Việt Nam đang nỗ lực đạt mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050 và đối mặt với biến đổi khí hậu gay gắt, đặt ra yêu cầu cấp thiết về các giải pháp thiết kế nội thất tối ưu năng lượng và nâng cao sức khỏe người dùng. Thiết kế thụ động là chiến lược then chốt, không chỉ giúp giảm đáng kể tiêu thụ năng lượng mà còn kiến tạo vi khí hậu lý tưởng và cải thiện chất lượng môi trường sống trong nhà (IEQ). Bài viết nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kết hợp thiết kế thụ động với các công cụ mô phỏng hiệu suất tiên tiến để đánh giá và tối ưu hóa các yếu tố IEQ ngay từ giai đoạn đầu. Từ kinh nghiệm quốc tế và ứng dụng thực tiễn tại Việt Nam (qua mô hình OpenStudio), việc tích hợp này giúp nâng cao hiệu quả thiết kế, đảm bảo sức khỏe người dùng và hướng tới mục tiêu phát triển bền vững trong ngành nội thất.
Tóm tắt
Trong bối cảnh Việt Nam kiên định với mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050 và đối mặt với thách thức biến đổi khí hậu gay gắt, việc tìm kiếm các giải pháp thiết kế vừa tối ưu hóa năng lượng vừa nâng cao sức khỏe người sử dụng đang trở thành một ưu tiên cấp thiết. Đặc biệt, trong lĩnh vực thiết kế nội thất, chiến lược thiết kế thụ động (passive design) ngày càng được đề cao không chỉ vì khả năng giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và kiến tạo vi khí hậu lý tưởng, mà còn bởi tác động tích cực đến chất lượng môi trường sống nội tại. Sự kết hợp giữa thiết kế thụ động và các công cụ mô phỏng hiệu suất tiên tiến không chỉ mang lại hiệu quả thiết kế vượt trội mà còn bảo đảm chất lượng sức khỏe tối ưu trong không gian sinh hoạt và làm việc. Bài viết này sẽ đi sâu phân tích bối cảnh, tiềm năng triển khai thiết kế thụ động trong nội thất tại Việt Nam, đồng thời đúc kết những kinh nghiệm quý báu từ việc mô phỏng hiệu suất trên thế giới và chia sẻ ứng dụng thực tiễn của nhóm tác giả trong việc xây dựng mô hình mô phỏng, hướng tới đề xuất các giải pháp tích hợp thiết kế thụ động nhằm cải thiện sức khỏe người dùng.
Từ khóa: Passive design, thiết kế thụ động, chất lượng môi trường sống trong nhà, IEQ – Indoor Environmental Quality, mô phỏng hiệu suất, nội thất bền vững, chất lượng sức khỏe trong môi trường sống, Indoor health, biến đổi khí hậu
1. Đặt vấn đề
Đối diện với những hệ lụy ngày càng khốc liệt của biến đổi khí hậu, Việt Nam đã khẳng định cam kết mạnh mẽ đạt mức trung hòa carbon vào năm 2050, được thể hiện rõ nét qua tuyên bố tại COP26 (Chính phủ Việt Nam, 2021) và Quyết định phê duyệt Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu (Thủ tướng Chính phủ, 2022). Ngành xây dựng, vốn chiếm tới 30% tổng tiêu thụ năng lượng toàn cầu và phát thải 26% lượng CO2 (IEA, 2022), đang đứng trước yêu cầu cấp bách phải chuyển đổi. Riêng tại Việt Nam, nhu cầu làm mát chiếm hơn 25% tổng điện năng tiêu thụ, kéo theo phát thải gần 65 triệu tấn CO2 mỗi năm (VietnamNet Global, 2025). Thực trạng này đã đẩy áp lực lên hệ thống năng lượng và gây ra những hệ quả đáng lo ngại về sức khỏe cộng đồng đô thị. Trong bối cảnh đó, thiết kế thụ động nổi lên như một chiến lược tối ưu, không chỉ giúp cắt giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ mà còn kiến tạo những không gian sống hài hòa với mục tiêu phát triển bền vững và an sinh xã hội (UNEP, 2023).
Thiết kế thụ động (passive design) được định nghĩa là một phương pháp kiến tạo công trình thông minh, tận dụng linh hoạt các yếu tố khí hậu tự nhiên để giảm thiểu hoặc loại bỏ sự phụ thuộc vào các hệ thống cơ khí, qua đó nâng cao chất lượng không gian và sức khỏe cho người sử dụng (Hasim Altan, Mona Hajibandeh, Kheira Anissa Tabet Aoul, Akash Deep, 2016; Directory). Tầm quan trọng của thiết kế thụ động không chỉ giới hạn ở lớp vỏ hay cấu trúc bên ngoài của công trình, mà cần được tích hợp xuyên suốt vào từng chi tiết bố trí không gian nội thất – nơi trực tiếp định hình trải nghiệm và tác động đến sức khỏe con người trong mọi hoạt động sinh hoạt và làm việc hàng ngày.
2. Thiết kế nội thất thụ động theo khí hậu Việt Nam – Giá trị từ quá khứ đến hiện đại
Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc trưng và bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2020), tư duy thiết kế thụ động đã ăn sâu vào kiến trúc Việt Nam từ bao đời. Các công trình truyền thống như nhà năm gian ở Bắc Bộ, nhà rường ở Huế hay nhà sàn ở Nam Bộ là những minh chứng sống động cho tinh thần này: chúng sử dụng vật liệu bản địa, thiết kế mái cao, áp dụng thông gió chéo tự nhiên và các giải pháp che chắn hiệu quả để giảm thiểu bức xạ mặt trời, thích nghi hoàn hảo với nhiệt độ, độ ẩm và cường độ mưa nắng từng vùng. Dù không được gọi tên bằng thuật ngữ hiện đại, nhưng cách bố trí không gian, lựa chọn nội thất, điều hướng luồng gió và ánh sáng đều phản ánh một triết lý thiết kế thụ động tinh tế, mang lại tiện nghi vượt trội và hài hòa với điều kiện khí hậu địa phương.
Chất lượng môi trường trong nhà (Indoor Environmental Quality – IEQ) đã được khoa học chứng minh là có ảnh hưởng sâu sắc đến cả sức khỏe thể chất và tinh thần của người cư ngụ (Felicia Wu, David Jacobs, Clifford Mitchell, David Miller, Meryl H. Karol, 2022). Các yếu tố như ánh sáng tự nhiên, hệ thống thông gió, nhiệt độ, độ ẩm, vật liệu hoàn thiện và mức độ kết nối với không gian xanh đều là những nhân tố then chốt, tác động đến nhịp sinh học, chất lượng giấc ngủ, năng suất làm việc và trạng thái tâm lý chung (WHO, 2020) (IWBI, 2020):
- Cải thiện IEQ có khả năng giảm đến 30% các triệu chứng bệnh liên quan đến môi trường không gian nội tại (Fisk, Black, & Brunner, 2012);
- Một không gian được thiết kế tối ưu có thể góp phần giảm 27% mức độ căng thẳng và tăng 70% sự hài lòng của người sử dụng (Ildiri, N., Bazille, H., Lou, Y., Hinkelman, K., Gray, W. A., & Zuo, W, 2022);
- Các yếu tố như gam màu dịu mát, vật liệu tự nhiên, sự hiện diện của cây xanh nội thất, và ánh sáng khuếch tán được chứng minh là có tác dụng điều hòa cảm xúc và giảm thiểu áp lực tâm lý hiệu quả.
3. Kinh nghiệm mô phỏng trên thế giới về tích hợp thiết kế thụ động hướng đến sức khỏe người sử dụng trong thiết kế nội thất
a. Mô phỏng định lượng các tiêu chuẩn IEQ
Trong bối cảnh nhu cầu tối ưu hóa đa chiều các yếu tố chất lượng môi trường trong nhà (IEQ) ngày càng gia tăng, vào năm 2023, Fathi và O’Brien đã tiên phong phát triển một quy trình mô phỏng tham số đột phá, cho phép đánh giá đồng thời bốn yếu tố IEQ ngay từ những giai đoạn thiết kế ban đầu. Trong quá trình đánh giá và lựa chọn phương án, các chỉ số hiệu suất được chuẩn hóa thành thang điểm thống nhất từ 0 đến 10 theo tiêu chuẩn quốc tế, sau đó tổng hợp thành một chỉ số IEQ tổng thể để so sánh các giải pháp thiết kế. Quy trình này mang lại khả năng điều chỉnh linh hoạt các thông số thiết kế, từ đó tối ưu hóa đồng thời nhiều khía cạnh của IEQ và hỗ trợ ra quyết định thiết kế một cách khoa học và hiệu quả hơn.
b. Mô phỏng công trình và áp dụng thiết kế thụ động
Nhiều nghiên cứu mô phỏng chuyên sâu đã cung cấp bằng chứng thuyết phục rằng các chiến lược thiết kế thụ động – bao gồm tối ưu hóa cách nhiệt, sử dụng hệ thống kính hai hoặc ba lớp, thiết kế che nắng cố định hoặc điều chỉnh được, và tăng cường làm mát tự nhiên – có thể cải thiện đáng kể tiện nghi nhiệt và giảm chỉ số PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied – Tỷ lệ phần trăm người dự đoán không hài lòng) so với các phương án thiết kế truyền thống. Với việc áp dụng các giải pháp thiết kế hợp lý, nhiều công trình hoàn toàn có thể duy trì mức tiện nghi nhiệt cao quanh năm mà gần như không cần đến sự hỗ trợ của hệ thống điều hòa cơ khí, tạo ra một bước tiến vượt bậc trong việc tiết kiệm năng lượng.
Nguồn: “Brunoro, 2024”
Thay thế các cửa sổ hiện có trong một tòa nhà bằng khung cửa sổ tổng hợp hiệu suất cao
Tại châu Âu, các giải pháp tiên tiến này đã được ứng dụng rộng rãi, thông qua quá trình mô phỏng kỹ lưỡng trước khi triển khai thực tế, đặc biệt trong công tác cải tạo các công trình kiến trúc có từ thế kỷ trước. Hình 1 minh họa một số giải pháp tiêu biểu.
c. Sử dụng phần mềm Open Studio trong mô phỏng thiết kế thụ động
Một nghiên cứu điển hình tại Nigeria đã thực hiện việc so sánh đối chứng kết quả mô phỏng bằng OpenStudio với dữ liệu đo đạc thực tế tại các không gian văn phòng. Kết quả cho thấy hệ số tương quan rất cao, khẳng định độ chính xác và tính tin c cậy vượt trội của công cụ này (Muhammad, A. A., & Aliyu, I. G., 2021). Thí nghiệm được tiến hành bằng cách đo ba thông số then chốt – nhiệt độ vận hành, độ ẩm tương đối và độ chiếu sáng – tại 13 văn phòng thuộc tòa nhà Thượng viện Đại học Ahmadu Bello và tòa nhà Nagwamatse House, sau đó các không gian này được tái tạo và mô phỏng chi tiết trong môi trường SketchUp 2017 kết hợp với OpenStudio (Hình 2).
4. Áp dụng mô phỏng tích hợp thiết kế thụ động hướng đến sức khỏe người sử dụng trong thiết kế nội thất trên thực tế
Trong kỷ nguyên thiết kế hướng tới tối ưu năng lượng và nâng cao toàn diện chất lượng môi trường trong nhà (IEQ), mô phỏng hiệu suất đã khẳng định vai trò là một công cụ hỗ trợ thiết kế không thể thiếu. Trong khuôn khổ bài báo này, nhóm tác giả trân trọng chia sẻ kinh nghiệm thực tiễn trong việc cải tạo một không gian nội thất, sử dụng OpenStudio để phân tích và đánh giá các thông số quan trọng về nhiệt độ, chiếu sáng tự nhiên và hiệu quả thông gió tự nhiên.
Cụ thể, nhóm tác giả đã tiến hành mô phỏng thiết kế cải tạo một căn hộ chung cư hiện hữu có mặt thoáng hướng Tây Bắc. Không gian nội thất cần được can thiệp đã được phân chia cẩn trọng thành các vùng riêng biệt, dựa trên phân loại bề mặt, điều kiện biên, cấu trúc vật liệu, chức năng sử dụng, vùng nhiệt và đặc điểm tầng công trình, nhằm phục vụ cho quá trình tính toán và phân tích hiệu suất sau đó. Các yếu tố như vật liệu tường, trần, sàn, hệ thống kính, diện tích và hướng cửa sổ, cùng với các thiết bị điện, đều được gán dữ liệu chi tiết vào phần mềm để phản ánh chính xác khả năng thông gió, truyền sáng, cách âm, cách nhiệt của từng bộ phận. Đồng thời, mô hình cũng được thiết lập với các thông số khí hậu địa phương đặc thù, lịch vận hành và các dữ liệu liên quan khác, đảm bảo kết quả mô phỏng đạt độ chính xác cao và tương thích tuyệt đối với điều kiện thực tế.
Nguồn: Nhóm tác giả
Thông qua việc thử nghiệm và so sánh nhanh chóng các phương án thiết kế thụ động với nhiều kịch bản được điều chỉnh trực tiếp trên mô hình, quá trình này đã cho phép lựa chọn giải pháp tối ưu trước khi triển khai, từ đó giảm thiểu đáng kể rủi ro, tối ưu hóa chi phí và nâng cao vượt bậc chất lượng môi trường sống. Các giải pháp được áp dụng trong trường hợp nghiên cứu này bao gồm: Thiết kế hệ thống che nắng chủ động và thụ động nhằm hạn chế tối đa bức xạ nhiệt; tăng cường thông gió tự nhiên và thông gió xuyên phòng hiệu quả; sử dụng vật liệu xây dựng phù hợp với khí hậu và trồng cây xanh tại các không gian đệm như hiên, logia nhằm giảm thiểu tác động trực tiếp của điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
5. Tạm kết
Việc tích hợp đồng bộ thiết kế thụ động và mô phỏng hiệu suất vào quy trình thiết kế nội thất không chỉ đại diện cho một xu thế tất yếu trước áp lực giảm phát thải carbon toàn cầu, mà còn là chiến lược then chốt để nâng tầm chất lượng môi trường trong nhà và tối ưu hóa sức khỏe cho người sử dụng. Kinh nghiệm từ các nghiên cứu quốc tế và thực tiễn triển khai tại Việt Nam đã chứng minh rằng, khi các yếu tố về khí hậu, vật liệu, ánh sáng, thông gió và tiện nghi được tối ưu hóa một cách đồng thời và toàn diện ngay từ giai đoạn ý tưởng sơ khai, không gian sống không chỉ đạt hiệu quả tiết kiệm năng lượng vượt trội mà còn bền vững về mặt sức khỏe con người. Đây chính là nền tảng vững chắc để ngành thiết kế nội thất Việt Nam từng bước tiệm cận các chuẩn mực quốc tế, kiên định hướng tới mục tiêu phát triển bền vững trong kỷ nguyên trung hòa carbon đầy thách thức và cơ hội.
Ths.KTS.Bùi Thị Thúy Ngọc
NTK. Hồ Phương Bảo – KTS. Nguyễn Ngọc Giang
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 10-2025)
Tài liệu tham khảo
1. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2020): Kịch bản Biến đổi khí hậu – Nhà xuất bản Tài nguyên – Môi trường và Bản đồ Việt Nam. Retrieved from http://vnmha.gov.vn/upload/files/kich-ban-bien-doi-khi-hau-phien-ban-cap-nhat-nam-2020.pdf
2. Brunoro, S (2024): Passive Envelope Measures for Improving Energy Efficiency in the Energy Retrofit of Buildings in Italy – Strategies for Building Energy Efficiency. doi:https://doi.org/10.3390/buildings14072128
3. Chính phủViệtNam (2021): Statement by H.E. Phạm Minh Chính, Prime Minister of the Socialist Republic of Viet Nam at the COP26 World Leaders Summit – United Nation. Retrieved from https://unfccc.int/sites/default/files/resource/VIET_NAM_cop26cmp16cma3_HLS_EN.pdf
4. Directory, S. (n.d.): Passive Design – Retrieved 2025, from https://energy.sustainability-directory.com/term/passive-design/
5. Fathi, A. S., & O’Brien, W (2023): A simulation-based approach for evaluating indoor environmental quality at the early design stage – Science and Technology for the Built Environment, 1-29. doi:10.1080/23744731.2023.2187611
6. Felicia Wu, David Jacobs, Clifford Mitchell, David Miller, Meryl H. Karol (2022): Improving Indoor Environmental Quality for Public Health. Environmental Health Perspectives – NIEHS (National Institute of Environmental Health Sciences). Retrieved from https://ehp.niehs.gov/doi/full/10.1289/ehp.8986
7. Fisk, W., Black, D., & Brunner, G (2012): Changing ventilation rates in U.S. offices: Implications for health, work performance, energy, and associated economics – Building and Environment. doi:10.1016/j.buildenv.2011.07.001
8. Hasim Altan, Mona Hajibandeh, Kheira Anissa Tabet Aoul, Akash Deep (2016): Passive Design – Springer Tracts in Civil Engineering. doi:10.1007/978-3-319-31967-4
9. IEA (2022): Tracking Buildings – International Energy Agency. Retrieved from https://www.iea.org/energy-system/buildings#tracking
10. Ildiri, N., Bazille, H., Lou, Y., Hinkelman, K., Gray, W. A., & Zuo, W (2022): Impact of WELL certification on occupant satisfaction and perceived health, well being, and productivity: A multi office pre versus post occupancy evaluation – Building and Environment, 224, Article 109539. doi:10.1016/j.buildenv.2022.109539
11. IWBI, I. W (2020): WELL Building Standard v2. doi:https://www.wellcertified.com/certification/v2/
12. Muhammad, A. A., & Aliyu, I. G. (2021). Validation of OpenStudio simulation tool for passive indoor environmental comfort in mid-rise office buildings in temperate–dry climate of Nigeria. ResearchGate. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/357050418_Validation_of_openstudio_simulation_tool_for_passive_indoor_environmental_comfort_in_midrise_office_buildings_in_temperate_dry_climate_of_nigeria
13. Thủ tướng Chính phủ (2022): Quyết định số 896/QĐ-TTg ngày 26/7/2022 về việc phê duyệt Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu đến năm 2050 – Thư viện Pháp luật. Retrieved from https://thuvienphapluat.vn/van-ban/Tai-nguyen-Moi-truong/Quyet-dinh-896-QD-TTg-2022-phe-duyet-Chien-luoc-quoc-gia-bien-doi-khi-hau-den-2050-523527.aspx
14. UNEP (2023): Key measures could slash predicted 2050 emissions from cooling sector – UN Environment Programme.
15. VietnamNet Global (2025): Vietnam advances national cooling strategy to fight emissions. VietnamNet Global – VietnamNet Global.
16. WHO, W. H (2020): Indoor air pollution and health impacts – Retrieved from https://www.who.int/health-topics/air-pollution
