Xu hướng nhà thông minh

 

Phòng khách với ánh sáng điều khiển theo tính năng cảm biến chuyển động

 

Từ những thiết bị thông minh
Vật liệu xây dựng và các thiết bị - công nghệ ứng dụng trong ngôi nhà ngày càng phát triển. Và dù muốn hay không thì người ta không thể tách rời được các vật liệu mới, công nghệ mới đó. Các thiết bị dùng trong ngôi nhà ngày càng hoàn thiện hơn, an toàn hơn và thông minh hơn; hỗ trợ đắc lực cho cuộc sống và sinh hoạt của những người sống trong ngôi nhà. Chúng ta có thể đã nghe quảng cáo những loại thiết bị, hệ thống như điều hòa thông minh, tivi thông minh, tủ lạnh thông minh, máy rửa bát thông minh, máy giặt thông minh, bồn cầu thông minh, hệ thống chiếu sáng thông minh...
Tất cả những thứ được đề cập ở trên thực sự là những thiết bị thông minh. Chúng được thiết kế tự động hóa, tối ưu hóa quá trình vận hành, để làm sao hiệu quả nhất về sử dụng cho con người, tiêu tốn ít năng lượng, tài nguyên nhất, và tăng tuổi thọ thiết bị lên cao nhất. Chúng không phải là những thiết bị xa xỉ nữa. Ai cũng có thể dễ dàng mua một chiếc tivi thông minh hay lắp đặt một bộ điều hòa thông minh trong những ngôi nhà bình thường với chi phí hoàn toàn có thể chấp nhận được.
Một thiết bị khác mặc dù không phải là trang thiết bị của công trình, song nó chi phối khá lớn đến cuộc sống của con người, đó là chiếc điện thoại di động, mà càng ngày càng trở nên thông minh hơn; chúng ta vẫn gọi là điện thoại thông minh hay smart – phone. Đó là sự tương tác làm tiền đề cho ngôi nhà thông minh. Tuy nhiên, tập hợp những thiết bị thông minh thì chưa đủ để tạo nên một ngôi nhà thông minh; mà còn phải nhiều yếu tố khác nữa.

 

 

 

Thiết bị vệ sinh thông minh Neorest. Ảnh ToTo cung cấp

 

Thế nào là nhà thông minh?
Như trên đã nói, nhà thông minh không chỉ là một ngôi nhà được trang bị hệ thống điều khiển tự động, trang thiết bị công nghệ cao, nhà thông minh cần các yếu tố khác có quan hệ chặt chẽ với nhau, tương hỗ nhau, phù hợp trên cả phương diện công năng, kỹ thuật, thẩm mỹ, kinh tế. Ở một cách nhìn tổng quan, nhà thông minh cần những yếu tố sau:

 

Giải pháp kiến trúc thông minh
Dù thông minh như thế nào đi chăng nữa, một ngôi nhà sẽ chỉ thực sự tốt khi yếu tố đầu tiên tạo nên ngôi nhà – kiến trúc - phải tốt. Nhà thông minh phải có giải pháp kiến trúc thông minh. Sự phát triển của khoa học kỹ thuật và sự lạm dụng công nghệ nhiều khi làm mờ nhạt vai trò của kiến trúc. Mọi thứ không hợp lý, chưa tốt người ta đều vin vào giải pháp công nghệ hỗ trợ. Các giải pháp kỹ thuật sẽ chỉ tốt và phát huy hiệu quả trên nền một kiến trúc thông minh, hợp lý.
Kiến trúc là khởi đầu và là tiền đề của mọi yếu tố khác. Giải pháp kiến trúc thông minh là tận dụng tốt yếu tố môi trường, cảnh quan, phát huy ưu điểm, khắc phục nhược điểm. Sẽ là không thông minh nếu như ngôi nhà quay hướng tây mà không tính đến giải pháp chắn nắng, chống nóng. Giải pháp kiến trúc thông minh là hợp lý công năng, thuận tiện cho con người, đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng trong công trình đó. Giải pháp kiến trúc thông minh còn là sự hợp lý giữa nội tại kiến trúc: hình thức và công năng; hay mối quan hệ kiến trúc và các yếu tố khác như nội - ngoại thất, kỹ thuật (kết cấu, hệ thống điện, cấp-thoát nước, thông tin liên lạc, hệ thống điều khiển tự động…).
Giải pháp kiến trúc thông minh còn là sự linh hoạt khi cần thay đổi hay bổ sung hệ thống trang thiết bị kỹ thuật. Chúng ta có thể thấy nhiều công trình cổ hàng trăm năm tuổi ở châu Âu, vẫn không hề lạc hậu khi đưa những hệ thống kỹ thuật hiện đại vào, không làm phá vỡ cấu trúc ban đầu, vận hành tốt, đáp ứng được những yêu cầu của thời đại. 

 

 

 

 

Sinh thái - thân thiện môi trường
Kiến trúc sinh thái hay còn gọi là kiến trúc xanh được nhắc tới nhiều trong những năm gần đây. Đó là hệ quả tất yếu sau khi con người mải miết kiếm tìm và phát minh những công nghệ và vật liệu mới nhưng lại xả “rác” vào môi trường. Trái đất đang nóng lên, tầng ozon thủng, băng tan… - đó là những hệ quả vĩ mô nhưng rõ nét của nền công nghiệp phát triển không ngừng, trong đó có công nghiệp xây dựng mang lại. Kiến trúc sinh thái hướng tới sự bền vững, thân thiện thiên nhiên, môi trường. Có thể ở một khía cạnh nào đó, văn minh và thiên nhiên như hai cá thể đối lập loại trừ lẫn nhau. Ở nơi thiên nhiên thì tính văn minh kém và ngược lại. Tuy nhiên thực tế thì văn minh và thiên nhiên luôn cùng tồn tại với những tỷ lệ tương quan khác nhau. Nhưng mọi hành động của con người, đặc biệt là hoạt động xây dựng đang tàn phá thiên nhiên ở nhiều phương diện: phá núi, phá rừng… lấy nguyên vật liệu, lấp ao hồ lấy mặt bằng xây dựng, bê tông hóa bề mặt đất tự nhiên, thải vô số các loại phế thải xây dựng độc hại và khó phân hủy vào môi trường…  
Một ngôi nhà thông minh hẳn phải có yếu tố sinh thái. Khi mà kiến trúc hiện đại được tạo nên bởi bê tông, kính, thép; khi mà đô thị chật chội với những tòa nhà san sát nhau; người ta mới hiểu và mới thấy cần giá trị của cây xanh, mặt nước, môi trường không khí trong lành. Đó không chỉ là yếu tố vật lý, khí hậu thuần túy cho sức khỏe mà nó còn tác động trực tiếp đến thị giác, tâm hồn của con người.
Để thiết kế một ngôi nhà thông minh, bao gồm yếu tố sinh thái, kiến trúc sư phải nắm được quan hệ giữa môi trường và tiến bộ xã hội. Và để thực hiện tốt – hướng về thiên nhiên, đồng nghĩa với việc ngăn chặn, đẩy lùi hoạt động của con người gây tác động tới thiên nhiên thì dường như cũng đồng nghĩa với việc chấp nhận những bước lùi của sự phát triển, tăng trưởng kinh tế. Điều đó quả thực là khó, gần như là thách thức.  

 

Tiết kiệm năng lượng
Tiết kiệm năng lượng gần và có quan hệ chặt chẽ với yếu tố sinh thái. Nói một cách khác, tiết kiệm năng lượng là một tiêu chí của kiến trúc sinh thái. Tiết kiệm năng lượng đồng nghĩa với việc giảm sự tàn phá thiên nhiên ở đầu nguồn (do khai thác than, dầu mỏ…) và giảm việc thải khí độc hại vào môi trường. Rõ ràng, để đạt được điều này, công trình phải có một giải pháp kiến trúc cũng như kỹ thuật tốt như đã đề cập ở trên. 
Một ngôi nhà thông minh phải “biết” tiết kiệm năng lượng. Đầu tiên là phải khai thác các yếu tố tự nhiên tối đa như ánh sáng, thông gió; giảm thiểu việc khai thác thiết bị tiêu hao năng lượng như chiếu sáng, điều hòa nhiệt độ, lò sưởi… Tiếp theo là phải biết tận dụng các nguồn năng lượng từ thiên nhiên để chuyển hóa thành năng lượng hữu ích. Đó là nhiệt năng của mặt trời, sức gió, sức nước… Những thiết bị này hiện nay đã rất phổ biến như hệ thống đun nước nóng dùng năng lượng mặt trời, pin mặt trời… 
Tất nhiên, để tiết kiệm năng lượng một cách hiệu quả nhất phải nhờ đến một hệ thống điều khiển hợp lý, thông minh.

 

 

 

 

 

Hệ thống - thiết bị điều khiển thông minh
Đây là yếu tố mà người ta hay nhắc tới, và cho rằng nó là yếu tố quyết định để một ngôi nhà trở thành thông minh. Tất nhiên như trên đã trình bày, theo một cách nhìn có nhiều góc độ, nó không thể định đoạt số phận một ngôi nhà, tuy nhiên cũng không thể thiếu. Nếu phân chia hệ thống điều khiển thông minh ra thì có lẽ có quá nhiều hệ thống, và mỗi nhà cung cấp thiết bị, hệ thống điều khiển thông minh cũng đưa ra những định nghĩa khác nhau, phân chia khác nhau. Ở đây người viết muốn phân loại một cách đơn giản nhất.
- Phân loại theo hệ thống kỹ thuật
Hệ thống điều khiển thông minh đi kèm với các thiết bị, được cài đặt các chương trình lập sẵn, giao tiếp với người sử dụng linh hoạt nhất không phụ thuộc vào khoảng cách và vị trí; bao gồm những hệ thống sau:
+ Hệ thống an ninh: gồm các hệ thống cửa tự động, camera quan sát, đầu ghi hình, bộ nhớ lưu trữ, bộ điều khiển trung tâm cho phép người sử dụng có thể nắm được trực tiếp hay xem lại toàn bộ mọi hoạt động diễn ra ở các khu vực có thiết bị kiểm soát. Hệ thống an ninh còn có thể báo động bằng còi, chiếu sáng, gọi điện đến các số điện thoại cần thiết và có khả năng phong tỏa khu vực bị đột nhập.
+ Hệ thống báo cháy và chữa cháy: hệ thống báo cháy cảm ứng khi có hiện tượng cháy (nồng độ khói, nhiệt độ), và thông báo bằng âm thanh (loa, còi), đèn chiếu sáng. Hệ thống chữa cháy tự động phun nước tại các nơi cần chữa cháy. Ở mức độ cao hơn, hệ thống báo cháy, chữa cháy cho phép khoanh vùng và hướng dẫn phân luồng thoát hiểm.
+ Hệ thống đèn chiếu sáng.
+ Hệ thống thiết bị nhiệt (điều hòa nhiệt độ, lò sưởi, bình đun nước nóng, bếp…).
+ Hệ thống giải trí: truyền hình, đầu DVD, máy nghe nhạc…
+ Hệ thống mành rèm.
+ Hệ thống cấp nước (phòng vệ sinh, tưới vườn…). 
Tất cả các hệ thống thông minh trên có thể hoạt động theo lập trình hoặc cho phép người sử dụng điều khiển từ xa, hoặc kiểm tra trạng thái thiết bị thông qua bộ điều khiển từ xa (remote control), điện thoại di động hay internet. 
- Phân loại theo cơ chế thông minh
Có thể phân chia làm 3 loại cơ chế hoạt động như sau:
+ Cơ chế nhận dạng: cho phép ghi nhớ những đặc điểm được cài đặt sẵn trong bộ nhớ; trong trường hợp việc nhận dạng xảy ra không trùng khớp, hệ thống sẽ từ chối phục vụ hoặc báo động. Ví dụ như cổng, cửa gara chỉ mở với những xe có biển số đã đăng ký với hệ thống, cửa tự động nhận dạng vân tay chỉ mở với đúng người; trong khoảng thời gian đêm, nếu có người lạ mặt trong phòng khách hệ thống sẽ báo động…
+ Cơ chế lập trình sẵn: một số hệ thống thiết bị được thiết kế hoạt động theo lịch trình nhất định. Ví dụ như bắt đầu từ 19h đèn vườn, đèn bảo vệ tự động bật sáng và tắt vào thời điểm 5h; 7h tivi tại khu vực bếp tự động bật đúng chương trình cài đặt để người ăn sáng có thể xem, 8h vòi nước tưới vườn hoạt động trong 15 phút; 22h các hệ thống cửa tự động an toàn sẽ đóng lại…
+ Cơ chế cảm ứng: là một cơ chế linh hoạt, hoạt động trên sự biến đổi trạng thái mà hệ thống cảm ứng ghi nhận để tự điều khiển phù hợp. Ví dụ: tại cầu thang, vệ sinh, đèn sẽ tự động bật khi có người và tự động tắt sau một thời gian nhất định khi không có người; hệ thống báo động sẽ thông báo khi cửa có những chấn động cơ học hơn mức bình thường (do phá hoại, đột nhập), mái kính sẽ tự động đóng lại khi có mưa, mành – rèm tự hoạt động ở trạng thái thích hợp nhất khi cảm ứng với ánh nắng mặt trời, đèn tự động bật khi chiếu sáng tự nhiên không đủ…
Và tất nhiên, dù bất kể thiết bị hoạt động theo cơ chế nào thì vẫn can thiệp được bằng bộ điều khiển từ người sử dụng.

 

 

 

         Tay nắm cửa có gắn thiết bị thông minh

 

 

Xu hướng nhà thông minh
Gần đây, nhiều kiến trúc sư thiết kế nhà ở hay nhận được đề bài thiết kế nhà thông minh. Nhà thông minh không còn quá xa lạ và xa xỉ nữa. Bởi thực tế chúng ta đã và đang ít nhiều ứng dụng những thiết bị thông minh, thì việc hệ thống hóa các thiết bị thành một ngôi nhà thông minh là điều dễ hiểu. Về mặt chi phí, các chuyên gia nhà thông minh cho biết, chi phí để “thông minh hóa” một ngôi nhà ở gia đình chiếm khoảng 15 tới vài chục phần trăm tổng chi phí xây lắp công trình – đó không phải là một con số quá lớn.
Nhà thông minh đang trở thành một xu hướng. Có nhiều điều trước kia tưởng chừng là mơ ước nay hoàn toàn có thể trở thành hiện thực. Xét cho cùng, một ngôi nhà, một công trình kiến trúc làm ra để phục vụ con người, thì nhà thông minh cùng những thiết bị thông minh cũng vậy. Khó có thể kể hết những tiện ích nó mang lại, làm tiện nghi hơn cho cuộc sống con người; và bản thân ngôi nhà thông minh cũng tự nâng vị thế và giá trị của nó lên, như là một tài sản. 
Đương nhiên, thiết kế nhà thông minh không phải là lắp ghép những thiết bị thông minh vào ngôi nhà. Trước hết, bản thân kiến trúc của ngôi nhà phải có khả năng chứa định “sự thông minh” trong đó với vai trò chính của người kiến trúc sư; và tiếp theo là sự phối hợp của nhiều chuyên gia trong các lĩnh vực. Tính thông minh không thể hiện đơn lẻ mà là sự đồng bộ trong tổng thể, và vẫn có khả năng tương tác với con người như một cơ thể sống; chứ không phải là cỗ máy được lập trình hoàn hảo.

 

 

Theo TC Kiến Trúc & Đời Sống, số 112