Kinh nghiệm làm mát đô thị của một số nước trên thế giới

MTXD - Tuỳ vào đặc trưng quy mô đô thị, quy hoạch, chính sách của mỗi thành phố, mỗi quốc gia sẽ có những giải pháp riêng, phù hợp để làm mát đô thị, mang lại nhiều lợi ích về sức khỏe, hạnh phúc, năng suất, chất lượng không khí và hệ thống năng lượng…

Nhận thức được những tác động đến môi trường, phát triển kinh tế - xã hội, nhiều nơi trên thế giới đã có những giải pháp cụ thể từ quy hoạch, chính sách đến việc thực thi các hành động giảm thiểu. Bài viết trình bày một số trường hợp điển hình ở các nước trên thế giới có các giải pháp, hành động cụ thể nhằm làm mát cho đô thị.

1. Trung Quốc xây dựng thành phố bọt biển giúp chống nóng

Khái niệm “thành phố bọt biển” đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và học thuật. Người ta thường sử dụng “bọt biển” để mô tả chức năng hấp phụ của thành phố.

Năm 2014, Chính phủ Trung Quốc đã ban hành một sắc lệnh nhằm xây dựng “thành phố bọt biển” với mục đích ngăn chặn lũ lụt. Châu Hải xây dựng hơn 115 km2 cơ sở hạ tầng thành phố bọt biển kể từ năm 2016, chiếm gần 1/4 tổng diện tích xây dựng đô thị. Theo đó, Châu Hải hạn chế sử dụng các bề mặt cứng, chẳng hạn như đường và vỉa hè, thành các bề mặt có thể thấm, lọc và lưu trữ nước, sau đó giải phóng nước dự trữ để sử dụng.

Thành phố bọt biển đã thành công trong việc giảm thiểu vấn đề ngập lụt và cũng góp phần làm giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị. Một nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng gạch xốp và bê tông xốp có thể làm giảm nhiệt độ bề mặt mặt đường lần lượt là 12 và 20oC, giảm nhiệt độ không khí khoảng 1oC. Một mái nhà được bao phủ bởi thực vật có thể tạo ra tác động giúp giảm nhiệt độ không khí khoảng 0,1 - 0,3oC, đồng thời đạt được hiệu suất làm mát cao nhất là 0,82oC.

Để đối phó với nắng nóng, lũ lụt và các thách thức môi trường khác liên quan đến tốc độ tăng trưởng nhanh chóng, Thượng Hải là một trong những thành phố hàng đầu của Trung Quốc trong việc áp dụng các chính sách công trình xanh và phát triển xanh.

Năm 2014, thành phố đặt mục tiêu bổ sung 400 nghìn m2 mái và tường xanh vào năm 2016 và mục tiêu dài hạn hơn là đạt 2 triệu m2 vào năm 2020. Sáng kiến này chủ yếu nhằm cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng, khả năng giữ nước mưa và chất lượng không khí, dự kiến nó cũng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc làm mát đô thị bởi vì nó tập trung ở trung tâm thành phố, nơi nhiệt độ tăng cao và các giải pháp làm mát có thể được triển khai ở khoảng cách đủ gần để kích hoạt việc giảm nhiệt độ không khí. Thành phố đang kết hợp chương trình mái nhà xanh với diện tích trồng cây rộng rãi trên mặt đất, vỉa hè thấm nước, không gian xanh và hồ nhân tạo ở quận Lingang (hoặc Nanhui), được gọi chung là “thành phố xốp” của Thượng Hải (Hình 2).

2. Singapore làm mát quốc đảo

Singapore đã chứng kiến nhiệt độ tăng 1,1°C kể từ năm 1972 (National Climate Change Ban thư ký nd). Sự nóng lên này được khuếch đại bởi hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, có thể làm tăng nhiệt độ ở các khu đô thị lên tới 7°C so với các khu vực ngoại thành gần đó. Singapore đã đầu tư nguồn lực đáng kể vào cách tiếp cận dựa trên nghiên cứu để phát triển đô thị tích hợp làm mát.

Để đạt được mục tiêu đó, Quỹ Nghiên cứu Quốc gia đã tài trợ cho một tập đoàn các tổ chức nghiên cứu gọi là Cooling Singapore để phát triển lộ trình nhằm giảm nhiệt độ của đất nước và cải thiện tiện nghi nhiệt. Cooling Singapore cũng tổ chức các cuộc họp thường xuyên và các chiến dịch tiếp cận cộng đồng để nâng cao nhận thức về vấn đề nhiệt độ đô thị [6].

Các nhà nghiên cứu của dự án đã phát triển một số sản phẩm như: (1) Mô phỏng rất chi tiết về các yếu tố quyết định nhiệt độ đô thị ở Singapore, tập trung vào mô hình hóa mức tăng và giảm năng lượng nhiệt trên nhiều lĩnh vực; (2) Đánh giá toàn diện 86 biện pháp nhằm giảm nhiệt đô thị và cải thiện tiện nghi nhiệt bao gồm hình học đô thị, thúc đẩy không gian xanh, thay đổi vật liệu xây dựng, giảm nhiệt do con người tạo ra và các chiến lược khác; (3) Hướng dẫn về các công cụ và mô hình hiện có mà chính phủ Singapore có thể sử dụng để đánh giá tác dụng của các chiến lược giảm nhiệt đô thị và tăng cường tiện nghi nhiệt; (4) Báo cáo nêu các bên liên quan hiện có ở địa phương và khu vực liên quan đến phân tích nhiệt đô thị và giảm nhẹ.

Không gian xanh của Singapore.

Dự án nghiên cứu Làm mát Singapore 2.0 nhằm mục đích xây dựng Bộ đôi Kỹ thuật số khí hậu đô thị (DUCT) cho Singapore bằng cách tích hợp tất cả các mô hình tính toán có liên quan (môi trường, bề mặt đất, công nghiệp, giao thông, năng lượng xây dựng) cũng như các mô hình khí hậu quy mô khu vực và quy mô vi mô được sử dụng trong nghiên cứu UHI và tiện nghi nhiệt ngoài trời (OTC) trước đây. Nhóm dự án sẽ hợp tác chặt chẽ với các cơ quan Chính phủ có liên quan để sử dụng DUCT nhằm đánh giá các kịch bản mạnh mẽ về mặt định lượng cho phân tích UHI và OTC.

Làm mát Singapore 2.0 được xây dựng dựa trên kết quả của các dự án nghiên cứu trước đó Làm mát Singapore 1.0 và Làm mát Singapore 1.5. Trong Cooling Singapore 1.0 (2017 - 2018), nhóm dự án đã chọn các số liệu và công cụ phù hợp để đánh giá UHI và OTC, phát triển danh mục các biện pháp giảm thiểu nhiệt tiềm năng cũng như xác định những lỗ hổng kiến thức và công nghệ để định hướng các hoạt động R&D trong tương lai.

Trong Làm mát Singapore 1.5 (2019 - 2020), nhóm dự án đã đánh giá và đo lường các chiến lược làm mát tiềm năng, tạo ra một hệ thống hỗ trợ quyết định để đánh giá OTC của các chiến lược khác nhau và phát triển các hướng dẫn thiết kế đô thị thích ứng với khí hậu cho Singapore [1].

Đồng thời giải quyết các câu hỏi như: (1) Tác động của sự phát triển đô
thị trong tương lai đến khí hậu đô thị là gì? (2) Làm thế nào có thể giảm thiểu nhiệt độ đô thị ở Singapore một cách hiệu quả? (3) Mối quan hệ giữa các nguồn nhiệt chính do con người tạo ra và khí hậu đô thị là gì? (4) Có sự khác biệt nào trong các phương pháp giảm thiểu giữa hiệu ứng UHI quy mô lớn hơn và các vấn đề OTC quy mô nhỏ hơn ở Singapore?

Thực tế, từ năm 1967, Thủ tướng Lý Quang Diệu đưa ra mục tiêu thành phố xanh. Ngày nay, Singapore là một trong những thành phố xanh nhất thế giới xét về thảm thực vật đô thị. Một trong những khu vực được nhắc đến là Gardens by the Bay (Công viên bên vịnh), một công viên từng đạt Giải thưởng International Garden Tourism năm 2016. Và bên trong tòa nhà kính này, nhiệt độ ở mức dễ chịu là 24oC. Đó là bởi vì phần mái vòm, cùng với 20 tòa nhà gần đó, nơi ở của hàng nghìn người, được làm lạnh bởi hệ thống làm mát dưới lòng đất lớn nhất thế giới. Tại đây sử dụng một nhà máy trung tâm rất lớn để làm mát nước và sau đó dẫn nước vào các tòa nhà ngân hàng, các tòa tháp dân cư, trung tâm triển lãm, trung tâm mua sắm, khách sạn Marina Bay Sands mang tính biểu tượng của thành phố, và khu phức hợp sòng bạc.

Khi lập kế hoạch xây dựng một thành phố đáng sống và có khả năng chống nóng, Singapore đã thực hiện các biện pháp giảm thiểu sức nóng đô thị và thúc đẩy công nghệ cũng như đổi mới trong chính sách và quy hoạch. Từ năm 1948 - 2016, nhiệt độ trung bình hàng năm ở thành phố này đã tăng với tốc độ trung bình 0,25°C mỗi thập kỷ. Nhiệt độ trung bình hàng ngày được dự đoán sẽ tăng từ 1,4°C lên 4,6°C vào cuối thế kỷ này. So với các khu vực có rừng, các khu vực xây dựng ở Singapore nóng hơn khoảng 0 - 2°C vào ban ngày và 2 - 4°C vào ban đêm. Đối mặt trực tiếp với điều này, phản ứng của Singapore tập trung vào ba mặt trận [5]: (1) Tạo hành lang đón gió và tối ưu hóa bóng mát; (2) Giảm sự hấp thụ nhiệt; (3) Giảm phát thải nhiệt.

Cách tiếp cận tổng thể được hỗ trợ bằng phép đo, mô hình hóa và được củng cố bằng nghiên cứu về các lĩnh vực khác nhau bao gồm cây xanh đô thị, vật liệu làm mát và làm mát khu vực cùng nhiều lĩnh vực khác.

Đáng chú ý trong chiến lược chống nóng đô thị của Singapore. Thứ nhất, về cây xanh đô thị, kế hoạch xanh 2030 của Singapore và tầm nhìn Thành phố trong thiên nhiên đảm bảo sẽ có thêm 1.000 ha không gian xanh trong vòng 10 - 15 năm, với mọi cư dân đều cách công viên trong vòng 10 phút đi bộ vào năm 2030; Thứ hai, Skyrise Greening được khuyến khích từ năm 2009 thông qua chương trình Cảnh quan cho Không gian đô thị và Nhà cao tầng (LUSH), đã đưa hơn 300 ha cây xanh vào các khu phát triển mới. Cây xanh thẳng đứng trên mặt tiền tòa nhà đóng một vai trò quan trọng, mang lại bóng mát, giảm hóa đơn năng lượng và nâng cao sự thoải mái cho người đi bộ. Che nắng cho các tòa nhà bằng cây xanh thẳng đứng giúp giảm đáng kể tải năng lượng làm mát từ 10 đến 31%, với ảnh hưởng làm mát kéo dài đến một mét tính từ bức tường xanh; Thứ ba, vật liệu sáng tạo, các dự án thí điểm sử dụng sơn mát trong các khu dân cư nhà ở công cộng, tác động đến gần 80% dân số. Những phát hiện sơ bộ cho thấy lớp sơn phủ mát có thể làm giảm nhiệt độ môi trường xung quanh các tòa nhà tới 2°C.

3. Mái nhà mát MODROOF, ẤN ĐỘ [3][2]

Là một trong những thành phố phát triển nhanh nhất Ấn Độ, Ahmedabad là trung tâm kinh tế của bang Gujarat và là nơi sinh sống của 7,2 triệu người. Nằm ở khu vực phía Tây khô cằn của Ấn Độ, điều kiện khô ráo, ấm áp của Ahmedabad tạo điều kiện thuận lợi cho các đợt nắng nóng. Năm 2017, Tập đoàn Thành phố Ahmedabad đã công bố sáng kiến lắp đặt 3.000 mái nhà mát mẻ cho những ngôi nhà có thu nhập thấp (khoảng 2% tổng số nhà có thu nhập thấp trong Thành phố) (Tập đoàn Thành phố Ahmedabad 2017).

Hình 1: Mô hình cơ bản của thành phố bọt biển (Đồ họa: Cơ quan cấp thoát nước Hongkong).

Hình 2: Công viên bọt biển lớn nhất thành phố "Starry Sky", Thượng Hải (Ảnh: Shine).

Hình 3: Không gian xanh của Singapore (Ảnh: Internet).

Thí điểm đã sử dụng ModRoof, một sản phẩm mái lợp modul sáng màu được làm từ bao bì và chất thải nông nghiệp để thay thế cho mái lợp bằng kim loại hoặc sbestos. Thànhm phố đã hoàn thành việc lắp đặt vào tháng 5/2017. Tổng chi phí của dự án là 10.924 USD, với chi phí trung bình là 3,51 USD cho mỗi hộ gia đình. Những ngôi nhà có mái mát đã giảm nhiệt độ trong nhà từ 2 - 3°C.

Năm 2018, sáng kiến này đã kết hợp các lớp phủ sơn phản chiếu năng lượng mặt trời (trong trường hợp này là lớp phủ vôi trắng có sẵn tại địa phương với giá 0,75 USD/m2) và 25 nhà phát triển bất động sản địa phương đã đồng ý mở rộng mái mát cho các tòa nhà tư nhân ở Ahmedabad trên cơ sở tự nguyện. Các bước tiếp theo của thành phố bao gồm bổ sung mái mát cho nhiều tòa nhà thành phố hơn, áp dụng cơ chế khuyến khích mái mát cho các tòa nhà tư nhân, kết hợp các sáng kiến mái mát vào quy tắc xây dựng thành phố và thiết lập cơ chế tài chính và ngân sách ổn định.

 Gautam Shah, Thị trưởng Ahmedabad, sơn lớp phủ mái mát đầu tiên trong thành phố, tháng 5 năm 2017 (IIPH-G). Việc lắp đặt ModRoof ở Ahmedabad bởi Mahila Housing SEWA Trust (Mahila Housing SEWA Trust, 2016).

4. Hòn đảo mát mẻ thành phố Paris, Pháp

Giống như nhiều thành phố, Paris đã áp dụng chiến lược làm mát đô thị để ứng phó với tình trạng khẩn cấp về nắng nóng đặc biệt dữ dội. Đợt nắng nóng ở châu Âu năm 2003 chứng kiến nhiệt độ tăng trên 40°C và duy trì ở mức ít nhất 35°C trong 9 ngày liên tiếp ở Paris. Gần 1.100 người chết trong thành phố trong đợt nắng nóng, 88% trong số đó sống một mình. Thành phố dự kiến sẽ phải đối mặt với các đợt nắng nóng thường xuyên và dữ dội hơn do ảnh hưởng của BĐKH. Để ứng phó, thành phố đã thực hiện 4 sáng kiến liên quan nhằm tạo ra các khu vực có khả năng chống nóng trên toàn thành phố.

Hình 4: Sáng kiến Mái nhà Mát Ahmedabad, Ấn Độ.

Hình 5: Bản đồ các hòn đảo làm mát ở Pari.
 

Những hòn đảo mát mẻ [4]: Sáng kiến này nhằm mục đích giúp mọi người dân Paris có thể đến được “hòn đảo mát mẻ” trong vòng 7 phút đi bộ vào năm 2020. Một hòn đảo mát mẻ được định nghĩa là một khu vực nghỉ ngơi được làm mát tự nhiên hoặc tích cực khỏi sức nóng. Đây có thể là bất cứ thứ gì từ khu vực bơi lội, hệ thống phun nước/sương mù và tòa nhà thành phố có máy lạnh cho đến những nơi thờ cúng và công viên. Ngoài vai trò là địa điểm làm mát khẩn cấp trong các đợt nắng nóng cực độ, đảo mát còn làm giảm đảo nhiệt đô thị nói chung, nâng cao nhận thức về nhiệt và khả năng phục hồi nhiệt, đồng thời cải thiện khả năng tiếp cận các công viên và không gian mở trong Thành phố. Vào mùa hè năm 2018, hơn 800 hòn đảo không khí mát mẻ đã được định vị và có thể tiếp cận vào ban ngày và hơn 150 hòn đảo vào ban đêm (Hình 5):

Thành phố cũng đánh giá các địa điểm thích hợp để làm mát vào ban đêm, chủ yếu là ở không gian xanh rộng mở. Các vị trí được cấp mã màu để biểu thị mức độ làm mát dành cho cư dân. Thành phố có kế hoạch thêm 300 hòn đảo mát mẻ vào năm 2030, bao gồm 20 nghìn cây mới được trồng và 90 vùng nước mới phù hợp để làm mát.

5. Kết luận

Các nước phát triển như Trung Quốc, Singapore hay Pháp đều triển khai các giải pháp cụ thể về việc giảm nhiệt đô thị cho các thành phố lớn. Việc tích hợp vào quy hoạch như Singapore cho thấy một tầm nhìn rất xa của lãnh đạo trong việc đảm bảo môi trường sống xanh, sạch. Đối với những đô thị đã tồn tại nhiều năm, những giải pháp mang tính thích ứng như Thượng Hải (Trung Quốc), Paris (Pháp) cũng đã cho thấy sự quyết tâm trong việc thay đổi về không gian đô thị, chiến lược xanh hoá đô thị để giảm nhiệt.

Các biện pháp ứng phó với tác động của UHI có thể được phân loại thành thích ứng hoặc giảm nhẹ. Các điều chỉnh được thực hiện để giảm tác hại, trong khi giảm thiểu là một hoạt động được thực hiện để giảm cường độ hoặc mức độ ảnh hưởng. Các đô thị lớn trên thế giới đưa ra các chiến lược khác nhau xoay quanh việc thích ứng hoặc giảm nhẹ tuỳ theo đặc thù mỗi đô thị của họ. Sẽ không có một giải pháp chung cho hầu hết các đô thị. Để đưa ra một chiến lược cụ thể cho mỗi đô thị của Việt Nam, cần thiết phải thực hiện các nghiên cứu chuyên sâu hơn, xem xét một cách đầy đủ về quy hoạch, đặc điểm, thành phần, cấu trúc cơ sở hạ tầng và mối liên hệ của chúng với các yếu tố tác động.

NGUYỄN THÀNH LUÂN*, HOÀNG MINH SƠN**

(*) Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học sông biển,
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam.
(**) Chuyên gia nghiên cứu chính sách và quản trị.
 

TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] About Cooling Singapore, https://sec.ethz.ch/research/cs/About.html.
[2] Cool Roofs, 2018, Protecting Local Communities and Saving Energy, Issue Brief.
[3] ESMAP. 2020. Primer for Cool Cities: Reducing Excessive Urban Heat. Energy Sector Management Assistance Program (ESMAP) Knowledge Series 031/20. Washington, DC: World Bank.
[4] Parcours et îlots de fraîcheur à Paris, https://www.apur.org/fr/nos-travaux/ parcours-ilots-fraicheur-paris.
[5] Phua Shi Hui, 2023. Cool solutions for a hotter climate: Tackling urban heat island effect with innovation, https://blogs.worldbank.org/en/sustainablecities/ cool-solutions-hotter-climate-tackling-urban-heat-island-effect-innovation.
[6] Strategies for Cooling Singapore A catalogue of 80+ measures to mitigate urban heat island and improve outdoor thermal comfort, https://doi.org/10.3929/ ethz-b-000258216.
[7] Sponge City – Shanghai, https://ecociv.my.site.com/W12Blueprint/s/casestudy/a0V5w00000aNacvEAC/sponge-city-shanghai.