Công nghệ giúp “xanh hóa” các công trình kiến trúc
Các tòa nhà không chỉ phải giảm trên 60% năng lượng tiêu thụ mà còn phải cắt giảm hơn 50% lượng CO₂ thải ra từ vật liệu xây dựng trong suốt vòng đời sử dụng
Việt Nam đã đưa ra cam kết mạnh mẽ với thế giới về việc đạt mục tiêu “Net Zero” vào năm 2050. Đây là một thách thức vô cùng to lớn, đòi hỏi một sự chuyển đổi căn bản trong cách thiết kế, xây dựng và vận hành các công trình kiến trúc. Theo các định hướng được đặt ra, các tòa nhà không chỉ phải giảm trên 60% năng lượng tiêu thụ (phát thải cacbon vận hành) mà còn phải cắt giảm hơn 50% lượng cacbon thải ra từ vật liệu xây dựng trong suốt vòng đời sử dụng. Để đạt được ngưỡng khắt khe này, các công trình xanh trong tương lai phải hướng tới cấp độ cao nhất là Platinum và nhận được chứng nhận Net cacbon, vượt xa các tiêu chuẩn Bạc và Vàng phổ biến hiện nay.
Sự dịch chuyển này không thể hoàn thành nếu thiếu đi những ứng dụng công nghệ đột phá, đặc biệt là trong lĩnh vực số hóa và vật liệu.
Tối ưu hóa toàn bộ vòng đời công trình
Ngay từ giai đoạn phác thảo, công nghệ đã trở thành công cụ không thể thiếu để đảm bảo hiệu suất năng lượng. Theo KTS Trần Khánh Trung – Phó Chủ tịch Hội KTS TP HCM, Chủ nhiệm CLB Kiến trúc xanh TP HCM – thì các kiến trúc sư cần tận dụng tối đa khả năng của các phần mềm thiết kế hiện có (như AutoCAD, Revit, SketchUp), đồng thời tích hợp chặt chẽ công nghệ BIM (Building Information Management – Mô hình Thông tin Xây dựng) và GIS (Geographic Information System – Hệ thống Thông tin Địa lý).
GIS cung cấp dữ liệu về môi trường xung quanh (như ngập lụt, giao thông), trong khi BIM quản lý các dữ liệu kỹ thuật chi tiết bên trong công trình. Việc tích hợp này cho phép quản lý toàn bộ vòng đời của công trình, một yếu tố quan trọng vì công trình bền vững cần được tính toán tồn tại tối thiểu 60 năm. Nếu vận hành công trình không đúng thông số kỹ thuật, năng lượng sẽ bị tiêu hao, gây phát thải cacbon.
Hơn nữa, thiết kế tham số (parametric design) kết hợp với mô phỏng (simulation) đang giúp kiểm chứng hiệu quả của thiết kế trước khi công trình được xây dựng. Các mô phỏng này bao gồm năng lượng, thông gió, chiếu sáng và kết cấu. Công nghệ này đảm bảo rằng các ý tưởng thiết kế không chỉ mang tính thẩm mỹ mà còn phải đáp ứng được hiệu suất năng lượng cao nhất. Trong toàn bộ quá trình, Trí tuệ Nhân tạo (AI) được ứng dụng từ khâu thiết kế, thi công đến vận hành, đóng vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa dự án nhằm giảm thiểu CO₂.
Giảm phát thải vận hành thang máy
Một trong những lĩnh vực tiêu thụ năng lượng lớn nhất trong các tòa nhà cao tầng là hệ thống giao thông trục đứng. Công nghệ thang máy hiện đại đã đưa ra những giải pháp đột phá để giảm đáng kể lượng cacbon vận hành.
Đầu tiên là máy kéo tái tạo năng lượng. Máy kéo truyền thống hoạt động giống như một "máy nướng bánh mì," biến năng lượng hãm thành nhiệt năng bị tiêu hao vô ích. Ngược lại, thế hệ máy kéo tái tạo năng lượng mới có khả năng chuyển hóa nhiệt năng này thành điện năng để tái sử dụng ngay trong hệ thống thang máy hoặc cung cấp cho các hệ thống khác của tòa nhà. Theo KS Nguyễn Phạm Thảo Uyên – Giám đốc Kinh doanh Dự án mới, Công ty TNHH KONE Việt Nam – thì công nghệ này giúp tiết kiệm tới 50% chi phí tiêu thụ điện năng. Việc sử dụng một thang máy tái tạo năng lượng trong một năm được tính toán là tương đương với việc trồng 11 cây xanh.
Sự ra đời của cáp cacbon siêu nhẹ (UltraRope) là một cải tiến vật liệu mang tính cách mạng. Thay thế cáp thép truyền thống bằng sợi cacbon giúp giảm tới 92% tổng trọng lượng cáp và giảm tổng khối lượng di chuyển của hệ thống tới gần 20%. Nhờ trọng lượng nhẹ, hệ thống tiêu thụ năng lượng hằng năm giảm 25% và phát thải cacbon trong toàn bộ vòng đời công trình giảm 11%. Cáp cacbon cũng bền hơn rất nhiều, kéo dài tuổi thọ lên tới 15 năm mà không cần thay cáp, so với khoảng 5 năm của cáp thép, từ đó giảm thiểu phát thải từ hoạt động bảo trì.
Không chỉ dừng lại ở hiệu suất năng lượng, công nghệ cáp cacbon còn giúp tối ưu hóa không gian kiến trúc. Nó cho phép giảm chiều cao phòng máy tới 1.3m, giảm chiều cao đỉnh hố thang (headroom) tối đa 5m (tương đương với một tầng sử dụng) và làm cạn hố pit tới 2.3m. Việc này có thêm không gian sử dụng hoặc cho thuê cho chủ đầu tư, đồng thời giảm chi phí và phát thải từ công tác đào hầm sâu.
Vận hành thông minh
Công nghệ số và AI không chỉ tối ưu hóa thiết kế mà còn cách mạng hóa cách vận hành các tòa nhà. Hệ thống điều khiển điểm đến (Destination Control System) giúp điều hướng dòng người hiệu quả, qua đó tiết kiệm tới 31% năng lượng tiêu thụ trong các tòa nhà văn phòng.
Để giảm thiểu thời gian dừng thang và chi phí bảo trì, các thang máy hiện đại được kết nối với nền tảng kỹ thuật số toàn cầu, sử dụng máy chủ và AI để thực hiện bảo trì tiên đoán. Hệ thống này phân tích hoạt động trên toàn thế giới để dự đoán lỗi trước khi chúng xảy ra, giúp phát hiện chủ động tới 70% lỗi và giảm 40% nguy cơ kẹt thang. Điều này giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bị và giảm thiểu sự cố.
Làm rõ thêm với phóng viên Tạp chí Diễn đàn Doanh nghiệp, bà Uyên cho biết, trong trường hợp xảy ra lỗi phần mềm, công nghệ cứu hộ từ xa (Remote Rescue) qua điện toán đám mây cho phép nhân viên tổng đài xử lý sự cố và di chuyển thang đến tầng gần nhất chỉ trong vòng 1 phút. Giải pháp này tiết kiệm đáng kể thời gian so với việc phải đợi kỹ thuật viên di chuyển đến công trình, qua đó giảm phát thải cacbon từ quá trình di chuyển.
Gìn giữ văn hóa bản địa
Mục tiêu “Net Zero” đòi hỏi một cái nhìn toàn diện về phát thải cacbon, không chỉ trong phạm vi công trình mà còn trên toàn bộ chuỗi cung ứng và vận chuyển.
Tuy nhiên, trong xu hướng ứng dụng công nghệ toàn cầu hóa này, các chuyên gia kiến trúc nhấn mạnh rằng việc duy trì và tiếp nối bản sắc văn hóa địa phương là điều tối quan trọng. Lịch sử phát triển công trình xanh trên thế giới cho thấy, trước năm 2010, nhiều công trình xanh ở các quốc gia khác nhau, ví dụ như Việt Nam, Ấn Độ hay Mỹ trông giống hệt nhau vì thiếu vắng yếu tố văn hóa. “Đây là lý do Hội Kiến trúc sư Việt Nam đã bổ sung tiêu chí về thẩm mỹ và tính truyền thống vào bộ tiêu chí kiến trúc xanh của mình” KTS Trần Khánh Trung nói.
Sự phát triển bền vững phải là sự hài hòa giữa công nghệ hiện đại tối ưu năng động với những giá trị truyền thống và nét kiến trúc bản địa. Kiến trúc sư cần tự tìm hiểu và chọn lọc những yếu tố văn hóa, đưa chúng vào công trình để tạo nên sự khác biệt và tránh bị "phẳng hóa". Ngay cả khi phải thay đổi vật liệu để giảm phát thải cacbon (ví dụ: dùng ngói không nung thay vì ngói nung truyền thống), hình dáng và tinh thần truyền thống vẫn cần được giữ lại.
Những công nghệ đột phá như thang máy siêu nhẹ, AI và số hóa đang cung cấp các giải pháp mạnh mẽ để các công trình kiến trúc Việt Nam có thể giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và phát thải cacbon một cách hiệu quả. Tuy nhiên, để đạt được mục tiêu Net Zero và duy trì liên tục cho các thế hệ sau, thành công chỉ đến khi chúng ta cân bằng được tính hiệu quả của công nghệ với việc gìn giữ bản sắc văn hóa và kiến trúc bền vững trong suốt vòng đời dài lâu của công trình.