Về phương diện kiến trúc, cửa sổ là một bộ phận không thể thiếu vắng ở bất kỳ ngôi nhà nào, nhất là trong vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm như nước ta. Cụ thể hơn, nó có chức năng lấy ánh sáng, thông gió, ngăn tiếng ồn và chống trộm cắp. Tất nhiên, về mặt mỹ quan, cửa sổ làm cho ngôi nhà thêm đẹp, thêm xinh nếu như được bố trí hợp lý. Thử tưởng tượng một ngôi nhà cao tầng mà không có cửa sổ thì kín bưng không khác gì một cái lô cốt.
Xưa kia, cửa sổ đã từng là vấn đề làm cho người kiến trúc sư phải lao công khổ tứ. Điều này cũng dễ hiểu, nếu chúng ta nhớ rằng vật liệu kính mới được sử dụng rộng rãi vài trăm năm nay. Người Á Đông xưa che lỗ cửa bằng thứ hàng dệt có quét một lớp sơn mỏng, người La Mã giầu có che lỗ cửa bằng tấm thạch cao mờ hoặc tấm thạch anh mỏng đánh bóng. Mãi tới giữa thế kỷ XVI, một nhà chép sử mới chính mắt thấy ở thủ đô Viên (áo) xuất hiện cửa sổ lắp kính. Trước đó, trong những túp nhà lụp sụp của người nghèo cũng như trong cung điện của vua chúa đều dùng giấy bóng thay cho kính và nếu có đợt rét ác liệt tràn về thì tốt nhất là dùng ván bìa bịt kín các lỗ cửa ấy lại.
Khi kính xuất hiện, người ta đua nhau đục trên tường càng nhiều cửa sổ càng tốt. Vì vậy đã xảy ra nhiều chuyện oái oăm như ở Anh, chính quyền đã đặt ra thuế cửa sổ. Chẳng ai thích thú gì khi phải nộp thêm tiền thuế, do đó người ta lại bịt bớt cửa sổ lại.
Ngày nay, trên thế giới, như một sự tương phản, đã xuất hiện những ngôi nhà toàn bằng kính, với những ô thuỷ tinh được thay thế dần bằng những tấm kính dẻo hoặc vật liệu tổng hợp trong suốt. Ở nước ta, từ ngày đổi mới, “thân phận” cái cửa sổ cũng thay đổi. Thoạt đầu, người ta xính kính cùng nhôm nên phá cửa sổ có kính đi, lên khung nhôm cho đúng mốt thời thượng. Nắng tha hồ vào nhà mà chẳng còn cửa chớp ở phía ngoài nữa. Người ta đã có dự phòng một cái rèm ở bên trong cửa kính; nhưng khốn nỗi, khi kéo rèm lại vào những buổi chiều không nắng thì thấy tối và bức bối. Vậy là phải bật máy điều hoà lên. Tuy nhiên, hưởng thụ cái mốt mát mẻ tốn tiền điện này đâu phải là thói quen của người mình, nên chỉ hợp với công sở sài tiền chùa. Vậy là phải cải cách một chút, nghĩa là mở sẵn vài mảng kính ở mặt tiền ra để tiện đón gió tự nhiên, nhưng lại bất tiện vì kẻ gian có thể lọt vào theo lỗ mở ấy. Nhiều người nghĩ lại thấy cái cửa sổ kính chớp của Pháp thêm cái chấn song vào thế mà hay, hợp với khí hậu và con người Việt Nam.
Gần đây có các loại cửa cao cấp nhập từ nước ngoài sử dụng với mật độ cao lạm dụng quá nhiều trên mặt đứng các toà nhà. Xem quảng cáo trên tivi đã thấy chất lượng ghê gớm: đóng mở các chiều, kín đến nỗi nhà ngay mặt phố mà tàu xe qua lại, trong nhà vẫn êm ru.
Chưa bao giờ kính được sử dụng nhiều trong nhà công cộng và nhà cao tầng ở Việt Nam như bây giờ. Phải nói rằng kính đã góp phần làm thay đổi bộ mặt kiến trúc đô thị, tạo bước chuyển đáng kể trong việc hiện đại hóa công trình xây dựng, hỗ trợ cho kiến trúc sư trong sáng tạo nghệ thuật. Không ai phủ nhận ưu điểm của kính trong việc lấy ánh sáng tự nhiên và làm vai trò của vật liệu ngăn che gió, bụi, cách âm, cách nhiệt, không cho rêu mốc phát triển và nhất là tạo các không gian, hình khối kiến trúc đa dạng, vừa nhẹ nhàng, vừa thanh thoát, vừa đồ sộ tân kỳ.
Tuy nhiên, trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Việt Nam, kính xây dựng không phải lúc nào cũng phát huy hết ưu điểm và sử dụng hợp lý. Bên cạnh tính năng vượt trội của các vật liệu khác không có được, chúng ta cũng cần chú ý đến những tác động ngược chiều của kính. Người thiết kế cần nắm vững để sử dụng hợp lý, tránh những hậu quả khó khắc phục.
Một hiện tượng xảy ra khi dùng nhiều kính trong kết cấu ngăn che công trình là hiệu ứng nhiệt: sau khi bức xạ qua kính vào nhà sẽ làm cho các bề mặt nóng lên, tiếp sau đó lại bức xạ ra ngoài. Kết quả là nhiệt độ tăng dần và gây cảm giác khó chịu, có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người. Đó là hiện tượng nhà kính, tức là có sự tăng nhiệt độ trong không gian kín bao bọc bởi kính dưới bức xạ mặt trời (truyền nhiệt bức xạ vào trong nhà và khó thoát nhiệt ra ngoài bằng đối lưu).
Cũng do có các bề mặt kính, bức xạ mặt trời dễ dàng xâm nhập vào nhà, nung nóng bề mặt trong phòng. Kết quả là con người sống trong nhà phải chịu thêm một lượng nhiệt khá lớn vì các bề mặt nội thất luôn luôn trao đổi nhiệt bằng bức xạ với con người. Bằng cách mở cửa thông thoáng tạo ra vận tốc gió trên bề mặt kết cấu ngăn che sẽ tạo điều kiện làm giảm nhiệt độ các bề mặt xuống gần với nhiệt độ không khí. Trong trường hợp này, thông gió tự nhiên có một vai trò khá quan trọng.
Ánh sáng tự nhiên qua kính vào nhà là nguồn sáng phù hợp với sức khoẻ và thị giác của con người. Người ta thiết kế, sử dụng ánh sáng tự nhiên cho công trình theo các tiêu chuẩn chiếu sáng quy định, nhằm đảm bảo tiện nghi và tiện nghi môi trường ánh sáng. Đó là những quy định về độ rọi trên mặt phẳng làm việc nhằm nhìn rõ các chi tiết vật phân biệt. Tuy nhiên không phải bao giờ độ rọi lớn cũng tốt, bởi ánh sáng quá mức cộng với các bề mặt không thích hợp sẽ làm tăng độ chói loá, vi phạm tiện nghi nhìn, gây căng thẳng và mệt mỏi cho con người. Khi thiết kế ánh sáng tự nhiên qua kính, cần phải chú ý đến màu sắc của ánh sáng, độ đồng đều của ánh sáng và tương quan độ chói của các bề mặt trong phòng. Qua đó, thấy rằng cần phải có các biện pháp che chắn nắng và hạn chế chói loá trong nhà có bề mặt bao che lắp nhiều kính.
Trong thiết kế quy hoạch đô thị, khi sử dụng các mảng kính lớn trên đường phố cũng cần tính toán đầy đủ về diện tích lắp kính, khoảng cách công trình, dải cây xanh cách ly nhằm hạn chế sự phản xạ ánh sáng qua lại từ các toà nhà trên đường phố, gây chói loá cho con người và các phương tiện tham gia giao thông.
Một điều dễ nhận biết là kính rất dễ vỡ, và rất nguy hiểm khi nó ở trên các toà nhà cao. Đặc biệt khi xảy ra cháy nổ, khả năng chịu nhiệt của nó rất kém. Những nhược điểm này luôn đề ra cho các nhà sản xuất kính nhiệm vụ nâng cao khả năng chịu lực và nhiệt của kính. Tất nhiên, hiện đã có những loại kính an toàn như kính tôi, kính dán nhiều lớp, kính cách nhiệt tiết kiệm năng lượng… song không phải là ở đâu và bao giờ cũng sử dụng những thứ kính cao cấp ấy. Tại một số khu đô thị mới đã đưa vào sử dụng kính cường độ cao nhưng khi có sự cố (hoả hoạn, động đất) thì dễ phá vụn, không gây nguy hiểm cho người thoát nạn.
Đối với xây dựng nhà cao tầng ở vùng nhiệt đới, một trong những chiến lược thiết kế là lựa chọn vật liệu bề mặt cho công trình có trị số truyền nhiệt thấp để hạn chế tối đa tác động bất lợi của bức xạ và ánh sáng mặt trời tác động lên công trình. Ngoài ra, vật liệu kính còn phải có khả năng chịu tác động ngang của tải trọng gió tăng dần theo chiều cao công trình, mà nhà cao tầng là một thách thức đáng kể.
Có người hỏi: trong tương lai, giải quyết vấn đề kính trong xây dựng như thế nào? Các nhà sản xuất đã nghĩ đến điều này. Trong tương lai phát triển vật liệu kính, người ta đã xác định những mục tiêu quan trọng là:
– Phát triển vật liệu kính thông minh.
– Nâng cao khả năng thấu quang và hiệu quả sử dụng ánh sáng tự nhiên.
– Chú ý tới các điều kiện thời tiết khí hậu khác nhau, nhất là khí hậu đô thị nhiệt đới nóng ẩm, m?a nhiều, lắm bụi…
– Nâng cao khả năng tập trung và phân bổ ánh sáng.
– Cải thiện khả năng chịu lực và chịu lửa.
– Cải tiến công nghệ sản xuất.
– Khắc phục sự hạn chế kính tấm theo chiều ngang.
Tất nhiên, để làm được việc này, cần có sự đầu tư đúng mức, không những cho công tác nghiên cứu, hợp tác mà còn phải tăng cường chuyển giao công nghệ.
