Thông gió trong kiến trúc Việt: Từ kinh nghiệm truyền thống đến tiếp cận thông minh trước thách thức biến đổi khí hậu và chuyển đổi số

Tóm tắt

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, Việt Nam đang đối mặt với các hiện tượng thời tiết cực đoan, đặt ra thách thức lớn đối với môi trường sống và sức khỏe con người, đặc biệt tại các đô thị có mật độ xây dựng cao. Kiến trúc, với vai trò là lớp trung gian giữa con người và môi trường, cần được tái tư duy theo hướng thích ứng, trong đó thông gió đóng vai trò then chốt.

Nghiên cứu này phân tích sự chuyển dịch từ thông gió tự nhiên thụ động trong kiến trúc truyền thống Việt Nam sang các mô hình thông gió hỗn hợp (Hybrid Ventilation) và thông gió thông minh ứng dụng công nghệ số. Phương pháp nghiên cứu kết hợp phân tích lý thuyết, tổng hợp kinh nghiệm thực tiễn với phân tích dữ liệu từ các đồ án và công trình đạt Giải thưởng Kiến trúc Xanh Việt Nam giai đoạn 2017-2025. Kết quả cho thấy: Tư duy thiết kế đã chuyển từ ưu tiên hình thức và giải pháp chủ động sang tiếp cận lấy con người và sức khỏe làm trung tâm.

Bài báo khẳng định thông gió trong kiến trúc đương đại không còn là một giải pháp kỹ thuật đơn lẻ mà là một “phương trình cân bằng đa nghiệm”, đòi hỏi sự cân bằng giữa vi khí hậu, chất lượng không khí trong nhà, chiếu sáng tự nhiên và năng lượng. Trên cơ sở đó, nghiên cứu đề xuất hướng tiếp cận kết hợp tri thức kiến trúc truyền thống với ứng dụng công nghệ thông minh, nhằm kiến tạo không gian sống bền vững, an toàn sinh học và thích ứng với biến đổi khí hậu và chuyển đổi số tại Việt Nam.

Từ khóa: Thông gió tự nhiên; Thông gió lai; Thông gió thông minh; Kiến trúc nhiệt đới; Chất lượng không khí trong nhà; Kiến trúc bền vững.

Giới thiệu

Biến đổi khí hậu đang trở thành một trong những thách thức toàn cầu lớn nhất của thế kỷ 21. Đối với các quốc gia nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa như Việt Nam, những tác động của biến đổi khí hậu thể hiện rõ rệt thông qua sự gia tăng tần suất và cường độ của các đợt nắng nóng, mưa lớn, lũ lụt và xâm nhập mặn. Những hiện tượng này tác động trực tiếp đến môi trường xây dựng, làm thay đổi điều kiện vi khí hậu và đặt ra yêu cầu mới đối với thiết kế kiến trúc và đô thị.

Trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng, các thành phố lớn tại Việt Nam đang đối mặt với tình trạng “đô thị nén”, mật độ xây dựng cao, thiếu không gian mở và cây xanh. Điều này làm suy giảm khả năng thông gió tự nhiên, gia tăng hiện tượng đảo nhiệt đô thị và khiến con người ngày càng phụ thuộc vào các hệ thống điều hòa cơ khí. Hệ quả là mức tiêu thụ năng lượng tăng cao, trong khi chất lượng không khí trong nhà lại không được đảm bảo, dẫn đến các vấn đề sức khỏe như hội chứng bệnh nhà kín (Sick Building Syndrome – SBS).

Trong khi đó, kiến trúc truyền thống Việt Nam đã tích lũy được một kho tàng tri thức phong phú về thích ứng khí hậu, đặc biệt trong việc tổ chức thông gió tự nhiên thông qua hình thái không gian, vật liệu và cấu trúc bao che. Tuy nhiên, các giải pháp này không thể được sao chép nguyên trạng trong bối cảnh đô thị hiện đại mà cần được nghiên cứu, chọn lọc và tái diễn giải dưới góc nhìn khoa học và công nghệ. Sự phát triển của công nghệ số, cảm biến môi trường, mô phỏng năng lượng và trí tuệ nhân tạo đã mở ra cơ hội mới để định lượng hóa, kiểm chứng và tối ưu hóa các giải pháp thông gió trong kiến trúc.

Xuất phát từ bối cảnh đó, bài báo này nhằm làm rõ quá trình chuyển dịch từ thông gió truyền thống sang thông gió thông minh trong tổ chức không gian kiến trúc Việt Nam, đồng thời đề xuất một khung tư duy thiết kế tích hợp, coi thông gió là một phương trình cân bằng đa nghiệm giữa các yếu tố môi trường, công nghệ và con người.

Đặc thù khí hậu nhiệt đới bối cảnh khí hậu nhiệt đới và các vấn đề tiện nghi đô thị tại Việt Nam

Đặc thù khí hậu nhiệt đới Việt Nam

Việt Nam nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, với đặc trưng là nhiệt độ trung bình năm cao, bức xạ mặt trời lớn và độ ẩm không khí thường xuyên ở mức cao. Biên độ nhiệt ngày – đêm không lớn nhưng kéo dài, tạo cảm giác oi bức, đặc biệt trong mùa hè. Chế độ gió thay đổi theo mùa, với gió Đông Bắc vào mùa đông và gió Đông Nam (miền Bắc) hoặc Tây Nam (miền Nam) vào mùa hè, tạo điều kiện thuận lợi cho thông gió tự nhiên nếu được khai thác hợp lý.

Tuy nhiên, trong bối cảnh biến đổi khí hậu, các quy luật khí hậu truyền thống đang trở nên khó dự đoán hơn. Nhiều khu vực xuất hiện các đợt nắng nóng kéo dài, nhiệt độ vượt ngưỡng chịu đựng của con người, trong khi mưa lớn và lũ lụt làm gia tăng độ ẩm và nguy cơ nấm mốc trong công trình. Điều này đòi hỏi các giải pháp thông gió không chỉ nhằm làm mát mà còn phải kiểm soát độ ẩm và đảm bảo chất lượng không khí trong nhà.

Sự giao thoa giữa tư duy kinh nghiệm và tư duy dữ liệu

Kiến trúc truyền thống Việt Nam chủ yếu được hình thành dựa trên tư duy kinh nghiệm, tích lũy qua nhiều thế hệ. Các giải pháp thông gió được hình thành từ quan sát tự nhiên và thử nghiệm thực tiễn. Ngược lại, kiến trúc đương đại ngày càng dựa nhiều vào tư duy dữ liệu, sử dụng các công cụ mô phỏng, đo đạc và phân tích để đưa ra quyết định thiết kế.
Sự giao thoa giữa hai cách tiếp cận này tạo ra tiềm năng lớn cho kiến trúc bền vững. Tri thức bản địa cung cấp các nguyên lý nền tảng, trong khi công nghệ số cho phép kiểm chứng, tối ưu và điều chỉnh các giải pháp này phù hợp với điều kiện mới. Thông gió, do đó, trở thành lĩnh vực tiêu biểu cho sự kết hợp giữa kinh nghiệm truyền thống và khoa học hiện đại.

Thực trạng tiện nghi đô thị và vấn đề sức khỏe

Tại các đô thị lớn, không gian sống ngày càng bị thu hẹp, trong khi yêu cầu tiện nghi của người sử dụng ngày càng cao. Việc thiếu thông gió tự nhiên dẫn đến sự tích tụ của khí CO2, các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) và vi sinh vật trong không gian kín. Đại dịch COVID-19 đã làm nổi bật vai trò của thông gió trong việc giảm nguy cơ lây nhiễm chéo, buộc các nhà thiết kế phải xem xét lại cách tổ chức luồng không khí trong công trình.

Bài học kinh nghiệm về giải pháp thông gió trong kiến trúc và đô thị qua các giai đoạn phát triển trước đây

Nhà ở truyền thống nông thôn

Nhà ở truyền thống nông thôn Việt Nam hình thành và phát triển trong mối quan hệ chặt chẽ với điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa. Với đặc trưng nhiệt độ cao, độ ẩm lớn và lượng mưa nhiều, kiến trúc nhà ở nông thôn đã tích lũy một hệ thống giải pháp thụ động nhằm đảm bảo tiện nghi nhiệt mà không cần đến sự hỗ trợ của các hệ thống cơ khí [2].

Cấu trúc phổ biến của nhà ở truyền thống là nhà một tầng, mặt bằng trải dài theo phương ngang, với các gian phòng nối tiếp nhau và hệ cửa lớn mở về hướng gió mát chủ đạo. Cách tổ chức này cho phép hình thành luồng thông gió xuyên phòng, giúp loại bỏ nhiệt dư và giảm cảm giác oi bức trong những tháng hè nóng ẩm. Không gian hiên rộng phía trước nhà đóng vai trò như một lớp đệm nhiệt, vừa che nắng trực tiếp cho mặt đứng, vừa tạo vùng chuyển tiếp giữa không gian trong và ngoài, góp phần ổn định vi khí hậu bên trong.

Vật liệu xây dựng truyền thống như gỗ, đất nện và gạch nung có khối lượng nhiệt lớn, cho phép tích trữ và giải phóng nhiệt một cách chậm rãi. Thực tế cho thấy, các công trình sử dụng vật liệu truyền thống thường có biên độ dao động nhiệt trong ngày thấp hơn so với các công trình hiện đại, sử dụng vật liệu nhẹ và diện tích kính lớn. Điều này minh chứng cho hiệu quả thích ứng khí hậu của kiến trúc nông thôn truyền thống, vốn được hình thành trên cơ sở trải nghiệm thực tế lâu dài.

 Đô thị truyền thống (Phố cổ)

Quá trình đô thị hóa và sự xuất hiện của kiến trúc thời Pháp thuộc đã tạo ra một giai đoạn chuyển tiếp quan trọng trong lịch sử kiến trúc Việt Nam. Trong bối cảnh này, tri thức bản địa không bị thay thế hoàn toàn, mà được tái cấu trúc và kết hợp với các nguyên lý kiến trúc phương Tây, tạo nên những mô hình nhà ở có khả năng thích ứng khí hậu tương đối hiệu quả.

Nhà phố truyền thống, đặc biệt tại các đô thị như Hà Nội, Hội An hay Sài Gòn, thường có mặt bằng hẹp và kéo dài theo chiều sâu. Để khắc phục hạn chế về thông gió và chiếu sáng, giếng trời và sân trong được đưa vào như một giải pháp trung gian. Các không gian này cho phép ánh sáng tự nhiên và không khí lưu thông sâu vào bên trong công trình, đồng thời tạo điều kiện cho hiệu ứng ống khói, giúp không khí nóng thoát lên trên và được thay thế bằng không khí mát từ các cửa thấp hơn. Không gian bán mở, mái đua và hệ bao che có kiểm soát đóng vai trò như lớp đệm khí hậu, giảm tác động trực tiếp của bức xạ mặt trời và mưa gió, qua đó góp phần giảm nhu cầu sử dụng năng lượng nhân tạo trong nhà ở phố cổ [3].

 Nhà ở thời Pháp thuộc (Phố cũ)

Nhà ở thời Pháp thuộc, đặc biệt là các biệt thự và công trình nhà ở xây dựng ngoài khu phố cổ truyền thống, thể hiện rõ sự kết hợp giữa tư duy kiến trúc châu Âu và điều kiện khí hậu nhiệt đới tại Việt Nam. Các công trình này thường được bố trí trong các khu đất rộng, mật độ xây dựng thấp, cho phép tổ chức khoảng lùi và không gian xanh bao quanh, tạo điều kiện thuận lợi cho thông gió tự nhiên và giảm tích nhiệt cho công trình. Việc tách rời khối nhà khỏi ranh giới lô đất giúp hình thành các luồng gió bao quanh, khác biệt rõ rệt so với cấu trúc nhà ống trong khu phố cổ.

Về giải pháp kiến trúc, các biệt thự Pháp sử dụng hệ tường dày, trần cao, cửa sổ lớn kết hợp cửa chớp và ban công sâu nhằm điều tiết gió và ánh sáng. Giếng trời và cầu thang trung tâm đóng vai trò như các lõi thông gió, tạo hiệu ứng đối lưu nhiệt, giúp không khí nóng thoát lên cao trong khi khí mát được bổ sung từ các mặt đứng thấp hơn. Những đặc điểm này cho thấy kiến trúc nhà ở thời Pháp thuộc không chỉ sao chép hình thức phương Tây, mà đã được điều chỉnh đáng kể để thích ứng với khí hậu bản địa, trở thành giai đoạn chuyển tiếp quan trọng giữa kiến trúc truyền thống và kiến trúc hiện đại tại Việt Nam.

Nhà ở thời kỳ bao cấp

Nhà ở thời kỳ bao cấp, đặc biệt là các khu tập thể xây dựng từ thập niên 1960 đến 1980, phản ánh một giai đoạn đặc thù trong lịch sử kiến trúc Việt Nam. Trong bối cảnh kinh tế khó khăn và hạn chế về vật tư, các công trình nhà ở tập thể được thiết kế với mục tiêu đáp ứng nhu cầu ở cơ bản, đồng thời tận dụng tối đa các giải pháp thụ động để đảm bảo tiện nghi tối thiểu.

Các khu nhà tập thể thường có mặt bằng đơn giản, hành lang mở và cầu thang thông thoáng, cho phép gió và ánh sáng tự nhiên tiếp cận các không gian ở. Ban công và cửa sổ lớn đóng vai trò quan trọng trong việc thông gió và chiếu sáng, đồng thời tạo điều kiện cho người sử dụng chủ động điều chỉnh vi khí hậu thông qua việc mở – đóng cửa, che nắng tạm thời bằng rèm hoặc mái che nhẹ.

Mặc dù không đạt được mức tiện nghi cao theo tiêu chuẩn hiện đại, nhà ở thời kỳ bao cấp cho thấy một cách tiếp cận thích ứng khí hậu mang tính thực dụng. Việc hạn chế sử dụng kính, ưu tiên tường đặc và không gian mở đã giúp giảm tải nhiệt và duy trì điều kiện vi khí hậu chấp nhận được trong điều kiện không có điều hòa không khí. Đây là một minh chứng cho khả năng vận dụng tri thức thích ứng khí hậu trong những bối cảnh kinh tế – kỹ thuật khác nhau.

Giá trị kế thừa cho kiến trúc đương đại

Các mô hình kiến trúc truyền thống Việt Nam chứa đựng những nguyên lý thông gió thích ứng hiệu quả với khí hậu nhiệt đới, có giá trị nền tảng cho kiến trúc đương đại. Điểm cốt lõi của sự kế thừa không nằm ở hình thức kiến trúc, mà ở việc trừu xuất (Abstraction) và tái diễn giải các nguyên lý vật lý và tổ chức không gian.

Nguyên lý khai thác chênh lệch áp suất và đối lưu nhiệt được thể hiện thông qua giếng trời, không gian thông tầng và các khoảng rỗng, cho phép không khí nóng thoát lên cao và thúc đẩy dòng khí tự nhiên. Trong kiến trúc hiện đại, các nguyên lý này có thể được tích hợp vào lõi thông gió và cấu trúc không gian của công trình đô thị mật độ cao.

Bên cạnh đó, việc sử dụng vật liệu thích ứng khí hậu và kết cấu bao che “biết thở” phản ánh tư duy coi lớp vỏ công trình là hệ thống tương tác với môi trường. Khi được chuyển hóa bằng công nghệ và vật liệu hiện đại, các nguyên lý này góp phần phát triển các giải pháp thông gió phù hợp với bối cảnh đô thị hóa, biến đổi khí hậu và chuyển đổi số tại Việt Nam.

Một số minh chứng từ giải thưởng kiến trúc xanh (2017-2025)

Ra đời từ năm 2017, Giải thưởng Kiến trúc Xanh Việt Nam đã từng bước khẳng định vị thế là một diễn đàn học thuật – nghề nghiệp uy tín, thu hút đồ án từ 15 trường đại học đào tạo kiến trúc – xây dựng trên cả nước. Tổng hợp kết quả qua các năm cho thấy xu hướng tiếp cận thiết kế xanh ngày càng rõ ràng, đặc biệt trong các giải pháp liên quan đến thông gió và kiểm soát vi khí hậu.

Hệ tiêu chí của giải thưởng luôn đặt trọng tâm vào định hướng thiết kế và ứng dụng công nghệ nhằm nâng cao sức khỏe và chất lượng sống của con người. Trong đó, nhóm tiêu chí về thông gió và chất lượng không khí chiếm khoảng 20% tổng số tiêu chí đánh giá, phản ánh vai trò trung tâm của môi trường trong nhà trong tư duy kiến trúc xanh. Phân tích các đồ án và công trình đạt giải giai đoạn 2017-2025 cho thấy một sự chuyển dịch đáng kể: Từ cách tiếp cận thiên về hình thức và giải pháp cơ học sang mô hình thiết kế lấy con người, hiệu quả vận hành và thích ứng khí hậu làm trọng tâm.

Đáng chú ý, triết lý phương Đông trong kiến trúc truyền thống đang được tái diễn giải trong nhiều đề xuất, từ ý tưởng tổng thể đến giải pháp quy hoạch mặt bằng và tổ chức không gian kiến trúc. Khoảng trên 10% đồ án thể hiện rõ sự kế thừa kinh nghiệm truyền thống, đặc biệt trong khai thác thông gió tự nhiên và cấu trúc không gian thích ứng khí hậu. Song song đó, xu hướng sử dụng vật liệu thân thiện môi trường và giải pháp thụ động tiếp tục gia tăng, cho thấy sự dịch chuyển từ “kiến trúc xanh hình thức” sang “kiến trúc xanh dựa trên hiệu quả môi trường và giá trị bền vững dài hạn”.

 Xu hướng chuyển dịch trọng tâm thiết kế thông gió gắn với các chỉ số sức khỏe trong bối cảnh khí hậu nhiệt đới

Phân tích các đồ án và công trình đạt Giải thưởng Kiến trúc Xanh Việt Nam giai đoạn 2017-2025 cho thấy một sự chuyển dịch rõ nét trong tư duy thiết kế liên quan đến thông gió. Trước năm 2019, các giải pháp thiết kế thụ động chiếm ưu thế, với tỷ trọng khoảng 43%, phản ánh xu hướng ưu tiên hình khối, tổ chức không gian và khả năng khai thác thông gió tự nhiên thông qua bố cục kiến trúc. Trong giai đoạn này, thông gió chủ yếu được xem là kết quả của giải pháp hình thái, gắn với mở cửa, hiên, giếng trời và định hướng công trình, mang tính khuyến khích nhưng chưa được đánh giá sâu về hiệu quả sức khỏe.

Từ sau năm 2019, trọng tâm thiết kế dịch chuyển mạnh mẽ sang các tiêu chí Sức khỏe và Công nghệ, với tỷ lệ quan tâm đạt đỉnh khoảng 33%. Tiêu chí Sức khỏe được cụ thể hóa rõ ràng hơn, trong đó chất lượng không khí trong nhà và thông gió trở thành nội dung cốt lõi. Qua các năm, đặc biệt giai đoạn 2021-2025, sự quan tâm đến kiểm soát nồng độ khí CO2 và khả năng thải khí ô nhiễm tăng trưởng ổn định. Điều này cho thấy thông gió dần được coi là một tiêu chuẩn bắt buộc của “kiến trúc vị nhân sinh”, thay vì chỉ là giải pháp phụ trợ cho tiết kiệm năng lượng.

Bên cạnh đó, vấn đề phòng chống dịch bệnh xuất hiện như một yếu tố đột biến kể từ mốc 2019, tác động trực tiếp đến cách tổ chức luồng gió trong không gian ở và không gian công cộng. Các đồ án bắt đầu chú trọng phân tách luồng khí, hạn chế tuần hoàn khí bẩn và giảm nguy cơ lây nhiễm chéo, qua đó tái định nghĩa vai trò của thông gió trong mối quan hệ với an toàn sinh học.

 Minh chứng về vai trò của công nghệ đa chiều trong giải quyết vấn đề thông gió

Một đặc điểm nổi bật của các đồ án đạt giải là mức độ phát triển của các giải pháp công nghệ liên quan đến thông gió. Chỉ số phát kiến công nghệ trung bình đạt khoảng 85 cho thấy công nghệ không còn dừng lại ở vai trò minh họa hay diễn họa hình thức, mà trở thành công cụ kỹ thuật trung tâm để kiểm soát môi trường trong nhà.

Trong đó, công nghệ thông gió được thể hiện rõ qua việc ứng dụng các hệ thống thông gió hỗn hợp (Hybrid Ventilation). Các giải pháp này kết hợp thông gió tự nhiên với sự hỗ trợ của quạt hút hoặc tạo áp suất âm tại các giếng trời, lõi thông gió và không gian trung gian nhằm duy trì dòng khí ổn định khi điều kiện gió tự nhiên bất lợi. Cách tiếp cận này cho phép giảm phụ thuộc hoàn toàn vào điều hòa cơ khí, đồng thời nâng cao tính linh hoạt của hệ thống thông gió.

Song song với đó, công nghệ lớp vỏ công trình được phát triển theo hướng đa năng và thích ứng. Các hệ mặt đứng động (Dynamic Facades) có khả năng điều chỉnh hình học, độ mở hoặc hướng đón gió theo giảm bức xạ và điều kiện môi trường theo thời gian thực, góp phần kiểm soát đồng thời thông gió và nhiệt độ trong không gian nội thất. Đây là bước tiến quan trọng trong việc tích hợp thông gió vào thiết kế bao che thay vì xử lý tách rời.

Ở cấp độ điều khiển, nhiều đồ án đề xuất tích hợp hệ thống cảm biến đo chất lượng không khí nhằm kích hoạt các kịch bản thông gió thông minh. Các hệ thống này cho phép cân bằng giữa lượng khí tươi cần thiết và mức tiêu thụ điện năng, phản ánh xu hướng quản lý thông gió dựa trên dữ liệu thay vì vận hành thủ công.

Cách tiếp cận thông gió trong kiến trúc có sự khác biệt rõ rệt giữa các vùng miền, phản ánh đặc điểm khí hậu, địa hình và bối cảnh văn hóa -xã hội đặc thù

Các minh chứng từ Giải thưởng Kiến trúc Xanh cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các vùng miền trong cách tiếp cận và ứng dụng công nghệ số vào thiết kế kiến trúc thích ứng khí hậu. Các đồ án đến từ khu vực miền Trung, nơi thường xuyên chịu tác động mạnh của điều kiện khí hậu khắc nghiệt như nắng nóng kéo dài, bão và mưa lớn, đạt chỉ số công nghệ cao nhất, xấp xỉ 90. Điều này phản ánh xu hướng các nhóm thiết kế tại những khu vực chịu áp lực môi trường lớn có nhu cầu cao hơn trong việc sử dụng mô phỏng, dữ liệu khí hậu và công cụ số để kiểm chứng hiệu quả của các giải pháp kiến trúc.

Việc tiếp cận thiết kế dựa trên dữ liệu tại các vùng khí hậu khắc nghiệt giúp các giải pháp thông gió truyền thống không chỉ được kế thừa về hình thức, mà còn được đánh giá và điều chỉnh nhằm phù hợp với điều kiện thực tế và bối cảnh đô thị hiện đại. Qua đó, sự khác biệt vùng miền trở thành một yếu tố quan trọng thúc đẩy quá trình chuyển dịch từ thông gió truyền thống sang các hệ thống thông gió hỗn hợp và thông minh, phản ánh mối quan hệ trực tiếp giữa điều kiện khí hậu đặc thù và xu hướng đổi mới trong kiến trúc Việt Nam đương đại.

Bàn luận: Thông báo- Một bến cố trong bài toán cân bằng tiện nghi công trình

Sự chuyển dịch từ thông gió truyền thống sang các hệ thống thông minh không chỉ là sự thay đổi về công nghệ, mà là sự tiếp nối và phát triển một triết lý cốt lõi: Tìm kiếm sự cân bằng. Trong kiến trúc truyền thống Việt Nam, từ nhà ở nông thôn đến nhà đô thị cổ, thông gió luôn đóng vai trò như một cơ chế điều hòa tự nhiên, giúp duy trì trạng thái hài hòa giữa không gian bên trong và môi trường bên ngoài, giữa nhu cầu tiện nghi của con người và điều kiện khí hậu bản địa.

Tư duy này đã trở thành nền tảng cho kiến trúc đương đại, nơi công trình được xem như một thực thể có khả năng tự điều chỉnh để thích ứng với môi trường. Việc kế thừa tri thức bản địa – Từ lớp vỏ “biết thở”, hiên nhà, sân trong đến các khoảng đệm xanh – Không chỉ cải thiện vi khí hậu mà còn tạo tiền đề cho việc tích hợp các công nghệ thông minh. Thay vì chống lại khí hậu nhiệt đới khắc nghiệt, kiến trúc hiện đại, khi dựa trên nền tảng truyền thống, hướng đến việc tìm ra trạng thái cân bằng tối ưu, nơi hiệu quả môi trường, sức khỏe con người và tính bền vững được dung hòa trong một chỉnh thể thống nhất.

 Tiện nghi công trình trong bối cảnh khí hậu nhiệt đới ẩm Việt Nam

Tiện nghi nhiệt trong kiến trúc nhiệt đới không thể được xác định bằng các ngưỡng cố định, mà cần tiếp cận như một vùng chấp nhận linh hoạt của con người. Phân tích biểu đồ tiện nghi nhiệt (Psychrometric Chart) cho thấy phần lớn điều kiện khí hậu Việt Nam nằm ngoài vùng tiện nghi tiêu chuẩn nếu chỉ xét nhiệt độ và độ ẩm. Tuy nhiên, khi bổ sung yếu tố vận tốc gió và khả năng thích nghi sinh lý, vùng tiện nghi được mở rộng đáng kể.

Điều này khẳng định vai trò then chốt của thông gió trong việc cải thiện cảm giác dễ chịu mà không cần hạ thấp nhiệt độ không khí. Đối với người Việt, vốn có mức độ thích nghi cao với khí hậu nóng ẩm, tiện nghi nhiệt mang tính động và phụ thuộc vào bối cảnh sử dụng, thay vì một giá trị kỹ thuật tuyệt đối.

 Khung cân bằng đa biến giữa thông gió, chiếu sáng và hệ thống điều hòa trong thiết kế tiện nghi công trình

Các nghiên cứu về hiệu quả năng lượng công trình trong điều kiện khí hậu Việt Nam chỉ ra rằng tiện nghi nhiệt và chất lượng môi trường trong nhà không thể được đảm bảo thông qua một giải pháp đơn lẻ, mà là kết quả của sự tương tác đồng thời giữa nhiều hệ thống kỹ thuật và yếu tố kiến trúc. Mức tiêu thụ năng lượng của công trình chịu ảnh hưởng tổng hợp của thông gió tự nhiên, chiếu sáng tự nhiên và hệ thống điều hòa không khí; việc phân tích từng yếu tố một cách tách biệt sẽ dẫn đến những đánh giá phiến diện và không phản ánh đúng bản chất bài toán tiện nghi – năng lượng [4].

Các mô hình tích hợp vỏ bao che được đề xuất trong nghiên cứu cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa ba thành phần: Thông gió tự nhiên, chiếu sáng tự nhiên và điều hòa không khí. Trong đó, vỏ bao che không còn đóng vai trò thụ động mà trở thành thành phần điều tiết trung gian, vừa kiểm soát bức xạ nhiệt, vừa định hướng dòng khí và ánh sáng đi vào không gian sử dụng [4, 5]. Sơ đồ tích hợp ba yếu tố này cho thấy bất kỳ sự điều chỉnh nào của một biến số cũng kéo theo sự thay đổi của các biến còn lại, tạo thành một hệ cân bằng động.

Tiếp cận này khẳng định rằng tiện nghi kiến trúc về bản chất là một phương trình cân bằng đa biến. Chẳng hạn, việc gia tăng diện tích mở nhằm cải thiện thông gió và chiếu sáng tự nhiên có thể đồng thời làm tăng bức xạ nhiệt và tải lạnh cho hệ thống điều hòa không khí; ngược lại, giải pháp vỏ bao che khép kín để hạn chế nhiệt xâm nhập lại làm suy giảm chất lượng không khí trong nhà và mức độ tiện nghi cảm nhận của người sử dụng [6]. Do đó, không tồn tại một nghiệm tối ưu mang tính tuyệt đối cho mọi bối cảnh, mà chỉ tồn tại các nghiệm cân bằng khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời điểm vận hành và mô hình sử dụng công trình.

Trên cơ sở đó, nghiên cứu này kế thừa và mở rộng cách tiếp cận thiết kế tích hợp vỏ bao che sang lĩnh vực mô phỏng thông gió bằng CFD, coi CFD như một công cụ định lượng giúp tìm kiếm các nghiệm cân bằng khả thi trong từng kịch bản thiết kế và vận hành cụ thể. So với phương pháp thiết kế dựa chủ yếu trên kinh nghiệm, mô phỏng CFD cho phép đánh giá mức độ ảnh hưởng của từng biến số đến tiện nghi nhiệt và chất lượng không khí, từ đó hỗ trợ KTS và kỹ sư đưa ra quyết định thiết kế dựa trên dữ liệu khoa học [5].

Tiếp cận thông gió thông minh trong khung thiết kế tích hợp bền vững.

Theo quan điểm Thiết kế tích hợp bền vững của Jon Kristinsson, hiệu quả môi trường của công trình chỉ đạt được khi các giải pháp kiến trúc và kỹ thuật được xem xét đồng thời như một hệ thống thống nhất, thay vì các thành phần tách rời. Trong cách tiếp cận này, thông gió hỗn hợp (hybrid) đóng vai trò then chốt trong việc cân bằng giữa khai thác điều kiện tự nhiên và kiểm soát tiện nghi bằng công nghệ [5].

Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm, thông gió tự nhiên chỉ hiệu quả trong những khoảng thời gian nhất định, trong khi việc phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống thông gió – điều hòa không khí làm gia tăng tiêu thụ năng lượng và suy giảm chất lượng không khí trong nhà [7]. Mô hình thông gió hybrid cho phép ưu tiên mở cửa lấy gió tự nhiên khi điều kiện thuận lợi, đồng thời sử dụng quạt hút hoặc điều hòa không khí hỗ trợ khi nhiệt độ, độ ẩm hoặc chất lượng không khí vượt ngưỡng cho phép [9]. Cách tiếp cận này phù hợp với tư duy “Thiết kế dựa trên hiệu năng” (performance-based design) mà Kristinsson đề xuất.

Khi được tích hợp với hệ thống cảm biến và điều khiển thông minh, thông gió hybrid trở thành một giải pháp linh hoạt, giúp giảm tải cho hệ thống điều hòa, duy trì chất lượng không khí ổn định và tối ưu hóa hiệu quả năng lượng tổng thể [10]. Như vậy, hiệu quả của thông gió hybrid không chỉ nằm ở giải pháp kỹ thuật, mà ở khả năng hòa nhập vào chiến lược thiết kế tích hợp, nơi thông gió, bao che và điều hòa cùng được giải quyết trong một phương trình bền vững thống nhất [8].

Kết luận

Nghiên cứu khẳng định rằng thông gió trong kiến trúc Việt Nam đương đại không thể được tiếp cận như một giải pháp kỹ thuật đơn lẻ, mà cần được nhìn nhận như một thành phần trung tâm trong bài toán tiện nghi, sức khỏe và hiệu quả năng lượng. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và đô thị hóa nhanh, các mô hình thông gió truyền thống thuần túy bộc lộ nhiều giới hạn, trong khi sự phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống thông gió cơ khí lại làm gia tăng tiêu thụ năng lượng và rủi ro về chất lượng không khí trong nhà.

Cách tiếp cận tiện nghi như một “phương trình cân bằng đa nghiệm” cho phép tái định hình tư duy thiết kế theo hướng linh hoạt và thích ứng. Thông qua việc kết hợp thông gió tự nhiên, kiểm soát chiếu sáng và thông gió – điều hòa không khí thông minh, kiến trúc có thể chuyển đổi giữa các trạng thái cân bằng khác nhau, phù hợp với điều kiện khí hậu, thời gian sử dụng và hành vi người ở. Trong hệ phương trình này, thông gió hybrid đóng vai trò then chốt, giúp tối ưu hóa sự đánh đổi giữa tiện nghi nhiệt, chất lượng không khí và tiêu thụ năng lượng.

Trên cơ sở đó, bài báo đề xuất hướng tiếp cận thiết kế tích hợp, trong đó tri thức kiến trúc truyền thống được định lượng hóa và tái diễn giải bằng công nghệ số. Đây là nền tảng quan trọng để phát triển các mô hình kiến trúc thích ứng khí hậu, nâng cao chất lượng sống và hướng tới mục tiêu phát triển bền vững trong bối cảnh chuyển đổi số tại Việt Nam.

PGS. TS.KTS Hoàng Mạnh Nguyên1
TS. Nguyễn Thành Trung2, KTS Vũ Thị Thảo1
KTS Dương Mai Hương1
1. Viện Khoa học Công nghệ Đô thị xanh
2. Khoa Kỹ thuật Môi trường, Trường ĐH Xây dựng Hà Nội
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 02-2026)

---

Tài liệu tham khảo
[1] H. M. Nguyên: Khảo sát nhà ở vùng đồng bằng Bắc Bộ – Đề tài Thiết kế điển hình Nhà ở nông thôn Đồng bằng và miền núi Bắc Bộ, 2010-2014;
[2] H. M. Nguyên: Kiến trúc sinh thái trong việc tổ chức Quy hoạch làng xã – Khu dân cư và nhà ở nông thôn vùng Đồng Bằng Bắc Bộ – 2009-2010;
[3] H. M. Nguyên: Giải pháp thích ứng nhà ở đô thị truyền thống với cuộc sống đương đại, 2002;
[4] Đ. N. Đ. Lưu Thiên Hương: Nghiên cứu về chiến lược thiết kế thụ động trong nhà cổ Hội An, Việt Nam – Trường Cao đẳng Công nghệ, ĐH Đà Nẵng – 2015;
[5] J. Kristinsson, Integrated Sustainable Design of Buildings., Routledge, London, 2012;
[6] L. X. Hiếu, Luận án Tiến sỹ: Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả năng lượng công trình thông gia thiết kế tích hợp và vỏ bao che trong điều kiện khí hậu Việt Nam, Viện Kiến trúc Quốc gia, 2024;
[7] J. Kristinsson, Sustainable Design: Integrating Energy, Climate and Architecture., Routledge, 2018.
[8] Q. Chen, Ventilation performance prediction for buildings: A method overview. Building and Environment, 44(4), 848–858., 2009.
[9] P. Heiselberg, Principles of Hybrid Ventilation., IEA Annex 35, Aalborg University., 2006.
[10] ASHRAE, ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers., 2020.