Đánh Giá Bằng Mô Phỏng Các Chiến Lược Giảm Thiểu Đảo Nhiệt Đô Thị Đến Hiệu Năng Năng Lượng và Thoải Mái Nhiệt Thích Ứng Trong Nhà Ống Việt Nam

Tổng quan

Bài viết tóm tắt các nghiên cứu đã công bố về ảnh hưởng của hiệu ứng đảo nhiệt đô thị (UHI) đến năng lượng làm mát và tiện nghi nhiệt trong nhà ống ở Việt Nam, và cách mô phỏng hiệu năng công trình có thể được dùng để đánh giá các giải pháp giảm thiểu. Bài viết không báo cáo mô phỏng mới. Chỉ một trong các nghiên cứu được trích dẫn trực tiếp về Việt Nam (Hà Nội); các nghiên cứu còn lại đến từ châu Âu, Hoa Kỳ và vùng nhiệt đới ẩm nói chung, được đưa vào để tham khảo về phương pháp và bối cảnh.

Nhà ống và đảo nhiệt đô thị

Nhà ống là loại nhà hẹp, sâu, có tường chung với nhà bên cạnh và chủ yếu mở cửa ở mặt trước, đôi khi ở mặt sau. Một nghiên cứu về Hà Nội trích dẫn ước tính khoảng 69% quỹ nhà ở Việt Nam là nhà ống 3-5 tầng (Parkes, 2013, được trích dẫn trong ¹). Nghiên cứu này cũng nhận định khí hậu đô thị nóng hơn sẽ khiến việc đạt tiện nghi nhiệt bằng thông gió tự nhiên trong các ngôi nhà này khó khăn hơn, buộc người ở phải dùng điều hòa ¹.

Cách bố trí liền kề, khép kín của nhà ống cũng khiến gió khó vào nhà, đặc biệt ở các căn nhỏ. Một tổng quan tài liệu có hệ thống về dòng gió trong nhà ống ở vùng nhiệt đới ẩm cho thấy phần lớn nghiên cứu về hiệu năng công trình tập trung vào công trình công cộng, còn rất ít nghiên cứu riêng về nhà ống. Các yếu tố như sàn trên cột (nhà sàn), khoảng thông tầng cầu thang, giếng trời, thông gió mặt đứng và lỗ mở mái được xác định là còn ít được nghiên cứu ².

Bằng chứng từ Hà Nội

Trihamdani và cộng sự kết hợp mô phỏng khí hậu đô thị (WRF) với mô phỏng công trình (TRNSYS) để đánh giá tác động của UHI đến một nhà ống ở Hà Nội ¹:

Việc thực hiện Quy hoạch chung Hà Nội 2030 được dự báo làm tăng số điểm nóng và tăng nhiệt độ không khí ở khu vực xây dựng thêm tới 2-3°C.
Các không gian xanh lớn, tập trung theo quy hoạch được đánh giá kém hiệu quả hơn trong giảm UHI so với các khu xanh nhỏ hơn nhưng phân bố đều với cùng tổng diện tích.
Nếu một nhà ống ở khu vực nông thôn trở thành một phần của đô thị khi thành phố mở rộng, nhiệt độ tác dụng trong nhà được dự báo tăng tới 1,6°C.
Sau khi thực hiện quy hoạch, tải làm mát được dự báo tăng tới 179%.

Đây là kết quả của một nghiên cứu mô phỏng và phụ thuộc vào kịch bản cũng như mô hình công trình của nghiên cứu đó, nhưng cho thấy hình thái đô thị và cách phân bố không gian xanh có thể ảnh hưởng đến tiện nghi và năng lượng của nhà ống.

Giải pháp giảm thiểu và phương pháp mô phỏng

Giải pháp giảm thiểu có thể tác động ở quy mô đô thị và quy mô công trình:

Quy mô đô thị: Nghiên cứu về các thành phố Trung Âu đã đánh giá các kịch bản giảm thiểu UHI trong môi trường mô hình hóa đô thị, xếp hạng các giải pháp theo tác động đến các chỉ số khí hậu đô thị, và hiệu chỉnh mô phỏng bằng dữ liệu trạm thời tiết tại chỗ cho một khu vực đối chứng ở Vienna, Áo ³. Nghiên cứu Hà Nội cũng đã thử nghiệm cách bố trí không gian xanh đô thị ¹.
Quy mô công trình: Một nghiên cứu EnergyPlus trên các mô hình nhà ở tham chiếu tại Miami, Baltimore và Chicago cho thấy các giải pháp tiết kiệm năng lượng như lớp phủ phản xạ nhiệt (cool coating), bơm nhiệt, tăng cách nhiệt và hành vi sử dụng năng lượng có ý thức làm giảm mạnh lượng nhiệt công trình thải ra không khí xung quanh, dù mức giảm này không phải lúc nào cũng tương ứng với mức giảm năng lượng sử dụng ⁴. Mái phản xạ nhiệt, mái xanh và mặt đứng xanh là các giải pháp quy mô công trình khác thường được bàn đến cho khí hậu nóng; hiệu quả của chúng đối với nhà ống Việt Nam chưa được xác lập bởi các nguồn trích dẫn ở đây.

Đối với một nghiên cứu mô phỏng nhà ống tại Việt Nam, các thành phần điển hình gồm: tệp thời tiết phản ánh điều kiện đô thị thay vì nông thôn (ví dụ từ mô hình khí hậu đô thị kết hợp, như trong ¹), mô hình nhà ống liền kề với lỗ mở và tường chung sát thực tế, lịch thông gió tự nhiên và điều hòa không khí, và các chỉ số tiện nghi phù hợp với công trình thông gió tự nhiên hoặc hỗn hợp, như mô hình tiện nghi thích ứng.

Lưu ý cho Việt Nam

Quy mô quy hoạch và công trình tương tác với nhau: Kết quả tại Hà Nội cho thấy cách phân bố không gian xanh trong thành phố ảnh hưởng đến điều kiện mà từng nhà ống phải chịu ¹.
Thiết kế thông gió còn ít được nghiên cứu: Tổng quan về dòng gió trong nhà ống chỉ ra khoảng thông tầng cầu thang, giếng trời và lỗ mở mái là các khoảng trống nghiên cứu ².
Bằng chứng trong nước còn hạn chế: Mức tiết kiệm định lượng từ mái phản xạ nhiệt, mái xanh hay mặt đứng xanh cho nhà ống Việt Nam cần các nghiên cứu riêng, tốt nhất được kiểm chứng bằng đo đạc thực địa.
Ràng buộc thực tế: Khả năng chịu lực của kết cấu, bảo trì, nước tưới và chi phí sẽ quyết định tính khả thi của mái xanh và mặt đứng xanh đối với từng hộ gia đình.

Kết luận và nhu cầu nghiên cứu

Các bằng chứng hiện có cho thấy UHI có thể làm tăng nhiệt độ trong nhà và tải làm mát của nhà ống ở Hà Nội, và cách bố trí không gian xanh đô thị ảnh hưởng đến kết quả này ¹. Các giải pháp giảm thiểu quy mô công trình chủ yếu được nghiên cứu ngoài Việt Nam ⁴. Các nhu cầu nghiên cứu gồm: mô phỏng ở cấp công trình các giải pháp giảm thiểu cho các loại nhà ống Việt Nam tại nhiều thành phố, các yếu tố thông gió phù hợp với nhà ống hẹp liền kề ², hiệu chỉnh bằng số liệu đo ³, và phân tích chi phí trong điều kiện trong nước.