Đại dịch Corona diễn ra trong suốt hơn 1 năm qua đã làm thay đổi nhiều triết lý và công năng của các công trình xây dựng. Trong bối cảnh đó, ký túc xá sinh viên cần có tư duy thiết kế thay đổi để cập nhật xu hướng thế giới và nhu cầu của xã hội cả về kinh tế, công nghệ và sự thay đổi khó lường của xã hội trong tương lai.

Theo Kaile Zhou, Shanlin Yang (2018), tòa nhà thông minh là loại hình công trình được đầu tư hợp lý, quản lý năng lượng hiệu quả, môi trường thoải mái và tiện lợi, được thiết kế bằng cách xem xét mối quan hệ tối ưu hóa giữa cấu trúc, hệ thống, dịch vụ và quản lý. Tòa nhà có hệ thống điều khiển thông minh và các thiết bị thông minh, được kết nối với nhau ngoài cấu trúc và chức năng của tòa nhà truyền thống. Khu nhà được "nhúng” cảm biến hiện đại hóa với nhiều hệ thống tích hợp khác nhau, được cho là cơ sở của các tòa nhà thông minh trong nghiên cứu ban đầu. Hệ thống liên lạc giữa bên ngoài và bên trong được vận hành từ xa và hiệu quả [1].

Theo nghiên cứu của Matthew B Hoy, có thể hiểu rằng tòa nhà thông minh là các công trình sử dụng các các công nghệ xây dựng thông minh với chìa khóa để triển khai chúng trong một tòa nhà thông minh là kết nối tất cả chúng lại với nhau bằng cách sử dụng hệ thống quản lý tòa nhà và điều khiển chúng bằng các cảm biến thích hợp [2].

Để triển khai thiết kế, sử dụng được các tòa nhà thông minh thì không thể không nhắc đến hệ thống tích hợp quản lý tòa nhà. Các công trình/tòa nhà sử dụng hệ thống quản lý để quản lý và giám sát hệ thống điện, hệ thống điều hòa, hệ thống an ninh, báo cháy và chữa cháy với các thiết bị cảm biến thông minh… giúp công trình/tòa nhà hoạt động hiệu quả hơn, tiết kiệm điện năng hơn, an toàn hơn. Bốn chức năng cơ bản của một hệ thống tích hợp quản lý là: Điều khiển – Giám sát – Tối ưu hóa – Báo cáo. Theo ước tính của công ty HDKing (VN), một tòa nhà nếu sử dụng hệ thống tích hợp quản lý sẽ giúp tiết kiệm tới 20% điện năng tiêu thụ, giảm thiểu chi phí quản lý, bảo vệ. [3]

Hệ thống tích hợp quản lý tòa nhà sẽ giám sát và điều khiển tối ưu các hệ thống cơ điện trong tòa nhà trên cơ sở phân tích đặc trưng từng hệ thống và mối liên hệ giữa các hệ thống đó.

Hệ thống này cho phép điều khiển các hệ thống cơ điện, hiển thị chính xác, kịp thời trạng thái vận hành, trạng thái báo lỗi, kết nối các hệ thống cơ điện như an ninh, báo cháy, thang máy, máy phát điện; vận hành chương trình tự động theo thời gian, ánh sáng, mùa… Hệ thống tích hợp quản lý tòa nhà linh hoạt, có khả năng mở rộng với các giải pháp sẵn sàng đáp ứng với mọi yêu cầu khi muốn tích hợp các tính năng mới.

Kí túc xá Tietgenkollegiet ở Đan Mạch là một ví dụ sinh động về ký túc xá mơ ước của bất kỳ sinh viên nào trên thế giới, được thiết kế với ý tưởng rất thông minh về hình dáng và vật liệu. Nằm trong Khu học xá Søndre của KU, Tietgen là chỗ ở được tìm kiếm nhiều nhất do vị trí, thiết kế đáng kinh ngạc và năng động xã hội của nó. Ký túc xá của trường được chia thành các tòa nhà với cơ cấu phòng gồm các loại phòng ở 1 – 4 sinh viên/phòng. [4]. "Ký túc xá Tietgenkollegiet, Đan Mạch được xây dựng biểu tượng cho sự công bằng và cộng đồng. Toàn bộ khu ký túc xá có khối hình tròn, cao 7 tầng và 360 phòng rộng rãi thiết lập trong các khối mười hai. Cảm hứng xuyên suốt của các KTS khi thiết kế khu ký túc này chính là sự mâu thuẫn giữa cá nhân và tập thể – một đặc điểm vốn có của các sinh viên sống chung trong ngôi nhà ký túc xá.” [5] . Thiết kế hình tròn tạo ra cảm giác bình đẳng và thống nhất, trong khi cửa sổ và sân hiên có hình chiếu xen kẽ độc đáo. Mặt tiền được làm bằng hợp kim đồng giữ cho bề mặt tòa nhà luôn sạch sẽ và được bảo vệ, đồng thời nó sẽ cũ đi với tông màu tối đậm theo thời gian, đáp ứng nhu cầu phục hồi trong tương lai. [5] Công nghệ thông minh tại ký túc xá này được đề cập đến là khu vực để xe – được thiết kế theo hướng tự động hóa, thông minh và tiết kiệm diện tích.

Tại Việt Nam, các trường ĐH công lập và dân lập đều mong muốn phát triển kí túc xá hiện đại hơn. Tuy nhiên, các trường đại học dân lập có ưu thế hơn về tài chính để đầu tư kí túc xá hiện đại hơn. Nhưng nhìn chung, các kí túc xá của các trường vẫn chỉ đáp ứng ở mới tối thiểu cho sinh viên như rộng rãi hơn, sạch sẽ hơn, nhiều công trình phục vụ tiện ích cho sinh viên hơn như phòng giặt, siêu thị,..

Ký túc xá ĐH Tôn Đức Thắng là một trong những kí túc xá đã đáp ứng phần nào sự đầy đủ tiện nghi so với các trường ĐH khác. Công trình ký túc xá được xây dựng với thiết kế kiến trúc đẹp, hiện đại, hài hòa, phù hợp với kiến trúc tổng thể của Trường đại học Tôn Đức Thắng. Nhằm mục đích phục vụ tốt nhất cho sinh viên, bên trong ký túc xá các hạng mục công trình tiện ích được đưa vào sử dụng như: Siêu thị mini, phòng giặt, canteen. Xung quanh khuôn viên ký túc xá là các hạng mục công trình Nhà thi đấu, sân vận động, sân bóng chuyền, hồ bơi, sân bóng rổ.Tại các tòa nhà kí túc xá công nghệ thông minh áp dụng là thanh toán tiền ký túc xá qua các ứng dụng trực tuyến (online) như smartbanking, E-banking,.. của các ngân hàng; mạng không dây phủ sóng ký túc xá; kiểm soát ra vào bằng thẻ sinh viên tích hợp.

ĐH Hallym là một trường đại học tư thục tại Chuncheon, Gangwon, Hàn Quốc được thành lập vào năm 1982, là một trong số ít các trường đại học Hàn Quốc có quyền nhận được hỗ trợ tài chính của Bộ giáo dục cho các chương trình chuyên môn của họ. Ký túc xá của trường được chia thành các tòa nhà dành cho sinh viên quốc tế, sinh viên bản địa và dành riêng cho sinh viên nữ. Cơ cấu phòng gồm các loại phòng ở 2 -3 sinh viên/phòng. Các phòng được trang bị phòng tắm chung hoặc riêng, giường, tủ lạnh, bàn, tủ, máy lạnh và mạng LAN hoặc wifi. [7] Đại học Hallym có xu hướng ứng dụng công nghệ thông minh như dùng công nghệ thông minh kiểm soát số lượng sinh viên sau giờ giới nghiêm, dùng phần mềm (app điện thoại) kiểm soát phòng chống cháy nổ trong khu vực ký túc xá. [7]

Bảng 1. Ký túc xá ĐH Hallym – Các đặc điểm và CN thông minh áp dụng

Như vậy, tương tự như tòa nhà thông minh, nhóm nghiên cứu định nghĩa ký túc xá sinh viên thông minh là các ký túc xá sử dụng các các công nghệ xây dựng thông minh với chìa khóa để triển khai chúng trong một tòa nhà thông minh và kết nối triển khai các công nghệ ấy bằng cách sử dụng hệ thống quản lý tòa nhà và điều khiển chúng bằng các cảm biến thích hợp.

Ký túc xá thông minh là ký túc xá sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông (CNTT-TT) và các phương tiện khác để cải thiện chất lượng cuộc sống, hiệu quả của hoạt động và dịch vụ phục vụ và khả năng cạnh tranh của các khu vực chức năng thuộc khuôn viên ký túc xá, đồng thời đảm bảo đáp ứng nhu cầu của hiện tại và các thế hệ sinh viên tương lai liên quan đến các khía cạnh kinh tế, xã hội, môi trường cũng như văn hóa. [5]

Quan điểm đề xuất thiết kế ký túc xá theo xu hướng tòa nhà thông minh nhằm tạo ra không gian cho việc thúc đẩy phát triển công nghệ thông minh trong trường đại học, tạo điều kiện cho sự phát triển cá nhân, cộng đồng, quan hệ xã hội trên cơ sở kết hợp hài hòa và rút ngắn khoảng cách giữa không gian ở và các khu vực chức năng khác của ký túc xá với trường đại học. Ký túc xá thông minh là khu vực ở sinh viên sử dụng công nghệ nhằm đáp ứng và bảo đảm môi trường sinh thái duy trì và phát triển có lợi cho sức khỏe và phát triển theo xu thế bền vững đồng thời đảm bảo được các giá trị cốt lõi của đô thị thông minh với các lĩnh vực an ninh, quản trị, …

Trong tòa nhà ký túc xá thông minh, sinh viên nội trú có thể kiểm soát được nhiệt độ, rèm che tự động, khóa van nước bằng app điện thoại trong căn hộ của mình. Người quản lý tòa nhà có thể thu thập dữ liệu số lượng sinh viên vắng mặt hay đầy đủ của các phòng nội trú vào bất cứ thời điểm nào, kiểm soát cửa ra vào các phòng đã đóng hay chưa, điều chỉnh tự động hệ thống nhiệt độ, môi trường trong tòa nhà,.. Có thể thấy, ký túc xá thông minh đưa việc quản lý hay tiện ích phục vụ cho sinh viên đáp ứng được nhu cầu cao nhất và thuận tiện nhất.

Tòa nhà thông minh sử dụng giao diện phần mềm được gọi là hệ thống quản lý tòa nhà và hệ thống cung cấp dữ liệu này cho nhân viên quản lý. Phần mềm này thu thập dữ liệu từ các hệ thống khác nhau trong tòa nhà và tích hợp vào một giao diện giúp có thể cảnh báo nhân viên về các vấn đề như đèn bị cháy, rò rỉ đường ống nước, ngập lụt, cửa mở và những người ở khu vực an ninh. [2]

Như vậy, để thiết lập ký túc xá thông minh cần có 2 phần cơ bản là lắp đặt hệ thống cơ điện với nhiều thiết bị cảm ứng thông minh thu thập dữ liệu và sử dụng phần mềm quản lý thông minh cho hệ thống đó.

Hệ thống hạ tầng cơ điện trong tòa nhà ký túc xá thông minh bao gồm đầy đủ hệ thống cơ điện của một tòa nhà bình thường và đồng thời được mở rộng lắp đặt các thiết bị thông minh về hệ thống gió và điều hòa không khí (Heating Ventilation Air Conditioning; HVAC); hệ thống thoát nước và thiết bị vệ sinh (Plumbing & Sanitary; P&S); Hệ thống điện (Electrical); hệ thống báo cháy và chữa cháy (Fire Alarm & Fire Fighting).

Để đáp ứng được điều kiện tòa nhà ký túc xá theo hướng tòa nhà thông minh thì cần tích hợp, thiết kế và thiết lập được mạng lưới công nghệ trên cơ sở hạ tầng kỹ thuật sẵn có từ bước lập quy hoạch, thiết kế cho đến việc cải tạo hệ thống hạ tầng kỹ thuật sẵn có của khu ký túc xá nói chung và từng tòa nhà nói riêng.

Việt Nam đang dần bắt kịp xu hướng thành phố thông minh trên thế giới, các nền tảng thông minh đang được nghiên cứu, triển khai ứng dụng vào đời sống người dân tại các thành phố lớn cũng như cuộc sống của sinh viên các trường đại học tại Việt Nam

Các trường đại học khi xây dựng phát triển khu ký túc xá theo hướng thông minh sẽ đem lại môi trường sống thuận tiện, sáng tạo cho sinh viên và đáp ứng cuộc cách mạng 4.0 của thế giới.

Những lợi ích mang lại từ ký túc xá thông minh bao gồm việc kiểm soát hoạt động quản lý ký túc xá, chia sẻ thông tin và kết nối với hệ thống dữ liệu toàn khu ký túc xá, giúp sinh viên dễ dàng truy cập hành chính công tại trường đại học và các cơ quan hành chính trong khu vực. Chất lượng cuộc sống của sinh viên trong ký túc xá thông minh được nâng cao. Ký túc xá sử dụng công nghệ sẽ đáp ứng đảm bảo an ninh xã hội và bảo đảm môi trường sinh thái duy trì và phát triển có lợi cho sức khỏe và phát triển theo xu thế bền vững.

Và điều rất quan trọng là ký túc xá thông minh đòi hỏi người sử dụng và quản lý thông minh, phải thiết lập được các mô hình theo nhu cầu của chi phí đầu tư và sử dụng theo các mức độ khác nhau một cách thông minh nhất.

Bộ môn Kiến trúc Công nghệ - Khoa Kiến trúc và Quy hoạch

Trường ĐH Xây dựng – Hà Nội

Công ty TNHH Tư vấn thiết kế Kiến trúc và Xây dựng ý tưởng

1. Kaile Zhou, Shanlin Yang, "Comprehensive Energy Systems”, 2018;

2. Matthew B Hoy, "Smart Buildings: An Introduction to the Library of the Future”;

3. "Hệ thống điều khiển tòa nhà thông minh”, website HDKing;

4. https://housingfoundation.dk/the-tietgen-dormitory/;

5. "Những ký túc xá ấn tượng trên thế giới”, Hồng Nhung, Báo Xây dựng, 2015;

6. https://dormitory.tdtu.edu.vn/gioi-thieu/thong-tin-ky-tuc-xa-dai-hoc-ton-duc-thang;

7. Halym University – Housing Option, website: Halym University