Luận án tiến sĩ: Tác động của hình học đô thị tới tiện nghi nhiệt ngoài trời tại Đà Nẵng

Nghiên cứu tác động của hình học đô thị và hình khối công trình đến tiện nghi nhiệt ngoài trời tại Đà Nẵng, đề xuất định hướng thiết kế thích ứng khí hậu.

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Anh
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Thị Kim Dung
• Trường học: Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
• Chuyên ngành: Kiến trúc
• Đề tài: Tác động của hình học đô thị và hình khối công trình tới tiện nghi nhiệt ngoài trời tại thành phố Đà Nẵng
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2026
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan hình học đô thị và tiện nghi nhiệt ngoài trời Đà Nẵng

Hình học đô thị đóng vai trò cốt lõi trong việc định hình vi khí hậu và kiểm soát tiện nghi nhiệt ngoài trời tại thành phố Đà Nẵng. Quá trình đô thị hóa nhanh chóng làm gia tăng mật độ xây dựng và bê tông hóa bề mặt. Sự thay đổi này trực tiếp biến đổi cán cân bức xạ mặt trời và khả năng lưu thông gió tự nhiên. Môi trường nhiệt ngoài trời chịu tác động mạnh từ các thông số hình thái không gian, bao gồm tỷ lệ chiều cao công trình trên bề rộng đường phố, độ mở bầu trời và hướng trục đường. Khi các chỉ số này không được tính toán hợp lý, nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ không khí sẽ tăng vọt. Hiện tượng đảo nhiệt đô thị diễn ra gay gắt hơn trong các đợt nắng nóng mùa hè. Chỉ số nhiệt độ tương đương sinh lý PET và nhiệt độ bức xạ trung bình Tmrt tại các tuyến phố trung tâm thường xuyên vượt ngưỡng tiện nghi. Người đi bộ phải đối mặt với tình trạng căng thẳng nhiệt kéo dài. Nghiên cứu hình học đô thị cung cấp cơ sở khoa học quan trọng nhằm nhận diện các rủi ro khí hậu. Quy hoạch không gian hợp lý giúp giảm thiểu tích tụ nhiệt, tăng cường bóng đổ và tối ưu hóa thông gió tự nhiên cho đô thị biển miền Trung.

1.1. Khái niệm hình học đô thị và tiện nghi nhiệt

Hình học đô thị miêu tả đặc tính không gian ba chiều của các khu vực dân cư. Thuộc tính này bao gồm chiều cao công trình, khoảng cách các dãy nhà và chiều rộng mặt cắt đường. Những thông số hình học quyết định trực tiếp góc che chắn ánh sáng và hướng đón gió cục bộ. Tiện nghi nhiệt ngoài trời thể hiện trạng thái hài lòng về mặt nhiệt động học của con người với môi trường xung quanh. Trạng thái này được định lượng qua các chỉ số khoa học như PET và Tmrt. Khi hình học đô thị che chắn bức xạ mặt trời tốt, chỉ số tiện nghi nhiệt sẽ được cải thiện đáng kể. Ngược lại, không gian mở trống trải làm tăng hấp thụ nhiệt bề mặt và gây sốc nhiệt.

1.2. Bối cảnh khí hậu và đô thị hóa tại Đà Nẵng

Đà Nẵng sở hữu đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa miền Trung ven biển. Mùa khô kéo dài với bức xạ mặt trời gay gắt và nhiệt độ không khí cao. Đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ trong hai thập kỷ qua làm biến đổi sâu sắc lớp phủ mặt đất. Diện tích bề mặt không thấm nước gia tăng nhanh chóng theo thời gian. Các dữ liệu đo đạc thực tế chỉ ra xu hướng tăng nhiệt độ bề mặt rõ rệt từ năm 2005 đến nay. Hiện tượng đảo nhiệt đô thị xuất hiện tập trung tại các quận trung tâm đông đúc. Tốc độ gió tự nhiên từ biển vào sâu trong nội đô bị suy giảm bởi các dãy công trình cao tầng. Điều này đặt ra áp lực lớn đối với tiện nghi nhiệt của người dân đô thị.

II. Phân tích tác động hình học đô thị tới tiện nghi nhiệt Đà Nẵng

Các thông số hình học đô thị chi phối mạnh mẽ cấu trúc vi khí hậu và mức độ tiện nghi nhiệt ngoài trời. Tỷ lệ chiều cao công trình trên bề rộng đường phố H/W là nhân tố then chốt tạo bóng đổ. Tỷ lệ H/W cao giúp thu hẹp góc nhìn bầu trời SVF và giảm bức xạ mặt trời trực tiếp tiếp cận mặt đất. Điều này giúp hạ thấp nhiệt độ bức xạ trung bình Tmrt trong lòng hẻm phố vào ban ngày. Tuy nhiên, tỷ lệ H/W quá lớn lại cản trở phát tán nhiệt bức xạ vào ban đêm. Hướng tuyến đường cũng tạo ra sự khác biệt sâu sắc về môi trường nhiệt. Tuyến phố chạy theo trục Đông-Tây nhận lượng bức xạ trực tiếp kéo dài suốt cả ngày. Các bề mặt hè phố và mặt đứng công trình hấp thụ nhiệt lượng rất lớn. Ngược lại, tuyến đường trục Bắc-Nam mang lại hiệu quả che chắn nắng tự nhiên tốt hơn. Cư dân di chuyển trên trục Bắc-Nam trải nghiệm thời gian căng thẳng nhiệt ngắn hơn đáng kể. Mật độ khối nhà cao tầng không chỉ ảnh hưởng đến bức xạ mà còn làm suy giảm vận tốc gió sát mặt đất. Luồng gió biển mát mẻ khó thâm nhập vào các hẻm sâu, làm giảm đối lưu không khí.

2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ H W và góc nhìn bầu trời SVF

Tỷ lệ H/W quyết định hình thái hẻm vực đô thị và khả năng che bóng. Khi tỷ lệ H/W tăng lên, diện tích bề mặt tiếp xúc trực tiếp với mặt trời giảm xuống. Chỉ số góc nhìn bầu trời SVF suy giảm tương ứng, ngăn bớt bức xạ sóng ngắn từ mặt trời chiếu rọi. Nghiên cứu thực nghiệm chứng minh bóng đổ mang lại hiệu quả giải nhiệt vượt trội hơn so với gió. Tại vùng khí hậu nhiệt đới, tỷ lệ H/W từ 1,0 đến 2,5 hỗ trợ cắt giảm nhiệt độ sinh lý PET từ 5 đến 9 độ C vào buổi chiều. Tuy nhiên, hẻm vực quá sâu sẽ bẫy nhiệt bức xạ sóng dài phản xạ giữa các tòa nhà. Tình trạng này khiến nhiệt độ ban đêm duy trì ở mức cao.

2.2. Vai trò của hướng tuyến phố và thông gió đô thị

Định hướng mạng lưới đường phố đóng vai trò thiết yếu trong việc kiểm soát vi khí hậu đô thị ven biển. Các trục đường định hướng Đông-Tây tại vùng nhiệt đới hứng chịu bức xạ mặt trời trực tiếp suốt ngày. Ngược lại, tuyến đường trục Bắc-Nam hoặc nghiêng góc 30 đến 60 độ tạo ra bóng đổ hiệu quả cho lòng đường và vỉa hè. Sự bố trí này giúp rút ngắn thời gian căng thẳng nhiệt mùa hè lên tới hai giờ. Ngoài ra, hướng tuyến đường còn quyết định lưu thông gió biển tại đô thị duyên hải. Các tuyến phố mở song song hoặc nghiêng góc vừa phải với hướng gió thịnh hành tạo ra hành lang thông gió tự nhiên. Điều này đẩy lùi khí nóng ứ đọng và làm mát vi khí hậu hiệu quả.

III. Giải pháp hình học đô thị cải thiện tiện nghi nhiệt ở Đà Nẵng

Quy hoạch không gian đô thị thích ứng khí hậu đòi hỏi những giải pháp thiết kế đồng bộ. Trước hết, việc kiểm soát tỷ lệ hình khối công trình phải tương thích với chiều rộng lộ giới. Thiết kế nên ưu tiên dải tỷ lệ H/W từ 1,0 đến 1,5 cho các khu dân cư mới để đảm bảo cân bằng giữa che bóng ban ngày và tản nhiệt ban đêm. Tiếp theo, mạng lưới đường phố cần định hướng linh hoạt nhằm khai thác triệt để luồng gió biển Đông và gió sông Hàn. Các tòa nhà cao tầng ở dải ven biển không nên xây dựng thành bức tường chắn gió liên tục. Thay vào đó, khoảng lùi công trình và khoảng hở giữa các khối tháp cần được thiết lập chặt chẽ. Cách làm này dẫn dắt luồng khí mát thổi sâu vào trung tâm thành phố. Bên cạnh đó, việc kết hợp hình học đô thị với hệ sinh thái xanh đem lại hiệu quả cộng hưởng mạnh mẽ. Cây xanh tán rộng che phủ hè phố làm giảm nhiệt độ bề mặt vật liệu lát. Vật liệu phản xạ cao và mặt nước nhân tạo giúp hạ thấp nhiệt độ bức xạ trung bình, tạo môi trường đi bộ thoải mái.

3.1. Tối ưu hóa cấu trúc hẻm phố và khoảng lùi công trình

Tối ưu tỷ lệ mặt cắt đường và hình khối kiến trúc là chiến lược căn bản trong quy hoạch đô thị. Chính quyền cần quy định tỷ lệ H/W thích hợp cho từng phân khu chức năng. Các khu phố đi bộ thương mại nên áp dụng tỷ lệ hẻm sâu vừa phải để tận dụng bóng che của tòa nhà. Việc tạo mái đón, hành lang có mái che tầng trệt cũng giúp bảo vệ người đi bộ khỏi nắng bức xạ gay gắt. Khoảng lùi công trình cần được chuẩn hóa linh hoạt thay vì áp dụng cứng nhắc. Thiết kế giật cấp ở các tầng trên của cao ốc hỗ trợ mở rộng góc bầu trời phía trên, thúc đẩy thoát nhiệt ban đêm mà không làm mất bóng đổ tầng trệt.

3.2. Thiết lập hành lang thông gió kết hợp mặt nước và cây xanh

Tạo lập các hành lang thông gió tự nhiên là giải pháp sống còn đối với đô thị biển như Đà Nẵng. Các trục không gian mở nối liền biển Mỹ Khê và sông Hàn cần được bảo vệ nghiêm ngặt. Chiều cao công trình dọc các trục này cần bố trí giảm dần về phía mặt nước nhằm tránh che chắn gió mát. Hệ thống cây xanh bóng mát trên vỉa hè đóng vai trò bộ lọc nhiệt sinh học. Cây xanh hấp thụ bức xạ mặt trời, ngăn nhiệt tích tụ xuống mặt đường và cung cấp hơi ẩm qua quá trình thoát hơi nước. Sự kết hợp đồng bộ giữa mặt nước sông biển, cây xanh vỉa hè và khoảng hở đô thị sẽ hình thành các vùng mát cục bộ, giúp cải thiện môi trường nhiệt đáng kể.

IV. Ứng dụng hình học đô thị và tiện nghi nhiệt thực tế tại Đà Nẵng

Việc tích hợp các chỉ số hình học đô thị vào quy chuẩn quy hoạch mang ý nghĩa thực tiễn to lớn đối với thành phố Đà Nẵng. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp, mô hình hóa vi khí hậu cần trở thành bước thẩm định bắt buộc cho các dự án phát triển đô thị. Các cơ quan quản lý cần ứng dụng công cụ mô phỏng vi khí hậu số nhằm đánh giá tác động nhiệt trước khi phê duyệt phương án xây dựng. Điều này giúp ngăn ngừa việc hình thành những hẻm nhiệt nhân tạo hoặc các bức tường chắn gió biển quy mô lớn. Định hướng thiết kế hình khối công trình thông minh sẽ bảo vệ tiện nghi ngoài trời cho cộng đồng. Không gian đi bộ ven sông Hàn, các trục đường biển và khu vực quảng trường công cộng sẽ trở nên mát mẻ hơn, thu hút du khách và khuyến khích lối sống lành mạnh. Đầu tư vào chất lượng môi trường vi khí hậu chính là nền tảng xây dựng thương hiệu đô thị sinh thái, đáng sống và có khả năng chống chịu cao tại Việt Nam.

4.1. Lồng ghép chỉ số vi khí hậu vào chính sách quy hoạch

Chính quyền đô thị Đà Nẵng cần sớm luật hóa các chỉ tiêu vi khí hậu vào đồ án quy hoạch phân khu và quy hoạch chi tiết. Các quy định về mật độ xây dựng, hệ số sử dụng đất cần gắn liền với đánh giá tiện nghi nhiệt ngoài trời. Đối với các khu vực ven biển và trung tâm thương mại, quy chuẩn cần quy định rõ tỷ lệ góc nhìn bầu trời tối thiểu cùng hướng công trình để không triệt tiêu gió mát tự nhiên. Khi xây dựng các tuyến phố mới, nhà đầu tư phải nộp báo cáo mô phỏng nhiệt vi mô. Giải pháp này giúp kiểm soát nguy cơ hiệu ứng đảo nhiệt ngay từ khâu cấp phép xây dựng.

4.2. Hướng tới mô hình đô thị biển bền vững và đáng sống

Tối ưu hóa hình học đô thị là bước đi chiến lược để hiện thực hóa mục tiêu thành phố môi trường tại Đà Nẵng. Sự kết hợp hài hòa giữa cấu trúc hẻm phố tạo bóng râm, hành lang đón gió biển và thảm thực vật giúp giảm tải năng lượng làm mát trong nhà. Môi trường vi khí hậu ngoài trời dễ chịu thúc đẩy người dân tham gia các hoạt động thể chất và giao lưu cộng đồng. Các tuyến phố đi bộ và không gian công cộng thoáng mát góp phần thu hút khách du lịch quanh năm. Đây là mô hình phát triển đô thị thích ứng thông minh với biến đổi khí hậu toàn cầu, nâng cao chất lượng sống và giá trị kinh tế bền vững cho Đà Nẵng.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ kiến trúc với đề tài "Tác động của hình học đô thị và hình khối công trình tới tiện nghi nhiệt ngoài trời tại thành phố Đà Nẵng", mã ngành 9580101, được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Nguyễn Hoàng Anh dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Ngô Thị Kim Dung và PGS. Nguyễn Vũ Phương tại Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội (năm 2026).

Hiện tượng đảo nhiệt đô thị (UHI) khiến nhiệt độ tại các khu vực trung tâm thành phố cao hơn đáng kể so với khu vực ngoại ô lân cận, gây ra những tác động tiêu cực trực tiếp đến sức khỏe con người, làm gia tăng nguy cơ mắc các bệnh lý liên quan đến nhiệt như phát ban nhiệt, say nắng và thậm chí dẫn đến tử vong [29], [139], [160]. Đồng thời, tình trạng gia tăng nhiệt độ ngoài trời thúc đẩy nhu cầu sử dụng năng lượng làm mát trong các tòa nhà, tạo áp lực lớn lên hệ thống cung ứng điện năng đô thị [115]. Tác động của UHI diễn ra đặc biệt nghiêm trọng tại các thành phố ven biển thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm như thành phố Đà Nẵng, nơi độ ẩm không khí tự nhiên duy trì ở mức cao kết hợp với nền nhiệt độ cao làm suy giảm khả năng tự điều hòa nhiệt của cơ thể người [132]. Các nghiên cứu trước đây đã ghi nhận xu hướng mở rộng và gia tăng cường độ của hiệu ứng đảo nhiệt đô thị tại Đà Nẵng [94], [106], [107], cùng các cảnh báo về mức độ căng thẳng nhiệt ngày càng gia tăng do biến đổi khí hậu [114]. Trong khi đó, các yếu tố cấu thành hình thái đô thị như chiều cao, hướng và hình khối công trình là những thành phần mang tính cố định, rất khó thay đổi sau khi đã xây dựng nhưng lại giữ vai trò quyết định đối với khả năng che chắn bức xạ mặt trời và phân bổ vi khí hậu [112]. Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là tại thời điểm thực hiện đề tài, chưa có công trình khoa học nào đánh giá định lượng cụ thể và toàn diện về mức độ tác động của các tham số hình học đô thị và hình khối công trình đến môi trường tiện nghi nhiệt ngoài trời trong điều kiện khí hậu đặc thù của thành phố Đà Nẵng.

Mục đích tổng quát của luận án là cung cấp cơ sở khoa học phục vụ công tác thiết kế kiến trúc và tổ chức không gian đô thị thích ứng với khí hậu địa phương, nhằm cải thiện điều kiện tiện nghi nhiệt ngoài trời và nâng cao chất lượng môi trường sống. Luận án xác lập 5 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

1. Phân tích ảnh hưởng của các tham số hình học (chiều cao và hướng công trình) đến điều kiện vi khí hậu tại khu vực hẻm núi đô thị.
2. Đánh giá mức độ tác động của công trình cao tầng tới môi trường vi khí hậu ở khu vực xung quanh.
3. Xem xét sự biến thiên của thông số vi khí hậu theo từng kịch bản tổ hợp và bố trí hình khối công trình khác nhau.
4. Đánh giá hiệu quả cải thiện tiện nghi nhiệt của các giải pháp gia tăng mảng xanh (mảng xanh tích hợp trên công trình và cây xanh đô thị) trên nền hình thái đô thị hiện hữu.
5. Đề xuất các định hướng thiết kế kiến trúc và tổ chức không gian thích ứng khí hậu nhằm tối ưu hóa tiện nghi nhiệt ngoài trời cho các hẻm phố tại Đà Nẵng.

Đối tượng nghiên cứu của luận án là tác động của hướng, chiều cao và hình khối của công trình lên điều kiện vi khí hậu ở tầng người đi bộ. Phạm vi nghiên cứu được giới hạn như sau:

• Phạm vi không gian: Tập trung vào khu vực hẻm phố (vùng không gian giữa hai dãy công trình) tại thành phố Đà Nẵng. Hướng công trình được khảo sát theo 4 trục đường phố chính: Bắc - Nam (B-N), Đông Bắc - Tây Nam (ĐB-TN), Đông - Tây (Đ-T) và Tây Bắc - Đông Nam (TB-ĐN). Chiều cao công trình được thiết lập tương ứng với bề rộng mặt đường nhằm tuân thủ quy chế quản lý kiến trúc hiện hành của địa phương [8].
• Phạm vi thời gian: Các tính toán mô phỏng được thực hiện trong điều kiện thời tiết mùa hè nóng nhất (tập trung vào dữ liệu tháng 6, tháng có nền nhiệt cao nhất trong năm tại Đà Nẵng). Dữ liệu thực địa phục vụ hiệu chỉnh và xác thực mô hình tính toán được thu thập tại địa phương vào ngày 29/11/2025.
• Trọng tâm phân tích và thông số vi khí hậu: Tập trung làm rõ sự tương tác giữa tỷ lệ hẻm núi đô thị ($H/W$), hướng tuyến đường, các mô hình bố trí hình khối công trình, sự hiện diện của công trình cao tầng và giải pháp bổ trợ của thảm thực vật. Các kết luận được xây dựng dựa trên sự biến thiên của ba thông số cốt lõi: nhiệt độ bầu khô ($T_a$), nhiệt độ bức xạ trung bình ($T_{mrt}$) và nhiệt độ sinh lý tương đương ($PET$).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã hệ thống hóa các nghiên cứu quốc tế và trong nước liên quan đến vi khí hậu đô thị và tiện nghi nhiệt ngoài trời. Tác giả phân tích 4 chiến lược thụ động phổ biến hiện nay: thay đổi hình học đô thị, bổ sung cây xanh, sử dụng vật liệu phản xạ và khai thác khối nước. Mỗi chiến lược vận hành theo các cơ chế vật lý riêng biệt: hình học đô thị điều tiết bức xạ mặt trời và luồng không khí thông qua bóng đổ và tỷ lệ hẻm núi ($H/W$); cây xanh cung cấp bóng râm và làm mát thông qua quá trình thoát hơi nước; vật liệu phản xạ có hệ số phản xạ ($albedo$) cao làm giảm hấp thụ nhiệt bề mặt; và khối nước làm mát thông qua dung lượng nhiệt lớn cùng hiệu ứng bốc hơi.

Để định lượng hiệu quả tương đối giữa các giải pháp, luận án dẫn chứng kết quả tổng hợp của Lai và cộng sự (2019) từ hàng loạt nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng trên thế giới trong khung giờ từ trưa đến chiều mùa hè:

• Thay đổi hình học đô thị làm giảm nhiệt độ không khí ($T_a$) trung bình 2,1 K và giảm $PET$ trung bình 18 K. Nghiên cứu của Chatzidimitriou và Yannas (2017) tại Thessaloniki ghi nhận mức giảm $PET$ đạt tới 22 K khi $H/W = 1,7$ [33].
• Bổ sung cây xanh làm giảm nhiệt độ không khí trung bình 2 K và giảm $PET$ trung bình 13 K. Nghiên cứu của Oliveira và cộng sự (2011) cho thấy độ chênh nhiệt độ giữa vùng bóng râm và khu vực nắng lên tới 6,9 K [113].
• Khai thác khối nước làm giảm nhiệt độ không khí trung bình 1,8 K và giảm $PET$ trung bình 4,6 K, tuy nhiên hiệu quả làm mát chỉ giới hạn trong bán kính từ 10 m đến 20 m tính từ mép nước [64], [149].
• Sử dụng vật liệu phản xạ giúp hạ nhiệt độ không khí trung bình 1,9 K nhưng lại làm gia tăng chỉ số $PET$ trung bình thêm 2,7 K (khi độ phản xạ tăng từ 0,38 lên 0,6, $PET$ tăng thêm từ 1,3 K đến 7 K) do phản xạ bức xạ sóng ngắn vào không gian người đi bộ, làm gia tăng nhiệt độ bức xạ trung bình [88].

Chiến lược thụ động	Cơ chế tác động chính	Mức giảm nhiệt độ không khí ($T_a$) trung bình	Mức giảm chỉ số $PET$ trung bình	Đặc điểm và phạm vi hiệu quả
Thay đổi hình học đô thị	Che chắn bức xạ mặt trời bằng bóng đổ công trình, điều hướng gió	2,1 K (mức giảm cực đại đạt 11 K tại Fez khi tăng $H/W$ từ 1,5 lên 11)	18 K (biên độ dao động từ 8,3 K đến 22 K)	Hiệu quả giảm nhiệt toàn diện nhất, ổn định ở mức cao trong toàn hẻm phố
Bổ sung cây xanh	Tạo bóng râm tán lá, hấp thụ nhiệt qua quá trình thoát hơi nước	2,0 K (mức chênh lệch cực đại đạt 6,9 K dưới bóng cây)	13 K (mức giảm cực đại đạt 27 K dưới tán cây rộng tại Hong Kong)	Cây tán rộng mang lại hiệu quả cao; thảm cỏ tầng thấp ít có tác dụng che bức xạ
Sử dụng khối nước	Dung lượng nhiệt lớn, hấp thụ nhiệt và làm mát nhờ bay hơi nước	1,8 K (ổn định, biên độ dao động khoảng 1 K)	4,6 K (dao động từ 0,8 K đến 6,5 K)	Hiệu quả cục bộ, giới hạn trong phạm vi 10–20 m; làm tăng độ ẩm không khí
Sử dụng vật liệu phản xạ	Phản xạ bức xạ mặt trời toàn phổ, giảm tích tụ nhiệt bề mặt	1,9 K (giảm tích nhiệt trên mặt đường và mái công trình)	-2,7 K (làm tăng $PET$ từ 1,3 K đến 7,0 K)	Giảm nhiệt bề mặt vật liệu nhưng làm tăng bức xạ trung bình ở tầng người đi bộ

Luận án trích dẫn nghiên cứu tổng quan của Baruti và cộng sự (2019) về ảnh hưởng của hình thái đô thị trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, bao gồm các nghiên cứu tại Dar es Salaam (Tanzania) [103], [151], Camagüey (Cuba) [121], Rajarhat (Ấn Độ) [43], Colombo (Sri Lanka) [50], [51], [76], [77], Putrajaya (Malaysia) [117], Dhaka (Bangladesh) [79], [80], [128], Đài Trung [92], Đài Nam [154], Thượng Hải [152], São Paulo [78] và Quảng Châu [137], [159]. Các nghiên cứu này chỉ ra rằng bóng đổ công trình có vai trò làm mát vượt trội hơn tác động của thông gió trong việc cải thiện tiện nghi nhiệt ngoài trời.

Bên cạnh đó, tác giả phân tích sâu một số công trình điển hình:

• Acero và cộng sự (2021) tại Singapore: Đánh giá hẻm núi với $H/W$ từ 1,5 đến 3,5 và 4 hướng đường. Trục Bắc - Nam với $H/W$ từ 2,5 đến 3 cho vùng tiện nghi nhiệt trên 50% trong năm đạt diện tích 64,9%, trong khi mô hình bố trí công trình dạng Thấp - Cao - Thấp dọc trục Bắc - Nam tối ưu hơn dạng Cao - Thấp - Cao [15].
• Abdollahzadeh và cộng sự (2020/2021) tại Liverpool (Úc): Hướng Đông Bắc - Tây Nam kéo dài thời gian tiện nghi thêm 24,95% so với các hướng khác; tỷ lệ $H/W = 1$ là tối ưu cho vùng khí hậu ven biển mát [14].
• Deng và Wong (2020) tại Nam Kinh: Mô phỏng 64 kịch bản cho thấy hẻm sâu $H/W = 4$ giảm nhiệt độ không khí từ 1,1 °C đến 3,57 °C so với hẻm nông $H/W = 1$; hướng Đông - Tây ghi nhận nhiệt độ bức xạ trung bình cao nhất (65–75 °C) [44].
• Ali-Toudert và Mayer (2006) tại Ghardaia: Khảo sát 16 kịch bản với các tỷ lệ $H/W$ từ 0,5 đến 4; hướng Đông - Tây có nhiệt độ không khí cao hơn hướng Bắc - Nam và duy trì vùng $PET$ nóng vào sáng sớm và chiều muộn [18].
• Wang và cộng sự (2016) tại Toronto: Gia tăng 10% thảm thực vật giúp giảm hơn 0,5 °C nhiệt độ không khí và giảm tới 6,2 °C nhiệt độ bức xạ trung bình vào buổi chiều [145].
• Shashua-Bar và cộng sự (2010) tại Tel Aviv: So sánh 3 loài cây Ficus retusa, Tipuana tipu và Phoenix dactylifera, chứng minh khả năng làm mát từ 3–4 °C phụ thuộc chặt chẽ vào độ che phủ của tán cây [129].
• Xu và cộng sự (2009) tại Thượng Hải: Đo đạc thực tế tại 7 điểm quanh hồ công viên, xác nhận khả năng làm mát của khối nước giảm dần theo khoảng cách và suy giảm đáng kể ngoài phạm vi 20 m [149].

Tại Việt Nam, nghiên cứu tổng hợp của Fong và cộng sự (2019) về các ấn phẩm tiện nghi nhiệt ngoài trời tại Đông Nam Á giai đoạn 1997–2016 chỉ ra rằng Việt Nam chỉ có 1 công bố khoa học, cho thấy sự thiếu hụt nghiêm trọng dữ liệu nghiên cứu so với Malaysia hay Singapore [60]. Gần đây, nghiên cứu của Scheuer và cộng sự (2024) tại Huế sử dụng ENVI-met v5.3 khảo sát hẻm phố 20 m tại phường An Cựu, chứng minh kịch bản bố trí hàng cây tán rộng tại dải phân cách kết hợp hai bên đường (ST.3) giúp giảm nhiệt độ bức xạ trung bình tới -18,7 K và giảm nhiệt độ không khí -1,3 K lúc 12:00 [126]. Về tình hình nhiệt đô thị tại Đà Nẵng, nghiên cứu của Bình và cộng sự (2022) phân tích chuỗi dữ liệu trạm khí tượng (1979–2021) kết hợp ảnh vệ tinh Landsat (2005, 2017) bằng kiểm định Mann-Kendall và độ dốc Theil-Sen đã chứng minh sự gia tăng nhiệt độ bề mặt và không khí do đô thị hóa nhanh chóng [106].

Khoảng trống nghiên cứu được luận án tập trung giải quyết: Mặc dù hiệu quả giảm nhiệt của hình học đô thị đã được ghi nhận trên thế giới, các khuyến nghị thiết kế có sự khác biệt rất lớn tùy thuộc vào điều kiện bức xạ và gió của từng vùng khí hậu. Tại thành phố Đà Nẵng, chưa có nghiên cứu nào mô hình hóa chi tiết mối quan hệ giữa tỷ lệ hẻm núi đô thị, hướng đường phố và hình khối công trình để đưa ra các thông số định lượng tối ưu phục vụ công tác quản lý và thiết kế thích ứng nhiệt ngoài trời.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án xây dựng khung nghiên cứu dựa trên việc tích hợp các văn bản quy phạm pháp luật, hệ thống tiêu chuẩn quy chuẩn chuyên ngành, quy hoạch địa phương và cơ sở lý thuyết vi khí hậu:

• Khung lý thuyết và các chỉ số vi khí hậu:

  • Chỉ số Nhiệt độ sinh lý tương đương ($PET$): Đo bằng °C, là nhiệt độ không khí trong nhà mà tại đó cân bằng nhiệt của cơ thể người được duy trì với nhiệt độ lõi và nhiệt độ da tương đương như trong điều kiện ngoài trời phức hợp (Höppe, 1999). Thang đánh giá $PET$ được sử dụng làm thước đo chính cho cảm nhận nhiệt.
  • Chỉ số Khí hậu nhiệt phổ quát ($UTCI$): Đánh giá mức độ căng thẳng nhiệt của cơ thể dựa trên mô hình nhiệt sinh lý người (Fiala và cộng sự, 2012).
  • Nhiệt độ bức xạ trung bình ($T_{mrt}$): Đại lượng phản ánh tổng lượng trao đổi bức xạ sóng ngắn và sóng dài giữa môi trường xung quanh với cơ thể con người.
  • Tỷ lệ hẻm núi đô thị ($H/W$): Tỷ lệ giữa chiều cao công trình ($H$) và khoảng cách giữa hai dãy nhà hay chiều rộng mặt đường ($W$), theo khái niệm của Oke (1988) [111].
  • Hệ số tầm nhìn bầu trời ($SVF$): Tỷ lệ diện tích bầu trời có thể quan sát được tại một điểm, quyết định mức tiếp nhận bức xạ ban ngày và thoát bức xạ sóng dài ban đêm [84].
  • Chỉ số diện tích lá ($LAI$) và Hệ số phản xạ bề mặt ($albedo$).

• Phương pháp nghiên cứu: Luận án sử dụng kết hợp 4 phương pháp chính:

  1. Phương pháp tổng hợp và phân tích tài liệu: Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết, tổng hợp dữ liệu pháp lý và xác định khoảng trống khoa học.
  2. Phương pháp khảo sát thực địa và thu thập dữ liệu: Thu thập dữ liệu vi khí hậu (nhiệt độ bầu khô, độ ẩm, bức xạ toàn cầu, bức xạ khuếch tán, tốc độ và hướng gió) đo đạc tại sân bay quốc tế Đà Nẵng trong tháng 6 và tháng 7. Đồng thời, tiến hành đo đạc thực tế nhiệt độ không khí và độ ẩm tương đối bằng máy đo vi khí hậu tự ghi tại thực địa vào ngày 29/11/2025 với bước thời gian 10 phút.
  3. Phương pháp mô phỏng vi khí hậu: Sử dụng phần mềm ENVI-met kết hợp module BioMET. Thiết lập lưới mô phỏng không gian 3 chiều với độ phân giải cao; trích xuất dữ liệu phân tích tại mặt phẳng cao độ 1,4 m so với mặt đất (tương ứng với chiều cao trọng tâm cơ thể người đi bộ).
  4. Phương pháp thống kê và đánh giá sai số mô hình: Sử dụng 3 chỉ số thống kê toán học để xác thực độ tin cậy giữa số liệu mô phỏng ENVI-met và số liệu đo đạc thực tế:
     • Sai số bình phương trung bình ($RMSE$): Đánh giá độ lệch tuyệt đối giữa giá trị mô phỏng và thực tế.
     • Hệ số xác định ($R^2$): Đánh giá mức độ tương quan và tỷ lệ giải thích biến thiên của mô hình ($R^2$ nằm trong khoảng 0 đến 1).
     • Chỉ số đồng thuận ($d$) của Willmott: Đánh giá mức độ phù hợp và độ lớn sai số của mô hình ($d$ dao động từ 0 đến 1, giá trị càng tiệm cận 1 thể hiện độ chính xác càng cao).

• Thiết lập kịch bản nghiên cứu:

  • Nhóm kịch bản tỷ lệ hẻm núi đô thị: Khảo sát 20 kịch bản là tổ hợp của 5 mức tỷ lệ hẻm núi ($H/W = 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5$) trên 4 hướng đường phố chính (B-N, ĐB-TN, Đ-T, TB-ĐN).
  • Nhóm kịch bản công trình cao tầng: Khảo sát sự hiện diện của khối công trình cao tầng đơn lẻ và công trình cao tầng dạng vách liên tục tác động đến các hẻm núi lân cận.
  • Nhóm kịch bản bố trí hình khối công trình: So sánh 3 dạng tổ hợp hình khối: (a) Hình khối dàn trải (công trình thấp tầng mật độ cao bao phủ toàn bộ khu đất); (b) Khối biên (công trình chạy dọc chu vi khu đất với mật độ xây dựng thấp); (c) Khối tháp tập trung (công trình cao 80 m nén tại lõi khu đất).
  • Nhóm kịch bản giải pháp mảng xanh: Khảo sát 4 kịch bản cải tạo trên nền hiện trạng: (a) Mặt đứng xanh; (b) Mái xanh; (c) Bổ sung cây xanh bóng mát vỉa hè; (d) Kịch bản tổng hợp mảng xanh.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ TIỆN NGHI NHIỆT NGOÀI TRỜI VÀ CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG

Chương 1 tập trung phân tích tổng quan các cơ sở khoa học về môi trường nhiệt ngoài trời trên bình diện quốc tế và tại Việt Nam. Tác giả đã phân tích có hệ thống cơ chế vật lý của 4 giải pháp cải thiện vi khí hậu đô thị:

1. Hình học đô thị: Vai trò của tỷ lệ $H/W$, hướng đường và chỉ số $SVF$ trong việc hình thành bóng râm và điều tiết gió. Các nghiên cứu tại Ghardaia [18], Singapore [15], Úc [14] và Nam Kinh [44] khẳng định hình học là yếu tố can thiệp vi khí hậu mạnh mẽ nhất.
2. Cây xanh: Cơ chế ngăn cản 70–90% bức xạ mặt trời xuyên qua tán lá và hiệu ứng làm mát qua thoát hơi nước, có khả năng hạ nhiệt độ không khí đô thị lên đến 5 °C vào mùa hè [68], phụ thuộc vào diện tích tán lá và chỉ số $LAI$ [129], [145].
3. Vật liệu phản xạ: Phân tích cơ chế phản xạ bức xạ sóng ngắn của vật liệu có $albedo$ cao, giúp hạ nhiệt độ bề mặt (như đá cẩm thạch trắng, sơn mái mát) nhưng gây tác động tiêu cực làm tăng nhiệt độ bức xạ trung bình ($T_{mrt}$) và chỉ số $PET$ ở tầng người đi bộ [32], [88].
4. Khối nước: Khả năng hấp thụ nhiệt ổn định nhờ dung lượng nhiệt cao, tuy nhiên phạm vi làm mát bị giới hạn cục bộ trong khoảng cách 10–20 m và có nhược điểm làm gia tăng độ ẩm không khí [149].

Chương này cũng tổng thuật báo cáo của Fong và cộng sự (2019) về thực trạng thiếu hụt dữ liệu nghiên cứu tại Việt Nam [60], phân tích các kết quả mô phỏng cải thiện vi khí hậu bằng cây xanh tại Huế của Scheuer và cộng sự (2024) [126], cùng các nghiên cứu đánh giá hiện tượng đảo nhiệt đô thị và biến đổi khí hậu tại Đà Nẵng của Bình và cộng sự (2022) [106]. Từ đó, chương 1 xác định rõ khoảng trống khoa học về việc thiếu các thông số định lượng cụ thể về hình thái kiến trúc thích ứng vi khí hậu tại Đà Nẵng.

Chương 2. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 2 thiết lập khung phương pháp luận toàn diện của luận án, tích hợp hệ thống văn bản quy phạm pháp luật quốc gia, quy chuẩn kỹ thuật chuyên ngành và quy chế quản lý kiến trúc thành phố Đà Nẵng [8]. Chương làm rõ cơ sở thực tiễn của địa phương:

• Phân tích áp lực đô thị hóa, sự gia tăng nhanh chóng của cấu trúc nhà ống mật độ cao (ví dụ điển hình tại phường An Hải, quận Sơn Trà) đối lập với các công trình mật độ thấp.
• Thực trạng phát triển công trình cao tầng tại Đà Nẵng với hai hình thái chính: dãy công trình cao tầng liên tục tạo vách chắn bức xạ và gió, xen kẽ với các khối nhà phố thấp tầng.
• Phân tích chuỗi số liệu khí hậu mùa hè (tháng 6 và tháng 7) tại trạm đo sân bay quốc tế Đà Nẵng, bao gồm nhiệt độ bầu khô, độ ẩm tương đối, bức xạ toàn cầu, bức xạ khuếch tán, tốc độ và hướng gió chủ đạo.

Về phương pháp thực nghiệm, tác giả tiến hành thiết lập mô hình không gian khu vực nghiên cứu trong phần mềm ENVI-met. Quá trình xác thực mô hình được thực hiện bằng cách so sánh chuỗi dữ liệu nhiệt độ không khí và độ ẩm tương đối đo đạc thực tế vào ngày 29/11/2025 với kết quả mô phỏng ENVI-met tương ứng. Độ chính xác của mô hình được kiểm chứng thông qua các chỉ số thống kê $RMSE$, $R^2$ và chỉ số đồng thuận $d$. Trên cơ sở mô hình đã xác thực, chương 2 thiết lập hệ thống các điểm ghi dữ liệu vi khí hậu tại độ cao người đi bộ 1,4 m cho 4 nhóm kịch bản: 20 kịch bản tỷ lệ hẻm núi, kịch bản công trình cao tầng, 3 kịch bản tổ hợp hình khối và 4 kịch bản giải pháp mảng xanh.

Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỊNH HƯỚNG THIẾT KẾ THÍCH ỨNG KHÍ HẬU

Chương 3 trình bày các kết quả tính toán định lượng từ mô hình ENVI-met và đề xuất các giải pháp ứng dụng:

• Tác động của tỷ lệ hẻm núi đô thị ($H/W$): Việc gia tăng tỷ lệ $H/W$ làm giảm rõ rệt tần suất xuất hiện các vùng có $T_{mrt}$ và $PET$ ở mức nhiệt cao. Kịch bản $H/W = 2,5$ mang lại hiệu quả cải thiện tiện nghi nhiệt cao nhất. Ngưỡng $H/W = 2,0$ được xác định là giá trị tối thiểu để đạt được sự cân bằng giữa yêu cầu vi khí hậu và tính khả thi trong quản lý không gian đô thị. Đối với các hẻm núi theo trục Đông - Tây, ngay cả khi tăng tỷ lệ lên mức rất cao ($H/W = 4,0$), công trình vẫn không thể tạo bóng râm che phủ hoàn toàn bề mặt đường trong ngày.
• Tác động của hướng đường phố: Trục Bắc - Nam là hướng tối ưu nhất cho tiện nghi nhiệt ngoài trời; nhiệt độ không khí cùng tần suất vùng $T_{mrt}$ và $PET$ nóng luôn ở mức thấp nhất trong 4 hướng khảo sát. Hai hướng trung gian (Đông Bắc - Tây Nam và Tây Bắc - Đông Nam) thể hiện tính chất thuận lợi tương tự hướng Bắc - Nam nhờ khả năng luân phiên che chắn lòng đường giữa hai dãy nhà buổi sáng và buổi chiều. Hướng Đông - Tây là hướng bất lợi nhất, ghi nhận nhiệt độ không khí và tần suất vùng $PET$ nóng cao nhất ở tất cả các tỷ lệ hẻm núi.
• Tác động của công trình cao tầng: Khối công trình cao tầng giúp mở rộng phạm vi bóng đổ, làm giảm mạnh bức xạ trực tiếp và giảm vùng $PET$ nguy hại trong các hẻm núi lân cận vào buổi sáng hoặc buổi chiều. Tuy nhiên, tại trục Đông - Tây, xuất hiện hiện tượng phân hóa bất đối xứng rõ rệt vào tháng 6: mặt đường phía bắc hầu như không đón nhận bóng đổ từ khối công trình phía nam, trong khi mặt đường phía nam được che chắn gần như toàn bộ thời gian trong ngày.
• Tác động của tổ hợp hình khối công trình: Mô hình khối công trình thấp tầng dàn trải mật độ cao trên toàn bộ khu đất là hình thái gây bất lợi nhất cho tiện nghi nhiệt ngoài trời. Ngược lại, mô hình công trình dạng khối biên (bao quanh) với tỷ lệ $H/W = 2$ duy trì nền nhiệt độ không khí và nhiệt độ bức xạ trung bình thấp và ổn định nhất. Hiệu quả làm mát của việc che chắn bức xạ mặt trời vượt trội hơn đáng kể so với hiệu quả thông gió.
• Tác động của giải pháp mảng xanh: Cây xanh bóng mát trồng dọc vỉa hè là giải pháp cải thiện nhiệt hiệu quả nhất trong điều kiện hình thái đô thị cố định. Giải pháp mặt đứng xanh không có nhiều tác dụng vào buổi sáng nhưng phát huy hiệu quả làm mát rõ rệt vào ban đêm nhờ ngăn chặn sự tích nhiệt ban ngày của khối tường xây và hạn chế phát xạ sóng dài ra môi trường. Giải pháp mái xanh thể hiện hiệu quả thấp nhất đối với cao độ 1,4 m của người đi bộ do không cung cấp bóng che cho lòng đường.
• Định hướng thiết kế thích ứng khí hậu: Đề xuất 4 nhóm giải pháp cụ thể: (1) Nén công trình theo chiều đứng nhằm đạt tỷ lệ hẻm núi tối ưu ($H/W \ge 2$) và giải phóng quỹ đất tầng trệt cho cây xanh; (2) Ưu tiên quy hoạch mạng lưới đường theo các trục hướng trung gian (ĐB-TN, TB-ĐN) và áp dụng mô hình khối tháp trên khối đế cho các dãy công trình cao tầng kéo dài theo hướng B-N; (3) Mở rộng diện tích hệ mái che và cấu trúc đặc rỗng công trình nhằm tối đa hóa diện tích bóng đổ; (4) Tăng cường thảm thực vật cây bóng mát cho các tuyến đường hướng Đông - Tây và các hẻm phố có tỷ lệ hình học thấp hoặc bất đối xứng.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án đã đạt được các kết quả khoa học và đóng góp mới cụ thể về mặt lý luận và thực tiễn thiết kế kiến trúc:

• Về mặt học thuật và lý luận vi khí hậu đô thị:

  1. Xác lập mối quan hệ định lượng giữa tham số hình học đô thị ($H/W$, hướng đường) với các chỉ số vi khí hậu ($T_a$, $T_{mrt}$, $PET$) tại thành phố ven biển nhiệt đới ẩm Đà Nẵng.
  2. Xác định ngưỡng tỷ lệ hẻm núi tối ưu là $H/W = 2,5$ và ngưỡng tối thiểu bắt buộc là $H/W = 2,0$ nhằm đảm bảo tiện nghi nhiệt ngoài trời. Chứng minh giới hạn hình học tại trục Đông - Tây khi tỷ lệ $H/W = 4,0$ vẫn không thể che chắn hoàn toàn bức xạ mặt trời.
  3. Phân hạng mức độ thuận lợi của các hướng đường phố đối với tiện nghi nhiệt tại Đà Nẵng: Hướng Bắc - Nam thuận lợi nhất, tiếp theo là hai hướng trung gian Đông Bắc - Tây Nam và Tây Bắc - Đông Nam; hướng Đông - Tây là hướng bất lợi nhất về nhiệt.
  4. Làm rõ hiện tượng bất đối xứng nhiệt của công trình cao tầng trên trục đường Đông - Tây vào mùa hè (tháng 6), khi bóng đổ chỉ tập trung che chắn mặt đường phía nam mà không thể che chắn mặt đường phía bắc.
  5. Khẳng định cơ chế che chắn bức xạ mặt trời trực tiếp mang lại hiệu quả cải thiện tiện nghi nhiệt ($PET$) vượt trội hơn so với tác động của tốc độ gió trong điều kiện khí hậu nóng ẩm địa phương.
  6. Chứng minh mô hình xây dựng thấp tầng dàn trải toàn bộ khu đất gây bất lợi nhiệt nghiêm trọng nhất, trong khi mô hình khối biên với $H/W \ge 2$ mang lại hiệu quả che bóng và vi khí hậu tối ưu nhất.

• Về mặt ứng dụng và định hướng thực tiễn:

  1. Đề xuất nguyên tắc nén không gian theo chiều đứng trong quy hoạch hẻm phố, thay thế cấu trúc nhà ở thấp tầng dàn trải bằng các khối công trình đạt tỷ lệ $H/W \ge 2$, giúp giải phóng bề mặt đất tự nhiên để phát triển mảng xanh cảnh quan.
  2. Đề xuất quy hoạch mạng lưới đường giao thông đô thị ưu tiên các hướng trung gian (Đông Bắc - Tây Nam, Tây Bắc - Đông Nam) nhằm đảm bảo lòng đường luôn nhận được bóng đổ luân phiên trong suốt cả ngày.
  3. Đưa ra giải pháp tổ hợp hình khối công trình cao tầng kéo dài theo mô hình "khối đế - tháp" cho các tuyến đường hướng Bắc - Nam; khuyến nghị mở rộng kết cấu mái che nhằm gia tăng phạm vi che mát cho không gian chân công trình.
  4. Đề xuất ưu tiên bổ sung cây xanh bóng mát vỉa hè cho các vị trí bất lợi về nhiệt, đặc biệt là các tuyến đường hướng Đông - Tây và các hẻm phố có tỷ lệ hình học thấp hoặc cấu trúc bất đối xứng.
  5. Làm rõ vai trò hạn chế của mái xanh ở cao độ người đi bộ, từ đó định hướng ưu tiên nguồn lực đầu tư cho cây xanh tán lớn ven đường và mặt đứng xanh để giảm bức xạ sóng dài ban đêm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Căn cứ vào nội dung và phạm vi nghiên cứu được tác giả trình bày, luận án ghi nhận một số hạn chế và định hướng phát triển:

• Hạn chế: Các tính toán mô phỏng tập trung chủ yếu vào các điều kiện vi khí hậu cực đoan của mùa hè nóng nhất (dữ liệu tháng 6) tại khu vực đặc thù hẻm núi đô thị của Đà Nẵng, chưa đánh giá bao quát toàn bộ các chu kỳ thời tiết khác trong năm (mùa mưa, mùa lạnh) cũng như các hình thái không gian mở quy mô lớn (quảng trường, công viên ven biển).
• Hướng nghiên cứu tiếp theo: Mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các cấu trúc không gian đô thị đa dạng khác; tích hợp đồng bộ các giải pháp thụ động kết hợp (hình thái công trình, vật liệu bề mặt có độ phản xạ chọn lọc, mặt nước và cây xanh đa tầng bậc); đồng thời phát triển các mô hình đánh giá tiện nghi nhiệt ngoài trời kết hợp đo đạc xã hội học về mức độ hài lòng nhiệt thực tế của cư dân địa phương.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị chuyên môn cao cho các nhóm đối tượng:

• Cơ quan quản lý quy hoạch và chính quyền đô thị: Cung cấp cơ sở định lượng để điều chỉnh, bổ sung các quy chế quản lý kiến trúc, quy chuẩn xây dựng địa phương tại thành phố Đà Nẵng và các đô thị ven biển miền Trung; đặc biệt là việc kiểm soát chỉ giới xây dựng, tỷ lệ $H/W$, hướng tuyến đường và mật độ xây dựng.
• Kiến trúc sư và nhà thiết kế đô thị: Cung cấp các chỉ dẫn thiết kế hình khối, định hướng tổ chức khối đế - tháp, giải pháp mảng đặc rỗng và bố trí thảm thực vật nhằm tối ưu hóa tiện nghi nhiệt ngoài trời ngay từ giai đoạn phác thảo ý tưởng.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên sau đại học: Tài liệu tham khảo hữu ích trong các chuyên ngành Kiến trúc, Quy hoạch vùng và đô thị, Vật lý kiến trúc và Đô thị sinh thái; cung cấp quy trình nghiên cứu chuẩn mực về việc ứng dụng phần mềm ENVI-met và module BioMET kết hợp kiểm định thống kê ($RMSE$, $R^2$, $d$) phục vụ đánh giá vi khí hậu đô thị.

Câu hỏi thường gặp

1. Tỷ lệ hẻm núi đô thị ($H/W$) nào được luận án xác định là tối ưu và ngưỡng tối thiểu bắt buộc đối với hẻm phố tại Đà Nẵng? Theo kết quả mô phỏng của luận án, tỷ lệ hẻm núi đô thị $H/W = 2,5$ mang lại hiệu quả cải thiện tiện nghi nhiệt tốt nhất tại các tuyến đường khu vực. Đồng thời, ngưỡng $H/W = 2,0$ được xác định là ngưỡng tối thiểu cần đạt nhằm cân bằng giữa lợi ích vi khí hậu và tính khả thi trong tổ chức không gian đô thị; các tỷ lệ thấp dưới ngưỡng này gây ra sự suy giảm mạnh về mức độ tiện nghi nhiệt.

2. Hướng đường phố nào thuận lợi nhất và hướng nào bất lợi nhất đối với tiện nghi nhiệt tại Đà Nẵng? Hướng Bắc - Nam là hướng thuận lợi nhất, luôn ghi nhận nhiệt độ không khí cùng tần suất vùng $T_{mrt}$ và $PET$ nóng ở mức thấp nhất. Ngược lại, hướng Đông - Tây là hướng bất lợi nhất, ghi nhận nhiệt độ không khí và tần suất vùng $PET$ nguy hại cao nhất ở tất cả các tỷ lệ hẻm núi; ngay cả khi nâng tỷ lệ $H/W$ lên 4,0 thì công trình vẫn không đủ khả năng che chắn hoàn toàn bức xạ mặt trời.

3. Tại sao giải pháp mái xanh lại ít mang lại hiệu quả cải thiện tiện nghi nhiệt cho người đi bộ tại cao độ mặt đất? Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng mái xanh là chiến lược ít hiệu quả nhất ở cao độ người đi bộ (1,4 m), hầu như không làm thay đổi các giá trị nhiệt so với hiện trạng. Nguyên nhân là do mái xanh nằm ở tầng trên cùng của công trình, hoàn toàn không có khả năng cung cấp bóng râm che chắn bức xạ mặt trời trực tiếp cho bề mặt đường phố bên dưới.

4. Khối công trình cao tầng gây ra hiện tượng bất đối xứng nhiệt như thế nào đối với các tuyến đường hướng Đông - Tây vào tháng 6 tại Đà Nẵng? Do đặc điểm quỹ đạo mặt trời vào tháng 6 tại Đà Nẵng, công trình cao tầng trên trục đường Đông - Tây tạo ra sự phân hóa bất đối xứng rõ rệt: mặt đường phía bắc hầu như không đón nhận được bóng râm che chắn từ khối công trình phía nam, trong khi mặt đường phía nam luôn được che phủ bóng râm trong phần lớn thời gian trong ngày.

5. Giữa việc che chắn bức xạ mặt trời và thúc đẩy lưu thông gió, yếu tố nào đóng vai trò quyết định hơn trong việc cải thiện chỉ số $PET$ tại hẻm phố Đà Nẵng? Luận án kết luận rằng việc che chắn bề mặt đường phố khỏi bức xạ mặt trời trực tiếp giúp làm giảm mạnh nhiệt độ bức xạ trung bình ($T_{mrt}$), từ đó mang lại hiệu quả cải thiện tiện nghi nhiệt ($PET$) rõ rệt và quyết định hơn nhiều so với tác động của tốc độ gió tự nhiên.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Hoàng Anh đã giải quyết khoảng trống nghiên cứu về tác động của hình thái kiến trúc đến vi khí hậu đô thị tại thành phố Đà Nẵng thông qua phương pháp mô phỏng số ENVI-met được xác thực bằng dữ liệu đo đạc thực tế. Nghiên cứu đã định lượng hóa vai trò vượt trội của tỷ lệ hẻm núi đô thị tối ưu ($H/W \ge 2$) và hướng tuyến đường (ưu tiên trục Bắc - Nam và các hướng trung gian) trong việc giảm thiểu căng thẳng nhiệt ngoài trời ở tầng người đi bộ. Các phát hiện khoa học và hệ thống khuyến nghị thiết kế thích ứng khí hậu trong luận án cung cấp cơ sở thực tiễn phục vụ công tác quy hoạch, quản lý xây dựng và phát triển đô thị bền vững tại Đà Nẵng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ TIỆN NGHI NHIỆT NGOÀI TRỜI VÀ CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG 1. Những nghiên cứu về tiện nghi nhiệt ngoài trời trên thế giới 1. Các chiến lược cải thiện tiện nghi nhiệt ngoài trời phổ biến hiện nay Không gian ngoài trời là một thành phần quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cuộc sống của cư dân đô thị.

Một không gian ngoài trời đảm bảo tiện nghi nhiệt được chứng minh có thể thúc đẩy các hoạt động ngoài trời và tăng cường mức độ tương tác trong xã hội [72]. Tích cực tham gia các hoạt động ngoài trời góp phần cải thiện sức khỏe và tinh thần của con người. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu phức tạp và đảo nhiệt đô thị gia tăng, việc đảm bảo không gian ngoài trời dễ chịu đã trở thành vấn đề cần thiết tại các đô thị. Để đáp ứng yêu cầu này, nhiều chiến lược cải thiện tiện nghi nhiệt ngoài trời đã được đề xuất và áp dụng.

Trong số những chiến lược này, bốn chiến lược thụ động được đánh giá có hiệu quả và đã được ứng dụng phổ biến bao gồm: thay đổi hình học đô thị, tích hợp cây xanh, sử dụng mặt nước và áp dụng vật liệu phản xạ. Mỗi chiến lược tác động đến môi trường vi khí hậu theo cơ chế riêng, tạo ra hiệu quả làm mát cụ thể trong từng bối cảnh đô thị. Thay đổi hình học đô thị là chiến lược giúp cải thiện tiện nghi nhiệt ngoài trời nhờ vào khả năng che chắn bức xạ mặt trời và điều tiết dòng không khí của các công trình xây dựng. Trong không gian đô thị, những công trình này thường đa dạng về hình dạng và kích thước, từ đó góp phần hình thành nên các hình học đô thị khác nhau.

Để nghiên cứu về môi trường nhiệt, hình học đô thị của một khu vực được mô tả và định lượng thông qua các thông số như tỷ lệ hẻm núi đô thị (H/W) và hướng, hoặc hệ số tầm nhìn bầu trời (Sky View Factor - SVF) [84]. Tỷ lệ H/W mô tả mặt cắt ngang của một con phố, được xác định bởi tỷ lệ giữa chiều cao công trình (H) và chiều rộng đường phố (W). Tỷ lệ này quy định độ thông thoáng và khả năng tiếp nhận bức xạ mặt trời và gió của một hẻm núi [111]. Các khu vực có tỷ lệ H/W cao thường tạo ra nhiều bóng đổ, góp phần cải thiện điều 11 kiện nhiệt vào mùa hè, nhưng đồng thời làm giảm đối lưu không khí và giữ nhiệt trong hẻm phố.

H/W thấp mang lại không gian gian thoáng đãng hơn, gió lưu thông tốt hơn nhưng lại đón nhận nhiều bức xạ mặt trời hơn [75]. Tương tự H/W, hướng của tuyến phố cũng là một yếu tố hình học ảnh hưởng đến mức độ tiếp xúc với bức xạ mặt trời và sự phân bố của gió trong hẻm núi đô thị. Các tuyến phố theo hướng Đông-Tây tiếp xúc lâu với bức xạ mặt trời trong ngày, gây bất lợi cho tiện nghi nhiệt, đặc biệt vào mùa hè; do đó, những khu vực này thường cần tỷ lệ H/W rất cao để giảm thiểu tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời [18]. Các tuyến phố theo hướng Bắc-Nam, ngược lại, có thể duy trì điều kiện nhiệt thuận lợi ngay cả với tỷ lệ H/W thấp, nhờ hiệu ứng đổ bóng của công trình hai bên.

Hướng tuyến phố còn ảnh hưởng đến hướng và kiểu dòng chảy của gió (song song, vuông góc hoặc chéo) và qua đó tác động đến khả năng điều hòa vi khí hậu nhờ vào gió tự nhiên [108]. Ngoài ra, một chỉ số khác cũng phản ánh độ mở của một không gian đô thị là hệ số tầm nhìn bầu trời (SVF).