Unisphere là một trong những tòa nhà như vậy.
Tòa nhà Unisphere là trụ sở chính của Công ty công nghệ sinh học United Therapeutics. Tòa nhà rộng 12.500 mét vuông, khánh thành năm 2018.
Như chúng ta đã biết, để xây dựng được một tòa nhà tự cấp năng lượng hoàn toàn là điều rất khó. Ngay giữa thành phố chật chội, các tòa nhà văn phòng san sát nhau sẽ chặn không cho ánh sáng mặt trời tiếp cận các tấm pin năng lượng đặt trên mái, cũng vì thế mà người ta không thể lắp đặt các tua-bin điện gió tại đây được.
Việc đốt nhiên liệu hóa thạch để sinh nhiệt và điện năng cho các tòa nhà tạo ra khoảng 29% tổng lượng khí nhà kính ở Mỹ, do đó các nhà làm chính sách hiện đang tìm kiếm những giải pháp để “làm sạch” những kiến trúc nhà ở và văn phòng. Ví dụ, năm 2017, California đã thông qua đạo luật công trình tự cấp năng lượng đầu tiên trên toàn nước Mỹ, trong đó yêu cầu mọi công trình xây dựng dân dụng mới phải tự cấp năng lượng vào năm 2030. Thị trưởng các thành phố như Portland, San Francisco, và New York cũng đã đưa ra các chính sách tương tự.
Tòa nhà Unisphere là minh chứng cho thấy các tòa nhà văn phòng lớn cũng có thể đạt được những mục tiêu đầy tham vọng như vậy.
Thay vì sử dụng những giải pháp thông thường như các tấm pin năng lượng mặt trời hay đèn LED, tòa nhà Unisphere sử dụng một tập hợp các công nghệ tiên tiến, biến nó thành một kiến trúc hoàn toàn bền vững.
Cầu thang cực phong cách nhằm khuyến khích mọi người đi bộ thay vì đi thang máy
Hệ thống của tòa nhà này bao gồm hàng ngàn thiết bị gửi thông tin về một máy tính “trung tâm thần kinh” siêu mạnh dùng để theo dõi mức năng lượng sử dụng và điều chỉnh quá trình sưởi, làm mát, và các hoạt động khác.
Cửa kính của tòa nhà sẽ tự động tối lại khi nhiệt độ bên ngoài quá nóng, và mở ra để đưa không khí trong lành vào trong.
Không khí tuần hoàn thông qua một mê cung bê tông dài đến 1/4 dặm (hơn 400 mét) bên dưới tòa nhà, từ đó cung cấp hệ thống sưởi và làm mát thụ động – mê cung này có xu hướng mát hơn không khí bên ngoài vào mùa hè và ấm hơn trong mùa đông.
Một hồ nước ở ngay chính giữa sảnh lớn của tòa nhà đảm nhiệm việc hấp thụ lượng nhiệt dư thừa – và tất nhiên mọi người có thể thoải mái bơi lội nếu muốn.
Đóng vai trò trung tâm trong hoạt động tự cung cấp năng lượng cho tòa nhà là 52 giếng sử dụng công nghệ GeoExchange được đào sâu 152 mét xuống lòng đất, có chức năng như những máy bơm nhiệt. Các đường ống chứa đầy nước chôn bên dưới lòng đất sẽ kéo nhiệt từ bên dưới lên trên để sưởi ấm tòa nhà trong mùa đông, sau đó đưa nhiệt từ tòa nhà trở lại lòng đất trong mùa hè để làm mát nó.
Jared Loos, một kiến trúc sư của EwingCole, công ty thiết kế tòa nhà, cho biết:
“Hầu như toàn bộ không gian bên trong được thắp sáng đáng kể với ánh sáng tự nhiên ban ngày”
“Trong nhiều trường hợp, các bóng đèn trong một khu vực sẽ yếu đi hoặc tắt hoàn toàn và cho phép sử dụng hoàn toàn ánh sáng ban ngày, đặc biệt là các văn phòng chạy quanh chu vi của tòa nhà, tạo nên các văn phòng với 100% không khí trong lành bên ngoài và 100% ánh sáng tự nhiên”.
Một hành lang đầy nắng trong tòa nhà Unisphere
Trong ngày, năng lượng dư thừa từ nhiều hệ thống của tòa nhà, bao gồm gần 3.000 tấm năng lượng mặt trời, sẽ được chuyển vào mạng lưới điện, và vào ban đêm, mạng lưới điện sẽ chuyển một lượng điện tối thiểu trở lại tòa nhà. Như vậy, tòa nhà Unisphere đã sản sinh ra nhiều điện năng hơn mức nó tiêu thụ.
Tất nhiên, quá trình xây dựng không tránh khỏi những rào cản. Ban đầu, thành phố từ chối cấp phép xây dựng các giếng GeoExchange với lý do luật pháp bang không cho phép đặt giếng bên dưới các tòa nhà. Nhưng quy định đó được đặt ra nhằm quản lý các giếng nước uống, đó là lý do tại sao người ta đòi hỏi phải thực hiện kiểm tra y tế định kỳ. Khi các nhà quản lý bang biết được rằng nước trong giếng không phải dùng để uống, họ đã sửa luật, và thành phố đã thông qua dự án.
Bên cạnh khả năng tự cung cấp năng lượng, công ty còn trình chiếu những đoạn hoạt họa xuyên suốt các không gian của tòa nhà với nội dung miêu tả cách nó sử dụng năng lượng. Trung tâm của màn trình diễn này là bánh xa năng lượng, một tác phẩm sắp đặt nằm ở trung tâm sảnh lớn, tạo thành bởi một dãy đèn phản chiếu đường kính 7,3 mét/đèn xếp thành vòng tròn. Nó sử dụng dữ liệu thời gian thực để minh họa quá trình sử dụng năng lượng. Khi ánh sáng tỏa ra ngoài, tòa nhà đang sản sinh năng lượng. Khi ánh sáng tỏa vào trong, nó đang sử dụng năng lượng.
Đồng hồ năng lượng
