Tòa nhà “Năng lượng bằng không” của Đại học Quốc gia Singapore – hình mẫu của thiết kế bền vững

Tháng Tư 18, 2019

Tòa nhà SDE4 thuộc Khoa Thiết kế và Môi trường (School of Design & Environment – SDE) của trường Đại học Quốc gia Singapore (National University of Singapore), là công trình bổ sung cho 3 tòa nhà hiện có (SDE1- 3), nằm trên gò đồi, tại đoạn cong của tuyến đường 8 Architecture Dr và phía Nam của tòa nhà SDE1. Đây là tòa nhà đầu tiên của Singapore có khả năng tạo ra năng lượng đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng, được cho là “Một nguyên mẫu của thiết kế bền vững”.

Tòa nhà đặt trên một khu đất rộng 8500m2, cao 5 tầng và 1 tầng hầm, với tổng diện tích sàn khoảng 1500m2. Đây là không gian cho hoạt động giảng dạy và học tập, hội thảo, trung tâm nghiên cứu, công cộng, quán cà phê và một thư viện. Công trình được thiết kế với nhiều triết lý, ý tưởng và giải pháp xây dựng mới.

Phối cảnh tổng thể công trình SDE4, Khoa Thiết kế và Môi trường, trường Đại học Quốc gia Singapore.

Đúng với tiêu chí “làm bao nhiêu, tiêu bấy nhiêu”, tòa nhà sẽ tạo ra khoảng 500 MW năng lượng/năm, nhiều hơn một chút so với lượng năng lượng mà các giảng viên và sinh viên của khoa dự kiến sử dụng. Tòa nhà có mái che để tạo thêm bóng râm và giúp các căn phòng luôn mát mẻ.

Trưởng khoa Lam Khee Poh cho biết bao phủ mái nhà là hơn 1.200 tấm pin năng lượng mặt trời. Nếu dư thừa năng lượng, chúng sẽ được tải vào lưới điện chính của khoa – cũng là nguồn cung cấp dự phòng cho tòa nhà. “Bất cứ thứ gì thu thập được, chúng tôi đều “gửi ngân hàng”, sau đó rút ra để sử dụng. Vì vậy, chúng tôi phải luôn tính toán có bao nhiêu “tiền” vào và ra mỗi ngày” – ông Lam ví von.

Tại khuôn viên Trường ĐHQG Singapore, mọi người cũng đang tìm cách giảm 40%-60% nhu cầu sử dụng năng lượng, nghĩa là họ cần phải thích nghi với nhu cầu sử dụng mới. Giảng viên và sinh viên chỉ được yêu cầu bật điều hòa khi thực sự cần thiết, thay vào đó dùng quạt trần và mở cửa ra vào và cửa sổ. Phát biểu về tòa nhà năng lượng bằng không nói trên, hiệu trưởng Tan Eng Chye mô tả đây là một “phòng thí nghiệm sống”, đồng thời hy vọng nó sẽ truyền cảm hứng cho các tòa nhà hiệu suất cao trong tương lai cũng như các thiết kế phát triển bền vững ở Singapore và hơn thế nữa.

Tòa nhà SDE4 được thiết kế theo hướng bền vững

Công trình được cho là “Một nguyên mẫu của thiết kế bền vững” (Prototype of Sustainable Design), trước hết, được hình thành theo nguyên tắc thiết kế Biophilic (Biophilic design).

Đây là một nhận thức và giải pháp trong lĩnh vực quy hoạch, kiến trúc, xây dựng nhằm nhấn mạnh nhu cầu và hạnh phúc vốn có của con người là gắn với tự nhiên (biophilia), thông qua việc kết nối trực tiếp và gián tiếp với không gian thiên nhiên và địa điểm lịch sử bên ngoài công trình. Điều này đặc biệt có ý nghĩa trong bối cảnh cuộc sống hiện đại, là nỗi sợ hãi và tách khỏi tự nhiên (biophobia), với xu hướng chỉ chú trọng tới công nghệ, đồ tạo tác, sở thích và các hoạt động được quản lý bởi con người. Trong khi xã hội loài người cần cả hai: Đổi mới, sáng tạo hòa hợp với Tự nhiên.

Tại đây, các vật liệu xây dựng công trình bằng bê tông, thép và thủy tinh được sử dụng ở trạng thái thô nhằm nhấn mạnh việc theo đuổi nguyên tắc thiết kế Biophilic.

Tại mặt tiền hướng Đông và Tây sử dụng các tấm tường bằng nhôm có đục lỗ, cho phép ánh sáng và không khí vào trong nhà song vẫn hạn chế bức xạ nhiệt mặt trời. Các tấm tường bằng nhôm này có thể được tháo rời và thay thế phù hợp với các công nghệ xây dựng mới trong tương lai.

Tòa nhà SDE4 được thiết kế để tự đáp ứng nhu cầu tiêu thụ năng lượng cho 500 sinh viên và nhân viên làm việc, nhờ hệ thống năng lượng trên mái với 1200 tấm tế bào quang điện, qua đó giảm lượng khí thải carbon ở mức thấp nhất.

Hệ thống làm mát có mức tiêu thụ năng lượng thấp qua việc sử dụng phương pháp tối ưu hóa thông gió và ánh sáng tự nhiên. Sự linh hoạt và mở trong công trình được cho bắt nguồn từ kiến trúc bản địa vùng nhiệt đới có bố cục các không gian phòng như “những hộp xốp” với tường bao che rỗng, qua đó tạo điều kiện thông gió tự nhiên kiểu xuyên phòng. Trong tòa nhà, 50% tổng diện tích sàn được thông gió tự nhiên và hầu hết các phòng đều có cửa để đón gió. Hệ thống điều hòa khí hậu chỉ được sử dụng khi cần thiết.

Tất cả nước mưa trong công trình được thu gom và xử lý để tái sử dụng.

Gần 50% thực vật trồng trong và xung quanh công trình là các loài bản địa, hầu hết là từ vùng nhiệt đới phía Nam. Đây cũng được coi là bài học về giáo dục môi trường cho sinh viên.

Một điều hết sức đặt biệt là tòa nhà SDE4 có vai trò vừa là nơi giảng dạy vừa là nơi thử nghiệm và phát triển công nghệ xây dựng xanh. Sinh viên có thể trực tiếp tham gia việc thay đổi các tấm tường bao che và tường ngăn để trải nghiệm các biến đổi vi khí hậu trong công trình.

Ngoài ra, trong công trình còn có hệ thống cơ sở dữ liệu cho phép người sử dụng đánh giá điều kiện môi trường do tòa nhà mang lại, qua đó có thể rút ra các bài học cũng như thúc đẩy hợp tác nghiên cứu với người thiết kế, đối tác sử dụng, nhà hoạch định và phát triển chính sách…

Tòa nhà SDE4 tại Đại học Quốc gia Singapore được đánh giá như là một phòng thí nghiệm sống động, trưng bày, thử nghiệm những ý tưởng và giải pháp mới nhất với phương pháp tiếp cận lấy con người làm trung tâm trong phát triển bền vững.

Công trình SDE4 được thiết kế theo hướng nhấn mạnh nhu cầu và hạnh phúc vốn có của con người là gắn với tự nhiên.

Các tấm che chắn nắng rỗng bên ngoài công trình bằng tấm nhôm đục lỗ.

Ông Heng Swee Keat, Bộ trưởng Bộ Tài chính và Chủ tịch Quỹ Nghiên cứu Quốc gia, xem các tấm pin quang điện trên sân thượng tại SDE4, tòa nhà cân bằng được nhu cầu năng lượng đầu tiên của Singapore.

Tòa nhà SDE4 được thiết kế theo hướng kiến trúc tương tác mở

Thiết kế linh hoạt và hiệu quả cao theo nguyên tắc tương tác mở của tòa nhà phản ánh tham vọng của Đại học Quốc gia Singapore trong việc thúc đẩy các hình thức không gian giảng dạy mới của trường đại học trong thế kỷ 21.

Hầu hết các phòng được thiết kế với nhiều kích cỡ khác nhau theo cả mặt bằng lẫn chiều cao, cho phép linh hoạt bố trí không gian, thúc đẩy nhiều hình thức sử dụng, vừa đáp ứng được nhu cầu hiện tại và vừa có khả năng thay đổi sử dụng trong tương lai.

Không có ranh giới chính thức giữa các khu vực học tập, nghiên cứu và giao tiếp.

Kiến trúc mở của công trình còn được nhấn mạnh bởi sự xen kẽ giữa không gian chính với sân thượng, ban công cảnh quan và các không gian không chính thức khác. Các không gian này không chỉ kết nối với nhau mà còn kết nối với không gian vườn bên ngoài nhà. Nhờ đó, công trình không chỉ còn là một thực thể với hệ thống đơn chức năng, cô lập với hoạt động xung quanh, mà còn tạo thành một môi trường hỗ trợ cho hoạt động cộng đồng bên trong và ngoài nhà.

Không gian thông tầng bên trong tòa nhà – một trong nhiều loại không gian mở và linh hoạt.

Không gian học tập, nghiên cứu bên trong công trình.

Hành lang, bậc thang rộng trở thành các không gian cho hoạt động giao tiếp và cộng đồng.

Hệ thống cây xanh bản địa và không gian bao quanh công trình mở ra không gian tự nhiên bên ngoài.

Tòa nhà SDE4 của Đại học Quốc gia Singapore là môi trường tạo cơ hội cho sinh viên, giảng viên được tham gia vào một quy trình tích hợp thiết kế, phát triển, xây dựng và vận hành tòa nhà hiện đại. Khi ra trường, họ sẽ trở thành những người tiên phong triển khai các công nghệ này trong thực tế, nơi họ sinh sống.

Đại học Quốc gia Singapore hy vọng, thông qua Tòa nhà SDE4, góp phần tạo lập một hình mẫu mới về ngôn ngữ kiến trúc nhiệt đới, một mô hình kiến trúc thúc đẩy giáo dục sáng tạo, phát triển bền vững tại Đông Nam Á trong thế kỷ 21.

Thông tin chung:

Dự án: Tòa nhà SDE4 của Đại học Quốc gia Singapore (National University of Singapore’s SDE4 building)
Địa điểm: 8 Architecture Dr, Singapore
Tư vấn thiết kế kiến trúc: Serie Architects, Multiply Architects và Surbana Jurong
Quy mô: Diện tích đất 8500 m2; Diện tích sàn 1500m2
Năm hoàn thành: 2019

Serie Architects là một hãng nghiên cứu, thiết kế kiến trúc và đô thị, thành lập năm 2008, có văn phòng tại London, Mumbai, Singapore và Bắc Kinh.

Multiply Architects (Multiply Architects + Engineers LLP) là một hãng hoạt động trong lĩnh vực kiến trúc, đô thị và cảnh quan, thành lập năm 2006, có trụ sở tại Singapore.

Surbana Jurong Private Limited (Surbana Jurong) là một công ty tư vấn Singapore, tập trung vào phát triển cơ sở hạ tầng và đô thị, đặc biệt về các giải pháp đô thị bền vững, thành lập vào tháng 6/2015 và là một công ty tư vấn kỹ thuật toàn cầu với số lượng nhân viên lên đến 13.000 người.