Kiến trúc thích ứng khí hậu
vì sự phát triển bền vững đất nớc và khu vực:
Phơng pháp tiếp cận sinh khí hậu trong kiến trúc
Phạm Đức Nguyên, ĐHXD Hanoi , Trần Đình Hạ, Tổng Hội Xây dựng VN
Báo cáo tại Báo cáo tại Hội nghị lần thứ 4 CECAR, Taipei 2007.
Việt Nam là một trong hơn 180 quốc gia trên thế giới tham gia Công ớc Khung của
Liên hợp quốc về Biến đổi khí hậu ký kết trong Hội nghị Thợng đỉnh của Liên hợp quốc
về môi trờng và phát triển tại Rio de Janeiro, Brazil tháng 6/1992. Chính phủ Việt Nam
cũng đã ký phê chuẩn Nghị định th Kyoto do các bên tham gia Công ớc thông qua và đã
có các Chơng trình hành động quốc gia để thực hiện Nghị định này, nh kiểm kê quốc gia
lợng phát thải khí nhà kính, dự báo lợng phát thải trong tơng lai, đề ra các chiến lợc,
chính sách để giảm lợng phát thải, xây dựng các dự án theo Cơ chế phát triển sạch.
Khí nhà kính có nồng độ lớn nhất trong khí quyển là Carbon dioxide (CO 2), có nguồn
gốc chủ yếu từ đốt nhiên liệu hoá thạch để sản xuất điện năng phục vụ con ngời. Tại Nhật
Bản, theo ông Katashi Matsunawa, GĐ Nikken Sekkei Tokyo, lợng phát thải CO2 do công
nghiệp chiếm 64%, 36% còn lại là do nhà dân dụng. Năng lợng sử dụng trong công trình
xây dựng, bao gồm từ sản xuất vật liệu, cấu kiện xây dựng, thi công lắp đặt để hoàn thành
xây dựng công trình, kể cả lúc sửa chữa, phá bỏ, nhng lớn nhất là năng lợng để vận hành,
khai thác trong suốt cuộc đời một công trình. Theo số liệu của Tổng công ty điện lực Việt
Nam, tỷ lệ điện năng tiêu thụ năm 2001 ở Việt Nam nh sau: nông nghiệp 1,8%, công
nghiệp 40,66%, thơng mại, khách sạn 4,84%, ánh sáng sinh hoạt 48,94% ánh sáng giao
thông 3,76%. Trong phần điện năng tiêu thụ cho công nghiệp có cả phần sản xuất vật
liệu, cấu kiện xây dựng và thi công xây dựng công trình, vì vậy tổng năng lợng dùng
trong công trình xây dựng sẽ chiếm khoảng 60% tổng năng lợng tiêu thụ của quốc gia.
Trách nhiệm đóng góp của ngành xây dựng vào sự phát triển bền vững của đất nớc,
của khu vực và của toàn cầu, là phải xây dựng đợc các công trình có khả năng tối đa sử
dụng năng lợng tự nhiên, giảm bớt sử dụng năng lợng hoá thạch. Muốn đạt đợc điều này,
công trình xây dựng cần phải thích ứng với khí hậu địa phơng. Hành động theo hớng này,
chúng tôi đã xây dựng một phơng pháp tiếp cận mới vào khí hậu khi thiết kế và xây dựng
công trình, gọi là phơng pháp tiếp cận sinh khí hậu. Theo phơng pháp này có thể đề
xuất các chiến lợc thiết kế kiến trúc công trình thích ứng nhất với khí hậu địa phơng trên

(iii) Xác định các chiến lợc thiết kế kiến trúc thích ứng với các loại thời tiết/ khí hậu
sinh học có tần suất xuất hiện lớn nhất tại địa phơng.
(iv) Đề xuất các giải pháp thiết kế cụ thể theo mỗi chiến lợc.

Hình 2. Phơng pháp tiếp cận sinh khí hậu
Để làm cơ sở phân tích sinh khí hậu các địa phơng, chúng tôi đã xây dựng đợc Biểu
đồ sinh khí hậu xây dựng cho ngời Việt Nam (BĐSKHXD) (building bioclimatic chart)
nh trên hình 3, nhờ tiếp thu các nghiên cứu về cảm giác nhiệt của con ng ời do các tác giả
Việt Nam đã thực hiện trớc đây (theo phơng pháp vi khí hậu) sau khi đã tiến hành thêm các
2


thực nghiệm kiểm chứng. Biểu đồ đã xét đến tác động đồng thời của nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc
gió, mức độ hoạt động (metabolism) và áo quần tới cảm giác nhiệt của con ngời. (Biểu đồ
này đã đợc nghiệm thu trong khuôn khổ đề tài NCKH thực hiện ở cấp Bộ Xây dựng Việt
Nam năm 2002-2004 [2,3]).

Hình 3. BĐSKHXD Việt Nam (1 met)
Chín vùng cảm giác nhiệt vùng sinh khí hậu (vùng SKH) - trên BĐSKHXD là:
Vùng 1- Rất lạnh (RL); vùng 2 - Lạnh (L); vùng 3 - Lạnh vừa (LV); vùng 4 Giới hạn tiện
nghi (TN) tính từ cảm giác hơi lạnh đến cảm giác hơi nóng; vùng 5 - Mát khô (MK)- mát nh ng độ ẩm rất thấp (dới 20%); vùng 6 - Mát ẩm (MA) )- mát nhng độ ẩm rất cao (trên 90%);
vùng 7 - Nóng (N); vùng 8 - Rất nóng ẩm (RNA) và vùng 9 - Rất nóng khô (RNK).
Thời tiết các vùng 3, 4, 5, 6, 7 nói chung có thể mở cửa đón không khí tự nhiên, khi cần
có thể sử dụng biện pháp xử lý bổ sung. Vùng 1, 2, 8 và 9 cần có điều hoà nhân tạo. Theo
khảo sát thực tế, trên toàn lãnh thổ Việt Nam không xuất hiện các thời tiết vùng 5 và 9.
Phân tích sinh khí hậu các địa phơng Việt Nam
Các số liệu khí hậu từ các trạm quan trắc khí hậu địa phơng đợc lấy đồng thời cả nhiệt
độ không khí và độ ẩm theo mỗi giờ/ mỗi ngày trong 20 năm (1981-2000) đợc phân tích trên
BĐSKHXD để xác định tần suất/năm xuất hiện theo các vùng SKH. Đã tiến hành phân tích
SKH cho 10 đô thị Việt Nam. Trên hình 4 giới thiệu làm ví dụ các BĐ phân tích SKH của

Hồ Chí Minh
Cần Thơ

0
0
0,6
0,6
0,2
0
0
0
0
0

9,00
11,05
8,23
8,6
5,4
0
0,3
0
0
0

24,88
21,15
19,27
18
18,7

22,29
20,27
23,4
28,64
8,85
29,3
0,58
16,7
38,53

0,62
0
2,42
4,5
4,9
1,20
0,6
0,34
3,5
0,02

0
0
0
0,3
0,15
0
0
0
0,1

7
8
9
10
11
12
13
14
15

Vùng
SKH áp
dụng
Cách nhiệt bằng khối nhiệt
Dùng kết cấu có chiều dày lớn để tăng trở nhiệt bản 1, 2, 3, 9
thân R
Cách nhiệt tốt, thải nhiệt Dùng kết cấu mỏng, nhiều lớp, có lớp không khí,
4, 6,
nhanh
dùng vật liệu bức xạ mạnh, vật liệu cách nhiệt để
7, 8
tăng trở nhiệt bản thân R
Thu nhiệt BXMT
Vật liệu kết cấu thu nhận BXMT để sởi ấm phòng 1, 2, 5, 9
(ban đêm, mùa lạnh)
Giảm nhận nhiệt BXMT
Dùng vật liệu phản xạ, bức xạ mạnh, tạo bóng, che 4, 6, 7, 8
nắng, hớng nhà thích hợp để giảm trực xạ chiếu lên
kết cấu
Thông gió tự nhiên

Sử dụng bề mặt có nhiệt độ thấp để giảm nhiệt cơ
7, 8, 9
thể, làm mát
Bức xạ nóng
Sởi ấm phòng bằng bức xạ nhiệt (lò sởi)
1, 2, 3
Điều hoà khí hậu nhân tạo
Dùng thiết bị nhân tạo giảm nhiệt độ, độ ẩm phòng
8,9
Ghi chú: Dấu (*) biểu hiện chiến lợc áp dụng có điều kiện
Tên chiến lợc thiết kế

Giải pháp

4


Cần chú ý rằng trong một loại khí hậu có thể xuất hiện nhiều (hoặc ít) vùng SKH khác nhau
về tần suất. Do đó một kiểu khí hậu có thể áp dụng đồng thời một số chiến lợc thiết kế, nhng
trong đó phải có các chiến lợc đợc u tiên hàng đầu, tơng ứng với vùng SKH chiếm u thế
nhất. Chúng tôi đã giới thiệu phơng pháp ma trận lựa chọn chiến lợc tối u cho mỗi kiểu
khí hậu.
Trình tự tiến hành phơng pháp ma trận nh sau:
(1) Phối hợp bảng 1 và 2, lập bảng khả năng áp dụng các chiến lợc thiết kế sinh khí hậu cho
địa phơng nghiên cứu.
Ví dụ, bảng 3 lập cho Đà Nẵng.
Bảng 3. Khả năng áp dụng các chiến lợc thiết kế sinh khí hậu tại Đà nẵng
Vùng cảm giác
% thời gian xuất hiện trong một
nhiệt

(3) Tính điểm cho các chiến lợc có thể áp dụng:
Các ô trong bảng 4 (nơi gặp của vùng SKH và chiến lợc áp dụng) là số điểm tính cho
mỗi chiến lợc có thể áp dụng, tơng ứng với tần suất xuất hiện trong bảng 1. Cách tính điểm:
Mỗi 1% tần suất đợc tính 1 điểm,
Khi chiến lợc áp dụng có kiểm soát, chỉ tính 50% số điểm.
Ô không có điểm là chiến lợc không thể áp dụng.
(4)
Xác định chiến lợc u tiên bằng cách tính tổng số điểm cho mỗi chiến lợc (tổng điểm
theo phơng ngang). Sau đó xếp thứ tự u tiên theo số điểm, từ cao đến thấp.
Ví dụ trong bảng 4 là lập cho khí hậu TP Đà Nẵng.
Bảng 4. Xác định các chiến lợc thiết kế kiến trúc u tiên cho TP Đà nẵng
Tính điểm cho mỗi CL theo vùng SKH
Cộng
Xếp
CL RL
loại
L
LV
TN
MA
N
RNA điểm
1
0
0
0
0
0
0
0

0
4,53 85,42 4,42
1,2
0
95,57
1
6
0
0
0
85,42 8,85
1,2
0
95,47
2
7
0
0
0
0
0
0
0
0
8
0
0
0
85,42 8,85
1,2

4,53 0
0
0
0
4,53
9
13 0
0
0
0
4,42
1,2
0
5,62
8
14 0
0
0
0
0
0
0
0
15 0
0
0
0
0
0
0

42-04. Đề tài NCKH Bộ Xây dựng, năm 2004- 2005. Phạm Đức Nguyên và cộng sự.

6


Climate-adaptive Architecture for country and region sustainable
development:
Bioclimate approach method in Architectural Design
Arch. Pham Duc Nguyen, Hanoi University of civil engineering
Arch. Tran Dinh Ha,VIFCEA
Abstract
Bioclimatic approach method helps designer to define strategies of architectural design most adapting local climate on
the basics of understanding deeply influence of diverse forms of weather to the man.
Key words: microclimate approach method, bioclimatic approach method, Building bioclimatic chart, bioclimatic zones
Vietnam is one of 180 countries in the World participating the United Nations Framework Convention on climate
change signed in United Nations Summit on Environment and Development in Rio de Janeiro, Brazil in June 1992. The
Vietnam Government has also ratified the Kyoto Protocol approved by participating Convention parties and has had
National action Programs to implement this Protocol. For exmples, greenhouses gases (GHG) inventories and forecast of
GHG emissions in the future, formulating strategies, policies and action plans to decrease impacts of climate change,
proposing projects of “Clean Development Mechanism”.
GHG having the highest strenght in the atmosphere is carbon dioxide (CO 2), which is derived mainly from giving fossil
combustible to generate power energy for human life service. In Japan, according to Mr. Katashi Matsunawa, Nikken
Sekkei Tokyo director, CO2 emissions from industry occupes 64%, the 36 % reminded of CO 2 emissions are due to
buidings, largely in the form of energy consumption. Energy used in construction works comprises of building materials
production, building components production, execution and erection for completing project construction, including
reparation, demolition, but the biggest one is energy for operation, exploitation during the building’s service life.
According to Vietnam Electricity Corporation, the rate of power energy consumption in 2001 is as follows: Agriculture
1.8%, Industry 40.66%, Trade, Hotel 4.84%, living light 48.94%, traffic light 3.76%. Parts of building materials,
building components production and project execution included in the part industrial consumption, therefore the energy
used in construction work will occupe about 60% of country consumed total energy.



(ii)
(iii)
(iv)

Defining (by % hours/year) appearances of weather forms according to different heat sensation to classify
bioclimate zone.
Defining architectural design strategies adapted kinds of weather forms which have the biggest appearance
frequency in the locally.
Proposing concrete design solutions according to the each strategy.

Figure 1. Microclimate approach method

Figure 2. Bioclimatic approach method

In order to create a basis of localities bioclimatic analysis, we have established “Building bioclimatic chart” for
vietnamese (BBC), showed in figure 3 by assimilating studies of on human being heat sensation carried out in the past
vietnamese authors (following microclimate method) and after carring out more verifitable experiments. The chart has
examined parallel impact of temperature, humidity, wind speed, metabolism and clothes to human being heat sensation.
This chart has been checked and taken over in the framework of scientific reseaching theme implemented at the grade of
the Vietnam Ministry of Construction from 2002-2004 [2,3].

8


Figure 3. Building bioclimatic Chart for Vietnamese (1met)
Nine heat sensation zones – bioclimatic zones – of the BBC are as follows: zone 1: very cold (VC), zone 2: cold (C),
zone 3: suited cold (SC), zone 4: comfort (CF), counting from rather cold sensation to rather hot sensation, zone 5: Drycool (DC)- it is cool but with very low humidity (under 20%), zone 6: wet - cool (WC) - it is cool but with very high
humidity (over 90%), zone 7: Hot (H), zone 8: very wet- hot (VWH), and zone 9: very dry- hot (VDH).

0
Halong
0,6
8,23
19,27
49,21
0
Hanoi
0,6
8,6
18
44,6
0

WC
24,21
22,29
20,27
23,4

H
0,62
0
2,42
4,5

VWH
0
0
0

4,53
10,7
0
0,2

42,01
85,42
59,1
99,08
79,5

0
0
0
0
0

28,64
8,85
29,3
0,58
16,7

4,9
1,20
0,6
0,34
3,5

0,15


Defining climate- adaptive architecture design strategies
Architectural design strategy adapted climate is a general direction to guide designer on urban planning and building
architecture based on scientific basis of architecture – climate – human being. From each strategy it can propose diverse
concrete solutions of works site, plan, facade organization, architectural composition, materials … so as the work can be
most suited with the locallity climate.
Assimilating knowledges of climatic architecture in the world, we sump up in 15 strategies of architectural design
adapted climate as showed in table 2. Each strategy will be most suited with some bioclimatic zones which is noted at
the last column (numbering from 1 to 9).
Table 2. Strategies of architectural design adapted climate
No
Name of design strategy
Solution
1

3

Minimize conductive flow by
thermal mass
Minimize conductive flow by
well thermal insulation and fast
thermal emission
Promote solar gain

4

Minimize solar gain

5



Minimize infiltration

12
13

Opposing stagnant dew on floor,
interiore surface in the room
Promote radiant cooling

14

Hot radiation

Using structure with big thickness to increase self-thermal
resistance
Using thin structure, multilayer, having air layer, using
strong radiation material, thermal insulation material to
increase self-thermal resistance
Use high-capacitance materials to store solar heat gain
(night, cold season)
using strong reflextion radiation material, creating
shadown, shape and orient the building shell to minimize
exposure to summer sun
Shape and orient the building shell to maximize exposure to
summer breezes, use “open plan” to promote air flow in
building interior and in the city
Increasing wind velocity by low energy equipment (ceiling
fan, wall fan)
Utilizing water heat evaporation for cooling surrounding

Utilizing surface which has low- temperature to decrease 7, 8, 9
heat of human body, cooling
Warming the room by heat radiation (heater)
1, 2, 3

10


15

Artificial climatical conditioner

Utilizing artificial device to reduce temperature and
humidity in the room

8,9

(*) – strategy controlly applied
It needs to pay attention that in a kind of climate can appear more or less bioclimatic zones of different frequency.
Therefore a kind of climate can paralelly apply in the same time some design strategies, but there are strategies of first
range, which are correlative with bioclimatic zone occuping the strongest position have to be included. We have
introduced “matrix method selecting optimum strategy” for each locality.
The order of carring out matrix method is as follows :
(1) Combining table 1 and 2, establishing the table of possibility applying bioclimatic design strategies for locality
reseaching. Example, table 3 established for Danang city
Table 3. Possibility applying bioclimatic design strategies for Danang
Heat sensation zone
% time appearing/year
Climate-architecture strategies
1- VC

(4) Defining priority strategies by counting total mark for each strategy (total mark in transverse direction). Then
arranging priority order in mark number, from high to low level.
Exemple in table 4 is established for climate of Danang city.
From table 4, it can define priority strategies in bioclimatic architecture design of Danang city as follows:
- Priority No1: strategy 5 (natural ventilation)
- Priority No2: strategies 2,4,8 and 10 (equal)
Other strategies having considerably low mark number are not paid attention.
The about mentioned matrix method of priority selection strategy has value specially when applied for countries having
many kinds of considerable different bioclimatic zones.
Table 4. Defining priority architecture design strategies for Danang city
Giving marks for each strategy in bioclimatic zones
Strat. VC
C
SC
CF
WC
H
VWH
1
0
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0

0
0
85,42
8,85
1,2
0
7
0
0
0
0
0
0
0
8
0
0
0
85,42
8,85
1,2
0
9
0
0
4,53
0
0
1,2
0


0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0

0
0
4,53
0
0
0

85,42
0
0
0
0
0

8,85

-

Conclusion
The man living with weather, but building staying in the climate. The weather is always change and directly impacts to
the man. But the man is living body having ability of self-adjustment to adapt in the rather wide limitation of weather
condition. Building cannot always change (or only change very few) to adapt every kind of weather, so it has to suit with
a common law of climate at the locality that means adapting local climate. Bioclimatic approach method helps designer
to define correct and adaptablest priority strategies with the climate. From then, designer with his experience and
creative talent will propose concrete planning and architecture design solution which are the most suitable, ensuring
works to harmonize with the nature, protect regional ecological environment.

12