Viện hàn lâm Khoa học California mới với mái nhà xanh trên 1 hecta

Một trong những dự án xây dựng bền vững đầu tiên của San Francisco, Viện hàn lâm Khoa học California mới với mái nhà xanh rộng 12,000 m². Nhấn mạnh chất lượng môi trường sống và sự kết nối, dự án đã nhận được chứng nhận LEED Platinum.

Mặt đứng công trình nhìn từ công viên Golden Gate

Viện Hàn Lâm Khoa Học California (California Academy of Sciences được thiết kế bởi KTS. Renzo Piano) là viện nghiên cứu và bảo tàng lịch sử tự nhiên ở San Francisco, California, là một trong những bảo tàng lịch sử tự nhiên lớn nhất thế giới, chứa hơn 26 triệu mẫu vật. Học viện bắt đầu hoạt động vào năm 1853 như một trung tâm xã hội học và cho đến nay vẫn thực hiện một số lượng lớn các đề tài nghiên cứu ban đầu.

Thiết kế bền vững giảm xáo trộn địa điểm

Quảng trường được che một phần bằng kính để tạo ra một vùng vi khí hậu cho phép công trình sử dụng quanh năm. Khí hậu ôn hòa của San Francisco, cùng với cam kết của Viện hàn lâm về bảo vệ môi trường, đã mang đến một cơ hội lý tưởng để kết hợp các chiến lược thiết kế bền vững vào kế hoạch xây dựng.

Sơ phác ý tưởng 

Không chỉ xem xét sưởi ấm và làm mát hiệu quả năng lượng, mà công trình còn sử dụng vật liệu xây dựng xanh, giảm xáo trộn địa điểm, tưới tiêu theo mùa và tạo ra năng lượng mới. Tính bền vững cũng được tích hợp vào các khu triển lãm, mang đến cho công chúng cơ hội tìm hiểu thêm về các nguyên tắc thiết kế hợp lý với môi trường.

Mặt bằng mái công trình với 7 ngọn đồi mô phỏng

Theo bản vẽ ý tưởng ban đầu của Renzo Piano, mái nhà có bảy ngọn đồi có ý nghĩa mô phỏng lại bảy ngọn đồi lớn của San Francisco. Bởi vì những ngọn đồi mô phỏng dốc tới 60 độ ở một số nơi, và do đó khó trồng trọt, một cuộc thử nghiệm rộng rãi đã được thực hiện. Quan hệ đối tác SWA và Rana Creek đã thiết kế các mô hình với quy mô giống như thật để kiểm tra các hệ thống neo và mạng lưới thoát nước trong đất nhiều lớp tạo thành nền tảng cho các loại vật liệu trồng cây.

Các khay tạm trồng cây bằng vỏ dừa nén, sau này tan rã và hòa hợp với đất

Một mạng lưới bên dưới của các rọ đá cung cấp hệ thống thoát nước và hỗ trợ cho các khay tạm trồng cây bằng vỏ dừa nén. Cây được gieo trồng trong các khay tạm ngoài địa điểm xây dựng. Khi chúng lớn lên, xe tải được trang bị giá đỡ đặc biệt chuyển chúng đến khu đất. Các khay thực vật, luôn chứa ba loài bản địa, sau đó được nâng lên trên mái nhà và đặt bằng tay trên các vật liệu cách nhiệt và chống thấm bên trong khung lưới của các rọ đá. Các khay tạm cũng cung cấp cấu trúc hỗ trợ tạm thời của riêng chúng cho đến khi các cây phát triển tốt trên tầng thượng. Theo thời gian, các khay tạm tan rã và trở thành một phần của hệ thống đất.

Khung lưới của các rọ đá - bộ phận thu nước mưa và tập trung về hệ thống xử lý nước

Một mô hình của các hệ thống kỹ thuật và tự nhiên làm việc hài hòa, mái nhà có nhiều yếu tố thiết kế bền vững. Các cây xanh bản địa ở California trải thảm trên mái tòa nhà đã được lựa chọn vì khả năng thích nghi với chu kỳ tưới theo mùa của Bay Area. Cây cối cũng được lựa chọn để thu hút bướm, chim và côn trùng địa phương, một trong số chúng có nguy cơ tuyệt chủng. Mái nhà được thiết kế để phát triển mạnh với các nguồn tưới tự nhiên, không phải cơ khí. Ngoài ra, có hệ thống thoát nước tái chế tất cả nước mưa chảy ngược vào mực nước ngầm.

Dọc theo chu vi mái nhà là các tế bào quang điện

Các tế bào quang điện thu thập năng lượng mặt trời

Mái nhà tạo ra nguồn năng lượng bền vững. Các tế bào quang điện xếp dọc theo chu vi mái nhà, thu thập năng lượng mặt trời để giúp cung cấp năng lượng cho Học viện.

Video "Living Roof" - SWA

Sự đổi mới, phát triển về công nghệ & hiệu quả năng lượng

Đất cách nhiệt

1. Sáu inch (~ 15cm) đất trên mái nhà đóng vai trò là vật liệu cách nhiệt tự nhiên và mỗi năm sẽ giữ cho khoảng 3.6 triệu gallon (13.68 triệu lít) nước mưa không trở thành nước thải tự nhiên.

Cấu tạo mái - (Xem bộ ảnh các bản vẽ cấu tạo...)

2. Các sườn dốc của mái nhà cũng hoạt động như một hệ thống thông gió tự nhiên, đưa luồng khí mát vào quảng trường mở (open-air plaza) trong những ngày nắng nóng.

3. Cửa sổ trần hoạt động như là nguồn chiếu sáng nội thất xung quanh và là hệ thống làm mát tự nhiên, nó tự động mở vào những ngày nóng để thoát khí nóng từ bên trong tòa nhà.

Các cửa sổ tròn đóng mở tự động để điều hòa nhiệt độ nội thất

Tấm pin năng lượng mặt trời

Bao quanh vòm là một tán cây thủy tinh lớn với một dải trang trí gồm 60,000 tế bào quang điện. Những tấm pin mặt trời này sẽ tạo ra khoảng 213,000 kWh năng lượng mỗi năm và cung cấp tới 10% nhu cầu điện của Học viện. Việc sử dụng năng lượng mặt trời sẽ ngăn chặn việc thải ra 405,000 pound (183,700 kg) khí thải nhà kính vào không khí.

Ánh sáng tự nhiên

1. Các bức tường kính từ sàn đến trần mở rộng sẽ cho phép 90% văn phòng nội thất của tòa nhà sử dụng ánh sáng từ các nguồn tự nhiên.

2. Kính được sử dụng trong các bức tường chu vi xung quanh sàn công cộng được chế tạo đặc biệt với hàm lượng sắt thấp. Tính năng này loại bỏ một tông màu xanh lá cây phổ biến, mang lại sự rõ ràng đặc biệt. Từ hầu hết mọi điểm bên trong bảo tàng, du khách sẽ có thể nhìn thấy công viên bên ngoài với đầy đủ màu sắc theo mùa.

3. Tòa nhà cũng có các cửa sổ văn phòng mà nhân viên có thể mở và đóng khi cần thiết. Trên tầng chính của khách, một hệ thống thông gió tự động tận dụng các luồng không khí tự nhiên của Golden Gate Park (công viên phía trước công trình) để điều chỉnh nhiệt độ của tòa nhà. Trong suốt cả ngày và đêm, các cửa gió sẽ mở và đóng tự động, cung cấp không khí trong lành và làm mát tòa nhà, do đó làm giảm sự phụ thuộc vào hệ thống HVAC truyền thống và chất làm mát hóa học.

Quả cầu khung thép tráng aluminum và 4 góc là 4 khu vườn nhiệt đới

4. Cửa sổ trần, cung cấp ánh sáng tự nhiên cho rừng nhiệt đới và hồ cá bên dưới, được thiết kế để mở và đóng tự động. Khi không khí nóng tăng lên suốt cả ngày, các giếng trời sẽ mở cửa ra để cho phép không khí nóng thoát ra từ trên đỉnh của Học viện trong khi các cửa gió bên dưới hút không khí mát xuống các tầng thấp mà không cần quạt hay chất làm mát hóa học lớn.

Hệ thống sưởi sàn Radiant

Không khí nóng bay lên trên. Một hệ thống sưởi ấm không khí cưỡng bức truyền thống cho các không gian công cộng cao 35 feet (~10m) trong bảo tàng sẽ rất lãng phí. Thay vào đó, Học viện đang lắp đặt một hệ thống sưởi ấm đặc biệt trong các tầng của bảo tàng. Các ống được nhúng trong sàn bê tông sẽ mang theo nước nóng làm ấm sàn. Sự gần hơn với sức nóng đối với những người cần nó sẽ làm giảm khoảng 10% nhu cầu năng lượng của tòa nhà.

Biểu đồ cấp nhiệt và thoát nhiệt của tòa nhà

Cách nhiệt denim

Cách nhiệt cũng giữ ấm cho các tòa nhà. Học viện, thay vì sử dụng vật liệu cách nhiệt bằng sợi thủy tinh hoặc bọt thông thường, đã chọn sử dụng một loại vải bông dày làm từ quần jean màu xanh tái chế. Vật liệu này cung cấp một sự thay thế hữu cơ cho các loại vật liệu cách nhiệt chứa formaldehyd. Vật liệu cách nhiệt denim tái chế giữ nhiệt nhiều hơn và hấp thụ âm thanh tốt hơn so với cách nhiệt sợi thủy tinh. Nó cũng an toàn hơn để xử lý. Ngay cả khi cách nhiệt denim được xử lý bằng chất chống cháy và thuốc diệt nấm để ngăn ngừa nấm mốc, vẫn dễ dàng làm việc hơn và không yêu cầu người lắp đặt phải mặc quần áo bảo hộ hoặc mặt nạ phòng độc.

Vườn nhiệt đới dưới vòm thép - kính

Hiệu quả nước

Việc sử dụng công nghệ tưới hiệu quả cao như hệ thống tưới vi sinh, cảm biến độ ẩm và bộ điều khiển cơ sở dữ liệu thời tiết sẽ được kết hợp để giảm lượng nước sử dụng.

Chất lượng không khí ở bên trong

Một hệ thống kỹ thuật được lắp đặt ở tất cả các lối vào lớn để thu giữ bụi bẩn, vật chất hạt và các chất ô nhiễm khác xâm nhập vào tòa nhà.

Bộ ảnh công trình...

Bản vẽ thiết kế...

Vài thông tin kỹ thuật về Dự án

• Tên dự án: Viện hàn lâm Khoa học California, Mái nhà sống (California Academy of Sciences, Living Roof)
• Địa điểm: San Francisco, CA
• Hoàn thành: 2008
• Diện tích đất: 462,848 ft² (43,000 m²) - Chiếm đất: 129,167 ft² (12,000 m²) - Tổng diện tích: 441,320 ft² (41,000 m²)
• Chiều cao: 62 ft 4 in (19 m)
• Tầng cao: 5 (2 cấp dưới lòng đất, 3 cấp cho khu vực triển lãm)
• Tổng chi phí dự án: 392 triệu đô la
• Hệ thống xây dựng: Thép và bê tông
• Khí hậu: Nhiệt độ nhẹ
• Chứng nhận xanh: Bạch kim LEED
• Điểm chứng nhận xanh: 54
• Đơn vị thiết kế: Renzo Piano, hợp tác với Stantec Architecture (San Francisco)
• Nhóm thiết kế: M.Carroll, O.de Nooyer (đối tác phụ trách) với S.Ishida (đối tác), B.Terpeluk, J.McNeal, A.De Flora, F.Elmalipinar, A.Guernier, D.Hart, T .Kjaer, J.Lee, A.Meine-Jansen, A.Ng, D.Piano, W.Piotraschke, J.Sylvester; và C.Bruce, L.Burow, C.Cooper, A.Knapp, Y.Pages, Z.Rockett, V.Tolu, A.Walsh; I.Corte, S.DiênAtri, G.Langasco, M.Ottonello (Nhà khai thác CAD); F.Cappellini, S.Rossi, A.Malgeri, A.Marazzi (người mẫu)
• Tư vấn: Ove Arup & Partners (kỹ thuật và bền vững); Rutherford & Chekene (kỹ thuật dân dụng); Tập đoàn SWA (cảnh quan); Rana Lạch (mái nhà sống); PBS & J (hệ thống hỗ trợ cuộc sống bể cá); Thinc Design, Cinnabar, Visual-Acuity (triển lãm)
• Kiến trúc cảnh quan: Tập đoàn SWA
• Tổng thầu: Nhà xây dựng Webcor
• Website...

TLKV tổng hợp & dịch