Áp dụng công nghệ vào xây dựng nhà thông minh, phòng chống thiên tai

Công nghệ xây nhà chống động đất

Theo Tổ chức Khí tượng thế giới, năm 2023, châu Á gánh chịu nhiều thiên tai nhất thế giới, phổ biến là động đất.

Khi động đất, rung lắc mạnh là nguyên nhân chính gây sụp đổ các tòa nhà, đặc biệt là những công trình không được thiết kế theo tiêu chuẩn chống động đất. Đi kèm là tình trạng lở đất, thường xảy ra ở những vùng núi cao hoặc sườn dốc. Hiện chính phủ các nước đều có những quy định trong việc thiết kế và xây dựng các ngôi nhà đúng cách, nhằm tăng cường khả năng chống chịu rung lắc mạnh, hạn chế tối đa thiệt hại về tài sản.

Có thể kể đến Nhật Bản – quốc gia nằm trong khu vực có hoạt động địa chấn mạnh và dễ xảy ra động đất. Phần lớn tòa nhà ở các thành phố lớn của Nhật Bản đều được trang bị hệ thống cảnh báo sớm, tăng khả năng phát hiện động đất, tự động tắt gas và điện để ngăn ngừa hỏa hoạn. Một số chung cư, căn hộ cao cấp còn thiết lập hệ thống chữa cháy tự động và đèn chiếu sáng khẩn cấp, nhằm đảm bảo an toàn cho người trong trường hợp động đất.

Về mặt thiết kế, cấu trúc tòa nhà chống động đất sử dụng khung bê tông cốt thép liên kết chặt chẽ, tạo thành một hệ thống chịu lực vững chắc, kết hợp với đào móng sâu để đảm bảo sự ổn định của công trình, giảm thiểu nguy cơ lún, nứt. Ngoài ra, các giằng chống ngang và dọc giúp tăng cường khả năng chịu lực của ngôi nhà. Tiêu biểu như cấu trúc nhà Taishin với dầm, trụ và tường được xây dựng với độ dày chịu được rung lắc mạnh. Nhà Taishin sử dụng ổ trục cách ly địa chấn, cho phép tòa nhà di chuyển theo chiều ngang trong khi xảy ra động đất; ứng dụng kỹ thuật cách ly nền và kiểm soát rung động, từ đó giảm áp lực phải chịu lên kết cấu và giảm thiểu thiệt hại.

Phát triển hệ thống tòa nhà thông minh

Việc tích hợp công nghệ xây dựng thông minh vào các bất động sản giúp cải thiện đáng kể khả năng ứng phó và phục hồi sau thảm họa. Một trong những lợi ích chính của công nghệ tòa nhà thông minh là khả năng cung cấp giám sát thời gian thực, cho phép những người ứng phó khẩn cấp nhanh chóng đánh giá mức độ an toàn của tòa nhà và xác định các khu vực có khả năng chịu rủi ro. Đơn cử, tích hợp công cụ kỹ thuật số mô hình thông tin xây dựng (BIM) vào công nghệ xây dựng tòa nhà thông minh.

TS. Haresh Jayaram (Đại học Maryland) cho biết, công nghệ tòa nhà thông minh cho phép chủ sở hữu tòa nhà và người ứng phó khẩn cấp điều khiển từ xa các hệ thống tòa nhà từ một nền tảng trung tâm, đảm bảo rằng các hệ thống quan trọng được quản lý nhanh chóng và hiệu quả sau thảm họa. Chẳng hạn, trong trường hợp hệ thống điện của tòa nhà bị hư hỏng, thông tin sẽ được truyền ngay đến lực lượng ứng phó khẩn cấp, cho phép chủ động tắt hệ thống và ngăn ngừa mọi nguy cơ hỏa hoạn, cháy nổ.

Một số tòa nhà thông minh còn thiết lập cơ chế tự động tắt các hệ thống quan trọng trong trường hợp xảy ra thảm họa, giảm nguy cơ thiệt hại thêm và đảm bảo an toàn cho cư dân tòa nhà và lực lượng ứng phó khẩn cấp. Theo Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ quốc gia Hoa Kỳ (NIST), thông qua khả năng kiểm soát và tự động hóa các hệ thống tòa nhà như dự phòng nguồn điện, phân tích và điều khiển từ xa các hệ thống tòa nhà…, công nghệ tòa nhà thông minh sẽ giúp tăng cường ứng phó và khả năng phục hồi sau thảm họa.

Theo Cơ quan Năng lượng quốc tế, các tòa nhà là một trong những tác nhân lớn nhất gây ra lượng khí thải CO2 toàn cầu. Hoạt động của các tòa nhà chiếm 30% mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng trên toàn cầu và 26% lượng khí thải liên quan đến năng lượng toàn cầu. Một số quốc gia như Mỹ, Philippines, Nhật Bản… đã thực hiện nhiều chính sách tài chính nhằm hỗ trợ xây dựng và phát triển công nghệ hệ thống tòa nhà thông minh định hướng phát triển bền vững.

Trên thực tế, nhiều doanh nghiệp đang áp dụng công nghệ BIM kết hợp với hệ thống khác nhau như hệ thống điện và điều hòa không khí (HVAC), bao gồm hệ thống chiếu sáng, hệ thống an ninh, hệ thống sưởi ấm, hệ thống thông gió, tập trung vào mục tiêu cắt giảm khí thải và nâng cao hiệu quả phòng chống thiên tai. Theo Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản, công nghệ HVAC đang chiếm khoảng một nửa lượng điện sử dụng trong các tòa nhà văn phòng tại nước này.