Trong kiến trúc hiện đại, cây xanh xuất hiện ngày càng nhiều trên mái nhà, ban công, giếng trời, sân trong và mặt đứng công trình.Nhưng một công trình có nhiều cây chưa chắc đã là một công trình xanh.Bởi phía sau một mảng xanh đẹp mắt là hàng loạt bài toán cần được giải quyết đồng thời: tải trọng kết cấu, chống thấm, thoát nước, độ sâu giá thể, bộ rễ, hướng nắng, thông gió, tưới tiêu và công tác bảo trì lâu dài.

Nếu những yếu tố này không được tính toán từ đầu, cây xanh rất dễ trở thành một lớp trang trí tốn kém hơn là một thành phần thực sự của kiến trúc.Vì vậy, câu hỏi quan trọng không phải là:Ngôi nhà có bao nhiêu cây?Mà phải là:Cây xanh đang thực hiện chức năng gì trong công trình và hệ kiến trúc có đủ điều kiện để duy trì chức năng đó trong nhiều năm hay không?

Một ngôi nhà nhiệt đới hiện đại tại Việt Nam, hệ cây xanh được tổ chức có chủ đích tại ban công, giếng trời và mặt đứng. Kiến trúc rõ ràng, không phủ cây quá mức, thể hiện mối quan hệ giữa kết cấu, ánh sáng, thông gió và thực vật. Tông bê tông, đá và gỗ tự nhiên, ánh sáng buổi sáng. — Cây xanh trong kiến trúc nhà ở hiện đại.

1. Cây xanh trong kiến trúc trước hết là một bài toán kỹ thuật

Khi bố trí cây xanh trên mặt đất tự nhiên, tải trọng thường không phải vấn đề lớn.Nhưng khi đưa đất, nước và cây lên ban công, sân thượng hoặc mái công trình, toàn bộ hệ cảnh quan trở thành tải trọng bổ sung tác động trực tiếp lên kết cấu.Đây là điểm thường bị bỏ qua khi hình ảnh kiến trúc được phát triển trước hệ kỹ thuật.

Tải trọng phải tính ở trạng thái bão hòa nước

Không nên chỉ tính khối lượng đất khi khô.Sau mưa hoặc sau quá trình tưới, giá thể giữ nước và trọng lượng toàn hệ tăng đáng kể. Ngoài đất còn có cây trưởng thành, nước dự trữ, lớp thoát nước, vật liệu hoàn thiện, người chăm sóc và đôi khi cả thiết bị cảnh quan.

Các hướng dẫn thiết kế mái xanh cho thấy khối lượng bão hòa có thể thay đổi rất lớn tùy loại hệ.Mái xanh dạng mỏng có thể nằm trong khoảng khoảng 50–170 kg/m², trong khi những hệ intensive sâu hơn, có cây bụi hoặc cây lớn, có thể lên tới hàng trăm kg/m² và trong một số cấu hình khoảng 1.400 kg/m² hoặc hơn.Điều này cho thấy không nên áp dụng một con số tải trọng cố định cho mọi bồn cây.

Độ sâu đất phải đi theo loại cây

Một thảm cỏ hoặc lớp cây phủ thấp có hệ rễ hoàn toàn khác một cây thân gỗ cao vài mét.Độ sâu giá thể quyết định:

khả năng phát triển của bộ rễ
khả năng giữ nước
mức ổn định của cây khi có gió
khối lượng tác động lên sàn
nhu cầu tưới và bảo dưỡng.

Vì vậy, lựa chọn cây phải được thực hiện đồng thời với thiết kế kết cấu, chứ không nên đến cuối công trình mới lựa một cây đẹp rồi tìm vị trí đặt vào.

Giá thể nhẹ giúp giảm tải nhưng không phải cứ nhẹ là tốt

Trong nhiều hệ mái xanh hiện nay, người thiết kế sử dụng giá thể có thành phần khoáng nhẹ như perlite, đá núi lửa, vật liệu hữu cơ ổn định hoặc các hỗn hợp chuyên dụng thay vì dùng hoàn toàn đất tự nhiên.Mục tiêu không chỉ là giảm trọng lượng.

Một giá thể tốt còn phải cân bằng bốn yêu cầu:giữ ẩm, thoát nước, cung cấp môi trường phát triển cho rễ và giữ được cấu trúc lâu dài.Giá thể quá nhẹ nhưng giữ nước kém có thể khiến hệ tưới phải hoạt động liên tục.Ngược lại, đất quá bí hoặc giữ quá nhiều nước dễ gây úng rễ và làm tải trọng tăng không cần thiết.

2. Chống thấm mới là nền móng của một khu vườn trên cao

Nhiều sự cố sân thượng trồng cây không bắt nguồn từ cây mà bắt nguồn từ cấu tạo lớp sàn không phù hợp.Một mái xanh đúng kỹ thuật không đơn giản là:bê tông + chống thấm + đất + cây.Nó là một hệ nhiều lớp hoạt động cùng nhau.Các hệ green roof tiêu chuẩn thường bao gồm tối thiểu lớp chống thấm, kiểm soát rễ, lớp thoát nước, lớp lọc, giá thể và thực vật.

Một cấu tạo điển hình có thể gồm

1. Sàn kết cấu

Sàn bê tông chịu toàn bộ tải trọng của hệ mái xanh.Cao độ, độ dốc và vị trí thoát nước phải được xác định ngay từ giai đoạn thiết kế.

2. Hệ chống thấm

Đây là lớp bảo vệ công trình khỏi nước.Vật liệu được lựa chọn theo cấu tạo mái, điều kiện khí hậu, phương án thi công và yêu cầu tuổi thọ.Quan trọng hơn tên gọi vật liệu là chất lượng xử lý các vị trí giao nhau, cổ ống, chân tường, khe co giãn và miệng thu nước.Đây thường mới là những vị trí xảy ra sự cố.

3. Lớp kiểm soát rễ

Không phải mọi màng chống thấm đều mặc nhiên có khả năng chống rễ.Đối với hệ cây có khả năng phát triển rễ mạnh, cần có giải pháp root barrier tương thích.

4. Lớp bảo vệ và thoát nước

Hệ drainage giúp nước dư thoát nhanh khỏi vùng rễ.Mục tiêu là tránh hai hiện tượng trái ngược:cây thiếu nước và cây bị ngập nước.

5. Vải lọc

Vải địa kỹ thuật giúp hạn chế đất và các hạt mịn đi xuống lớp thoát nước.Nếu thiếu lớp này, hệ drainage có thể bị bít dần theo thời gian.

6. Giá thể và lớp cây

Đây mới là phần chúng ta nhìn thấy nhiều nhất.Nhưng nó lại nằm trên cùng của một hệ kỹ thuật mà phần quan trọng nhất gần như hoàn toàn bị che khuất.Đó là nghịch lý thú vị của kiến trúc xanh:phần đẹp nhất thường nằm trên phần kỹ thuật nhất.

Infographic mặt cắt kỹ thuật gồm sàn bê tông, chống thấm, root barrier, lớp bảo vệ, drainage, vải địa kỹ thuật, giá thể và cây.Nên thể hiện thêm mũi tên dòng nước về phễu thu. — Cấu tạo mái xanh và hệ chống thấm thoát nước.

3. Thoát nước quan trọng không kém chống thấm

Một bồn cây chống thấm tốt nhưng thoát nước kém vẫn có thể trở thành vấn đề.Nước tích tụ kéo dài sẽ làm tăng tải trọng, gây thiếu oxy cho rễ và tạo môi trường thuận lợi cho nấm hoặc côn trùng.Do đó khi thiết kế cần tính đến:

hướng dốc đáy bồn
miệng thu nước
lỗ thoát tràn
đường kiểm tra và vệ sinh
khả năng tháo nước khi drain bị nghẹt
khoảng cách giữa cổ ống và lớp đất.

Đối với sân thượng lớn, nên suy nghĩ hệ mái xanh như một phần của hạ tầng quản lý nước mưa chứ không chỉ là cảnh quan.Đây cũng là một trong những giá trị quan trọng của mái xanh: giữ lại một phần nước mưa, làm chậm dòng chảy và giảm lượng nước đổ ngay lập tức vào hệ thống thoát nước đô thị.

4. Cây xanh làm mát công trình bằng cách nào?

Một trong những lợi ích rõ ràng nhất của cây xanh trong kiến trúc là cải thiện vi khí hậu.Nhưng cơ chế này cần được hiểu đúng.Cây không hoạt động giống máy điều hòa.Hiệu quả làm mát chủ yếu đến từ ba cơ chế.

Che bức xạ mặt trời

Đây thường là cơ chế quan trọng nhất.Khi một tán cây che mặt đứng hoặc mái, một phần bức xạ mặt trời bị chặn trước khi đến lớp bê tông, kính hoặc vật liệu hoàn thiện.Bề mặt nhận ít năng lượng hơn sẽ nóng lên ít hơn.

EPA ghi nhận các bề mặt được che bóng có thể thấp hơn khoảng 11–25°C so với bề mặt không được che trong những điều kiện nhất định.Điều đó giải thích vì sao vị trí của cây thường quan trọng hơn số lượng cây.Một cây đặt đúng hướng Tây có thể có giá trị vi khí hậu lớn hơn nhiều cây đặt ở vị trí gần như không nhận nắng.

Thoát hơi nước

Cây hút nước từ đất và giải phóng hơi nước qua lá.Quá trình evapotranspiration sử dụng một phần nhiệt từ môi trường để chuyển nước sang trạng thái hơi, từ đó tạo hiệu ứng làm mát.Đây là cơ chế tự nhiên rất quan trọng của thảm thực vật đô thị.

Tổng hợp của EPA cho thấy các khu vực có cây xanh đô thị thường mát hơn những khu vực thiếu cây; một tổng quan của 308 nghiên cứu ghi nhận chênh lệch trung bình khoảng 1,6°C.Tuy nhiên, không nên chuyển hiện tượng này thành những câu quảng cáo kiểu:một cây tương đương mười máy lạnh.

Đó không phải cách so sánh kỹ thuật đáng tin cậy.Máy lạnh kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong một không gian kín với công suất xác định.Cây xanh tác động đến vi khí hậu thông qua một hệ sinh học mở.Hai hệ hoàn toàn khác nhau.

5. Mặt đứng xanh có thực sự giúp giảm nhiệt?

Có.Nhưng mức độ phụ thuộc rất lớn vào loại cây, độ phủ lá, hướng công trình, khoảng cách giữa cây và tường, độ ẩm, khí hậu và thời điểm đo.Một tổng quan khoa học về green façade công bố trên Renewable and Sustainable Energy Reviews cho thấy trong điều kiện thời tiết nóng, nhiệt độ bề mặt tường có cây xanh trung bình thấp hơn khoảng 3,2–3,5°C so với tường không có cây trong các nghiên cứu được phân tích.Con số này đáng tin cậy hơn việc tuyên bố mọi green façade đều làm tường mát hơn 10–15°C.

Mặt đứng xanh đặc biệt hiệu quả khi nó được xem như một lớp đệm khí hậu thứ hai cho công trình.Ví dụ:tường chính bên trong

khoảng không khí

hệ khung leo

lớp lá.

Khoảng không giữa cây và mặt đứng tạo bóng râm, thúc đẩy lưu thông không khí và giảm lượng bức xạ trực tiếp đến bề mặt công trình.

Mặt cắt ngôi nhà hướng Tây cho thấy bức xạ mặt trời, cây tạo bóng, khoảng đệm mặt đứng, luồng gió tự nhiên và quá trình thoát hơi nước. — Cây xanh giúp giảm bức xạ và cải thiện vi khí hậu công trình.

6. Mái xanh và hiệu ứng đảo nhiệt đô thị

Ở những đô thị mật độ cao, bê tông, mái tôn, asphalt và các bề mặt tối hấp thụ rất nhiều năng lượng mặt trời.Ban ngày chúng nóng lên.Ban đêm chúng tiếp tục giải phóng nhiệt.Đó là một phần nguyên nhân tạo ra hiệu ứng đảo nhiệt đô thị.

Mái xanh giúp thay thế một bề mặt hấp thu nhiệt mạnh bằng thảm thực vật và giá thể.Theo EPA, trong một số điều kiện nghiên cứu, nhiệt độ bề mặt mái xanh có thể thấp hơn mái truyền thống khoảng 31°C, dù mức chênh lệch thực tế thay đổi rất lớn theo hệ mái, thời tiết và khí hậu.

Một lợi ích khác thường ít được nhắc đến là lớp thực vật và giá thể có thể giúp giảm việc màng mái tiếp xúc trực tiếp với bức xạ UV và những biến thiên nhiệt độ bề mặt rất lớn.Điều này có thể tạo điều kiện thuận lợi cho tuổi thọ hệ mái nếu toàn bộ cấu tạo được thiết kế và thi công đúng.

7. Cây xanh có thực sự “lọc không khí” trong nhà?

Đây là phần cần đặc biệt cẩn trọng.Trong nhiều năm, các bài viết phổ biến thường nói:lưỡi hổ lọc formaldehyde

trầu bà lọc benzene

lan ý lọc VOC.

Những kết luận này phần lớn xuất phát từ các thí nghiệm trong buồng kín.Trong điều kiện phòng thật, không khí luôn trao đổi với bên ngoài, có nguồn ô nhiễm mới liên tục và thể tích lớn hơn rất nhiều.

Một nghiên cứu tổng hợp 12 nghiên cứu trước đó với 196 kết quả thực nghiệm cho thấy cần mật độ khoảng 10–1.000 cây trên mỗi mét vuông sàn để đạt tốc độ loại bỏ VOC tương đương với trao đổi không khí thông thường trong nhiều công trình.Nói đơn giản:một vài chậu cây trong phòng không thể thay thế hệ thông gió hoặc máy lọc không khí.Đây là điều rất quan trọng khi nói về kiến trúc xanh.Không nên biến sinh học thành phép màu.

8. Vậy cây trong nhà có giá trị ở đâu?

Giá trị lớn nhất của cây nội thất không nhất thiết nằm ở việc “lọc độc tố”.Nó nằm ở khả năng đưa thiên nhiên trở lại trải nghiệm sống của con người.

Cây có thể giúp:

giảm cảm giác khô cứng của vật liệu nhân tạo
tạo điểm nhìn nghỉ cho mắt
tăng cảm giác kết nối với thiên nhiên
tổ chức khoảng chuyển tiếp giữa trong và ngoài
hỗ trợ thiết kế biophilic
tạo cảm giác riêng tư
định hình không gian mà không cần xây thêm vách đặc.

Đây là những giá trị kiến trúc rất thực.Và chúng không cần phải được “nâng cấp” thành những tuyên bố khoa học quá mức.

9. Chọn cây theo vi khí hậu, không chọn theo hình ảnh Pinterest

Một lỗi phổ biến trong thiết kế là lựa cây dựa trên hình ảnh tham khảo.Thấy một biệt thự nhiệt đới ở Bali rất đẹp nên mang toàn bộ ngôn ngữ thực vật đó về một nhà phố thiếu sáng tại TP.HCM.Kết quả thường không như mong muốn.Cây là sinh vật sống.

Mỗi loại có nhu cầu khác nhau về:

cường độ ánh sáng
thời gian chiếu sáng
độ ẩm
tốc độ gió
lượng nước
kích thước bộ rễ
pH và cấu trúc giá thể.

Vì vậy, kiến trúc sư nên bắt đầu bằng cách đọc vi khí hậu của từng vị trí.

Ban công hướng Tây

Ưu tiên cây chịu nắng và chịu nhiệt.Tán cây có thể được tổ chức để giảm bức xạ trực tiếp vào mặt đứng.

Giếng trời

Phải kiểm tra lượng ánh sáng thực tế ở từng tầng.Một giếng trời sáng ở tầng trên có thể rất tối ở tầng trệt.

Không gian thiếu sáng

Không nên kỳ vọng cây có thể sống tốt chỉ vì được gọi là “cây nội thất”.Ngay cả các loài chịu bóng cũng cần ánh sáng để quang hợp.

Sân thượng

Ngoài nắng còn phải tính gió.Một số cây có tán đẹp ở mặt đất nhưng không thích hợp khi đưa lên tầng cao do tải gió lớn.

10. Bốn câu hỏi phải trả lời trước khi đặt một cây vào công trình

Một cách đơn giản, trước khi thiết kế một hệ cây xanh, có thể đặt bốn câu hỏi.

Thứ nhất: Cây này giải quyết vấn đề gì?

Che nắng?

Tạo riêng tư?

Giảm bức xạ?

Tạo cảnh quan?

Hay chỉ để trang trí?

Nếu không xác định được chức năng, rất dễ sử dụng cây một cách hình thức.

Thứ hai: Cây có sống được ở đây không?

Nắng.

Gió.

Nước.

Không gian phát triển rễ.

Khả năng bảo trì.

Tất cả đều phải phù hợp.

Thứ ba: Công trình có chịu được cây không?

Đây là câu hỏi về kết cấu, chống thấm, thoát nước và vận hành.

Thứ tư: Sau năm năm nó sẽ như thế nào?

Đây mới là câu hỏi khó.Kiến trúc không nên chỉ được thiết kế cho ngày bàn giao.

Cây lớn lên.

Rễ phát triển.

Tán thay đổi.

Lá rụng.

Hệ thống tưới xuống cấp.

Một thiết kế tốt phải hình dung được công trình ở năm thứ năm, năm thứ mười, thậm chí xa hơn.

11. Cây xanh không thể sửa một kiến trúc sai

Một ngôi nhà thiếu thông gió không thể giải quyết bằng cách đặt thêm mười chậu cây.Một mặt đứng hướng Tây không được xử lý bức xạ hợp lý cũng không thể chỉ dựa vào một hàng cây cảnh.Một giếng trời thiết kế sai tỷ lệ cũng không tự nhiên trở thành “kiến trúc xanh” khi đặt cây bên dưới.

Trình tự đúng nên là:Hướng nắng → hướng gió → hình khối → mặt bằng → lớp vỏ công trình → thông gió → chiếu sáng → cây xanh.Khi bản thân công trình đã khai thác tốt điều kiện tự nhiên, cây xanh mới trở thành lớp cộng hưởng.Đó là sự khác biệt giữa đưa cây vào kiến trúc và thiết kế kiến trúc cùng với cây.

Chia ảnh thành hai nửa.Bên trái: cây được tính từ đầu, có drain, tưới, ánh sáng, khoảng phát triển rễ.

Bên phải: bồn cây đặt tùy tiện, thiếu drain, cây lớn sát kết cấu, nước đọng. — Sai lầm khi thiết kế cây xanh trong công trình.

Tại Kiến Trúc KINH BAN,https://kientruckinhban.vn/thu-vien/kien-truc-xanh chúng tôi nhìn nhận cây xanh như một thành phần của hệ kiến trúc chứ không phải lớp trang trí được bổ sung sau cùng.Một công trình xanh trước hết phải vận hành hợp lý.Nắng phải được kiểm soát.Gió phải có đường đi.Ánh sáng tự nhiên phải được phân phối hợp lý.Nước phải được thoát đúng cách.Kết cấu phải chịu được hệ cảnh quan trong suốt vòng đời công trình.

Khi những nền tảng đó được giải quyết, cây xanh mới thực sự phát huy giá trị về vi khí hậu, cảnh quan và chất lượng sống.Chúng tôi không dùng cây để che một thiết kế chưa tốt.Chúng tôi muốn mỗi khoảng xanh đều có lý do tồn tại.Đó cũng là cách KINH BAN theo đuổi một quan niệm đơn giản về kiến trúc bền vững:ít hình thức hơn, nhiều giá trị sử dụng hơn và bền vững hơn theo thời gian.