Thiết kế công trình xây dựng là một quá trình phức tạp với nhiều mục tiêu đồng thời cần phải hướng tới. Quá trình thiết kế đòi hỏi sự tích hợp của nhiều loại thông tin vào một sản phẩm tổng hợp thống nhất. Do đó, công việc thiết kế chưa bao giờ dễ dàng, đặc biệt là đối với những công trình đương đại, nơi người chủ đầu tư và xã hội luôn gửi gắm vào đó những yêu cầu ngày càng cao.
Để đáp ứng những yêu cầu mới, ngày càng có nhiều phương pháp thiết kế mới nhằm cải tiến quy trình thiết kế thông thường. Vào những năm 1950, anh em nhà Olgyay (Mỹ) đã nghiên cứu và đề xuất cách tiếp cận sinh khí hậu trong thiết kế kiến trúc (bioclimatic architecture) [1], trong đó tích hợp khoa học về sinh học (biology) và khí hậu (climatology) và kỹ thuật vào thiết kế kiến trúc, một hình thức Thiết kế tích hợp sơ khai. Mặc dù trước đó, vào thế kỷ thứ I trước công nguyên, Vitruvius đã đề cập nhiều đến mối liên quan giữa Kiến trúc và khí hậu học trong tập sách “Ten books on Architecture”. Càng về cuối thế kỷ 20, sự quan tâm đến kiến trúc xanh, bền vững, kiến trúc sinh khí hậu và kiến trúc môi trường ngày càng lớn – Đó là kết quả của sự biến đổi khí hậu, sự gia tăng tiêu thụ năng lượng các cuộc khủng hoảng. Những người như Victor Olgyay, Leslie Martin, Wolfgang Feist, Ken Yeang, Renzo Piano và Norman Forster và nhiều tên tuổi khác đã đưa ra những kết quả thú vị về phương pháp luận kiến trúc và kiến trúc bền vững [2].
Trong khoảng hơn 10 năm trở lại đây, thuật ngữ thiết kế tích hợp (TKTH – integrated design) được nhắc đến ngày càng nhiều hơn. Hiện chưa xác định được chính xác thuật ngữ này được khởi xướng từ nơi nào, nhưng có vài cái tên được nhắc đến như Knudstrup [2], Foster + Partners, và một vài công ty như ATP Architects Engineers, Hopkin Architects… Thời điểm xuất hiện cũng chưa rõ, nhưng dường như TKTH được sử dụng đầu tiên trong Kỹ thuật cơ khí và Sản xuất vào những năm 2000, một lĩnh vực có lộ trình tương tự như Kiến trúc (thiết kế – sản xuất – sử dụng), trước khi được dùng trong Kiến trúc vào khoảng năm 2004. Hội nghị quốc tế đầu tiên về thiết kế và sản xuất tích hợp trong kỹ thuật Cơ khí được tổ chức bởi mạng lưới AIP-PRIMECA vào năm 1996 tại Nantes (Pháp).
Vào thời điểm hiện nay, TKTH là cách tiếp cận được nhiều công ty Kiến trúc lừng danh (Foster & Partners, ATP Architects Engineers, Integrated Design Associates Ltd (IDA), Integrated Architecture…) áp dụng trong thực tế hành nghề Kiến trúc. Với sự quan tâm ngày càng lớn ở trong nước về chủ đề này, bài báo này được viết với mục đích giới thiệu với giới Kiến trúc sư (KTS) trong nước những vấn đề cơ bản của TKTH, phương pháp và trình tự cũng như việc mở rộng áp dụng phương pháp này trong nước.
Thiết kế tích hợp là gì?
TKTH là thuật ngữ dùng chung cho nhiều ngành, với ý nghĩa là cách tiếp cận trong thiết kế dưới hình thức tích hợp các chuyên môn khác nhau (vốn dĩ được coi là độc lập) trong quá trình thiết kế một cách đồng thời, trong khi bị ràng buộc ngân sách và kế hoạch. Dựa trên một đội ngũ đa ngành và hợp tác chặt chẽ, các thành viên thống nhất quyết định trên cơ sở một tầm nhìn chung và một sự hiểu biết toàn diện về dự án. Điều này sẽ đi theo việc thiết kế xuyên suốt toàn bộ vòng đời của dự án, từ giai đoạn tiền thiết kế cho đến khi đi vào hoạt động [3].
Trong kiến trúc, TKTH (hay quá trình TKTH) được hiểu là một quá trình hợp tác lao động có sự tham gia của các chuyên môn kiến trúc, kỹ thuật kết cấu, HVAC, mô phỏng, kinh tế xây dựng… và vận hành trong toàn thể vòng đời của công trình với sự quan tâm đặc biệt đến người sử dụng. Đây là phương pháp nhằm thiết kế được các công trình có hiệu năng cao, góp phần vào sự bền vững của cộng đồng [4].
Nhìn chung, quá trình TKTH thường có những đặc điểm sau [3]:
- Là một quá trình có tính lặp đi lặp lại chứ không phải là cách tiếp cận tuyến tính (tức theo trình tự) hay cách tiếp cận kiểu si-lô (silo-based approach – cách tiếp cận riêng biệt từng lĩnh vực, sau đó phối hợp để có kết quả);
- Là một phương pháp linh hoạt, không phải một công thức;
- Mỗi lần mỗi khác, không phải theo một hình thức định sẵn;
- Là một quá trình lặp đi lặp lại với việc học tập liên tục và cập nhật tính năng mới, không phải là một chuỗi định trước các sự kiện.
Trong thiết kế kiến trúc, quá trình TKTH không đảm bảo tính thẩm mỹ cũng như tính bền vững (sustainable) của giải pháp thiết kế, nhưng nó giúp người thiết kế kiểm soát được nhiều tham số phải xem xét và tích hợp chúng vào trong dự án khi sáng tạo kiến trúc bền vững – Để toàn diện hơn, đạt được các giải pháp bền vững hơn, bởi vì tất cả các thông số khác nhau được xem xét trong quá trình này.
Các thành tố của quá trình TKTH trong kiến trúc bao gồm:
- Sự phối hợp liên ngành giữa KTS, kỹ sư, chuyên gia định giá (kinh tế xây dựng), người vận hành công trình và các nhân vật thích hợp khác ngay từ khi bắt đầu của quá trình thiết kế;
- Sự trao đổi và thống nhất về tầm quan trọng tương đối của các tiêu chí hiệu suất cần phải đạt và sự thiết lập một bản thỏa thuận giữa khách hàng và người thiết kế;
- Chỉ có sự giới hạn ngân sách cho toàn bộ dự án, chứ không giới hạn ngân sách hay phân chia ngân sách cho từng bộ phận công trình, như hệ thống HVAC hay kết cấu công trình. Điều này là do những khoản đầu tư thêm cho một hệ thống có thể lại giúp tiết kiệm đầu tư cho hệ thống khác. Ví dụ: Đầu tư cho hệ thống che nắng và kính giúp giảm đầu tư và chi phí vận hành của hệ thống HVAC;
- Có sự bổ sung một chuyên gia trong lĩnh vực kỹ thuật năng lượng và mô phỏng năng lượng;
- Thử nghiệm các phương án thiết kế khác nhau thông qua việc sử dụng các phần mềm mô phỏng năng lượng trong suốt quá trình này, để cung cấp thông tin tương đối khách quan về chỉ số quan trọng nhất là hiệu quả năng lượng;
- Việc bổ sung các chuyên gia ngành (ví dụ: Các chuyên gia về chiếu sáng tự nhiên, trữ nhiệt, tiện nghi, lựa chọn vật liệu…) để tham vấn nhanh với đội ngũ thiết kế;
- Sự công bố rõ ràng mục tiêu hiệu năng và các chiến lược, và được cập nhật trong suốt quá trình bởi đội ngũ thiết kế;
- Trong một số trường hợp, một người điều phối thiết kế (design facilitator) được bổ sung vào đội ngũ để nâng cao hiệu suất làm việc trong suốt quá trình và đảm bảo các yếu tố đầu vào chuyên sâu theo yêu cầu.
