Ngành công nghiệp xây dựng hiện nay chiếm khoảng 40% tổng số phát thải khí nhà kính trên toàn thế giới. Điều này gây ra những ảnh hưởng lớn đến môi trường cũng như những biến chuyển trong xã hội, dẫn tới sự thay đổi định hướng phát triển của ngành công nghiệp xây dựng nói riêng và cả thế giới nói chung. Từ lâu, việc số liệu hóa quy trình đã được áp dụng vào nhiều lĩnh vực lớn nhằm tối ưu hóa nguồn lực, cải thiện khả năng đưa ra quyết định dựa trên lượng dữ liệu chính xác hơn. Chính vì thế, việc số liệu hóa những quy trình xây dựng nhằm đảm bảo được tính tối ưu hóa là rất quan trọng. Điều này đòi hỏi những số liệu cụ thể từ nguyên liệu đầu vào, chi phí vận hành, cho đến những phát thải đầu ra của công trình như khí đốt, nhiệt lượng, rác thải,… Những thông số trên sẽ được tổng hợp để tính toán năng lượng tiêu tốn của công trình (embodied carbon) và những thông số phát thải khác. Lợi ích mang lại là giúp chúng ta có số liệu trực quan để so sánh hiệu quả về môi trường của các công trình xây dựng, góp phần đề ra hướng phát triển tối ưu và bền vững cho ngành công nghiệp xây dựng. Hiện nay, Chính phủ đã ban hành các quy định cùng với sự cam kết mạnh mẽ về việc phát triển bền vững, tiến đến Net Zero vào năm 2050.

Tiêu chí của Hiệp hội công trình xanh thế giới
(Nguồn: WGBC, 2024)

Trong ngành kiến trúc, khái niệm đánh giá vòng đời tổng thể công trình (Whole Building Life Cycle Assessment – wbLCA) không còn xa lạ. Việc đánh giá vòng đời công trình cung cấp cho KTS cùng những đơn vị thiết kế liên quan những thông tin thiết yếu để định ra được phương hướng thiết kế công trình, phương án thi công, vận hành, bảo trì sửa chữa, cùng với phá hủy và tái sử dụng. Cụ thể hơn, đánh giá vòng đời công trình là việc số liệu hóa những thông tin về sự ảnh hưởng đến môi trường (thường định lượng bằng phát thải CO2) qua tất cả giai đoạn phát triển của công trình từ lúc bắt đầu đến lúc phá hủy và tái sử dụng. Đây là một quy trình đánh giá được thế giới công nhận, và nhiều chính phủ các quốc gia đang dần áp dụng những tiêu chuẩn về việc đánh giá vòng đời này vào quy trình xây dựng. Chính vì vậy, việc áp dụng quy trình đánh giá vòng đời công trình không chỉ cần được đẩy mạnh cho đối tượng doanh nghiệp, KTS chuyên nghiệp, mà ngay từ khi còn ở môi trường đại học, các bạn sinh viên (SV) cần phải được trang bị những kỹ năng này.

Thực trạng về ứng dụng đo lường bền vững trong môi trường giảng dạy bậc Đại học

Tại Việt Nam vào thời điểm hiện tại, chưa có một báo cáo rõ ràng nào về một bộ khung chương trình đào tạo chuẩn và tối ưu dành cho kiến trúc bền vững ở bậc đại học. Tại Hội thảo “Xu hướng phát triển Công trình xanh trong kiến trúc Việt Nam” cuối năm 2021, vấn đề về việc giới thiệu công trình xanh đến với SV như thế nào để họ có một cái nhìn chính xác và rõ ràng là một điều cần thiết. Trên thực tế, vẫn có những bạn SV hiểu công trình xanh là công trình có nhiều cây xanh cùng với phần cảnh quan rộng rãi. Góc nhìn trên tuy đúng nhưng chưa đủ, trên thế giới vẫn có rất nhiều công trình xanh, bền vững, và đạt những tiêu chuẩn khắt khe nhất nhưng lại vắng bóng màu “xanh” của tự nhiên. Có vẻ như tư duy về việc công trình bền vững phải có thật nhiều cây xanh đã in hằn trong suy nghĩ của SV kiến trúc. Hiện tại, phần nhiều lượng thông tin về tính bền vững trong kiến trúc của SV còn dừng lại ở định tính, nhiều hơn là định lượng. Chính vì thế, việc đưa những số liệu cụ thể hơn vào quá trình thiết kế của SV là cần thiết. Tuy nhiên, nếu muốn nhồi nhét lượng thông tin quá lớn và chuyên sâu như vậy đến cho SV trong thời lượng những môn học lý thuyết tại lớp, thì có thể sẽ bị phản tác dụng.

Hiện nay trên thế giới cũng đã có một vài nghiên cứu về việc ứng dụng công cụ LCA vào môi trường Xưởng thiết kế trong chương trình đào tạo kiến trúc bậc đại học. Trong môi trường xưởng thiết kế, SV sẽ được nhận phản hồi cùng với hướng dẫn hàng tuần từ giảng viên, từ đó cải thiện thiết kế của mình. Nhiều năm qua, những xưởng thiết kế ở các trường đại học trên thế giới đang dần tập trung hơn vào yếu tố môi trường thông qua những khía cạnh như tối ưu hóa nguồn năng lượng, thiết kế sinh học, tái sử dụng, cũng như LCA. Một ví đụ điển hình khá tương tự đã được thực hiện ở ĐH Bauhaus (Weimar, Đức), khi chương trình “Chiến lược thiết kế môi trường” đã diễn ra vào mùa hè năm 2017. Chương trình đã diễn ra trong vòng 2 tuần, nhiệm vụ thiết kế của SV là thiết kế một ký túc xá nhỏ.

Chương trình tập trung vào những chiến lược thiết kế bền vững, gồm cả năng lượng và vật liệu. Hollberg và nhóm nghiên cứu (2017) đã nhận xét rằng phần lớn các nhóm tham gia chương trình này sử dụng phương pháp tiếp cận từ trên xuống (top-down). Các SV trước tiên nghiên cứu hình khối, sau đó tới những hình thái kiến trúc chi tiết, và cuối cùng mới đến biện pháp thi công và vật liệu. Theo phương pháp này, ý tưởng thiết kế tổng quát sẽ hình thành trước tiên, nhờ vậy mà ý tưởng sẽ không bị giới hạn bởi bất kỳ công cụ tính toán nào. Điều này là cần thiết khi một trong những vấn đề của việc áp dụng công cụ tính toán một cách không kiểm soát sẽ dẫn đến những ý tưởng kiến trúc không đạt chuẩn. Tuy nhiên, phương pháp này sẽ yêu cầu nhóm thiết kế phải sẵn sàng thay đổi thiết kế ban đầu khi kết quả của việc tính toán hoàn thành. Nếu sự sẵn sàng thay đổi này không thực sự mạnh mẽ, thì sẽ không có sự cải thiện đáng kể nào trong tính bền vững của công trình. Mặt khác, trong khuôn khổ chương trình này, một nhóm SV đã sử dụng phương pháp tiếp cận từ dưới lên (bottom-up). Nhóm thiết kế đã nghiên cứu khá kỹ về các vật liệu tại địa phương, tính tái chế của chúng, rồi đến phương pháp thi công. Cuối cùng, dựa trên những vật liệu và biện pháp thi công tối ưu nhất làm cơ sở, nhóm thiết kế mới dần hình thành nên ý tưởng kiến trúc của công trình. Dựa trên sự quan sát của Hollberg và đồng nghiệp, khía cạnh môi trường của công trình đã được tích hợp khá tốt vào ý tưởng thiết kế. Tuy vậy, phương pháp này có khả năng khiến nhóm SV tiêu tốn quá nhiều thời gian vào quá trình nghiên cứu ban đầu, dẫn đến việc thiếu hụt thời gian cho phần hoàn thiện ý tưởng kiến trúc về sau.

Ngoài ra, dựa trên nghiên cứu nhiều năm của Gomes và đồng nghiệp (2022), nhóm đã chỉ ra rằng sự phối hợp giữa yếu tố môi trường và những yếu tố xung quanh vào những lớp thiết kế ở trường Đại học là cần thiết để SV có được khả năng giải quyết các vấn đề của xoay quanh dự án. Nhóm của Gomes cho rằng ý tưởng thiết kế cần được phát triển song song với những công cụ đo lường môi trường như LCA, vì chúng sẽ hiệu quả nhất khi được tích hợp từ sớm, và trải dài suốt quá trình thiết kế. Hơn nữa, công cụ tính toán LCA cũng nên được dạy từ sớm giống như CAD, vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tư duy kiến trúc của SV. Vào năm 2017, tại trường ĐH Campinas (UNICAMP), lần đầu tiên hình thức studio đã được kết hợp chung với việc đánh giá vòng đời tổng thể của công trình trong môn học Kiến trúc và Xây dựng Bền vững. SV đã được giới thiệu một công trình mẫu với những thông tin cơ bản sẵn có, đầy đủ để SV có thể sử dụng cho việc đánh giá vòng đời. Sau đó, SV sẽ được thiết kế lại công trình với những yếu tố được cho là bền vững, từ vật liệu đến phương pháp xây dựng, cuối cùng là so sánh ngược lại với công trình gốc. Yêu cầu của môn học là: SV phải thiết kế được một công trình giảm phát thải carbon ít hơn tối thiểu 10% so với công trình gốc.

 Các bước áp dụng vào quá trình thiết kế cho cuộc thi

Dựa trên kết quả đánh giá từ những chương trình xưởng thiết kế nêu trên, tác giả đã thử nghiệm ứng dụng phương pháp tính toán vòng đời công trình cơ bản vào quá trình thiết kế của SV tham dự Xưởng thiết kế Mùa Hè Xanh 2024. So sánh giữa hai phương pháp ứng dụng ở phần trước là từ trên xuống (top-down) và từ dưới lên (bottom-up), phương pháp bottom-up rõ ràng cho ra những kết quả khả quan hơn về cả khía cạnh môi trường và yếu tố thẩm mỹ kiến trúc của thiết kế. Chính vì thế, định hướng của tác giả chính là hướng đến việc chỉ dẫn nhóm SV hiểu được cách ứng dụng LCA vào ngay từ những bước đầu tiên của thiết kế, thúc đẩy SV luôn suy nghĩ, tư duy, và mạnh dạn thay đổi thiết kế của mình trong suốt quá trình tham gia cuộc thi.

Kết luận

Tóm lại, tính hiệu quả của LCA liên quan trực tiếp đến giai đoạn nó được vận dụng trong quá trình thiết kế. Ứng dụng LCA vào giai đoạn đầu của thiết kế sẽ tăng mạnh tính hiệu quả môi trường. Cùng với đó, đánh giá của SV về hiệu quả của LCA cùng với tính ứng dụng của nó vào những đồ án thiết kế sau này là khả quan (Hình 10). Tất cả SV đều nhận thấy được sản phẩm thiết kế của mình tác động đến môi trường như thế nào, và cách chúng trở nên tốt hơn trong suốt quá trình thiết kế. Phương hướng tiếp cận từ dưới lên (bottom-up) giúp SV thực sự hiểu được sự cần thiết của việc thiết kế kiến trúc song song với nghiên cứu môi trường. Mặc dù hiệu quả của việc ứng dụng LCA vào trong mô hình Xưởng thiết kế là khả quan (dựa trên đánh giá của SV), tuy nhiên để áp dụng được công cụ này vào chương trình giảng dạy bậc đại học, việc điều chỉnh lại định hướng thiết kế cùng với khung đề cương đánh giá là cần thiết. Hơn nữa, SV cũng cần phải được tiếp nhận kiến thức về LCA một cách bài bản và kỹ càng hơn, điều đó sẽ giúp ích cho việc phân tích và sử dụng những công cụ hỗ trợ cho quá trình thiết kế một cách tối ưu nhất.