Nhà ga sân bay xanh: tiết kiệm năng lượng bằng ánh sáng, gió và nắng

Nhà ga xanh là nhà ga được thiết kế để dùng ít năng lượng và nước hơn cho cùng một lượng khách: tận dụng ánh sáng trời thay đèn, chỉ làm mát lớp không khí sát người thay vì cả khối sảnh cao, lắp điện mặt trời trên mái, gom nước mưa, và cấp điện, khí điều hoà từ mặt đất cho máy bay đỗ để tắt động cơ phụ. Nhà ga là loại công trình ngốn năng lượng bậc nhất vì mở cửa gần như suốt ngày đêm, trần cao, đông người, nên mỗi phần trăm tiết kiệm đều thành số tiền và lượng khí thải rất lớn.

Năng lượng của một nhà ga đi đâu

Ở vùng khí hậu nóng như Việt Nam hay Đông Nam Á, phần lớn điện năng của nhà ga dành cho làm mát. Phần tiếp theo là chiếu sáng, thang máy, thang cuốn, băng chuyền hành lý, cầu ống lồng, hệ thống công nghệ thông tin. Ở vùng lạnh, sưởi ấm thay chỗ của làm mát.

Vì vậy, câu hỏi thiết kế quan trọng nhất không phải "lắp bao nhiêu tấm pin mặt trời" mà là "làm sao để không phải làm mát nhiều như thế ngay từ đầu". Giải pháp chủ động như pin mặt trời đến sau; giải pháp bị động từ hình khối, mái, kính đến trước.

Ánh sáng tự nhiên: lợi một, hại một

Nhà ga hiện đại thích mái kính và tường kính lớn. Ánh sáng ban ngày giảm điện chiếu sáng, giúp khách định hướng và dễ chịu hơn. Nhưng kính cũng là đường vào của nhiệt. Một mảng kính hướng tây không che chắn ở vùng nhiệt đới có thể biến khu chờ thành nhà kính lúc ba giờ chiều.

Các nhà ga làm tốt thường kết hợp:

• Mái vươn rộng che bóng cho mặt tiền, như mái nhà ga T4 Madrid nhô xa ra khỏi tường kính.
• Giếng trời và cửa sổ mái hướng bắc (ở bán cầu bắc) để lấy ánh sáng tán xạ thay vì nắng trực tiếp.
• Kính có lớp phủ chọn lọc cho ánh sáng qua nhưng phản xạ phần lớn bức xạ nhiệt; kính in chấm gốm ("frit") giảm chói.
• Cảm biến ánh sáng tự giảm độ sáng đèn khi trời đủ sáng.

Chỉ làm mát chỗ có người

Sảnh nhà ga thường cao 15–25 m. Nếu làm mát toàn bộ khối không khí đó như làm mát một căn phòng, phần lớn năng lượng bị phí cho khoảng trống trên đầu, nơi không ai đứng.

Cách được nhiều nhà ga áp dụng là phân tầng nhiệt: thổi khí mát ở độ thấp, qua cửa gió đặt ở sàn, chân tường hoặc trong các cột thấp, để lớp không khí mát nằm trong vài mét sát mặt sàn. Không khí nóng tự bốc lên cao và được hút ra ở gần mái. Kiểu "thông gió đẩy" (displacement ventilation) này cho cảm giác mát ở chỗ người ngồi mà tiêu tốn ít hơn đáng kể so với thổi khí lạnh từ trần xuống.

Một số nhà ga dùng thêm sàn làm mát: ống nước lạnh chạy trong lớp sàn, hấp thụ nhiệt từ nắng và cơ thể người. Một số khác, như Kansai ở Osaka, tạo hình trần theo đường đi của luồng gió để bỏ bớt ống gió.

Mái nhà ga là cánh đồng điện mặt trời

Nhà ga và các công trình phụ quanh sân bay có mái phẳng, rộng, không bị che, rất hợp để lắp pin mặt trời. Ví dụ nổi bật là sân bay quốc tế Cochin ở bang Kerala (Ấn Độ): năm 2015 sân bay này công bố trở thành sân bay đầu tiên trên thế giới tự cấp toàn bộ điện năng bằng điện mặt trời, nhờ những cánh đồng pin trên đất của sân bay, nối lưới để bù trừ ngày đêm.

Ở sân bay, pin mặt trời có một lưu ý riêng: chói. Tấm pin phản chiếu ánh nắng có thể gây chói cho phi công đang tiếp cận hạ cánh hoặc cho kiểm soát viên trên đài. Vì vậy dự án điện mặt trời ở sân bay thường phải có nghiên cứu phản xạ, chọn góc nghiêng và loại kính chống phản quang.

Nước, vật liệu và khí hậu địa phương

Gom nước mưa

Mái nhà ga lớn hàng chục hecta, gom được rất nhiều nước mưa. Nước này được lọc và dùng xả bồn cầu, tưới cây, làm mát tháp giải nhiệt. Jewel Changi ở Singapore đưa nước mưa vào cả thác nước trong nhà và hệ thống tưới vườn.

Vật liệu tại chỗ, tái chế

Sân bay sinh thái Seymour trên đảo Baltra thuộc quần đảo Galápagos (Ecuador), mở năm 2012, được xây với nhiều vật liệu tái sử dụng từ nhà ga cũ, dùng điện gió và mặt trời, thông gió tự nhiên, và được chứng nhận LEED hạng Vàng. Ở một quần đảo được bảo vệ nghiêm ngặt, chở vật liệu từ đất liền ra vừa đắt vừa ảnh hưởng hệ sinh thái, nên dùng lại là lựa chọn hợp lý.

Dùng chính khí hậu làm nguồn

Ở Na Uy, phần nhà ga mở rộng của sân bay Oslo Gardermoen (khánh thành năm 2017) được giới thiệu là nhà ga đầu tiên đạt chứng nhận BREEAM hạng Xuất sắc. Một giải pháp hay được nhắc: tuyết dọn từ sân đỗ trong mùa đông được trữ lại trong khu chứa cách nhiệt, rồi dùng để làm mát nhà ga vào mùa hè.

Máy bay đỗ cũng là bài toán của nhà ga

Một chiếc máy bay đỗ ở cổng vẫn cần điện cho buồng lái, khoang khách và khí mát cho cabin. Nếu không có nguồn ở mặt đất, máy bay phải chạy động cơ phụ APU ở đuôi, đốt nhiên liệu phản lực, gây ồn và khí thải ngay cạnh nhà ga.

Vì vậy, nhà ga xanh lắp ở mỗi cổng:

• Nguồn điện mặt đất 400 Hz cấp thẳng vào máy bay qua cầu ống lồng.
• Khí điều hoà tiền xử lý (PCA): ống mềm lớn đưa khí mát từ máy lạnh đặt dưới cầu vào cabin.

Nhiều sân bay quy định giới hạn thời gian chạy APU khi đã có nguồn mặt đất. Cùng với xe phục vụ mặt đất chạy điện, đây là phần giảm phát thải mà sân bay kiểm soát trực tiếp được.

Chứng nhận và cách đo

Chứng nhận toà nhà đánh giá thiết kế và xây dựng; chương trình của ACI đánh giá cách sân bay vận hành và giảm phát thải theo năm. Một nhà ga đạt chứng nhận xanh khi khánh thành vẫn có thể vận hành tốn kém nếu điều hoà để quá lạnh hay đèn bật suốt đêm.

Góc nhìn hôm nay: nhận ra nhà ga xanh khi đi qua

Vài dấu hiệu dễ thấy: sảnh sáng mà ít đèn bật ban ngày; cửa gió mát nằm thấp ở chân tường, trong ghế ngồi hoặc các trụ thấp; mái vươn xa che nắng cho tường kính; ống mềm lớn màu vàng hoặc xanh nối từ dưới cầu ống lồng vào bụng máy bay; khu vệ sinh có biển ghi dùng nước tái sử dụng. Ngược lại, khu chờ cạnh tường kính hướng tây nóng hầm buổi chiều là dấu hiệu thiết kế chưa tính kỹ.

Muốn đọc thêm, trang chương trình Airport Carbon Accreditation của ACI có danh sách sân bay theo từng cấp; các cơ sở dữ liệu công trình xanh của USGBC và BRE cho tra cứu nhà ga đã được chứng nhận.