Gần đây, người ta hay nói đến khái niệm “nhà thông minh”. Và không còn mơ hồ nữa, khái niệm này đang hiện hữu dần dần, cụ thể, đi vào đời sống lĩnh vực kiến trúc xây dựng. Nhưng để thống nhất về khái niệm “nhà thông minh” có lẽ còn phải bàn nhiều. Trong bài viết này, tác giả muốn đưa ra một cách nhìn tổng quan hơn để thấy “nhà thông minh” không chỉ đơn thuần là một cỗ máy được lập trình hoàn hảo.
M-House (Thiên An, Huế) – công trình giải ba Giải thưởng kiến trúc Quốc gia 2008, ứng dụng nhiều cơ chế thông minh như bóng đèn cảm ứng, cửa cuốn tự động, hệ thống giàn mái pin mặt trời… (
chi tiết)
Từ định nghĩa “Nhà thông minh” Nhà thông minh (tiếng Anh: smart-home hoặc intelli-home) là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hoá hoàn toàn hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển…
Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với internet và điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo lịch. Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngôn ngữ của nhau và có khả năng tương tác với nhau… (theo từ điển Wikipedia).
Như vậy, theo định nghĩa này, nhà thông minh là một ngôi nhà có một hệ thống kỹ thuật hoàn hảo, được lập trình tối ưu hoá cho việc điều khiển vận hành thiết bị, vật dụng trong nhà. Định nghĩa này mới chỉ có điều kiện cần chứ chưa đủ. Bởi quan hệ giữa yếu tố kiến trúc và yếu tố thông minh chưa rõ. Hệ thống kỹ thuật điều khiển này gắn bó hữu cơ với kiến trúc hay là một cá thể rời được cấy thêm?
Cũng theo từ điển Wikipedia, biệt thự Thái Bình Dương của Bill Gates (
ảnh dưới) – ông chủ chủ tập đoàn Microsoft, được mệnh danh là “ngôi nhà thông minh” đầu tiên trong lịch sử loài người cả về nghĩa đen và nghĩa bóng, do có những hệ thống trang thiết bị điện tử tinh vi, hiện đại và rất phức tạp được bố trí ở nội thất bên trong.
Nếu chiếu theo định nghĩa ở trên, thì những ngôi nhà không có hệ thống điều khiển tự động, chắc là những ngôi nhà không thông minh – hay tệ hơn là những ngôi nhà… dốt?!
Như vậy, chắc chắn yếu tố thông minh không chỉ nằm trong hệ thống điều khiển tự động với công nghệ cao. Nếu không, thì ngôi nhà đó sẽ trở thành một tổ hợp công nghệ mà xa rời bản chất kiến trúc – là yếu tố cốt lõi để tạo nên cái gọi là ngôi nhà.
Từ xa xưa cho tới bây giờ, theo suốt chiều dài lịch sử, kiến trúc phát triển không ngừng để đi tìm cái đẹp hoàn mỹ hơn và cũng là để đáp ứng đầy đủ, thiết thực hơn nhu cầu của con người, đi tới sự tiện lợi nhất. Nhà thông minh không nằm trong ngoại lệ đó.
Và như vậy, để được gọi là một ngôi nhà thông minh, phải còn cần nhiều yếu tố khác nữa.
Nhà thông minh bao gồm những yếu tố gì? 
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.
- Ảnh bên : Công trình trụ sở Tập đoàn dầu khí Quốc gia Việt Nam, sử dụng hệ thống kính phản nhiệt và lam che nắng - tiết kiệm năng lượng
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 ozone 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… Đó là việc lấy nguyên vật liệu, lấp ao hồ lấy mặt bằng xây dựng, bê tông hoá bề mặt đất tự nhiên, thải vô số các loại phế thải xây dựng độc hại và khó phân huỷ 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 toà 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 tuý cho sức khoẻ 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 những 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.
Nhà bên hồ (Tây Hồ, Hà Nội) - công trình giải ba Giải thưởng kiến trúc Quốc gia 2008, sử dụng hệ thống mành chắn nắng tự động Tiết kiệm năng lượng :
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 hoà nhiệt độ, lò sưởi… Tiếp theo là phải biết tận dụng các nguồn năng lượng từ thiên nhiên để chuyển hoá 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 như trong định nghĩa đầu tiên.
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, theo một cách nhìn có nhiều góc độ, nó không thể định đoạt số phận một ngôi nhà nhưng cũng không thể thiếu. Thực tế, nó chỉ là điều kiện cần chứ không thể là điều kiện đủ. 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 có những định nghĩa khác nhau, sự phân chia khác nhau.
- Ảnh bên : Bảng điều khiển các hệ thống trong một nhà ở tư nhân
Làm chủ căn nhà thông minh Để một ngôi nhà đầy đủ các yếu tố thông minh như trên quả thật là khó. Nhưng ngôi nhà vẫn có thể thông minh theo một cách nào đó. Xét cho cùng, nhà thông minh đến đâu cũng nhằm phục vụ cho người sử dụng một cách thuận tiện nhất, an toàn và bền vững nhất. Nhà thông minh phải tạo ra một môi trường tốt đẹp mà con người sinh sống và làm việc trong đó có thể hưởng thụ.
Vì lẽ đó, nhà thông minh cũng cần đến người chủ biết điều khiển nó. Một người chủ biết tìm đến kiến trúc sư có khả năng đáp ứng được những nhu cầu chính đáng của mình, tìm được tiếng nói chung để đưa ra giải pháp kiến trúc hợp lý nhất. Một người phải biết yêu thiên nhiên, tôn trọng những giá trị của môi trường. Một người phải biết tiết kiệm, sử dụng năng lượng hợp lý (kể cả khi anh ta có nhiều tiền). Một người chủ phải biết sử dụng và vận hành thiết bị đúng cách, đúng chỗ để tận hưởng những giá trị của công nghệ mang lại chứ không phải làm nô lệ cho nó.
Và cuối cùng, một người chủ phải có ứng xử, biết thiết lập mối quan hệ tốt đẹp giữa con người với chính ngôi nhà, hiểu rõ lẫn nhau – bởi ngôi nhà cũng là một cơ thể sống; cũng như tạo lập mối quan hệ, môi trường tốt đẹp giữa những thành viên chung một mái nhà.
KTS Nguyễn Trần Đức Anh Phân loại theo hệ thống kỹ thuật
Hệ thống điều khiển thông minh đi kèm với các thiết bị được lập trình sẵn, giao tiếp với người sử dụng linh hoạt không phụ thuộc vào khoảng cách, vị trí và thường có những hệ thống sau:
Hệ thống an ninh: bao 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 đến các số điện thoại cần thiết và có khả năng phong toả 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 thiết bị nhiệt: điều hoà nhiệt độ, lò sưởi, bình nước nóng...)
Hệ thống giải trí: truyền hình, đầu DVD, máy nghe nhạc…
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 ba loại cơ chế hoạt động như sau:
Cơ chế nhận dạng: 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 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 7 giờ tối đèn vườn, đèn bảo vệ tự động bật sáng và tắt vào thời điểm 5 giờ sáng, 7 giờ sáng ti vi tại khu vực bếp tự động bật đúng chương trình cài đặt để người ăn sáng có thể xem, 8 giờ sáng vòi nước tưới vườn hoạt động trong 15 phút; 10 giờ đêm các hệ thống cửa tự động an toàn sẽ đóng lại…
Cơ chế cảm ứng: 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.
ABB i-bus là hệ thống lắp đặt tòa nhà được sử dụng phổ biến nhất tại Singapore. Nó có nền tảng lắp đặt lớn nhất, từ văn phòng, nhà máy, khách sạn, nhà nghỉ, trường đại học, các căn hộ, biệt thự và nhà gỗ một tầng. 
Một số công trình lắp đặt này gần đây đã giành được những giải thưởng lớn về hiệu suất năng lượng và thân thiện với môi trường từ chính quyền Singapore và ASEAN. 
