Chưa bao giờ ngành xây dựng toàn cầu phải đối mặt với nhiều thách thức như hiện nay- từ việc phải kiềm chế sử dụng năng lượng cho tới xây dựng ra những tòa nhà suất cao mà vẫn giảm được lượng khí thải carbon dioxide và đảm bảo an ninh năng lượng trong những năm tới. Vậy làm thế nào chúng ta có thể thiết kế các tòa nhà hoặc cải tổ thêm những cấu trúc hiện hữu mà vẫn đáp ứng được các mục tiêu khí hậu?

Bạn có biết mỗi năm gia đình mình tiêu thụ bao nhiêu điện? Và lượng tiêu thụ điện của tòa nhà văn phòng nơi bạn làm việc? Mặc dù nhiều người có thể biết sơ sơ về số tiền chi cho hóa đơn tiền điện của mình, nhưng họ không mấy khi biết phải tốn bao nhiêu điện để vận hành ngôi nhà của mình (chẳng hạn như để sưởi, để cấp nước nóng và chiếu sáng) – nói ngắn gọn, đó là “Dấu chân carbon” của ngôi nhà. Thật đáng ngạc nhiên vì đó chính là thắc mắc đầu tiên bạn phải tự hỏi mình nếu muốn giảm bớt chi phí tiêu thụ điện trong các hóa đơn của bạn.

Ngày nay, hầu hết chúng ta đều biết chúng ta cần phải cắt giảm tiêu thụ năng lượng bằng cách dùng nhiều ngôi nhà tiết kiệm năng lượng. Trong thực tế, các thiết bị hạng A và chiến lược bảo tồn năng lượng mạnh mẽ có thể giúp tiết kiệm tiền bạc và năng lượng ở nhà. Tùy thuộc vào ngân sách của bạn, bạn có nhiều lựa chọn tồn tại để cắt giảm chi phí - từ vài tinh chỉnh nhỏ cho tới cải tạo lớn. Bằng cách áp dụng một loạt các kỹ thuật trong nhà - một số chỉ cần vài thao tác điều chỉnh nhỏ - bạn có thể tiết kiệm đáng kể chi phí năng lượng và carbon.

Hãy thử tưởng tượng cộng gộp tất cả các ngôi nhà và các tòa nhà thương mại và công cộng trên toàn thế giới. Điều này có ý nghĩa gì trong điều kiện cụ thể? Ngạc nhiên (hay đáng sợ) thay, theo Báo cáo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) – Bước chuyển tiếp thành các công trình bền vững, các tòa nhà tiêu thụ 1/ 3 năng lượng sử dụng trên toàn thế giới và là một nguồn phát thải khí carbon dioxide ngang ngửa . Hơn thế nữa,  theo báo cáo của IEA, nếu không có hành động để cải thiện hiệu quả năng lượng trong lĩnh vực xây dựng, nhu cầu năng lượng sẽ tăng lên 50% vào năm 2050. Trừ khi chúng ta chủ tâm để ý trong công tác thiết kế, xây dựng và cải tạo các tòa nhà, chúng ta có thể khiến các thành phố của mình rơi vào tình cảnh thiếu năng lượng sử dụng trong nhiều thập kỷ tới.

Lúc này rất cần phải hành động, không chỉ vì xu hướng năng lượng mà còn vì các toày  nhà là một ngành công nghiệp có khả năng thay thế thấp. Chỉ đơn thuần hành động với các tòa nhà mới là chưa đủ, mà công tác cải thiện hiệu suất những tòa nhà hiện trạng cũng vô cùng quan trọng.

Những tòa nhà ít phát thải carbon

Hãy thử cân nhắc xem. Theo Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC), "trong toàn bộ ngành xây dựng, phần tiết kiệm carbon lớn nhất vào năm 2030 là trang bị thêm cho các tòa nhà hiện có và thay thế thiết bị sử dụng năng lượng", và chúng ta có thể  tiết kiệm 50% đến 75% năng lượng trong các tòa nhà thương mại có sử dụng thông minh những biện pháp hiệu quả năng lượng.

Một trong những khác biệt lớn giữa các tòa nhà mới và những tòa nhà hiện trạng là trong giai đoạn tiền thiết kế các cấu kiện tu bổ và điều chỉnh, cần phải nghiên cứu chi tiết kết cấu xây dựng hiện có và đưa ra mọi ràng buộc thiết kế. Các chiến lược thiết kế tương tự sẽ áp dụng cho cả hai, nhưng các nhà thiết kế sẽ không có nhiều biên độ để định hình lại các tòa nhà hiện có.

Tạp chí ISOfocus đã hỏi các chuyên gia ngành công nghiệp về quan điểm đối với những vấn đề  này và những gì thực sự cần phải được thực hiện để nâng cao hiệu quả năng lượng và đảm bảo các công trình xây dựng hoặc cải tạo có thể góp phần giảm thiểu tác động của chúng trên các hóa đơn năng lượng, ô nhiễm không khí và khí thải carbon - và làm thế nào các tiêu chuẩn ISO có thể giúp.

Viện Nghiên cứu cách nhiệt (FIW) là một trong số các viện nghiên cứu và thử nghiệm hàng đầu về vật liệu cách nhiệt ở Đức, hoạt động trên toàn thế giới. Phạm vi hoạt động của viện bao gồm điều tra trong phòng thí nghiệm, kiểm tra ngoài trời, thực hành tại chỗ, nghiên cứu, đào tạo tiên tiến và tiêu chuẩn hóa.

Andreas Holm, Trưởng FIW và Chủ tọa Ủy ban Kỹ thuật ISO/TC 163, Hiệu suất nhiệt và sử dụng năng lượng trong môi trường xây dựng, tiểu ban SC 1, Phương pháp đo và thử nghiệm, đã giải thích rằng, đối với nước Đức, giống như nhiều nước châu Âu khác, một trong những thách thức lớn là điều chỉnh các tòa nhà hiện có để trở nên hiệu quả hơn. "Nhiều tòa nhà mới xây dựng có thể tiết kiệm năng lượng triệt để, nhưng để tạo ra tác động đáng kể về tiêu thụ năng lượng tổng thể, chúng ta cần phải nâng cao hiệu quả năng lượng của các tòa nhà hiện có để phù hợp với tiêu chuẩn ngày nay". Đối với Holm, tốc độ cải tiến hiện nay của các tòa nhà cũ là quá chậm, mới đạt khoảng 1% ở nhiều nước Trung Âu, có nghĩa chúng ta sẽ phải mất hàng trăm năm để cải tổ được hết mọi tòa nhà mà chúng ta đã có.

Trong hầu hết các khu vực trên thế giới, phần lớn hoạt động tiêu thụ điện trong lĩnh vực xây dựng là để sưởi ấm và làm mát. Theo ông Holm, ở hầu hết mọi trường hợp, năng lượng bị thất thoát qua vỏ xây dựng (tường, mái…) – tức là ranh giới giữa nội thất điều hòa của tòa nhà và ngoài trời. Việc cải tổ các tòa nhà cũ có thể làm giảm đáng kể năng lượng cần để sưởi ấm và làm mát chúng - con đường duy nhất để có thể giảm bớt đáng kể các dấu chân năng lượng của những tòa nhà hiện hữu.

Ví dụ, có thể tính hiệu suất năng lượng của các tòa nhà bằng cách áp dụng tiêu chuẩn ISO 16.346: 2013, Hiệu suất năng lượng của các tòa nhà - Đánh giá hiệu suất năng lượng tổng thể. Tiêu chuẩn này còn được bổ trợ bởi một số tiêu chuẩn ISO khác vốn được sử dụng để tính toán các đặc tính nhiệt của các vỏ xây dựng (tường, mái và tầng hầm) và các vật liệu xây dựng riêng lẻ. Những tiêu chuẩn này được dùng để tham khảo khi thể hiện hiệu suất trong các tài liệu thương mại và các quy định xây dựng trên toàn thế giới.

Holm khẳng định rằng mặc dù lịch sử ngành xây dựng là ngành mang tính chất quốc gia nhưng hiện giờ nó đang dần có tính quốc tế hơn. "Các nhà cung cấp xây dựng đang ngày càng hoạt động tại các nhiều nước khác nhau, và các nhà cung cấp và nhà thầu cũng ngày càng phổ biến quốc tế hơn", ông nói.

Khi mà các chính phủ đang chịu áp lực ngày càng tăng để duy trì nồng độ cacbon thấp, tin tốt là nhiều tiêu chuẩn Quốc tế đã được  phát triển, Holm nói. "Chúng ta cần điều này vì, xét tổng thể, thế giới đang ngày càng đổi mới, quốc tế hóa và cả ngành xây dựng cũng vậy. Nhiều tiêu chuẩn rất khó áp dụng, và nếu bạn làm một phép tính với một tiêu chuẩn này hay tiêu chuẩn khác, thì kết quả có thể khác đi. "

Hơn nữa, ông nói thêm, "tiêu chuẩn giúp giảm chi phí, làm cho các tòa nhà của chúng ta thân thiện với môi trường và tăng sự thoải mái cho không gian bên trong". Bằng cách giảm được chi phí cho hóa đơn tiêu thụ điện và bù đắp chi phí, chúng sẽ giúp đảm bảo môi trường trong lành hơn, sử dụng năng lượng hiệu quả hơn và tăng phúc lợi cho đời sống con người.

Xây dựng bền vững

Viện Hài hoà Quốc tế về Xây dựng và Nhà ở (IIBH) đóng một vai trò quan trọng trong nỗ lực hỗ trợ sự phát triển của lĩnh vực xây dựng và nhà ở tại Nhật Bản, không chỉ qua việc hài hòa quốc tế về kỹ thuật, hệ thống, tiêu chuẩn và mã hiệu, mà còn thông qua các hoạt động trao đổi nghiên cứu và hỗ trợ quốc tế.

Nhật Bản là một trong những nước tiết kiệm năng lượng nhất thế giới nhờ vào những nỗ lực của chính phủ và các công ty tư nhân. Hiện tại, quốc gia này đã cắt giảm được lượng carbon phát thải. Theo bà Nishino Kanako (IIBH), thách thức lớn với quốc gia này là phải phác thảo được những hành động chính cần thiết để chuyển đổi cách thức xây dựng. Trong khi kiến ​​thức minh bạch và khoa học sẽ giúp cải thiện hiệu suất và cho hiệu khả kinh tế cao hơn, bà Nishino cũng thừa nhận rằng "chưa có nơi nào trên thế giới có được điều đó".

Bà nhấn mạnh, có thể làm được nhiều hơn nữa để theo đuổi triệt để mục tiêu xây dựng mã hiệu và thực hiện các chương trình đổi mới sâu. Bà nói: “Đối với các chính sách nghiêm ngặt,  xã hội không thể không có được những công cụ đáng tin cây và hiệu quả để đánh giá hiệu suất năng lượng xây dựng thực tiễn, vốn được hỗ trợ bởi các tiêu chuẩn.”

Theo Nishino, việc hài hòa giữa các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế là rất quan trọng. "Sự phát triển của các tiêu chuẩn hoặc bất kỳ công cụ khác cần được phản ánh trong các tiêu chuẩn quốc tế. Đây là lý do tại sao IIBH được tham gia xây dựng tiêu chuẩn quốc tế, "bà nói.

Những giải pháp vượt trội

Lẽ dĩ nhiên, bất cứ lúc nào nói đến những tòa nhà tiết kiệm năng lượng, đều phải nói về những sáng kiến và phương pháp mới. Ví dụ, vai trò của các công cụ mô phỏng năng lượng là một vấn đề lớn đối với Hiệp hội Các nhà thầu xây dựng Na Uy

Theo Lars Myhre, Giám đốc kỹ thuật của Hiệp hội đồng thời chủ trì Ủy ban Kỹ thuật ISO/TC 163, Hiệu suất nhiệt và sử dụng năng lượng trong môi trường xây dựng, tiểu ban SC 2, Phương pháp tính toán, những phần mềm mô phỏng năng lượng mà các kỹ sư, kiến ​​trúc sư và các nhà nghiên cứu sử dụng để lập mô hình tiêu thụ năng lượng chính là vấn đề mấu chốt. "Tôi thấy một tiềm năng sử dụng thông tin lớn từ việc xây dựng các mô hình thông tin (BIM) trong mô phỏng năng lượng - để sưởi ấm, làm mát, thông gió, chiếu sáng, cấp điện, tải điện - và sử dụng nước trong các tòa nhà. Tại Na Uy, chúng tôi đã bắt đầu sử dụng BIM khi mô phỏng hiệu suất năng lượng của nhà ở. Việc đó thực sự rất có tiềm năng. Riêng tôi, tôi mong được áp dụng các tiêu chuẩn mới do Ủy ban Kỹ thuật ISO/TC 163/SC2 biên soạn để tính toán và đánh giá hiệu suất năng lượng của 'những tòa nhà “gần như không tiêu thụ điện” mới ".

Myhre tin rằng lúc này chính là lúc chúng ta hành động. Để tránh biến đổi khí hậu nguy hiểm, việc cấp thiết là phải nâng cao hiệu quả năng lượng và giảm phát thải khí. Hiệp định Paris tại COP21 khẳng định tính cấp thiết này. "

Ông cũng cho biết, các tiêu chuẩn có thể đóng góp đáng kể vào việc này. "Tiêu chuẩn có vai trò rất quan trọng vì chúng đưa ra khuôn khổ toàn diện và phổ biến để tính toán hiệu suất năng lượng của các cấu kiện đơn lẻ cũng như toàn bộ tòa nhà. Áp dụng tiêu chuẩn có thể giúp ta đánh giá những biện pháp thay thế để cải thiện hiệu suất năng lượng của tất cả các loại nhà. "

Bước tiến toàn diện

Giúp loại bỏ phát thải carbon trong ngành xây dựng là mục tiêu của phương pháp tiếp cận tổng thể mới được phát triển bởi nhóm công tác chung của ISO về hiệu suất năng lượng các tòa nhà (EPB) do Dick van Dijk và Giáo sư Essam E. Khalil tập hợp. Cả nhóm công tác đều thống nhất rằng phương pháp toàn diện để đánh giá hiệu suất năng lượng là tổng số năng lượng sử dụng để sưởi ấm, làm mát, chiếu sáng, thông gió, đun nước nóng gia đình và vận hành các thiết bị trong một số trường hợp.

Van Dijk và Khalil giải thích rằng, với bộ tiêu chuẩn ISO 52000 đang được xây dựng, ngành công nghiệp xây dựng dự kiến ​​sẽ có được vị trí tốt hơn nhiều để đạt được những cải thiện hiệu quả năng lượng với công nghệ và phương thức thực hành tốt nhất hiện có. Họ cho biết: "Bộ tiêu chuẩn ISO 52000 cho phép chúng ta đánh giá hiệu suất năng lượng tổng thể của một tòa nhà. Điều này có nghĩa có thể vận dụng bất kỳ công nghệ kết hợp để đạt được mức hiệu suất năng lượng mong muốn, với chi phí thấp nhất”.

Bộ tiêu chuẩn ISO 52000 dự kiến ​​sẽ được công bố trong nửa đầu năm 2017 và hiện đang được biên soạn dưới sự hợp tác chặt chẽ với Ủy ban Tiêu chuẩn Châu Âu (CEN) và các tổ chức tiêu chuẩn khác. Tại châu Âu, các tiêu chuẩn về Hiệu suất năng lượng tòa nhà (EPB) đang được phát triển để hỗ trợ thực hiện chương trình quốc gia theo chỉ thị Hiệu suất năng lượng của Tòa nhà (EPBD).

Ông Van Dijk và Khalil giải thích, sự khác biệt về khí hậu, văn hóa và truyền thống xây dựng quốc gia và khu vực, cũng như các khuôn khổ chính sách và pháp lý, đều được bộ tiêu chuẩn về Hiệu suất năng lượng tòa nhà xem xét. "Nhiều lựa chọn khác nhau được đưa ra cho các thủ tục, dữ liệu đầu vào và điều kiện biên. Mỗi lựa chọn đều có một mẫu rõ ràng để có thể sử dụng khi định chỉnh đánh giá hiệu suất năng lượng trong mỗi tình huống cụ thể. Một bộ lựa chọn mang tính tham khảo ('mặc định') cũng được đề xuất.

Theo Van Dijk và Khalil, cách tiếp cận toàn diện là phương pháp đầy triển vọng. "Nhiều quốc gia đã áp dụng phương pháp này nhiều năm – chẳng hạn như Hà Lan – đã thực hiện nhiều chương trình quy mô lớn và tiết kiệm chi phí cho một loạt công nghệ mới”. Những khái niệm được đề cập đến là cách nhiệt, cửa sổ, sưởi ấm, làm mát, chiếu sáng, thông gió, hệ thống nước nóng trong nhà, tự động hóa và điều khiển cùng các nguồn năng lượng tái tạo.

Vì hiện tại và tương lai

Mức tiêu thụ nhà ở trên thế giới tăng lên đồng nghĩa với tiềm năng nhanh chóng biến các tòa nhà bền vững thành doanh nghiệp bền vững. Cải thiện hiệu quả năng lượng cho các tòa nhà không chỉ góp phần quan trọng vào việc làm chậm mức tăng nhiệt độ toàn cầu mà còn là cơ hội để phát triển kinh doanh. Nó bao gồm cả yếu tố kinh tế xã hội như tạo công ăn việc làm, cải thiện sức khỏe và năng suất, nâng cao năng lực quản lý và giảm áp lực cho ngân sách công. 

Các nhà kinh tế học vĩ mô đã nói, hiệu quả năng lượng là nguồn cung cấp năng lượng chắc chắn nhất còn tồn tại. Theo báo cáo của IEA, Nắm bắt lợi ích của hiệu quả năng lượng, việc khai thác các khoản đầu tư năng lượng có hiệu quả kinh tế sẽ tạo điều kiện phân bổ hiệu quả hơn các nguồn tài nguyên trên khắp nền kinh tế toàn cầu, với nhiều tiềm năng tăng sản lượng kinh tế tích lũy tới năm 2035 thành 18 nghìn tỷ đô la Mỹ - lớn hơn quy mô hiện tại của toàn nền kinh tế Bắc Mỹ cộng lại.

Tất nhiên, với sự thay đổi khí hậu đang ngày một nghiêm trọng, trước mắt vẫn còn rất nhiều thách thức. Dù vậy, Van Dijk và Khalil tin rằng mục tiêu chính sách rõ ràng và nhất quán đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự đổi mới trong lĩnh vực xây dựng. "Sẽ cần có tiêu chuẩn quốc tế để hài hòa các điều khoản, định nghĩa, quy trình đánh giá và các chỉ số để phát triển khái niệm và công nghệ mới cũng như để theo dõi và đánh giá tiến độ."

Mỗi bước thực hiện để giảm thiểu tác động môi trường trong suốt chu kỳ sống của một tòa nhà – nhất là bước áp dụng Tiêu chuẩn quốc tế - là một bước đi đúng hướng. Dẫn lời triết gia Henry David Thoreau: "Nhà cửa có ý nghĩa gì, nếu bạn không có một hành tinh đủ tốt dành cho ngôi nhà đó?”

Tại sao chọn hiệu suất năng lượng?

Hiệu suất năng lượng đã trở thành một trụ cột trong số Những mục tiêu mới để phát triển bền vững của Liên Hợp Quốc (SDGs). Chương trình Những mục tiêu mới để phát triển bền vững (SDGs) đã nhận ra tầm quan trọng xuyên suốt của các tòa nhà và thành phố trong việc đạt được mục tiêu toàn cầu liên quan đến năng lượng bền vững và cơ sở hạ tầng. Nhà được xây dựng tốt hơn có thể đóng góp đáng kể vào việc giải quyết biến đổi khí hậu, một trong những Mục tiêu phát triển bền vững khác. Điểm này đã được ghi nhận trong hơn 45 kế hoạch khí hậu quốc gia mới, bao gồm việc xây dựng các thành phần hiệu quả. Nhận thức được vai trò quan trọng của mình khi muốn đảm bảo các quốc gia đảm đương được nhiệm vụ cắt giảm lượng khí phát thải, Hội nghị các bên (COP21) của UNFCCC (Công ước khung Liên Hợp Quốc về Biến đổi khí hậu) diễn ra hồi năm ngoái tại Paris đã dành trọn một ngày để thảo luận về lĩnh vực xây dựng. Sự kiện này kết thúc bằng việc ra mắt Liên minh toàn cầu về Xây dựng công trình – gồm các tổ chức cam kết chung nhằm đảm bảo ngành xây dựng toàn cầu sẽ tuân thủ “lộ trình giới hạn mức tăng nhiệt độ toàn cầu dưới 2°C".