đề xuất hệ thống quan điểm, nguyên tắc và 3 tiêu chí khoa học (cấu trúc hóa, tính định lượng, tính thích ứng khí hậu) để xây dựng mặt đứng nhà phố thích ứng khí hậu bằng phương pháp tham số.
• Định lượng hóa mặt đứng nhà phố thông qua quy trình cấu trúc hóa (chia tách thành các lớp, thành phần ngang TPN, thành phần đứng TPĐ và mối quan hệ tương hỗ), tham số hóa cấu trúc thành hệ thống tham số nội tại (HTTSNT) và hệ thống tham số tác động (HTTSTĐ).
• Đóng góp vào lý luận thiết kế kiến trúc dựa trên hiệu quả thông qua việc đề xuất phương pháp tính toán mức độ thích ứng của cấu trúc mặt đứng dựa trên dữ liệu mô phỏng máy tính.

Các đóng góp mới về mặt thực tiễn:

• Xác lập 12 biến thể cấu trúc mặt đứng đa lớp (K1, từ K2-1 đến K2-7, từ K3-1 đến K3-4) kèm theo bảng tập hợp các giá trị tham số tối ưu cụ thể, giúp kiến trúc sư dễ dàng tra cứu và áp dụng vào thiết kế nhà phố TMDV hướng Tây tại TP.HCM.
• Cung cấp giải pháp kỹ thuật cụ thể đã được kiểm chứng qua 2 trường hợp thực tế (01 công trình cải tạo hiện trạng và 01 công trình xây mới), chứng minh khả năng giảm bức xạ nhiệt và đảm bảo độ rọi chiếu sáng.
• Bổ sung cơ sở dữ liệu định lượng phục vụ công tác đào tạo chuyên ngành kiến trúc, làm tài liệu tham khảo cho việc biên soạn quy chuẩn, tiêu chuẩn thiết kế và sổ tay hướng dẫn quản lý quy hoạch - kiến trúc đô thị tại các cơ quan quản lý nhà nước.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất:

• Cần chuyển đổi tư duy thiết kế mặt đứng nhà phố từ kinh nghiệm cảm tính sang phương pháp thiết kế định lượng ứng dụng phần mềm tham số.
• Cơ quan quản lý đô thị (Sở Quy hoạch - Kiến trúc, UBND các quận/huyện) nên cập nhật các quy định kiến trúc nhà liên kế (như bổ sung điều chỉnh Quy định 135/2007/QĐ-UBND) theo hướng kiểm soát độ rỗng, khoảng vươn/lùi của các lớp mặt đứng thay vì chỉ quy định hình thức cứng nhắc.
• Khuyến khích người dân thay thế các giải pháp che nắng tự phát tạm bợ bằng các cấu trúc mặt đứng đa lớp đạt chuẩn kỹ thuật.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

• Giới hạn địa bàn khảo sát thực tế mới tập trung tại khu vực trung tâm cũ của TP.HCM với mẫu khảo sát 201 căn nhà phố TMDV.
• Chỉ nghiên cứu chuyên sâu các công trình chịu tác động của nắng hướng Tây (hướng bất lợi nhất), chưa khảo sát toàn diện các hướng tiếp nắng khác (Đông, Nam, Bắc).
• Mô hình nghiên cứu giả định các tham số khí hậu là đại lượng cố định, chưa xét đến biến thiên khí hậu theo chu kỳ nhiều năm hoặc hiện tượng biến đổi khí hậu bất thường.
• Luận án mới chỉ tập trung giải quyết chuyên sâu hai yếu tố vi khí hậu là tiện nghi nhiệt bức xạ và tiện nghi ánh sáng; yếu tố thông gió tự nhiên chỉ được khảo sát sơ bộ do đặc điểm nhà phố thấp tầng ít đón gió.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các khu đô thị mới, khu đô thị mở rộng kết nối tại TP.HCM và các vùng khí hậu khác tại Việt Nam.
• Khảo sát và tối ưu hóa mặt đứng đa lớp cho các hướng công trình còn lại.
• Tích hợp thêm các yếu tố vi khí hậu đô thị tổng thể, thông gió tự nhiên chuyên sâu, tiện nghi âm học (chống ồn đô thị) và các vật liệu sinh học mới vào mô hình tham số.
• Nghiên cứu phát triển công cụ phần mềm tự động hóa tính toán tham số thích ứng mặt đứng theo thời gian thực.

Giá trị tham khảo

Giá trị đối với từng đối tượng:

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên ngành Kiến trúc, Quy hoạch: Luận án cung cấp khung phương pháp luận rõ ràng về việc chuyển đổi một bài toán kiến trúc vật lý truyền thống sang mô hình tham số hóa (parametric modeling) và quy trình xử lý dữ liệu mô phỏng hiệu năng công trình.
• Đối với kiến trúc sư thực hành: Cung cấp trực tiếp tập hợp 12 biến thể cấu trúc MĐĐL cùng các thông số kỹ thuật tối ưu (tỷ lệ rỗng của tường, độ vươn ban công, góc lam che, khoảng cách lớp vỏ) để ứng dụng ngay vào thiết kế cải tạo hoặc xây mới nhà phố TMDV hướng Tây tại khu vực phía Nam.
• Đối với cơ quan quản lý nhà nước (Sở Quy hoạch - Kiến trúc TP.HCM, các viện quy hoạch, phòng quản lý đô thị): Cung cấp luận cứ khoa học định lượng để rà soát, điều chỉnh các chỉ tiêu quản lý kiến trúc mặt tiền nhà liên kế đô thị, hướng dẫn lắp đặt biển hiệu quảng cáo kết hợp che nắng thay cho các quy định mang tính áp đặt cơ học.

Các phần đáng tham khảo nhất trong văn bản:

• Bảng khảo sát hiện trạng 201 nhà phố TMDV và thống kê phân loại thành phần ngang (TPN), thành phần đứng (TPĐ) tại Chương 1.
• Quy trình 4 bước xây dựng hệ thống tham số và cấu trúc hóa mặt đứng tại Chương 2.
• Bảng tổng hợp các giá trị thích hợp cho hệ thống tham số của 12 biến thể và kết quả mô phỏng kiểm chứng công trình cải tạo, xây mới tại Chương 3.

Câu hỏi thường gặp

1. Khảo sát 201 căn nhà phố tại trung tâm cũ TP.HCM cho thấy tình trạng lấn chiếm và khoảng lùi lộ giới diễn ra như thế nào? Trong 201 căn nhà phố TMDV được khảo sát, có 160 căn không lấn lộ giới và 27 căn có tầng trệt lấn ra khỏi ranh lộ giới để kinh doanh (gồm 12 căn lấn 2–4 m và 15 căn lấn 4–6 m; người dân tận dụng phần chênh lệch giữa ranh lộ giới cũ và mới trong quá trình chờ giải tỏa). Về khoảng lùi, có 160 căn không lùi vào so với ranh lộ giới, chỉ có 14 căn chấp nhận lùi vào để tạo khoảng sân trống (gồm 4 căn lùi 0,9–1,4 m; 6 căn lùi 1,4–4 m; 4 căn lùi 4–5,5 m).

2. Thực trạng người dân sử dụng hệ vỏ kép (DSF) tự phát trên mặt đứng nhà phố có tỷ lệ mục đích ra sao? Theo số liệu điều tra trong luận án, việc người dân tự phát lắp đặt thêm lớp vỏ mặt đứng (bạt, chiếu, biển quảng cáo) phục vụ mục đích thẩm mỹ và trang trí chiếm tỷ lệ cao nhất là 21%. Mục đích che nắng, cách nhiệt và chống nóng chỉ chiếm 17% (đứng thứ hai). Mục đích thông gió tự nhiên và chiếu sáng tự nhiên chỉ đạt tỷ lệ 9%, ngang bằng với mục đích che chắn bảo vệ hệ thống kỹ thuật (như cục nóng máy điều hòa).

3. Vì sao luận án tập trung nghiên cứu tiện nghi nhiệt và ánh sáng mà không đi sâu vào yếu tố thông gió tự nhiên? Theo phân tích dữ liệu khí tượng TP.HCM của luận án, chế độ nắng và bức xạ nhiệt là yếu tố tác động lớn nhất (bức xạ trung bình 140 Kcal/cm²/năm, trên 330 ngày/năm có nhiệt độ 25–28°C). Trong khi đó, các nhà phố TMDV thuộc đối tượng nghiên cứu là công trình thấp tầng (chủ yếu 3–4 tầng) nằm san sát nhau trên các tuyến phố nội đô, tốc độ gió bình quân thấp (0,7 m/s), mức độ chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió lên mặt đứng không nhiều, do đó tác giả giới hạn phạm vi nghiên cứu chuyên sâu vào bức xạ nhiệt và ánh sáng.

4. Luận án đề xuất bao nhiêu biến thể cấu trúc mặt đứng đa lớp và phân chia theo các nhóm nào? Luận án đề xuất 12 biến thể cấu trúc MĐĐL dựa trên 4 kiểu sắp xếp số lớp vỏ bao che:

• 01 biến thể 1 lớp: K1 (tường cơ sở và cửa).
• 07 biến thể 2 lớp: từ K2-1 đến K2-7 (kết hợp tường lõi với các lớp phụ bên trong hoặc bên ngoài như ban công, lô gia, lam che nắng, khung quảng cáo, vòm lá cây).
• 04 biến thể 3 lớp: từ K3-1 đến K3-4 (kết hợp tường, khoảng đệm ban công/lô gia và các hệ che chắn lớp ngoài).

5. Kết quả kiểm chứng trên công trình cải tạo và xây mới chứng minh điều gì? Thông qua mô phỏng trường hợp gốc và trường hợp áp dụng cấu trúc MĐĐL tối ưu, luận án chứng minh: đối với công trình cải tạo, lượng bức xạ mặt trời truyền qua tường và lỗ cửa kính giảm đáng kể, độ rọi chiếu sáng tại 3 phòng ngủ được điều chỉnh về dải tiện nghi, tránh chói lóa. Đối với công trình xây mới, cấu trúc 3 lớp tích hợp lam che và khoảng đệm giúp giảm tải nhiệt bức xạ trên 40% đến hơn 60% so với mặt đứng phẳng thông thường, đồng thời duy trì trường vi khí hậu ổn định bên trong nhà.

Kết luận

Luận án của tác giả Phạm Thanh Trà đã xây dựng thành công phương pháp luận và quy trình định lượng hóa cấu trúc mặt đứng đa lớp cho nhà phố thương mại dịch vụ tại TP.HCM bằng phương pháp tham số. Thông qua việc phân loại 8 thành phần mặt đứng trọng tâm, thiết lập 12 biến thể cấu trúc và kiểm chứng qua mô phỏng máy tính, công trình đã xác lập bộ thông số kỹ thuật tối ưu thích ứng với khí hậu nắng nóng hướng Tây. Đề tài đóng góp giải pháp khoa học thực tiễn giúp thay thế các biện pháp che nắng tự phát, hỗ trợ kiến trúc sư nâng cao hiệu quả thiết kế bị động và cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng phục vụ công tác quản lý quy hoạch - kiến trúc đô thị.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐỨNG NHÀ PHỐ THÍCH ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU 1.1 Các định nghĩa và khái niệm Theo định nghĩa của The Pew Research Center on Global Climate Change (Tổ chức nghiên cứu về biến đổi khí hậu toàn cầu), vỏ bao che tòa nhà là giao diện giữa không gian bên trong (KGBT) của tòa nhà và môi trường bên ngoài, bao gồm các bức tường, mái nhà, và nền móng – có chức năng như một rào cản nhiệt, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định lượng năng lượng cần thiết để duy trì môi trường thoải mái trong nhà so với môi trường bên ngoài. Ngoài ra Cleveland, Cutler J. Morris (2009) cũng đưa ra một định nghĩa tương tự: “Vỏ bao che toà nhà là bộ phận phân cách vật lý giữa môi trường bên trong và bên ngoài của tòa nhà. Lớp vỏ bao che giúp duy trì môi trường vi khí hậu và cùng với các hệ thống điều hòa cơ khí kiểm soát khí hậu bên trong công trình”.

Mở rộng định nghĩa về vỏ bao che ở trên, vỏ bao che đa lớp (VBCĐL) (hay không gian vỏ bao che) là tập hợp các thành phần kiến trúc và các khoảng không gian đệm ngăn cách không gian kiến trúc với không gian đô thị có ảnh hưởng đáng kể đến tiện nghi vi khí hậu bên trong công trình. Các thành phần này gồm tường, vách, mái, hệ chắn nắng, cây xanh, mặt đường, vỉa hè, khoảng đệm. liên kết với nhau tạo thành các lớp vỏ ứng với vị trí khác nhau so với KGBT công trình.1 Vỏ bao che đa lớp và yếu tố tác động Các thành phần thuộc các lớp vỏ được chia thành 2 nhóm là thành phần theo phương ngang, gọi tắt là thành phần ngang (TPN) và thành phần theo phương đứng, 7 gọi tắt là thành phần đứng (TPĐ). TPN hợp với mặt đất 1 góc nhỏ hơn 45 độ và TPĐ hợp với mặt đất 1 góc lớn hơn 45 độ.

Dựa vào số lớp vỏ là số lần các tác động bên ngoài phải đi qua để vào đến KGBT cũng như cách bố trí và số lượng các TPN và TPĐ, có thể chia VBCĐL kiến trúc thành các dạng: dạng 0,5 lớp, 1 lớp, 1.5 lớp, 3 lớp… (Hình 1. Theo Loonen (2013), vỏ bao che thích ứng với điều kiện khí hậu (Climate- adaptive building shell – CABS) là vỏ bao che có khả năng ứng xử một cách bị động hoặc biến đổi linh hoạt một cách chủ động ứng với sự thay đổi về môi trường khí hậu nhằm đảm bảo tiện nghi bên trong. CABS được thiết kế tốt có hai chức năng chính: góp phần tiết kiệm năng lượng để sưởi ấm, làm mát, thông gió và chiếu sáng và có tác động tích cực đến chất lượng môi trường trong nhà. Nhà phố TMDV được xem là loại nhà liên kế hay nhà lô phố tại các đô thị có các tầng dưới để kinh doanh thương mại hoặc làm dịch vụ và các tầng trên để ở (shophouse).

Loại công trình này có mặt tiền hẹp nhưng có độ sâu về phía sau đáng kể, 2 mặt bên và mặt phía sau hầu như liền sát với nhà bên cạnh dẫn đến các tác động của tự nhiên chủ yếu lên mặt trước và phần mái của công trình. Trong luận án này, nhà phố TMDV được gọi tắt là nhà phố. Mặt đứng nhà phố là phần vỏ bao che theo phương đứng của nhà phố bao gồm nhiều thành phần vật chất và các khoảng không gian đệm, đóng vai trò trung gian ngăn cách giữa KGBT và không gian đường phố (Hình 1. Thông qua mặt đứng, các tác động của môi trường tự nhiên được thay đổi đáng kể trước khi vào đến KGBT nhà phố.

Mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu là mặt đứng được lựa chọn thiết kế và xây dựng nhằm hạn chế các tác động xấu và phát huy những tác động tốt của điều kiện khí hậu địa phương nhằm đảm bảo tiện nghi bên trong. Mặt đứng nhà phố bao gồm nhiều thành phần vật chất nhân tạo cấu thành. Các thành phần này cần được phân tích về những đặc tính nổi trội và mối liên hệ giữa các thành phần cũng cần được làm rõ. Dựa trên góc hợp với mặt đất, các thành phần được chia thành các thành phần theo phương ngang (gọi tắt là thành phần ngang) và các thành phần theo phương đứng (gọi tắt là thành phần đứng) (Hình 1.2) 8 GIỚI HẠN MẶT ĐỨNG NHÀ PHỐ RANH LỘ GIỚI TÁC ĐỘNG BÊN NGOÀI KHOẢNG KG ĐỆM THÀNH PHẦN NGANG THÀNH PHẦN ĐỨNG Hình 1.2 Mặt đứng nhà phố với các thành phần và các yếu tố tác động bên ngoài Thành phần ngang (TPN) là các thành phần có bề mặt hợp với mặt đất 1 góc nhỏ hơn 45 như lối đi bộ, sân trống, ban công, lô gia, sân thượng, phần mái tại cao độ chuẩn mặt tiền, bồn hoa, thảm cỏ… Thành phần đứng (TPĐ) là các thành phần có bề mặt hợp với mặt đất 1 góc lớn hơn 45 như vòm lá cây xanh, tường ngoài, cửa sổ, cửa đi, cổng rào, bồn cây ban công, hệ lam đứng, khung quảng cáo… Thiết kế mặt đứng nhà phố chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố tự nhiên, yếu tố kinh tế xã hội, yếu tố công nghệ, yếu tố quy hoạch.

Trong đó, yếu tố tự nhiên bao gồm địa hình, địa chất, thủy văn, thảm thực vật. và khí hậu. Yếu tố khí hậu bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm không khí, địa nhiệt, chế độ nắng, mưa, gió và các hiện tường thời tiết bất thường [33]. Tùy thuộc vào nhu cầu tiện nghi bên trong nhà mà các yếu tố này được khuếch đại hoặc giảm nhẹ khi tác động lên mặt đứng.

Đây là bộ phận có ảnh hưởng rất lớn đến cuộc sống bên trong nhà của con người và phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện khí hậu. Trong đó, những yếu tố tích cực (ánh sáng, gió mát…) thì phải tận dụng, còn những yếu tố bất lợi như nắng hướng Tây, gió Lào, bức xạ nhiệt cao, mưa… thì phải giảm thiểu bằng các giải pháp thiết kế và các trang thiết bị công trình. Các yếu tố xã hội bao gồm môi trường văn hóa, “sinh thái nhân văn”, văn hóa vật thể và văn hóa phi vật thể… Các yếu tố này ảnh hưởng đến kiến trúc qua hình thái, tính chất địa phương và đặc biệt là công dụng của mặt đứng công trình. Đối với 9 mặt đứng nhà phố, ảnh hưởng này rất rõ rệt lên sự bố trí các thành phần do quan điểm khác nhau về thẩm mỹ, các kinh nghiệm dân gian liên quan đến phong thủy và tín ngưỡng.

Mỗi dân tộc đều có những thói quen riêng, truyền thống văn hóa riêng, định cư ở những vùng địa lý khác nhau… cho nên hình thành nên những bài học, những giải pháp thiết kế kiến trúc riêng tùy theo các đặc thù của dân tộc đó. Hiện nay trong xu thế toàn cầu hóa, với sự phát triển mạnh mẽ của phong cách quốc tế hóa trong kiến trúc, việc bảo tồn và phát huy những giá trị của kiến trúc truyền thống được đặt ra vô cùng cấp thiết. Vì vậy, sáng tạo kiến trúc cần phải phát huy tối đa những tinh hoa của kiến trúc truyền thống, bản sắc văn hóa kiến trúc, đồng thời phải biết vận dụng các thành tựu khoa học tiên tiến, đưa hơi thở của thời đại vào các tác phẩm kiến trúc để các công trình kiến trúc vừa mang tính hiện đại vừa mang đậm những nét văn hóa của dân tộc. Các vấn đề về lứa tuổi, giới tính, về mức thu nhập xã hội.

cũng ảnh hưởng đến cách bố trí các thành phần trong mặt đứng nhà phố. Yếu tố công nghệ thường được thể hiện ở 2 mặt là vật liệu và trang thiết bị công trình. Công nghệ truyền thống thường sử dụng vật liệu như tường gạch chịu lực, khung sàn bê tông cốt thép.Ngày nay, sự phát triển của công nghệ vật liệu cũng như các hệ thống trang thiết bị tiên tiến như hệ thống mặt đứng thông minh, hệ thống các cảm biến khí hậu tích hợp trong công trình. có ảnh hưởng to lớn đến các giải pháp thiết kế kiến trúc trong đó có mặt đứng nhà phố.

Trong quá khứ, hệ thống vách, cửa sổ cách âm cách nhiệt có cấu tạo khá phức tạp và chưa tối ưu thì hiện nay công nghệ đã giúp giải quyết vấn đề này khá triệt để. Mặc dù đều là các giải pháp thiết kế bị động để TKNL sử dụng cho công trình nhưng các giải pháp với công nghệ tiên tiến có hiệu quả hơn rất nhiều. Ngày nay, do sức hút lớn của các thành phố lớn dẫn đến hiện tượng bùng nổ dân số, nhu cầu phát triển tăng cao, quy hoạch thành phố cũng đã được điều chỉnh mở rộng dẫn đến cấu trúc mặt đứng cũng cần có những thay đổi cho phù hợp. Ngoài ra, bộ mặt đô thị nói chung và bộ mặt tuyến phố nói riêng chịu ảnh hưởng bởi hình thức mặt đứng nhà phố.

Thiết kế mặt đứng nhà phố cần được “tự do trong khuôn khổ” nhằm bảo tính trật tự, quy củ, tạo ra nét đặc trưng của đô thị, thu hút khách hàng và khách du lịch.2 Thực tiễn mặt đứng nhà phố tại các nước có điều kiện tương đồng và tại Việt Nam 1.1 Tại các nước có điều kiện tương đồng Với đối tượng là mặt đứng nhà phố, một số đô thị ở một số nước cũng có liên quan do cũng có các đặc điểm về tự nhiên xã hội tương đồng với Việt Nam và cũng có thể loại công trình là nhà phố (shophouse). Thực tiễn cho thấy đối tượng này đâu đó đã được nghiên cứu nhưng chưa có tính đồng bộ. Thủ đô Bangkok, Thailand Hình 1.3 Mặt đứng nhà phố tại các tuyến phố TMDV ở Bangkok Từ 1 thị trấn nhỏ trong vương quốc Ayutthaya vào thế kỉ 15, Bangkok nhanh chóng mở rộng nhờ thương mại và trở thành nơi tọa lạc của 2 thủ đô là Thonburi vào năm 1768 và Rattanakosin năm 1782. Thành phố phát triển mạnh mẽ từ những năm 1960 đến 1980 và ngày nay đóng vai trò quan trọng hàng đầu về chính trị, kinh tế, giáo dục và truyền thông của nước Thái Lan hiện đại.

Sự phát triển nhanh chóng của Bangkok trong quá trình phát triển và quy hoạch đô thị đã dẫn đến một cảnh quan đô thị không đồng nhất và các hệ thống cơ sở hạ tầng không đầy đủ. 11 Ở Bangkok, có rất nhiều các tòa nhà cao tầng được nhìn thấy từ trên cao; tuy nhiên ở cấp độ đường phố, phần lớn các công trình được nhìn thấy là các tòa nhà từ 3-5 tầng (nhà phố) được xây dựng dọc theo các con đường với các hình thức mặt đứng khác nhau. Do ít bị kiểm soát chặt chẽ bởi quy hoạch, các căn nhà phố đã được lan rộng khắp thành phố và có thể dễ dàng tiếp cận.