Mái nhà mát mẻ, thành phố mát mẻ
Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào một bề mặt, một phần năng lượng của nó được phản xạ và một phần được hấp thụ. Đặc tính này được đặc trưng qua chỉ số albedo (suất phản xạ), thể hiện tỷ lệ ánh sáng mặt trời chiếu vào được phản xạ bởi một bề mặt, có giá trị từ 0 (bề mặt đen tuyệt đối, hấp thụ hoàn ánh sáng) đến 1 (bề mặt trắng tuyệt đối, phản xạ hoàn toàn ánh sáng).
Mái nhà tối màu có thể có giá trị albedo thấp cỡ 0,04 – nghĩa là chúng hấp thụ tới 96% ánh sáng mặt trời chiếu vào; ngược lại, mái nhà mát có thể đạt được giá trị albedo từ 0,65 đến 0,90 – tức phản xạ tới 90% năng lượng đó thay vì hấp thụ.
Các bề mặt tối màu hấp thụ nhiều bức xạ, làm nóng chúng và không khí xung quanh. Các bề mặt tiếp tục giải phóng lượng nhiệt đã tích trữ ngay cả sau khi mặt trời lặn, góp phần làm tăng nhiệt độ ở các thành phố vào ban đêm. Các bề mặt sáng màu và các bề mặt phản chiếu khác hấp thụ ít năng lượng mặt trời hơn, phản xạ nhiều năng lượng hơn và ngăn không cho nó chuyển hóa thành nhiệt.
So sánh giữa mái nhà màu tối (albedo 0,04) và mái nhà mát điển hình (albedo 0,8) vào buổi chiều mùa hè với nhiệt độ không khí là 37°C.
Khi khu phố được bao phủ bởi càng nhiều mái nhà phản quang, albedo tổng thể của khu phố càng tăng lên, phản xạ nhiều ánh sáng mặt trời hơn và làm giảm năng lượng mặt trời hâm nóng các công trình xây dựng. Một tổng quan các nghiên cứu mô hình trên thế giới cho thấy việc tăng albedo của khu phố lên 0,10 có thể làm giảm nhiệt độ không khí vào buổi chiều mùa hè lên đến 0,6oC. Một nghiên cứu khác cho thấy mức giảm cao nhất lên đến 0,9oC vào những ngày nóng nhất. Mặc dù nghe có vẻ không nhiều, nhưng mỗi độ C đều tạo nên sự khác biệt. Mức giảm 32% số ca tử vong nếu 100% mái nhà mát được mô phỏng bởi một nghiên cứu trong đợt nắng nóng ở London năm 2018 có liên quan đến mức giảm nhiệt độ không khí ước tính chỉ 0,8oC.
Việc giảm lượng năng lượng mặt trời hấp thụ bởi các tòa nhà dẫn đến việc làm mát không gian trong nhà. Một nghiên cứu ở Nam Phi cho thấy việc phủ một lớp phản quang lên tường và mái nhà đã làm nhiệt độ cao trung bình ngày giảm tới 4,3oC và nhiệt độ thấp trung bình ngày giảm 2,2 oC. Nhiệt độ thấp nhất thường xảy ra vào ban đêm, thời điểm quan trọng để cơ thể phục hồi sau căng thẳng nhiệt độ ban ngày. Mức nhiệt độ trong nhà vượt quá 40 oC là mức cực đoan có thể gây ra rủi ro sức khỏe nghiêm trọng.
Giảm chi phí
Nhờ giảm thiểu nhu cầu sử dụng điều hòa không khí, mái nhà mát có thể cắt giảm nhu cầu năng lượng và từ đó giảm chi phí năng lượng cho chủ sở hữu và người sử dụng tòa nhà. Một nghiên cứu mô phỏng tác động của mái nhà mát lên mức tiêu thụ năng lượng tại 6 thành phố với nhiều kiểu khí hậu khác nhau – Cairo, Hồng Kông, Seoul, London, Los Angeles và São Paulo – cho thấy mức giảm sử dụng năng lượng từ 67% đến 87%. Ngoài ra, do chúng phản xạ nhiệt thay vì hấp thụ nhiệt, các mái nhà mát bị giãn nở và co lại ít hơn so với các loại mái nhà tối màu khác, có thể giúp kéo dài tuổi thọ của chúng.
Vậy còn những nơi có mùa đông lạnh giá thì sao? Mái nhà phản quang có thể làm tăng nhu cầu sưởi ấm do phản chiếu ánh sáng mặt trời mà lẽ ra có thể giúp làm ấm tòa nhà. Tuy nhiên hiệu ứng này thường nhỏ, do vào mùa đông, mặt trời ở vị trí thấp hơn và ngày ngắn hơn, tức ít năng lượng mặt trời chiếu đến mái nhà hơn. Ở các vĩ độ cao, tuyết có thể phủ kín mái nhà trong phần lớn mùa đông, khiến màu sắc của mái nhà trở nên không mấy quan trọng.
Cơ hội lớn
Mái nhà chiếm từ 25% đến 30% diện tích bề mặt đô thị của một thành phố điển hình, khiến chúng trở thành một trong những bề mặt lớn nhất có thể được sử dụng để quản lý nhiệt. Tuy nhiên, trong 78 thành phố mà WRI đã phân tích, mái nhà mát chỉ chiếm trung bình chưa đến 1% tổng diện tích mái nhà.
Bằng cách so sánh bản đồ các tòa nhà và albedo, khảo sát cho thấy rằng albedo trung bình của mái nhà trên khắp các thành phố chỉ là 0,21 – có nghĩa là một nửa số mái nhà phản xạ ít hơn 21% ánh sáng mặt trời. Việc làm cho mái nhà phản xạ tốt hơn bằng cách sử dụng ngói, tấm lợp, màng chống thấm hoặc lớp phủ có thể làm giá trị của albedo ở các thành phố tăng lên từ 0,04 đến 0,12.
Tiềm năng mái nhà mát ở một số thành phố theo ước tính của WRI
Vì nhiều thành phố có albedo ban đầu tương đối thấp, ngay cả những sự gia tăng tưởng chừng như khiêm tốn cũng có thể dẫn đến sự gia tăng đáng kể về khả năng phản xạ. Sự thay đổi tương đối từ mái nhà mát tùy theo từng thành phố – từ mức phản xạ cao hơn 22% so với mức nền ở Columbia, Nam Carolina, đến mức phản xạ cao hơn 57% ở Barranquilla, Colombia. Ví dụ, tại Fortaleza, Brazil, việc khai thác tối đa tiềm năng mái nhà mát của thành phố có thể làm tăng khả năng phản xạ lên 41% so với mức nền.
Việc tăng khả năng phản xạ của mái nhà có thể dẫn đến giảm nhiệt độ trên thực tế. Trong phân tích trên của WRI ước tính mái nhà mát làm giảm nhiệt độ không khí ở mức khoảng 0,25 oC đến 0,7 oC.
Các tòa nhà thương mại, công nghiệp và phi dân cư khác có thể là những ứng viên đặc biệt tốt cho mái nhà mát. Chúng thường có mái nhà rộng, bằng phẳng, rất phù hợp với các lớp phủ phản quang, có nghĩa là chỉ một tòa nhà cũng có thể đóng góp đáng kể vào việc giảm nhiệt. Việc triển khai cũng trở nên dễ dàng hơn khi các chính sách như quy định xây dựng có thể áp dụng cho nhiều tòa nhà phi dân cư cùng một lúc, thay vì phải dựa vào sự lựa chọn của từng chủ nhà.
Trong số 78 thành phố mà WRI đã phân tích, 33 thành phố có các tòa nhà phi dân cư chỉ chiếm 10% tổng số tòa nhà nhưng lại chiếm tới 32% tổng diện tích mái nhà. Tính trung bình, việc ưu tiên mái nhà mát cho các công trình này có thể mang lại hơn 20% tổng mức tăng tiềm năng về albedo của thành phố – một tác động đáng kể.
Biến cơ hội thành hành động
Các chương trình triển khai mái nhà mát đã tồn tại, nhưng vẫn còn khu trú hẹp. Việc sử dụng mái nhà mát rộng rãi hơn sẽ đòi hỏi các cấu trúc pháp lý, thị trường và tài chính biến chúng thành tiêu chuẩn mặc định chứ không phải là ngoại lệ. Dưới đây là một số khuyến nghị thực tiễn có thể giúp ích:
- – Yêu cầu sử dụng mái nhà mát cho các công trình xây mới và thay thế mái nhà có thể là một cách tiết kiệm chi phí để mở rộng việc sử dụng chúng. Các quy định xây dựng thường được cập nhật 3 năm một lần, tạo cơ hội thường xuyên cho các thành phố tăng cường các yêu cầu này. Các thành phố có thể đưa các tiêu chuẩn hiện hành về độ phản xạ của mái nhà vào quy định xây dựng của mình. Ngày càng nhiều thành phố lựa chọn phương án này, ví dụ tháng 6 năm 2025, Atlanta (Mỹ) đã thông qua một sắc lệnh yêu cầu hầu hết các mái nhà trên các công trình xây mới, cũng như mái nhà thay thế, phải có lớp phủ hoặc vật liệu phản quang.
– Sử dụng chứng nhận công trình xanh để khuyến khích chủ sở hữu các tòa nhà thương mại và công cộng áp dụng mái nhà mát. Các chương trình chứng nhận công trình xanh có thể khuyến khích việc sử dụng mái nhà mát. LEED, một hệ thống đánh giá được sử dụng rộng rãi cho các công trình xanh, thưởng điểm cho các biện pháp giảm thiểu hiệu ứng đảo nhiệt bao gồm cả mái nhà có độ phản xạ cao. EDGE, một hệ thống chứng nhận công trình xanh do Tập đoàn Tài chính Quốc tế (IFC) tạo ra, cũng công nhận mái nhà phản xạ là một cách tiết kiệm chi phí để giảm sử dụng năng lượng và giúp các tòa nhà đáp ứng các yêu cầu về hiệu quả.
– Đưa mái nhà mát thành tiêu chuẩn cho các công trình thuộc sở hữu của chính phủ, đặc biệt là nhà ở xã hội và trường học. Các chính phủ có thể đẩy nhanh việc áp dụng bằng cách yêu cầu lắp đặt mái nhà mát trên các tòa nhà mà họ sở hữu hoặc quản lý, đồng thời hướng các biện pháp này đến những cộng đồng chịu ảnh hưởng nhiều nhất bởi nhiệt độ cao. Ví dụ, Hội đồng Phát triển và Nhà Singapore đang mở rộng việc sử dụng lớp phủ phản xạ nhiệt cho tất cả các khu nhà ở công cộng hiện có trên toàn đảo vào năm 2030.
– Thu hút cộng đồng và xây dựng lòng tin. Mái nhà mát có nhiều khả năng được áp dụng hơn khi người dân hiểu được lợi ích của chúng và có vai trò trong việc định hình cách thức triển khai. Các thành phố có thể xây dựng lòng tin bằng cách hợp tác với các tổ chức cộng đồng, chứng minh lợi ích của mái nhà mát và thu hút người dân tham gia xác định những nơi cần thiết nhất. Tại Ấn Độ, tổ chức Mahila Housing Trust đã sử dụng nhà mẫu và hệ thống quan trắc nhiệt độ để chứng minh lợi ích của mái nhà phản quang, đồng thời đào tạo phụ nữ trở thành những người lãnh đạo cộng đồng, giúp hàng xóm hiểu được rủi ro do nắng nóng và đưa các ưu tiên địa phương đến chính quyền thành phố. Cách tiếp cận dựa trên cộng đồng này đã giúp MHT mở rộng quy mô mái nhà mát đồng thời xây dựng sự ủng hộ cho các nỗ lực chống chịu nắng nóng rộng hơn.
– Tạo thuận lợi và giá cả phải chăng để chủ sở hữu tòa nhà sẵn sàng lắp đặt mái nhà mát. Các khoản giảm giá, ưu đãi thiết bị và các giải pháp tài chính cho phép chủ sở hữu hoàn lại chi phí thông qua tiết kiệm năng lượng có thể làm tăng sức hấp dẫn. Các danh mục như Cơ sở dữ liệu về các ưu đãi của tiểu bang dành cho năng lượng tái tạo và hiệu quả năng lượng tại Hoa Kỳ có thể giúp chủ sở hữu tòa nhà tìm kiếm hỗ trợ tài chính.
– Thiết kế các dự án nhằm thu hút đầu tư. Các thành phố có thể tăng cơ hội nhận được tài trợ cho các dự án thích ứng với nắng nóng bằng cách thiết kế các dự án để đáp ứng yêu cầu của nhà tài trợ. Các chương trình như Urban Heat Solutions Accelerator của WRI Brasil, được khởi động vào tháng 9 năm 2025, đang hỗ trợ các thành phố phát triển các dự án thích ứng với nắng nóng, bao gồm cả mái nhà mát, có thể thu hút nguồn tài trợ.
– Ưu tiên các tòa nhà lớn để đạt hiệu quả tối đa. Mái nhà của các tòa nhà thương mại, công nghiệp và hành chính lớn mang lại điểm khởi đầu có tác động cao: ít chủ sở hữu liên quan hơn, diện tích bề mặt lớn hơn cho mỗi lần can thiệp và tăng albedo trên toàn thành phố nhanh hơn. Việc chuyển đổi các tòa nhà lớn nhất – những tòa nhà nằm trong top 10% về diện tích mặt bằng, thường có độ dốc mái thấp – có thể đạt được hơn một nửa lợi ích làm mát so với việc chuyển đổi mọi mái nhà ở mỗi trong 12 thành phố trên toàn cầu theo phân tích năm 2026 của WRI và Google.
– Sử dụng dữ liệu cấp độ tòa nhà để xác định các mái nhà có độ phản xạ thấp ở các khu vực ưu tiên. Nhờ những tiến bộ trong công nghệ viễn thám, độ phản xạ đô thị hiện nay có thể được bản đồ hóa với độ phân giải cao hơn. Dữ liệu được Google Research công bố gần đây, rút ra phân tích đã nêu trên, bản đồ hóa độ phản xạ mái nhà của từng tòa nhà trên hơn 50 thành phố, bao gồm London, Athens, São Paulo, Los Angeles và New York. Ứng dụng Heat Resilience Earth Engine đi kèm cho phép các nhà quy hoạch xác định các tòa nhà có độ phản xạ thấp nhất ở những thành phố đó và tải xuống dữ liệu có thể sử dụng để xây dựng chính sách địa phương.
Mái nhà mát không tự giải quyết được vấn đề nóng lên đô thị. Nhưng ít giải pháp nào mang lại nhiều lợi ích cùng một lúc như vậy: chúng có thể làm mát các tòa nhà từ bên trong, giảm nhiệt độ trên khắp các khu phố và giảm nhu cầu năng lượng cho điều hòa không khí. Chúng có thể được lắp đặt khi xây dựng, sửa chữa hoặc thay thế mái nhà, thường không cần thêm đất hoặc những thay đổi lớn về quy hoạch đô thị. Các thành phố cũng có thể ưu tiên mái nhà mát ở những cộng đồng dễ bị tổn thương, nơi có mức độ tiếp xúc với nhiệt cao nhất. Cơ hội hiện nay là biến mái nhà mát trở thành một phần thường xuyên của các quy định xây dựng, đầu tư công và quyết định cải tạo.
Tìm hiểu thêm về phương pháp tính toán tiềm năng mái nhà mát của WRI tại đây.
Nguồn: https://www.wri.org/insights/cool-roofs-cooling-potential
