Cách Ấn Độ giải nhiệt cho các cao ốc mà không cần máy lạnh

Để đối phó với nắng nóng gay gắt và tiết kiệm năng lượng, các kiến trúc sư Ấn Độ đang tìm giải pháp giải nhiệt cho các cao ốc từ một phong cách kiến trúc cổ xưa gọi là jaali.

Nhìn vào kiến trúc đền Taj Mahaj, ngay lập tức bạn có thể thấy dáng dấp ngôi đền này trong văn phòng Microsoft ở Noida, miền Bắc Ấn Độ.

Đắm mình trong màu trắng ngà và điểm xuyết bằng những mái vòm tuyệt đẹp và các jaali – một “tấm màn” được đục lỗ hoa văn, thiết kế này tôn vinh biểu tượng Taj Mahal truyền thống kết hợp với không gian làm việc hiện đại.

Các luồng ánh sáng xuyên qua các lỗ hoa văn cầu kỳ trên jaali, tạo ra hiệu ứng ánh sáng có chiều sâu hút mắt. Nhờ kết hợp với loại đèn tiết kiệm năng lượng, kiểu hoa văn này giúp giữ lượng khí carbon của tòa nhà ở mức thấp. Đây cũng là yếu tố đưa thiết kế này được nhận chứng chỉ Bạch Kim LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) của Hội đồng Công trình Xanh của Mỹ.

Đền Taj Mahaj, một công trình biểu tượng kiến trúc của Ấn Độ. Ảnh: AFP.

Jaali, nghĩa là lưới, rất phổ biến ở Trung và Nam Á. Là những tấm đá bình phong cẩm thạch hoặc sa thạch đỏ được chạm khắc hoa văn trang trí, ja ali là một nét đặc trưng kiến trúc khác biệt ở Ấn Độ giữa thế kỷ 16 và 18.

Vào thế kỷ 17, các tấm đá này được chạm trổ tinh xảo để xây nên Taj Mahaj. Cung điện Hawa Mahal, được xây dựng vào năm 1799, có những 753 cửa sổ gắn jaali để đón những luồng gió nhẹ.

Bên cạnh tính thẩm mỹ nghệ thuật, ông Yatin Pandya, một kiến trúc sư chuyên về bảo tồn di sản cho rằng những tấm bình phong này còn “cho phép không khí lưu thông, tránh ánh sáng mặt trời và tạo bức màn cho sự riêng tư”.

Chống nóng gay gắt hiệu quả

Hiện nay, trong quá trình tìm cách làm mát bền vững, các kiến trúc sư đang đem lối thiết kế cổ này trở lại để xây dựng các tòa nhà thoáng mát và hạn chế carbon.

Lượng khí thải từ tòa nhà cao tầng phát ra đạt mức cao nhất từ trước đến nay vào năm 2019, chiếm 38% lượng khí thải CO2 toàn cầu. Các cao ốc sử dụng thiết bị làm mát tiêu tốn rất nhiều năng lượng, lượng máy lạnh dự kiến sẽ tăng gấp 3 lần trên thế giới vào năm 2050.

Các kiến trúc sư đang hồi sinh thiết kế jaali có từ thế kỷ 16. Ảnh: Getty Images.

Các đợt nắng nóng ngày càng gay gắt và khắc nghiệt, thậm chí Ấn Độ vừa trải qua nhiều đợt nắng gắt khi nhiệt độ chạm mức kỷ lục 49 độ C ở Delhi vào tháng 5/2022.

Ấn Độ buộc phải xây dựng các giải pháp làm mát bền vững và tiết kiệm năng lượng. Năm 2019, chính phủ đã khởi động Kế hoạch Hành động Hạ nhiệt Ấn Độ, nhấn mạnh tầm quan trọng của các biện pháp làm mát thụ động, thay đổi các yếu tố xây dựng.

J Srinivasan, nhà khoa học tại Viện Ấn Độ, cho biết: “Mối đe dọa của nhiệt độ đã tác động lên Ấn Độ, làm tăng nhu cầu sử dụng máy lạnh, vốn có sản lượng nhiệt lớn”. Với ông, rất cần thiết để thay đổi việc làm mát các cao ốc, ngay từ cách xây dựng.

Sachin Rastogi, kiến trúc sư và giám đốc sáng lập của ZED Lab ở Delhi, cho biết: ” Jaali có phản ứng thân thiện với môi trường trong các vấn đề làm mát và thông gió bền vững”.

Các kỹ thuật làm mát thụ động và giải pháp building envelope (phần bề mặt giúp ngăn cách bên trong với bên ngoài công trình) giúp giảm nhiệt độ trong nhà, giảm nhu cầu sử dụng điều hòa, tiết kiệm năng lượng đến 70%.

Jaali giảm sức nóng trực tiếp xâm nhập vào một tòa nhà bằng cách tản nhiệt qua các lỗ nhỏ. Trong jaali truyền thống, các lỗ có kích thước gần như bằng độ dày của đá cẩm thạch hoặc sa thạch. Pandya nói: “Độ dày này giúp giảm độ chói trực tiếp của ánh sáng mặt trời và giúp khuếch tán ánh sáng”.

Tính làm mát của Jaali dựa trên hiệu ứng Venturi, có cơ chế tương tự như một thiết bị điều hòa không khí.

Các kỹ thuật làm mát hiện đại có xu hướng hạn chế việc sử dụng jaali, nhưng những lo ngại về sự nóng lên toàn cầu lại đang hồi sinh jaali. Các kĩ thuật kiến trúc truyền thống đã chứng minh hiệu quả chống nóng trong các điều kiện môi trường bất lợi.

Ứng dụng trong hiện đại

Khu phức hợp Times I-City ở Phật Sơn, Trung Quốc, khách sạn Nakâra ở Cap d’Agde, Pháp và Bệnh viện Cordoba ở Tây Ban Nha, đều thiết kế mặt tiền dạng lưới để điều chỉnh ánh sáng tự nhiên, tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng và mang lại sự dễ chịu.

Các kiến trúc sư đang tập trung vào thiết kế bền vững, trong đó có ứng dụng Jaali. Ảnh: Getty Images.

Ayesha Batool, một nhà nghiên cứu về thiết kế tòa nhà bền vững từ Đại học Nottingham ở Anh, cho biết: “Loại thiết kế này đang trở thành xu hướng trong kiến trúc bền vững”.

Ông nói: ” Jaali đem lại sự dễ chịu về nhiệt và thị giác cho những người sống trong tòa nhà. Điều quan trọng là ta phải học cái hay từ các kiến trúc truyền thống mà không quá khái quát hóa và lãng mạn hóa tính năng của chúng”.

Trụ sở của tờ báo Punjab Kesari ở New Delhi đã kết hợp lối kiến trúc jaali truyền thống của Ấn Độ với những nét thiết kế đương đại. Tòa nhà được bọc trong một lớp mặt tiền bê tông sợi thủy tinh trắng, đục lỗ gợi lên hình ảnh jaali truyền thống. Theo Britta Knobel Gupta, đồng sáng lập Studio Symbiosis, tất cả điều này nhằm mục đích tối ưu hóa ánh sáng tự nhiên, giảm nhiệt và tăng cường lỗ thông gió chéo.

Bà cho biết: “J aali kép làm giảm nhiệt độ không khí bên ngoài phía trước tấm kính để không khí lạnh được kéo vào bên trong, giống như một ống khói. Điều này giúp giảm tải hiệu năng cho máy lạnh”. Iaali cũng giúp tòa nhà đáp ứng mức độ chiếu sáng một cách tự nhiên, đảm bảo không cần đèn nhân tạo vào ban ngày .

Một tòa nhà hiện đại khác ứng dụng jaali một cách hiệu quả là khu ký túc xá sinh viên của Học viện Công nghệ và Quản lý St. Andrew ở Gurugram, Ấn Độ.

Các kiến trúc sư đã ứng dụng nguyên lý vật lý gọi là “hiệu ứng ngăn xếp”, nghĩa là các góc quay của mỗi viên gạch trong jaali được thiết kế để giảm thiểu bức xạ mặt trời. Mặt tiền jaali đóng vai trò như một lá chắn nhiệt, giảm 70% ánh sáng chói trực tiếp, nên hạn chế sự tăng nhiệt.

Rastogi cho biết jaali đã giảm các chi phí năng lượng và giảm 35% nhu cầu sử dụng máy lạnh.

Liên tục cải tiến

Nhiều quốc gia khác cũng đang ghi nhận những lợi ích khi ứng dụng jaali. Công nghệ được cải tiến đã làm cho jaali trở nên ngày càng đa dạng hơn. Phát triển từ kiến trúc phỏng sinh học, các mặt tiền jaali được nghiên cứu bắt chước và tái tạo việc thích ứng nhiệt trong tự nhiên. Lấy cảm hứng từ kết cấu da người, những lớp mặt tiền này giúp các tòa nhà có thể “thở qua hàng nghìn lỗ chân lông”.

Các tòa tháp Al-Bahr Tower ở Abu Dhabi được bọc bằng mặt tiền jaali động học, lấy ý tưởng từ kết cấu da người. Nguồn: Alamy.

Al-Bahr Tower, nằm giữa sa mạc của Abu Dhabi, sở hữu mặt tiền động học như vậy. Các tòa tháp có mặt tiền “thông minh”, có thể đóng mở tùy thuộc vào nhiệt độ. Công trình này lấy cảm hứng từ jaali và mashrabiya, một kiểu gỗ trang trí chạm khắc từ Ả Rập.

Mặc dù jaali đang trong giai đoạn hồi sinh, nhưng vẫn còn nhược điểm. Nhiều người quan ngại việc các lỗ nhỏ có giúp tránh sâu bọ hay côn trùng không. Giải pháp hiện nay là có thể đặt thêm một tấm kính hoặc màn chắn côn trùng phía trước jaali.

Trong khi đó, mặt tiền chuyển động hoặc động học tốn kém và mất thời gian vì chúng liên quan đến đầu tư công nghệ. Tuy nhiên, việc này mở ra một cánh cửa mới cho những khám phá tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng.

Sử dụng vật liệu xây dựng truyền thống, có thể không khả thi, không hiệu quả về chi phí hoặc không phù hợp khí hậu. Hầu hết jaali ngày nay được làm bằng gỗ MDF, bê tông, gạch, gỗ, đá, nhựa PVC hoặc thạch cao.

Ông Rastogi cho biết: “Bất chấp một số hạn chế này, jaali hỗ trợ các tòa nhà tiết kiệm năng lượng bằng cách cung cấp ánh sáng và hệ thống thông gió tự nhiên”.