Lịch sử Kiến trúc Sinh thái

A. Khái quát về kiến trúc sinh thái

Kiến trúc sinh thái (KTST) hay còn gọi là “kiến trúc xanh”, “kiến trúc bền vững” được hiểu là kiến trúc mà trong suốt vòng đời của nó từ khi xây dựng, sử dụng cho đến khi loại bỏ đều được tiến hành theo các nguyên tắc sinh thái:

- Cộng sinh với môi trường tự nhiên - Sử dụng các vật liệu tuần hoàn, tái sinh - Tạo môi trường bên trong lành mạnh, dễ chịu - Hoà nhập với môi trường nhân văn của lịch sử và khu vực - Ứng dụng các kỹ thuật mới tiết kiệm năng lượng (TKNL)

KTST tạo lập môi trường không gian nhỏ, môi trường vi khí hậu ... thích hợp với con người, có không gian linh hoạt, thông thoáng, đa thích dụng và đạt hiệu quả lâu dài.

KTST bảo vệ môi trường lớn chung quanh, môi trường vĩ mô (thể hiện trong toàn bộ quá trình từ khi xây dựng, sử dụng cho đến khi công trình bị loại bỏ). Dù theo quan điểm chủ nghĩa địa phương lấy địa điểm kiến trúc và VLXD bản địa làm điểm xuất phát,  trường phái kỹ thuật cao sử dụng kỹ thuật để giải quyết những vấn đề sinh thái, hay chủ nghĩa chiết trung vừa coi trọng tính địa phương vừa sử dụng kỹ thuật mới, thì thiết kế KTST phải đạt được những nội dung sau: a. Lựa chọn địa điểm xây dựng, kiểm tra những điều kiện hiện có như khí hậu, thổ nhưỡng, nước ngầm, không khí... đặt ra trong điều kiện sinh thái. b. Tận dụng điều kiện khí hậu môi trường và tránh sử dụng những biện pháp nhân tạo. Tận dụng vật liệu địa phương, tận dụng tài nguyên có thể tái sinh không ô nhiễm như: năng lượng mặt trời (NLMT), năng lượng gió (NLG), năng lượng địa nhiệt (NLĐN)... c. Tạo khả năng phát triển trong quá trình xây dựng và sử dụng. d. Tiết kiệm giá thành. Sử dụng vật liệu kỹ thuật mới, sáng tạo hình thức kiến trúc đa dạng, mật độ xây dựng gắn với cảnh quan thiên nhiên. Dựa vào thực tế trong nước để chọn những giải pháp kỹ thuật phù hợp. e. Không chỉ nghiên cứu bản thân công trình kiến trúc mà còn phải nghiên cứu môi trường xung quanh, kết hợp một cách hữu cơ thảm thực vật, sông núi và kiến trúc lại với nhau làm cho kiến trúc trở thành một bộ phận của môi trường rộng lớn. Như vậy, mục đích cao nhất của KTST là giảm chất thải đối với môi trường trong cả quá trình từ thi công, sử dụng đến loại bỏ nhằm bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và không gây ô nhiễm đối với môi trường. (Tòa nhà quốc hội xứ Wales→)

B. Quá trình phát triển của KTST

KTST manh nha từ đầu thế kỷ 20, hình thành từ cuộc cách mạng công nghiệp sau chiến tranh thế giới thứ hai và đặc biệt phát triển từ khi xẩy ra cuộc khủng hoảng dầu lửa đầu những năm 70.

1. Những tư tưởng sinh thái giản dị

Đầu thế kỷ 20, nhiều quan niệm sơ khai về kiến trúc xanh, KTST đã hình thành như John Ruskin kêu gọi xây dựng một mô hình phát triển dựa trên sự hài hoà với các quy luật tìm thấy trong tự nhiên; William Morris quay về những kỹ năng tìm thấy ở thủ công địa phương trong việc thuần hoá NL; Lethaby kêu gọi các KTS tôn trọng vẻ đẹp của các quy luật tự nhiên; Ebeneezer Howard nỗ lực dung hoà sự phát triển giữa đô thị nông thôn... và trong các tác phẩm của các KTS bậc thầy như Frank Lloyd Wright, Le Corbusier, Buckminster Fuller đã ẩn chứa những tư tưởng sinh thái giản dị đầu tiên. a. Frank Lloyd Wright - Không gian gắn liền với thiên nhiên

(Falling Water→)

Wright coi kiến trúc là “thể hữu cơ có sinh mệnh”, kiến trúc và môi trường hoà thành một thể và đã thể hiện rất sớm nguyên tắc thiết kế sinh thái trong kiến trúc, đó là nguyên tắc thiết kế kiến trúc hữu cơ. Đề cao tính tự nhiên, tính nguyên thuỷ, tính trữ tình, tính địa phương và cho rằng thiết kế là một quá trình biến hoá, kiến trúc trước sau ảnh hưởng đến môi trường xung quanh và sinh hoạt của người sử dụng, cho nên theo ông thì không có một kiến trúc nào “thiết kế đã hoàn thành” cả. Trong cuốn “Nhà ở tự nhiên (The Natural House), ông đã nhấn mạnh tầm quan trọng của khái niệm chỉnh thể, cho là kiến trúc phải hoà thành một thể hữu cơ với nơi chốn mà nó tồn tại, với vật liệu xây dựng và sinh hoạt của người sử dụng.

b. Le Corbusier- Năm nguyên tắc trong thiết kế nhà ở (Đơn vị ở Marseille)

Trong năm nguyên tắc thiết kế nhà ở của Le Corbusier có hai nguyên tắc thể hiện tư tưởng sinh thái của ông: tầng trệt để trống và vườn hoa trên mái với ý nghĩa làm cho mặt đất thông thoáng để gia tăng cây xanh tạo thuận tiện cho tiếp xúc, gần gũi với thiên nhiên. Dự án lý thuyết đầu tiên của ông là “Đơn vị ở Marseille” với ý tưởng tiến hành cuộc cách mạng giành lấy ánh sáng mặt trời và cây xanh. Toà nhà đơn vị ở này nằm trên những cột chân chim khổng lồ, phía dưới để trống là những mảng cây xanh thoáng mát tạo cảm giác thoải mái khi tiếp xúc với thiên nhiên. Tầng trệt của ngôi nhà còn dùng cho xe chạy tạo thành một mạng lưới khép kín để giảm diện tích chiếm đất của đường. Thành phố được xây dựng trên những đơn vị này, ông gọi là thành phố chan hoà ánh nắng. c. Buckminster Fuller – Thiết kế tự bền vững

Vì mục đích cao nhất là tiết kiệm, B.Fuller với chủ trương “con người phải phát động tài nguyên của bản thân là trí tuệ và thông tin” để “tiến hành thiết kế đầy đủ nhất, hợp lý nhất trong điều kiện tài nguyên vật chất có hạn”, thực hiện nguyên tắc “chi phí ít, sử dụng nhiều”. Tư tưởng của ông thể hiện trong vòm geodesic do ông phát minh cho đến nay là một trong những giải pháp có nhiều ưu điểm: kết cấu bao che mạnh nhất, nhẹ nhất và có hiệu quả nhất, được xem là một loại kiến trúc “tự bền vững”.

2. Chủ nghĩa khu vực - sinh khí hậu

ở các nước Âu, Mỹ đầu thế kỷ 20 cũng đã bắt đầu nghiên cứu mối quan hệ giữa kiến trúc và khí hậu, giữa kiến trúc và khu vực đã thu được những kết quả ban đầu về sử dụng NLMT, khoảng cách thời gian nắng trong ngày, định vị kiến trúc... Đến những năm 30 trở lại, từ sự lý giải sâu sắc về sinh học, người ta đã nhận thức được rằng: chỉ có con người với tính thích ứng cao mới có thể tồn tại trong các vùng khí hậu khác nhau trên trái đất. Hàng loạt các tác phẩm của KTS Louis Kahn, Oscar Niemeir, L.Coasta... ra đời là những công trình kiến trúc tiên phong phù hợp với các vùng khí hậu và trên cơ sở các thành quả nghiên cứu mối quan hệ giữa thiết kế kiến trúc và khu vực mà lý luận “Chủ nghĩa khu vực - sinh khí hậu” ra đời.

Chủ nghĩa khu vực sinh khí hậu lấy thoả mãn cảm giác dễ chịu của sinh vật như lạnh, nóng, khô, ẩm làm xuất phát điểm thiết kế, chú trọng mối quan hệ giữa khí hậu, khu vực và cảm giác sinh học của cơ thể con người và cho rằng thiết kế kiến trúc phải tuân thủ quá trình: Khí hậu → Sinh vật → Kỹ thuật → Kiến trúc

Cụ thể là:

a. Điều tra nghiên cứu các điều kiện khí hậu nơi thiết kế: như các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm tương đối, cường độ chiếu sáng của mặt trời, sức gió và hướng gió... lập thành đặc điểm khí hậu bình quân hàng năm của khu vực.

b. Đánh giá ảnh hưởng của mỗi điều kiện khí hậu đối với cảm giác dễ chịu về sinh học của cơ thể con người.

c. Chọn giải pháp kỹ thuật để giải quyết mâu thuẫn giữa khí hậu với sự dễ chịu của cơ thể người. Ví dụ: chọn địa điểm và định vị kiến trúc, xác định và đánh giá phạm vi bóng râm của kiến trúc, thiết kế hình thức kiến trúc, dẫn dắt sự lưu thông của không khí và giữ cho nhiệt độ trong phòng gần như không thay đổi...

d. Kết hợp địa điểm đã chọn, chia mức độ quan trọng của các điều kiện, chọn giải pháp kỹ thuật tương ứng để tiến hành thiết kế kiến trúc, tìm kiếm phương án tối ưu.

Lý luận của chủ nghĩa khu vực sinh khí hậu đã có ảnh hưởng quan trọng đến thiết kế kiến trúc sau này như: thiết kế kiến trúc TKNL thích ứng với khí hậu ở Đức năm 70, KTS Charles Correa, ấn Độ đã nghiên cứu kiến trúc có tính địa phương kết hợp với thực tiễn thiết kế của mình đề xuất phương pháp luận thiết kế “Hình thức bám theo khí hậu” (Forms follow climate) và sau này là lý luận và thực tiễn thiết kế “Nhà chọc trời sinh khí hậu” (Bioclimatic skyscrapers) của KTS Kennth Yeang, Malayxia.

Xem thêm: Green Architecture

3. Sinh thái học mức độ sâu - kiến trúc sinh vật Sinh thái học mức độ sâu, kiến trúc sinh vật và phong trào Gaia ra đời trong phong trào màu xanh do các nhà sinh thái học, sinh vật học các nước phương Tây đề xướng với sự chuyển biến từ quan niệm chủ nghĩa nhân bản đến quan niệm hoà hợp giữa con người với thiên nhiên. a. Sinh thái học mức độ sâu

Sinh thái học mức độ sâu đi sâu nghiên cứu mối quan hệ giữa con người và trái đất, xem “trái đất là một cỗ máy sống”, thể hiện đặc điểm có tính khu vực, cùng phát triển với môi trường xung quanh, có tính bền vững; sử dụng NL có thể tái sinh, giảm tiêu hao NL không thể tái sinh; tôn trọng các vật thể sống của giới tự nhiên, hạn chế sự phá hoại đối với tự nhiên trong khi xây dựng.

Do khủng hoảng dầu lửa năm 1973, “sinh thái học mức độ sâu” đã khuyến khích KTS sử dụng kỹ thuật xây dựng thích hợp của bản địa và các nguồn NL thay thế mà vẫn bảo đảm sự hài hoà giữa kiến trúc và môi trường tự nhiên. Công trình thực nghiệm tiêu biểu là nhà ở sinh thái ngoại ô Toronto, là công trình hoàn toàn sử dụng NLMT.

b. Kiến trúc sinh vật

“Kiến trúc sinh vật” giống như “sinh thái học mức độ sâu” xem xét mối quan hệ giữa con người và kiến trúc một cách đồng bộ và toàn diện. Mục đích thiết kế của “kiến trúc sinh vật” coi kiến trúc là một thể hữu cơ. Kết cấu bao che được ví như lớp da bọc của con người, có các công năng cần thiết cho sự tồn tại: bảo vệ mạng sống, ngăn cách với môi trường bên ngoài, có hô hấp, bài tiết, giao lưu. Dựa vào lớp da bọc này mà các loại trao đổi vật chất, NL bên trong và bên ngoài kiến trúc được tiến hành để duy trì một môi trường sống lành mạnh, thích nghi ở trong phòng.

Xem thêm: Futuristic cellular structure

4. Phong trào Gaia Phong trào Gaia coi trái đất và muôn loài là những thực thể với đầy đủ các đặc trưng, đặc điểm của sự sống và tự bền vững, trong đó con người là một bộ phận cấu thành hữu cơ mà không phải là kẻ thống trị giới tự nhiên. Kiến trúc Gaia là một không gian lành mạnh dễ chịu, con người và muôn loài đều ở trong sự hài hoà. “Hiến chương khu ở Gaia” do phong trào Gaia đưa ra trong đó có nguyên tắc thiết kế khu ở Gaia: Thiết kế vì sự hài hoà của trái đất, vì sự hoà dịu của tinh thần và sự lành mạnh của cơ thể. 5. Tư tưởng phát triển bền vững Năm 1987, trong tuyên bố “tư tưởng chung của chúng ta” của Uỷ ban môi trường và phát triển thế giới (WCED) do bà Thủ tướng Nauy Blundland lãnh đạo, lần đầu tiên khái niệm phát triển bền vững đã được định nghĩa một cách hết sức khoa học: “Phát triển bền vững là khả năng trong khi thoả mãn các nhu cầu của con người đương đại, không làm tổn hại đến việc thoả mãn của con người mai sau”. Năm 1992, Hội nghị toàn cầu về môi trường và phát triển của Liên hợp quốc tại Rio de Janeiro một lần nữa đã khẳng định tư tưởng trên. Từ năm 1990, tư tưởng phát triển bền vững được phát triển. Năm 1993 trong cuốn “Nguyên tắc chỉ đạo thiết kế bền vững” (the Guiding Principles of Sustainable) do nhà xuất bản Công viên Quốc gia Mỹ xuất bản đã đề xuất “Quy định chi tiết thiết kế kiến trúc bền vững” với các nội dung liên quan đến thiết kế sinh thái: a. Coi trọng sự hiểu biết có tính địa phương, tính khu vực đối với địa điểm thiết kế, tiếp tục ngọn nguồn văn hoá của địa phương nơi thiết kế. b. Tăng cường nhận thức của công chúng về kỹ thuật thích dụng, kết hợp yêu cầu công năng của kiến trúc, chọn dùng kỹ thuật đơn giản thích hợp. c. Tạo ý thức sử dụng VLXD địa phương có thể tuần hoàn tái sinh, tránh sử dụng VLXD có NL tiềm ẩn cao, phá hoại môi trường, sản sinh phế thải và mang tính phóng xạ, tranh thủ sử dụng lại VLXD, cấu kiện cũ. d. Nhằm vào điều kiện khí hậu của địa phương, chọn sách lược NL kiểu bị động, ứng dụng NL có thể tái sinh. e. Hoàn thiện tính linh hoạt sử dụng không gian kiến trúc để giảm thiểu khối kiến trúc, giảm tài nguyên mà xây dựng yêu cầu tới mức thấp nhất. g. Giảm thiểu sự tổn hại môi trường trong quá trình xây dựng, tránh phá hoại môi trường, lãng phí tài nguyên và VLXD. Tháng 6 năm 1992, Hội nghị của Hiệp hội Kiến trúc sư quốc tế với chủ đề: “Thiết kế vì tương lai bền vững” đã chấp nhận những quy định thiết kế này. Trong quá trình phát triển của mình, kiến trúc sinh thái hướng tới giải quyết mối quan hệ giữa con người, kiến trúc và thiên nhiên, lấy con người làm trung tâm, kết hợp lợi ích trước mắt và lâu dài của con người ở thế hệ hiện tại với lợi ích của các thế hệ mai sau, lợi ích của từng địa phương với lợi ích của toàn xã hội, của cả khu vực và rộng ra của toàn thế giới. Trên ý nghĩa đó, KTST mang tính đạo đức và tính đổi mới rất cao chưa từng thấy ở các loại hình kiến trúc khác và vì vậy KTST đang là mối quan tâm ngày càng lớn của giới kiến trúc sư và đang dần trở thành một trong những dòng chính của thiết kế kiến trúc thế giới. THS.KTS.TRẦN ANH ĐÀO

C. Trào lưu kiến trúc sinh thái tại châu Á

Trào lưu xây dựng công trình kiến trúc sinh thái tại châu Á có vẻ chậm bước so với Mỹ và châu Âu nhưng đang dần trên đà phát triển. Tờ Wall Street Journal đề cập tới 1 số dự án kiến trúc sinh thái đáng chú ý đang được hình thành tại các thành phố châu Á thuộc Thái lan, Trung quốc, Singapore. Một dự án đó là Ocean One , một tòa tháp nhà ở cao 91 tầng nằm cạnh bờ biển của khu resort Thại thuộc Pattaya. Được thiết kế bởi công ty của Úc: Woods Bagot, công trình (dự kiến hoàn thành vào năm 2010) sẽ là tòa tháp thân thiện với môi trường và cao nhất tại Thailand. Những trang thiết bị tiết kiệm năng lượng sẽ tiết kiệm cho người dùng tối đa là 30% chi phí điện năng và 80 % nước sử dụng sẽ được tái chế cho toa lét và được sử dụng cho ngoài nhà. "Một thang máy tốc độ cao sẽ kéo khách tới bàn theo dõi và tạo đủ điện năng nhằm chiếu sáng bàn theo dõi lúc đêm"  - "Những tấm pin mặt trời trên mái cạnh tòa nhà thương mại sẽ cung cấp năng lượng cho các cửa hàng và nhà hàng - Năng lượng thừa sẽ được hòa vào lưới điện quốc gia".

Các công trình cao tầng thân thiện với môi trường khác bào gồm khu ở tại Bang Na (một khu ngoại ô của Bangkok) với các loại mái nhà đặc biệt có khả năng hấp thụ nhiệt và tăng khả năng trao đổi nhiệt và những tòa tháp Orchard tại Hong Kong sử dụng hệ thống tái chế nước nhằm thu nước mưa để sử dụng cho sân vườn và rửa cửa kính. Thêm nhiều công trình khác đang được thiết kế tại Kuala Lumpur, Manila, Tp. Hồ Chí Minh và Thượng Hải.