Kiến trúc trường học mới trong thời đại ấm lên toàn cầu: Mát mẻ không cần điều hòa bằng vật liệu truyền thống

Kiến trúc sư Francis Kéré, người đã nhận giải thưởng Pritzker của Mỹ năm 2022 – được mệnh danh là "Giải Nobel của kiến trúc", hồi tưởng lại ngôi trường mình theo học thời thơ ấu ở Burkina Faso, Tây Phi, tối tăm và ngột ngạt đến mức dường như phù hợp để làm bánh hơn là giáo dục trẻ em. Ảnh: Ngôi trường ở Gando, Burkina Faso do ông thiết kế.

Trong những năm sau đó, Kéré trở về làng quê trong thời gian du học nước ngoài và đã xây dựng một ngôi trường sáng sủa, thoáng mát, nơi trẻ em có thể học tập thoải mái ngay cả khi nhiệt độ có thể đạt tới 45 độ C.

Hiện đang làm việc tại Berlin, Kéré đã không lắp đặt điều hòa cho Trường tiểu học Gando mà ông thiết kế vào thời điểm đó. Thay vào đó, ông đã tích hợp nhiều tính năng làm mát, sau đó áp dụng chúng vào các dự án ở nhiều nơi trên khắp châu Phi.

Khi được Quỹ Thomson Reuters phỏng vấn, Kéré, người đang thiết kế các trường học bền vững trong bối cảnh toàn cầu ấm lên, đã hồi tưởng: "Trường học của tôi rất nóng và tôi không thể tập trung". Ông thổ lộ: "Vì vậy, tôi muốn xây dựng một ngôi trường thoải mái và đầy cảm hứng cho trẻ em."

Các nghiên cứu được thực hiện ở Brazil và Việt Nam đã chỉ ra rằng nhiệt độ cao có ảnh hưởng lớn đến việc học tập. Trong một báo cáo năm ngoái, Ngân hàng Thế giới đã cảnh báo rằng vấn đề biến đổi khí hậu đang đe dọa thành tích giáo dục và tạo ra "quả bom hẹn giờ kinh tế".

Các chuyên gia chỉ ra rằng nhiệt độ trong lớp học nên dưới 26 độ C.

Khi Kéré tuyên bố sẽ xây dựng một ngôi trường ở Gando bằng đất sét, một vật liệu xây dựng truyền thống, ban đầu dân làng đã rất sốc. Tuy nhiên, đất sét có khả năng điều hòa nhiệt độ tự nhiên, hấp thụ nhiệt vào ban ngày và tỏa ra vào ban đêm.

Kéré cho biết, bê tông và kính tấm có thể trông hiện đại, nhưng chúng làm cho các tòa nhà nóng lên, do đó cần điều hòa không khí.

Điều này tạo ra một vòng luẩn quẩn. Điều hòa không khí, thải khí nóng ra bên ngoài và tiêu thụ nhiều năng lượng, góp phần làm Trái đất nóng lên, từ đó thúc đẩy nhu cầu sử dụng điều hòa nhiều hơn.

Thay vào đó, Kéré đã áp dụng các tính năng làm mát thụ động.

Các phòng học của Trường tiểu học Gando có lỗ thông gió ở cả hai đầu để gió có thể lưu thông. Mái nhà có cấu trúc hai lớp, với một mái lớn hơn che bên trên một mái có lỗ, được thiết kế để thúc đẩy lưu thông không khí và che bóng bề mặt tòa nhà.

Ở Kenya, Kéré đã thiết kế một khuôn viên đại học lấy cảm hứng từ các gò mối. Các lỗ thông gió ở thấp trong tòa nhà hút không khí trong lành vào, trong khi các tháp màu đất nung thoát khí nóng ra ngoài.

Thay đổi xã hội

Cách Burkina Faso khoảng 8.000 km, ở sa mạc Thar phía tây bắc Ấn Độ, nhiệt độ năm nay đã đạt 48 độ C. Thực vật thưa thớt và bão cát thường xuyên xảy ra.

Trường nữ sinh Rajkumari Ratnavati, một tòa nhà sa thạch lớn hình bầu dục sừng sững giữa sa mạc Rajasthan, được thiết kế bởi kiến trúc sư Diana Kellogg đến từ New York, Mỹ.

Hướng và hình dạng của tòa nhà này cho phép gió thịnh hành thổi quanh trường, và lớp vữa vôi bên trong tường mang lại hiệu quả làm mát bổ sung.

Các bức tường lưới lấy cảm hứng từ màn chắn Jali truyền thống của Ấn Độ, đẩy nhanh luồng không khí thông qua một hiện tượng gọi là hiệu ứng Venturi. Trường cũng sử dụng năng lượng mặt trời và thu đủ lượng nước mưa cần thiết.

Kellogg tự hào rằng nhiệt độ bên trong trường thấp hơn 10 độ so với bên ngoài, góp phần vào tỷ lệ học sinh đi học cao.

Giống như Kéré, Kellogg tin rằng kiến trúc xuất sắc thúc đẩy sự thay đổi xã hội.

Kellogg cho biết, bang Rajasthan, nơi có ngôi trường, là bang có tỷ lệ phụ nữ biết chữ thấp nhất ở Ấn Độ, nhưng quy mô hoành tráng của ngôi trường đã tạo ra hiệu ứng gây ấn tượng về tầm quan trọng của các nữ sinh.

Bà nói: "Vị thế của các em trong cộng đồng đã được nâng cao. Các nữ sinh tự hào đến trường và gọi đây là 'trường đại học'. Khi tôi đến thăm, các cậu bé cũng cầu xin tôi 'hãy xây cho chúng tôi một ngôi trường như vậy'."

Xanh hóa trường học

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu làm tăng tần suất sóng nhiệt, ngay cả các quốc gia ôn đới cũng đang xem xét các phương pháp làm mát trường học.

Các nhà chức trách Anh đã chỉ ra rằng các tòa nhà trường học mới nên được thiết kế để chịu được nhiệt độ tăng 4 độ C.

Các trường học được xây dựng vào thời Victoria, với cửa sổ lớn và trần nhà cao, thông thoáng và tốt hơn trong việc chống lại sóng nhiệt so với các trường học mới được thiết kế để giữ nhiệt.

Tuy nhiên, giáo dục không chỉ diễn ra trong nhà. Sân chơi cũng quan trọng đối với sự phát triển của trẻ em, và nhiều thành phố đang cố gắng xanh hóa các khu vui chơi.

Các khu vực đô thị nóng hơn 4-6 độ so với nông thôn, nhưng việc trồng cây có thể tạo bóng mát và thải hơi nước, giúp giảm nhiệt độ.

Paris đặt mục tiêu biến tất cả các sân trường trải nhựa thành ốc đảo xanh vào năm 2050.

Một giải pháp khác là sơn làm mát. Các quốc gia như Hy Lạp từ lâu đã sơn trắng mái nhà. Các nhà khoa học hiện đang nghiên cứu phát triển loại sơn công nghệ cao có thể hoạt động tốt hơn điều hòa không khí.

Xây dựng bằng đất sét

Từ công nghệ làm mát địa nhiệt đến kính thông minh, các hệ thống và sản phẩm có chức năng điều chỉnh nhiệt độ đang được phát triển ở nhiều nơi.

Mặt khác, kiến trúc sư người Đức Anna Heringer lập luận rằng để có kiến trúc bền vững, cần phải sử dụng vật liệu địa phương.

Heringer, người đã thiết kế các trường học ở nhiều nơi từ Bangladesh đến Ghana, nổi tiếng với việc xây dựng bằng bùn. Bà nói rằng bùn là vật liệu công nghệ thấp nhưng lại thể hiện chức năng công nghệ cao.

Heringer nói: "Nếu bạn hỏi nông dân, họ sẽ nói với bạn rằng những ngôi nhà làm bằng bùn mát mẻ vào mùa hè." Bà chỉ ra rằng đất sét cân bằng độ ẩm. Độ ẩm làm trầm trọng thêm sự khó chịu mà cơ thể cảm thấy trong điều kiện nóng hoặc lạnh khắc nghiệt.

Heringer nói: "Các kiến trúc sư thường quá chuyên biệt, nhưng đôi khi giải pháp lại ở ngay trước mắt." Ở Tanzania, bà được kể rằng dân làng xây nhà bằng bê tông để thể hiện địa vị, nhưng ban đêm lại đi ngủ trong những căn lán bằng bùn.

Ngược lại với nhận định chung, Heringer nói rằng tường đất không bị hòa tan bởi mưa. Có những kỹ thuật đơn giản để ngăn chặn xói mòn, và tường sẽ tự tăng cường độ bền theo thời gian thông qua quá trình kết tinh tự nhiên.

Heringer chỉ ra: "Đất sét đã bị gán cho cái mác là vật liệu yếu, nhưng có những tòa nhà bằng bùn đã tồn tại hàng trăm năm ở mọi nền văn hóa và khí hậu." Bà tiết lộ rằng các trường học do mình xây dựng 20 năm trước hầu như không cần sửa chữa.

Một số phòng học trong các trường do Heringer thiết kế có quạt chạy bằng năng lượng mặt trời nhưng không có điều hòa. Bà nói rằng điều hòa không chỉ tiêu thụ năng lượng mà còn có thể gây hại cho sức khỏe của trẻ em nếu chúng liên tục di chuyển giữa môi trường nóng bên ngoài và mát lạnh bên trong.

Kéré, người đã thực hiện các dự án quốc tế như Tòa nhà Quốc hội mới của Benin và Bảo tàng Nghệ thuật Las Vegas, tiết lộ rằng văn phòng của ông nhận được nhiều yêu cầu về kiến trúc bằng đất sét và các tính năng làm mát thụ động.

Kéré nói: "Có một sự thay đổi lớn đang diễn ra", và "Cách đây vài năm, điều này chưa bao giờ xảy ra."