àm thế nào chúng ta có thể kết hợp toàn diện khía cạnh về hệ thống năng lượng, hệ thống giao thông vận tải, quản lý nước và chất thải, các chiến lược chủ động và bị động, khí hậu cùng nhiều vấn đề  khác nữa vào trong thiết kế đô thị đương đại và quá trình thực hiện cải tạo môi trường tại các đô thị của chúng ta?

Trong số những thách thức môi trường lớn nhất thời đại của chúng ta, thay đổi khí hậu toàn cầu, sự phụ thuộc quá mức vào nguyên liệu địa khai và sự gia tăng nhu cầu năng lượng - tất cả có thể trở thành thách thức chính của thế kỷ 21 và là một trong những vấn đề lớn nhất con người đang phải đối mặt.

Ảnh hưởng lan toả đang gia tăng do thay đổi khí hậu và sự không chắc chắn liên tục của các nguồn cung cấp năng lượng thông thường đang tạo ra nhu cầu luôn gia tăng để đáp ứng sự phát triển đô thị bền vững trên khắp thế giới. Tuy nhiên, chúng ta vẫn đang chưa tiết kiệm đủ lượng cacbon để có thể cho rằng đã thực hiện đầy đủ hành động cần thiết.

Cách nhanh nhất để giảm sự phát thải khí nhà kính là chúng ta phải tiêu thụ năng lượng hiệu quả hơn và chuyển sang sử dụng các nguồn năng lượng có thể tái tạo. Tiết kiệm năng lượng cũng có nghĩa là phát triển và sử dụng các thiết bị có hiệu suất cao hơn và phù hợp hơn cho các khối nhà hiện có - sử dụng hầu như ánh sáng tự nhiên ban ngày, thoát nước mưa, làm mát và khai thác năng lượng mặt trời - giảm hoặc bỏ nhu cầu sưởi ấm và làm mát nhân tạo.

Nhiều cuộc thảo luận sâu hơn gần đây đã xoay quanh các ý tưởng về công nghệ tích cực trong "công trình sinh thái" và công nghệ có vẻ phức tạp hơn là đề cập đến các vấn đề đô thị. Thật ngạc nhiên khi hầu như một nửa năng lượng đã tiêu thụ được sử dụng ở các đô thị và các khu vực đang đô thị hoá, được coi là tránh được những lỗi trong thiết kế đô thị ngay từ giai đoạn thiết kế ban đầu có thể thật sự dẫn đến các giải pháp bền vững hơn.

Hãy có một cái nhìn gần hơn vào những cơ hội để cải tạo khu trung tâm thành phố, sự phù hợp của các chiến lược đối với các điều kiện khí hậu khác nhau và xem xét quan điểm đô thị hoá bị ảnh hưởng như thế nào (thậm chí có thể sẽ bị ảnh hưởng nhiều hơn nữa trong tương lai) theo mô hình sinh thái.

Một mục tiêu chính là tạo điều kiện tái thiết các trung tâm thành phố dành cho người đi bộ, và thực hiện "chủ nghĩa đô thị xanh". Nhưng làm thế nào đề cơ sở hạ tầng của các thành phố hiện đang dựa vào nguồn năng lượng địa khai có thể dần dần chuyển hoá đề đương đầu với những thách thức về môi trường trong thời đại chúng ta. Bằng cách nào chúng ta có thể thiết kế những không gian mở đô thị và tập hợp các công trình theo cách thức chỉ cần nguồn năng lượng tối thiểu để chiếu sáng, thông gió, làm mát, làm lạnh, sưởi ấm và phục vụ các công trình đó? Và bằng cách làm như vậy, liệu chúng ta có thể tìm ra những thiết kế kiến trúc nên thơ phù hợp, có vẻ bề ngoài vẫn truyền tải được những ý tưởng kiến trúc mạnh mẽ và giản đơn hơn là bị tính công nghệ chi phối? Liệu "chủ nghĩa đô thị xanh", với sự tái hoà hợp cân bằng với cảnh quan của mình, cũng sẽ phù hợp với các điều kiện môi trường nóng và ẩm (nhiệt đới), như ở Bangkok, Hà Nội, hay Singapore.

Sông Cheonggye-cheon đã trở thành một nơi dạo bộ quen thuộc của người dân Seoul

Bền vững lồng ghép trong quá trình thiết kế

Có nhiều nguyên tắc xanh có thể trợ giúp sáng tạo khái niệm thiết kế chính. Nếu chúng ta nghiên cứu kiến trúc của Louis Kahn hoặc Alvar Aalto, chúng ta sẽ thấy rằng họ thiết kế các công trình dựa trên các nguyên tắc cơ bản muôn thuở, như những kinh nghiệm của loài người về không gian. Cả hai kiến trúc sư đã thiết kế các toà nhà văn phòng thông gió hoàn toàn tự nhiên và kết hợp chặt chẽ các nguyên tắc thiết kế phù hợp với điều kiện khí hậu rất lâu trước khi khái niệm về kiến trúc bền vững được đưa ra.

Điều này dẫn đến giả định rằng bền vững trong kiến trúc là một quan điểm tạo dựng vị trí và không gian và ít nghiêng về giải pháp công nghệ cho "thông gió". Điều này là rất quan trọng để công nhận rằng kiến trúc chủ yếu là về mặt ý nghĩa, kinh nghiệm của con người và vật chất - không phải là về "tạo dựng hình ảnh" hoặc sự tinh vi về công nghệ.

Đồng thời, chúng ta phải thừa nhận rằng một "công trình xanh" không phải lúc nào cũng luôn là một công trình tốt về kiến trúc. Kiến trúc và thiết kế đô thị có khả năng thiết lập lại mối quan hệ với tự nhiên, khí hậu, mặt trời, mưa và gió. Thiết kế có tính đến yếu tố môi trường như vậy là rất tốt cho môi trường, khi thiết kế đạt được kết quả trong đó các yếu tố nhạy cảm với môi trường được liên kết chặt chẽ vái quá trình thiết kế và bên cạnh vai trò là yếu tố bổ sung, sự thiết kế này còn trở thành những bộ phận rất có ý nghĩa của một công trình kiến trúc tổng thể. Việc lồng ghép tính bền vững trong quá trình thiết kế có nghĩa là khái niệm môi trường và kiến trúc hỗ trợ đầy đủ cho nhau. Điều này đòi hỏi chúng ta phải xác định những chiến lược môi trường phù hợp với các khái niệm thiết kế ca bản, hỗ trợ được ý tưởng thiết kế độc đáo, và tăng cường mối liên hệ của công trình vài cảnh quan thành phố.

Trung tâm Văn hoá Tjibaou tại Noumea (New Caledonia)

Bốn dự án thí điểm rất có tính thuyết phục (và đã được công bố rộng rãi) là ví dụ về các dự án xanh ở quy mô công trình đơn lẻ - nơi các nguyên tắc ESD đã hình thành nên kiến trúc là:

1. Trung tâm Văn hoá Tjibaou tại Noumea (New Caledonia), do Xưởng xây dựng Renzo Piano thết kế (1998).
2. Trung tâm đào tạo và toà thị chính tại Herne Sodingen (CHLB Đức), do Francoise - Helene Jourda thiết kế (1999)
3. Trung tâm nghiên cứu tại Wageningen (Hà Lan), do Guenther Behnisch thiết kế (1998)
4. Toà nhà văn phòng Deutsche Messe tại Hannover (CHLB Đức), do Thomas Herzog thiết kế (2002).

Tuy nhiên, hiện cần phải hướng đến đến những dự án có tính thuyết phục như nhau ở cấp quy mô đô thị, cấp thiết kế đô thị và nhóm các công trình rộng hơn, thậm trí điều này có thể là rất khó khăn.

Cần thiết có thêm nghiên cứu so sánh về các thành phố

Tầm quan trọng của nghiên cứu này được thấy trong sự cần thiết có kết hợp các nguyên tắc bền vững và sinh thái trong quá trình thiết kế đô thị, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển ở Đông Nam Á và yêu cầu chung vì sự phát triển thành phố bền vững hơn nữa. Các nhận định sẽ liên quan đến sự tăng trưởng đô thị nhanh của các thành phố đang phát triển - những noi mà công tác quản lý thường là kém.

Dòng người khổng lồ từ khu vực nông thôn nghèo đổ vào các đô thị tại nhiều nơi của châu Á, Ấn Độ và các nước Châu Phi làm tăng thêm những khó khăn khác. Hầu hết sự gia tăng dân số xuất hiện tại các thành phố lớn ở các quốc gia đang phát triển, nơi lầu hết người nghèo đói của thế giới tập trung ở đó.

The Akademie Mont-Cenis tại Herne Sodingen (CHLB Đức)

Các thành phố châu Âu truyền thống là sản phẩm của sự tăng trưởng chậm và những mô hình sở hữu phức tạp, thống không được thiết kế theo nguyên tắc hệ mặt trời. Khó có thể xảy ra quá trình lập lại quy hoạch cho một đô thị quy mô lớn theo nguyên tắc hệ mặt trời từ các thành phố châu Âu truyền thống. Tuy nhiên, những mô hình phát triển đó đã không phải là sản thẩm của suy tính bất hợp lý hay "ý tưởng thiết kế đô thị tổng hợp". Ngược lại: các chính phủ, các nhà đầu tư và người dân đã tuân theo một quá trình logic, là kết quả của nhiều thế kỷ từng bước mở rộng ra bên ngoài trong sử dụng đất và sự cẩu thả gần đây trong thiết kế các trung tâm đô thị.

Mặt khác, "các Trung tâm mới" của châu Á - gần đây đang được phát triển và xây dựng - có thể tạo ra cơ hội duy nhất đế đạt được điều đúng đắn: thiết kế và xây dựng với mật độ tối ưu, các điều kiện chiếu sáng tự nhiên ý tưởng, dựa trên các quy hoạch tống thể có tự lồng ghép giao thông công cộng hiệu quả bao gồm cả các hệ thống vận chuyển đường sắt nhẹ), nơi mỗi cụm thành phố đạt được sự hấp thụ được ánh sáng mặt trời tối đa đế tạo ra năng lượng tái tạo, kết hợp với những thiết bị che mát tốt cho mặt tiền kiểu phương Tây. Thực sự là nếu chúng ta cẩn trọng hơn, chúng ta có thể đạt tới những dự án "thiết kế đô thị tổng hợp"!.

Hầu hết các nhà thiết kế đô thị sẽ nhất trí ở những điểm sau:

1. Các thành phố và khu vực đã đô thị hoá sẽ là nơi tiêu thụ hầu hết lượng năng lượng và sinh ra hầu hết lượng chất thải.
2. Tính bền vững đạt hiệu quả nhất tại các khu vực đô thị khi mà sự phát triển của bản thân các khu vục đó dựa trên nguyên tắc phát triển đô thị bền vững.
3. Các vấn đề về hình mẫu đô thị hoá, mật độ, giao thông công cộng, độ trải rộng, quản lý nước, hướng mặt trời, ánh sáng tự nhiên ban ngày, các hệ thống xây dựng, các chuỗi cung cấp… là cực kỳ quan trọng trong quá trình ra quyết định thiết kế đô thị.
4. Mô hình thành phố gắn kết, đa chức năng thể hiện được phương án sử dụng tối ưu về không gian và tối ưu về sử dụng đất thành phố trong tương lai.

Những tiêu chí cơ bản trên cho thiết kế môi trường và cảnh quan đô thị đã tạo ra sự tăng cường trong nghiên cứu về kích thước đô thị (quy mô vĩ mô) của sự bền vững.

Building Lumen - Trung tâm nghiên cứu tại Wageningen (Hà Lan)

Nghiên cứu về thiết kế đô thị bền vững đề xuất phương án khai thác gia tăng những nguồn năng lượng đang đựoc sử dụng trong những công trình hiện có, chẳng hạn, thông qua việc tái sử dụng thích hợp các địa điểm trước đây được sử dụng cho ngành công nghiệp (những khu cánh đồng nâu, ví dụ như khu vực quân sự và công nghiệp các khu vực lân cận xưởng đóng tàu), nâng cấp và mở rộng cấu trúc xây dựng hiện tại.

Có một xu hướng cho các kỹ sư ủng hộ công nghệ dựa vào những giải pháp cho các công trình đơn lẻ (khi tác giả có kinh nghiệm trong nhiều ngành nghề, hợp tác với các kỹ sư cơ khí và các chuyên gia tư vấn khác về xây dựng nhà ở và văn phòng, từ 15 năm trước). Người ta thường quên rằng khi sắp đặt các công trình, là thế nào để nhóm chúng lại một cách gắn kết là có tác động trực tiếp và chủ yếu tới tiêu thụ năng lượng, quy định mô hình giao thông và do đó tác động tới sự tạo ra khí nhà kính. Tại hầu hết các thành phố ở Mỹ và Úc, đang có sự cách biệt lớn giữa nơi ở và nơi làm việc của người dân, dẫn đến khoảng cách đi lại dài hơn so với những cư dân đô thị sống ở các thành phố của châu Âu hoặc của Đông Nam Á.

Tác giả cho rằng câu trả lời cho vấn đề này là phải tái phục hồi các trung tâm đô thị hiện có, nơi mật độ dân số cao hơn và nhiều tiểu khu trung tâm chen nhau hơn sẽ quy định mọi vấn đề giữa những khoảng cách đi bộ và lưu thông. Các trung tâm có mật độ cao có vị trí gần các điểm giao thông công cộng này đồng thời cũng là mục tiêu hướng tới của cái gọi là Phát triển hướng theo giao thông. Các tiểu khu trung tâm này có thể đưa ra nhiều mức độ tự đáp ứng, đồng thời có thể xây dựng hệ thống đường sắt vận chuyển hàng hoá tới những khu vực khác của thành phố. Tác giả không đòi hỏi rằng mật độ và Thiết kế hướng theo giao thông là phù hợp cho tất cả các vấn đề. Tuy nhiên, với những chiến lược như vậy, gần đây đã đạt được những cải thiện lớn ở một vài thành phố. Vấn đề hiện nay là cái gì “thiết thực nhất” trong những thành phố kiểu như vậy trên khắp thế giới, và những bộ phận nào của nó có thể dễ dàng chuyển giao cho rất nhiều nội dung dự án khác như ở Mỹ, châu Á hoặc Úc.

Deutsche Messe tại Hannover (CHLB Đức)

Hệ thống sinh thái đô thị: Mật độ là vấn đề chính

Đối với những công trình tiêu thụ lượng năng lượng lớn ở các quốc gia phát triển (chủ yếu sử dụng cho làm mát, sưởi ấm và chiếu sáng, chiếm khoảng 45% tổng năng lượng), góp phần trực tiếp phát thải gần 10% khí CO2, kiến trúc và thiết kế đô thị thường được xem là những quy tắc quan trọng nhất để bổ sung vào hiện trạng công trình. Thế nhưng, nhiệm vụ là quá rộng nếu chỉ riêng đối với các kiến trúc sư và nhà quy hoạch đô thị, đây là vấn đề cơ bản cần được giải quyết với một loạt các quy tắc chuyên ngành, bao gồm kỹ thuật môi trường, quy hoạch đô thị, kinh tế học, kiến trúc cảnh quan, xã hội học và những ngành khác. Tất cả các quy tắc kết hợp với nhau để đạt được mục tiêu “Thành phố của tương lai”, tiêu thụ toàn bộ bằng năng lượng khai thác từ những nguồn có khả năng tái tạo an toàn và vô tận.

Ngày nay, năng lượng tái tạo là ngành phát triển nhanh nhất trong tất cả các ngành công nghiệp năng lượng. Các ngành công nghiệp năng lượng tái tạo đã tạo ra khoảng 2 triệu chỗ làm việc trên khắp thế giới, cung cấp những công nghệ năng lượng tái tạo hiện có áp lực lên hệ thống giao thông, năng lượng và tất cả có vẻ ngày càng tăng. Ngày nay quyết định quy hoạch đã được đưa ra tại các thành phố ở Úc, Ấn Độ hoặc Trung Quốc sẽ có sự phân nhánh lớn trong tương lai. Chúng ta nhìn thấy rõ sự mở rộng nhanh chóng của các quốc gia lãng giềng đang phát triển và một quá trình biến đổi đô thị chưa từng thấy. Cùng lúc, nhu cầu cải tạo đô thị tại các trung tâm thành phố đã trở nên một nhiệm vụ cấp bách.

Các thành phố lớn có những đặc điểm có thể nhận biết, tạo ra một hệ thống chất lượng cao không gian đô thị, là nơi rất thích thú khi đi thưởng ngoạn. Khi mà không gian công cộng là một yêu cầu cơ bản của thành phố, thì sự tập trung mạnh mẽ vào lĩnh vực công trình công cộng có chất lượng trở nên thật sự cần thiết. Vậy thì mật độ xây dựng sẽ ra sao, có phải một thành phố không có tổ chức, với mô hình đường phố tuỳ tiện, chậm phát triển thì tốt hơn là một cấu trúc thành phố được quy hoạch theo mô hình mạng.

Digital Media City (Thành phố Truyền thông kỹ thuật số) - thủ đô Seoul

Các khối nhà tại thành phố đứng quá gần nhau che bóng lẫn nhau - một điều gì đó chỉ được mong muốn tại các thành phố nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới. Các nguyên tắc thiết kế đô thị áp dụng cho các thành phố có điều kiện khí hậu nóng ẩm là hoàn toàn khác với các nguyên tắc thiết kế đô thị tại vùng khí hậu ôn đới. Những ảnh hưởng của các hẻm đô thị, thông gió tự nhiên và bẫy nhiệt trong thành phố là hoàn toàn khác đối với khu vực khí hậu nhiệt đới. Trong khi ánh sáng mặt trời được ưa chuộng tại thành phố ôn đới và các toà nhà được xây dựng lùi lại để ánh sáng mặt trời có thể chiếu tới đường phố, thì bóng mát rất được hoan nghênh tại các nơi có khí hậu nhiệt đới. Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, chúng ta muốn tăng bóng mát và độ che phủ giữa các toà nhà, miễn là chúng ta đảm bảo thông gió tự nhiên và hiệu quả của không gian giữa các toà nhà.

Mô hình thường thấy trong phát triển đô thị dẫn đến mật độ xây dựng thưa và chi phí hạ tầng lớn sẽ không mang lại tính khả thi về kinh tế, do sự phân tán lớn hơn của các trung tâm dẫn đến sự độc lập ngày càng tăng của ngành công nghiệp ô tô. Các vùng ngoại ô có mật độ thấp không thể duy trì một hạ tầng giao thông công cộng. Mật độ là chìa khoá - và không có khu vực nội thị nào là quá nhỏ để có thể đặt dấu ấn kiến trúc.

Trung tâm thành phố cần một sự pha trộn phong phú tất cả các loại hình sử dụng đất và không gian trong khu vực nội đô: toà nhà văn phòng, khách sạn, cửa hàng bách khoa, trường đại học, công trình khu dân cư, cửa hàng, rạp chiếu bóng, quảng trường, khu vực có cảnh quan đẹp.

Dự án cải tạo khu nhà ở Regent Park (Toronto, Canada)

Việc tập hợp những khu dân cư hay các khu nhà với nhau thành những khu nén cao khoảng 4 hoặc 5 tầng - tương tự như mô hình “khối nhà tại thành phố” “city block” vào thế kỷ 19, khi chúng ta có thể vẫn tìm thấy chúng ở Paris, Athens hay Berlin - sẽ mang đến những lợi ích đáng kể về mặt môi trường như:

• Vỏ ngoài các công trình nhỏ hơn
• Ít tốn vật liệu xây dựng, do vậy chi phí xây dựng thấp hơn
• Chia sẻ tường chống lửa, do vậy giảm tiêu hao năng lượng

Chỉ trong 10 năm trở lại đây, 175.000 công việc mới được tạo ra trong ngành công nghiệp năng lượng tái tạo ở nước Đức. Sản xuất ra năng lượng tái tạo không có nghĩa là giảm công ăn việc làm và các ngành sản xuất. Ngược lại, đó có nghĩa là phương thức khác để sản xuất kinh doanh, là ngành công nghiệp mới với những sản phẩm có tính đổi mới.

Rõ ràng là đang có nhu cầu về giáo dục và nghiên cứu tính bền vững trên quy mô đô thị. Trong tương lai, các kiến trúc sư và nhà quy hoạch đô thị sẽ bị gạt ra khỏi công việc nếu như họ không biết làm thế nào để đề ra những giải pháp thân thiện với môi trường. Họ sẽ phải là chuyên gia về quy hoạch xanh, sử dụng năng lượng hiệu quả, không chỉ là sử dụng những trang thiết bị đạt hiệu quả năng lượng cao hơn, mà còn phải loại bỏ những nhu cầu sưởi ấm, làm mát và chiếu sáng nhân tạo trong tương lai. Nhà kiến trúc sư và nhà quy hoạch sẽ phải lựa chọn các vật liệu tại chỗ có thể tái chế (hơn là những loại vật liệu được chuyển từ nơi xa đến) và tìm ra những cách thức tốt hơn để tái sử dụng và lồng ghép những công trình hiện có (hơn là xây dựng những công trình mới).