“Redundancy” becomes a strategy for sustainable architecture

Over-providing hay việc cung cấp vượt mức yêu cầu thiết kế có thể mang lại nhiều lợi ích về tính linh hoạt và khả năng thích ứng của công trình, giúp giảm thiểu chi phí cải tạo trong tương lai. Nhờ đó, đây có thể xem là một chiến lược để không chỉ kéo dài tuổi thọ của tòa nhà mà còn hỗ trợ các mục tiêu bền vững.

Over-providing (Cấp dư) là một khái niệm chỉ việc cung cấp nhiều hơn mức cần thiết, thường gợi liên tưởng theo hướng tiêu cực do khả năng dẫn đến lãng phí và thừa thãi. Tuy nhiên, liệu trong xây dựng có hay không những tình huống mà việc cung cấp thừa lại trở nên có lợi? Khi việc này có thể nâng cao tính linh hoạt và khả năng thích ứng của một công trình trước những điều kiện ngoại cảnh phức tạp và luôn thay đổi.

Công tác tính toán về nhu cầu sử dụng trong hiện tại và tương lai của một công trình là một việc cần sự tham gia phối hợp của chủ sở hữu, kiến trúc sư và nhà thiết kế. Công việc này thường khó thực hiện, vì những biến động xã hội, kinh tế và văn hóa thường xảy ra theo những cách không thể đoán trước. Trong bối cảnh này, việc cung cấp dư thừa trở thành một phương án hợp lý. Khi các công trình tất yếu không thể tránh khỏi việc biến đổi, công trình nào được thiết kế với tính linh hoạt và nhiều lựa chọn tuỳ biến hơn sẽ giảm bớt được nhu cầu cải tạo tốn kém hay thậm chí xây dựng lại hoàn toàn.

Trong một thời đại với những nhu cầu xã hội thay đổi nhanh chóng, yêu cầu đặt ra cho một thiết kế kiến trúc tập trung vào khả năng đáp ứng các biến đổi cũng như phục hồi sau thiên tai. Bài viết này đánh giá lợi ích của việc cung cấp thừa đối với bốn khía cạnh quan trọng của kiến trúc: các yếu tố không gian và kiến trúc, các quy định và mặt hạn chế, các tiện ích dịch vụ trong công trình, và các quy định về hiệu suất nhiệt. Từ đó, chúng ta sẽ tìm ra được cách vận dụng có hiệu quả việc cấp dư trong thiết kế và xây dựng, để đem lại lợi ích cho các nhà đầu tư và toàn thể dân cư của mỗi công trình.

Cấp dư về không gian kiến trúc

Do chi phí diện tích gắn liền với giá đất đai và là một phần rất quan trọng trong chi phí xây dựng, việc vượt quá các số đo về không gian và diện tích sàn so với những gì cần thiết thường được xem là thiếu khôn ngoan và không hiệu quả về tài chính.

Tuy nhiên, việc cơi nới thêm không gian cũng có thể được xem xét ở việc tăng chiều cao. Mối liên hệ giữa chiều cao từ sàn đến trần với chi phí đất đai, dù vẫn bị ảnh hưởng bởi các hạn chế của khu đất cũng như quy định về tỷ lệ chiều cao với diện tích sàn (FAR), cũng sẽ không có nhiều căng thẳng nếu được đem vào tính toán. Trong những trường hợp mà FAR tối đa đã đạt được với chiều cao sàn tiêu chuẩn, nhưng chiều cao của tòa nhà vẫn chưa quá giới hạn cho phép, việc tăng thêm chiều cao từ sàn đến trần trở thành một việc hoàn toàn hợp lý và khả thi.

Việc tăng chiều cao từ sàn đến trần dù có thể làm tăng chi phí xây dựng ban đầu nhưng lại thực sự mang nhiều lợi ích lâu dài. Không gian chiều cao bổ sung không chỉ tạo sự thoải mái mà còn giúp tối ưu hóa việc sử dụng tòa nhà cho nhiều chức năng khác nhau như phòng họp, phòng triển lãm hay giảng đường. Điều này làm tăng khả năng thích ứng và giá trị của công trình theo thời gian.

Ngoài ra, việc tích hợp linh hoạt các hệ thống HVAC (hệ thống điều hoà không khí) trở nên dễ dàng hơn, đáp ứng hiệu quả các yêu cầu về sức khỏe và an toàn, đặc biệt là trong những tình huống khẩn cấp như đại dịch. Việc cải tạo các tòa nhà có chiều cao trần thấp thường phức tạp và tốn kém hơn so với việc thiết kế ban đầu với chiều cao tối ưu.

Vì vậy, đầu tư vào chiều cao trần không chỉ mang lại lợi ích ngay lập tức mà còn đảm bảo khả năng sử dụng lâu dài và thích ứng với những thay đổi trong nhu cầu sử dụng và sở hữu.

Nhịp kết cấu  cũng là một yếu tố quan trọng để cân nhắc khi tính toán cung cấp dư. Mặc dù các nhịp dài thường dẫn đến chi phí vật liệu và kỹ thuật cao hơn, và từ đó chi phí xây dựng tổng thể cũng tăng lên, tuy vậy tính linh hoạt không gian của chúng là vô giá. Các nhịp kết cấu lớn hơn sẽ nâng cao sự linh hoạt trong bố cục của tòa nhà, từ đó đơn giản hóa việc tích hợp và điều chỉnh các tiện ích trong tòa nhà, như hệ thống điều hoà HVAC hay ống nước. Tính linh hoạt này cho phép dễ dàng thêm, bớt các vách ngăn khi cần, tạo điều kiện cho không gian mở hay không gian phân chia với sự gián đoạn tối thiểu. Ở đây việc cấp dư mang giá trị xứng đáng khi tạo ra được nền móng cho công trình bền bỉ và linh hoạt, mặc dù có những chi phí đáng kể phát sinh đồng thời.

Cấp dư khi cân nhắc tới các quy chuẩn xây dựng

Khi các tòa nhà thường xuyên thay đổi công năng sử dụng — ví dụ như chuyển từ văn phòng sang thương mại hoặc tăng số lượng người sử dụng — một trong những thách thức chính là các quy định trong thiết kế, xây dựng công trình. Những yếu tố chính gây vướng mắc bao gồm số lượng thiết bị vệ sinh, độ rộng lối thoát hiểm và hệ thống phòng cháy chữa cháy. Việc điều chỉnh những thành phần này sau khi xây dựng sẽ tốn kém, vì chúng thường được tích hợp sâu với các hệ thống tiện ích lớn hơn của tòa nhà, như ống thoát nước, các cấu kiện và ranh giới chống cháy hay các nguồn cấp nước chữa cháy.

Việc cung cấp dư số lượng thiết bị vệ sinh hay mở rộng lối thoát hiểm nhiều hơn cần thiết dẫn đến giảm diện tích sử dụng của tầng, điều này chắc chắn không nhận được ủng hộ từ các chủ sở hữu bất động sản. Tuy nhiên, tính linh hoạt lâu dài mà các thành phần trên đem lại có thể vượt xa những bất lợi ban đầu, đặc biệt khi công năng sử dụng trong tương lai của tòa nhà chưa nhất quán vào thời điểm xây dựng.

Dự đoán nhiều tình huống sử dụng tiềm năng trong giai đoạn thiết kế ban đầu sẽ đảm bảo rằng cấu trúc vẫn giữ được tính linh hoạt qua nhiều năm sử dụng. Ví dụ, tại New York, công năng thương mại (cửa hàng bán lẻ) chỉ yêu cầu một thiết bị vệ sinh cho mỗi 500 người, trong khi một mô hình cơ sở giáo dục yêu cầu một thiết bị cho mỗi 100 người, hay mô hình văn phòng sẽ yêu cầu một thiết bị với mỗi 20 người.

Xây dựng các cấu trúc linh hoạt hơn cũng đồng nghĩa với việc giảm chi phí cho các khách thuê mới sau này, vì họ không cần đầu tư nhiều vào cải tạo hoặc xây dựng lại để phù hợp với công năng của mình. Nhờ thế mà các bất động sản có tính linh hoạt này trở nên hấp dẫn hơn đối với thị trường.

Đối với công tác phòng cháy chữa cháy, việc cung cấp dư lại không đem đến quá nhiều lợi ích, do sự phức tạp trong việc lắp đặt và định tuyến của chúng. Khi các khu vực thường xuyên thay đổi cách phân chia để thích ứng với các công năng mới đề ra, hệ thống phòng cháy chữa cháy cũng sẽ cần được tính toán, điều chỉnh và thiết kế lại. Mặc dù việc sử dụng một hệ thống phòng cháy chữa cháy mạnh hơn quy định yêu cầu vào thời điểm xây mới công trình có thể mang lại một số lợi ích nhỏ, nhưng để phục vụ cho tính linh hoạt trong tương lai của công trình thì không đáng kể.

Cấp dư với hệ thống tiện ích của công trình (Điều hoà / Điện)

Việc cung cấp dư ra ở các hạng mục tiện ích như hệ thống điều hoà HVAC và cấp điện có thể nâng cao đáng kể khả năng thích ứng cho công trình trước những thay đổi không lường trước. Hiệu suất của các hệ thống này chịu ảnh hưởng từ cả yếu tố bên trong và bên ngoài. Về mặt nội bộ, cơ sở hạ tầng HVAC và điện rộng rãi hơn có thể hỗ trợ tăng cường sức chứa, cải thiện lưu thông không khí và quản lý sự cố quá nhiệt từ các thiết bị công suất cao như các máy trạm hay máy in 3D.

Về mặt ngoại cảnh, khi điều kiện khí hậu ngày càng bất ổn, một hệ thống HVAC mạnh mẽ và linh hoạt là một bảo hiểm trong tương lai cho toà nhà, cho phép công trình phản ứng hiệu quả với một loạt điều kiện thời tiết phức tạp.

Ngoài tăng công suất sử dụng, việc thiết lập dư số lượng các khu vực điều hoà HVAC cũng nên được xem xét. Bởi lẽ tăng số lượng thiết bị điều hoà là sẽ tăng quyền điều khiển tuỳ chỉnh độc lập ở các khu vực. Điều này đồng nghĩa với sự linh hoạt và tối ưu quyền quản lý hệ thống khi cơ cấu chức năng toà nhà thay đổi. Chưa kể đến việc phân bổ nhiệt sẽ đồng đều hơn so với sử dụng hệ thống điều hoà cụm công suất lớn tại số ít khu vực.

Ngoài ra việc nâng cao hiệu suất hệ thống HVAC cũng cần được kết hợp với một “bộ giáp” đủ tốt cho toà nhà ở bên ngoài, nếu muốn đảm bảo cấu trúc bền vững và linh hoạt. Các yếu tố cấu thành bên ngoài của một tòa nhà, bao gồm tường, mái, cửa sổ và cửa ra vào. Nó có chức năng bảo vệ công trình khỏi các yếu tố thời tiết, như mưa, gió, nhiệt độ và độ ẩm, đồng thời ảnh hưởng đến hiệu suất năng lượng, thoát khí, khả năng cách nhiệt tốt hơn, tất cả phục vụ sự thoải mái của người sử dụng bên trong. Kết cấu và vật liệu ngoại thất càng tốt thì càng giúp tiết kiệm năng lượng và nâng cao tuổi thọ của tòa nhà.

Các tổ chức hàng đầu cũng đã nhìn thấy tầm quan trọng chiến lược của việc cung cấp dư, điều này được phản ánh qua các chứng nhận xây dựng xanh toàn cầu, khuyến khích các công trình trở nên bền vững hơn và mang lại lợi ích cho sức khỏe của người sử dụng. Với việc áp dụng cung cấp thừa trong thiết kế và xây dựng, những lợi ích kể trên có thể được hiện thực hóa, cân bằng giữa lợi ích tài chính và mục tiêu bền vững, từ đó nâng cao giá trị tổng thể của công trình.

Hình dung cụ thể lợi ích của cấp dư

Khi thảo luận về việc cấp dư, một câu hỏi quan trọng xuất hiện là: ngưỡng “đủ” được xác định như thế nào và ở đâu. Trong các văn bản quy định về xây dựng, các yêu cầu tối thiểu cần tuân thủ không có liên quan gì đến một tiêu chuẩn tối ưu ; bởi đó chỉ là những con số tối thiểu mà một công trình cần đảm bảo để được hoạt động. Vậy nên, việc cung cấp dư xuất hiện như một nguyên tắc mới cần thực hiện, nhưng thách thức mà công tác này gặp phải sẽ nằm ở khả năng hình dung và truyền đạt về của nó với những bên liên quan.

Vậy nhiệm vụ đặt ra trước mắt cho chúng ta là tìm ra phương pháp để minh họa được những lợi ích của việc cung cấp dư, đặc biệt là lợi ích linh hoạt trong tương lai. Làm thế nào chúng ta có thể trình bày những lợi ích này một cách thuyết phục để thu hút sự chú ý của các nhà đầu tư và chủ sở hữu bất động sản, chứng minh cho giá trị lâu dài mà những tính toán “lo xa” này đem lại ?

Trong bối cảnh hiện nay với các cuộc khủng hoảng sức khỏe cộng đồng và biến động kinh tế, việc tiếp tục thảo luận về cấp dư ở các khía cạnh khác nhau là quan trọng hơn bao giờ hết. Hiểu rõ cách mà những chiến lược này có thể góp ích vào việc xây dựng các công trình linh hoạt và bền vững là một điều thiết yếu. Các tòa nhà, rốt cuộc, nên được nhìn nhận là những thực thể lâu dài; khả năng phát triển và duy trì tính thực dụng chúng phụ thuộc rất nhiều vào những dự đoán dài hạn.

Theo: Jonathan Yeung – Archdaily
Biên tập: Hoàng Anh