(Phần 3) Thiết kế Công trình Hiệu quả Năng lượng Không tăng chi phí

Hệ thống HVAC (sưởi ấm – thông gió – điều hòa không khí) là một hệ thống vô cùng phức tạp và chiếm tới 50% – 70% tổng mức sử dụng năng lượng của một công trình. Do đó, việc tối ưu năng lượng cho hệ thống HVAC là hết sức cần thiết, giúp tiết kiệm không nhỏ chi phí đầu tư và vận hành cho Chủ đầu tư.

Vậy thiết kế công trình hiệu quả năng lượng “không tăng chi phí” với hệ thống HVAC thế nào? Mời các bạn cùng theo dõi Phần 3!

[Phần 1 | Phần 2]

Thực trạng thiết kế hệ thống HVAC tại Việt Nam

Công việc thiết kế hệ thống HVAC ở Việt Nam hiện nay chỉ dừng lại ở việc tính toán nhanh công suất cần thiết của hệ thống sau đó triển khai bản vẽ. Quá trình nghiên cứu sâu hơn về các nội dụng sau chưa tồn tại khi thực hành thiết kế tại Việt Nam:

• Tính so sánh về giá và hiệu quả vận hành để lựa chọn giải pháp điều hoà ngay từ khi thiết kế concept (phương pháp thực hiện được ghi trong tiêu chuẩn ASHRAE 209 từ thiết kế concept cho tới thiết kế kỹ thuật thi công và vận hành);
• Đánh giá bằng số liệu về tiện nghi nhiệt, độ ồn (tiện nghi âm thanh);
• Số liệu tải vận hành thực tế cả năm để lựa chọn chiller, thiết kế district cooling…, quyết định phương thức vận hành;
• Tính lựa chọn thiết bị của các hãng khác nhau cho cùng 1 hệ thống (cùng công suất thiết bị), do thiết bị tốt thì thường đắt, nhưng đắt có xứng đáng không, thời gian hoàn vốn bao lâu thì cần con số cụ thể để ra quyết định;
• Đánh giá hiệu quả vận hành của thiết bị thu hồi nhiệt ở góc độ kinh tế (với khí hậu miền bắc VN thì năng lượng bù cho cho quạt cao áp vào các tháng mát lại lớn hơn cả năng lượng tiết kiệm được cho chiller khi lắp thu hồi nhiệt từ luồng khí thải). 

Ngoài ra quá trình tính toán nhiệt, tiện nghi, năng lượng công trình ở Việt Nam có rất ít sự phản hồi cho kiến trúc để tiến hành điều chỉnh, chủ yếu tập trung lắp đặt điều hoà đảm bảo mát, không tồn tại việc kiểm tra thừa tải, thiếu tải khi vận hành giả lập như trong điều kiên thực tế, áp dụng mô phỏng.

Tính kiểm tra hiệu quả giải nhiệt khi bố trí dàn nóng VRF/VRV

Việc thiếu những nghiên cứu sâu về hệ thống HVAC, hoặc chỉ đơn giản là tính nhanh hệ thống sẽ dễ gây ra thừa công suất, bất tiện về nhiệt và lãng phí năng lượng, khiến không gian trở nên quá nóng hoặc quá lạnh, người sử dụng không thoải mái, người muốn hạ nhiệt độ người muốn tăng, mà vẫn phải trả một khoản chi phí năng lượng lớn không đáng.

Do đó, việc thiết kế hệ thống HVAC đúng đủ, thậm chí phải tìm kiếm giảm thiểu công suất điều hoà là điều kiện hàng đầu của quá trình thiết kế tiết kiệm năng lượng công trình (đây là yêu cầu bắt buộc trong quy trình thiết kế tích hợp ASHRAE 209).

Việc này đòi hỏi đội ngũ kỹ sư phải xem xét đồng thời các yếu tố khác như hình khối công trình, chiếu sáng, thông gió, vật liệu kính, vật liệu vỏ bao che, thu hồi nhiệt, lựa chọn máy, phương thức vận hành… vì đó là những yếu tố ảnh hưởng tới việc ra quyết định thiết kế kích thước của hệ thống HVAC và tác động trực tiếp tới hoạt động vận hành của toàn bộ toà nhà.

Ví dụ Thiết kế Hệ thống HVAC Tiết kiệm Năng lượng

Tính kiểm tra phân phối nhiệt độ trong một phòng khách sạn

Sơ đồ tải cả năm của một công trình dùng làm khu thí nghiệm, văn phòng. Sơ đồ này rất quan trọng trong thiết kế hệ thống làm mát trung tâm, thiết kế hệ thống district cooling.

Việc lắp đặt thiết bị thu hồi nhiệt tại khí hậu VN cũng cần cân nhắc kỹ, do chênh lệch nhiệt độ trong ngoài nhà không lớn.

Đồ thị trên mô tả so sánh giữa có và không có thu hồi nhiệt tại một khách sạn lớn tại miền trung, đặc điểm vận hành nhiều nhất từ tối đến sáng (nhiệt độ, độ ẩm ngoài trời ở mức dễ chịu), nên tính tổng cả năm, phương án lắp đặt thu hồi nhiệt (màu đỏ) sử dụng năng lượng lớn hơn phương án không có thu hồi nhiệt (màu xanh).

Xét từng tháng thì chỉ có các tháng nóng 5, 6, 7, 8, phương án có thu hồi nhiệt mới đem lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng. Kết quả mô phỏng này chỉ áp dụng cho 1 khách sạn với lịch vận hành và phương pháp điều khiển chiller xác định. Công trình khác, dù cùng ở miền trung có thể sẽ có kết quả mô phỏng hoàn toàn khác.

Thiết kế HVAC tại Việt Nam & Giải pháp

Nhìn chung tư vấn thiết kế phổ thông tại Việt Nam chỉ thiết kế tới công suất thiết bị sau đó triển khai bản vẽ, việc thiết kế tới đây được coi như hoàn thành.

Thực tế còn rất nhiều câu hỏi không có lời đáp thoả đáng về thiết kế, về hiệu quả đầu tư và về rất nhiều yếu tố khác ảnh hưởng tới sử dụng năng lượng đều chưa được quan tâm đến, làm giảm chất lượng dịch vụ, tiện nghi sống, tăng sử dụng năng lượng mà vẫn lãng phí chi phí đầu tư theo cách không cần thiết như:

• Thiết kế HVAC văn phòng đơn giản theo mật độ tải lạnh cho trước, dạng 220-250 W/m2 sẽ lãng phí đầu tư và năng lượng như thế nào ?
• Lựa chọn thiết bị cùng công suất nhưng thiết bị của hãng nào hiệu quả hơn?
• Kỹ sư có tính đầy đủ các yếu tố liên quan tới cải thiện hiệu quả nhiệt công trình như kính, mái, lam che nắng, mặt đứng kép (double skin façade)…toà nhà lân cận mà KTS đã dày công tận dụng để thiết kế không ?
• Liệu văn phòng bọc kính thì có xảy ra kéo rèm bật đèn hay không
• Liệu có xảy ra tình trạng người ngồi gần cửa kính thì muốn hạ nhiệt độ, người ngồi xa cửa kính thì muốn tăng nhiệt độ (việc này xảy ra với khoảng 80% các công trình văn phòng nhiều kính tại Việt Nam)
• Làm thế nào để xác định bản thiết kế của một toà nhà có hiệu quả năng lượng hay không, nếu hiệu quả thì so với cái gì và đạt được bao nhiêu %, tiết kiệm được bao nhiêu chi phí mỗi năm
• Điều khiển vận hành đã tối ưu chưa, thời điểm bật tắt điều hoà, thời gian đáp ứng làm mát trong phòng khách sạn, tiện nghi chiếu sáng, âm thanh (tiếng ồn quá lớn do thừa công suất điều hoà), phân phối nhiệt độ trong phòng…..
• Khi khách vào phòng khách sạn thì bao lâu sẽ đạt tới nhiệt độ làm mát cần thiết.
• Nên thiết kế và vận hành thiết bị thu hồi nhiệt như thế nào để đạt hiệu quả chi phí cao nhất
• Thiết kế hệ thống District Cooling cần làm những gì để có được hệ thống vừa đủ nhỏ, chi phí thấp nhất nhưng vẫn cho hiệu quả năng lượng cao
• Phối hợp giữa đơn vị thiết kế điều hoà và đơn vị cung cấp BMS như thế nào để đạt được hiệu quả vận hành cao nhất

Tất cả các nội dung trên sẽ được trả lời rõ rằng bằng số liệu và hiệu quả kinh tế thông qua ứng dụng mô phỏng năng lượng chuyên nghiệp để giải quyết triệt để các băn khoăn về công trình, về tính hiệu quả sử dụng vốn, chi phí vận hành và chất lượng sống trong công trình.

Trần Thành Vũ – Nhà sáng lập Edeec & Chuyên gia Thiết kế Công trình Hiệu quả Năng lượng