TÀI NGUYÊN
(Phần 2) Quy trình thiết kế tích hợp, ứng dụng công nghệ mô phỏng năng lượng
4. MỘT SỐ VÍ DỤ ÁP DỤNG THIẾT KẾ TÍCH HỢP VÀ MÔ PHỎNG NĂNG LƯỢNG
Quá trình áp dụng thiết kế tích hợp và mô phỏng năng lượng tại Việt Nam còn rất mới mẻ, do đó, việc áp dụng toàn bộ quy trình không phải lúc nào cũng đạt được. Nhưng tại bất kỳ giai đoạn nào cũng cho thấy hiệu quả của cách làm mới và có thể áp dụng hiệu quả với nhiều mô hình công ty kiến trúc khác nhau.
Tùy vào từng giai đoạn, ứng dụng quy trình thiết kế tích hợp và mô phỏng năng lượng có thể đem lại những tác động tích cực khác nhau.
4.1 – Công trình trung tâm đào tạo cán bộ quản lý năng lượng Hòa Lạc
Giai đoạn thiết kế ý tưởng là bước để các kiến trúc sư đưa ra các quyết định về hình khối kiến trúc của công trình, bề mặt thẩm mỹ, phân bổ công năng. Những quyết định trên thường xuất phát từ các ý tưởng nghệ thuật và đặt mục tiêu về vẻ đẹp và thẩm mỹ là chủ yếu, và thường bỏ qua các yếu tố về thụ động hay vật lý kiến trúc của công trình.
Mô phỏng năng lượng tại thời điểm này sẽ hỗ trợ kiến trúc sư đưa ra quyết định mang tính chất định lượng, thông qua các yếu tố như hiệu quả năng lượng, chiếu sáng tự nhiên, kiểm soát độ chói, tiện nghi nhiệt của người sử dụng, thông gió tự nhiên (thể hiện qua các con số và phân tích so sánh). Bước mô phỏng này được thực hiện sớm trong giai đoạn thiết kế ý tưởng sẽ hoàn thiện hơn các giải pháp thụ động dựa trên cơ sở của vật lý kiến trúc, trước khi các hệ thống kỹ thuật được tính đến.
Nhờ vào các kết quả phân tích của bước mô phỏng này, nhiều yếu tố quan trọng có thể được nhanh chóng thống nhất cho ý tưởng như hình khối kiến trúc, tỷ lệ kính trên tường (window-to-wall ratio WWR), giải pháp kính và hệ chắn nắng, giá trị cách nhiệt của lớp vỏ công trình.
Dự án Trung tâm Đào tạo cán bộ Quản lý Năng lượng, chủ đầu tư ECC. Tư vấn giải pháp kiến trúc từ giai đoạn thiết kế, thay đổi thiết kế kiến trúc để tối ưu hóa việc giảm nhu cầu sử dụng năng lượng từ lớp vỏ công trình, cũng như thiết kế lại hệ thống điều hòa sao cho phù hợp. Hình dưới thể hiện kết quả dự báo về năng lượng khi áp dụng cộng dồn các giải pháp:
Kết quả đạt được: Giảm tổng mức tiêu thụ năng lượng toàn công trình tới 50%, nhưng không làm gia tăng chi phí đầu tư. (các kết quả đề xuất không được ứng dụng do công trình có vốn đầu tư nhà nước, thay đổi mặt ngoài công trình sẽ dẫn tới đòi hỏi phê duyệt lại dự án)
4.2 – Công trình Ủy ban chứng khoán quốc gia
Bước mô phỏng năng lượng đã giúp nhóm thiết kế tính được mức tiêu thụ năng lượng của công trình so với một mức cơ sở, để chọn ra nhóm giải pháp tối ưu nhất giúp cho việc sử dụng năng lượng trong công trình tại giai đoạn vận hành một cách hiệu quả. Đây là một bước tiến đột phá trong việc tinh chỉnh thiết kế đã có, khi kết quả mô phỏng năng lượng có thể giúp tăng hiệu quả năng lượng của công trình, nhưng không làm gia tăng, thậm chí còn giảm chi phí vật liệu và thiết bị, nhưng vẫn đảm bảo được yếu tố thẩm mỹ và công năng sử dụng của dự án.
Bước mô phỏng này có thể dùng để tìm ra nhóm giải pháp về vật liệu và thiết bị cho công trình, cân đối về yếu tố tài chính, kỹ thuật và thẩm mỹ, thậm chí giảm chi phí đầu tư ban đầu do tìm được giải pháp phù hợp với các yêu cầu của dự án.
So sánh các phương án dựa trên phân tích kết quả của mô phỏng năng lượng để giúp đưa ra giải pháp phù hợp nhất. Việc lựa chọn giữa các hệ thống điều hòa thông gió có chi phí đầu tư chênh lệch dưới 5% là rất khó khăn. Chỉ có mô phỏng năng lượng mới có thể đưa ra được đáp án chính xác.
Kết quả giảm giảm được 31,4% mức tiêu thụ năng lượng so với mô hình cơ sở của QCXDVN 09:2013/BXD. Dự án dự kiến đăng ký chứng nhận Công trình Xanh LOTUS. (Phương án chọn cuối cùng à phương án giảm 22.5%, do tư vấn không có kinh nghiệm triển khai hệ thống tương tự phương án giảm 31.4%)
5. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CAO
Việc áp dụng mô phỏng năng lượng công trình có thể ứng dụng vào tất cả loại hình dự án cũng như tất cả các giai đoạn trong quá trình thiết kế và vận hành công trình.
Ứng dụng tại các giai đoạn trong thiết kế, và tất cả các bên liên quan trong dự án đều được lợi từ việc chạy mô phỏng năng lượng công trình.
Các loại hình dự án có thể áp dụng quy trình tích hợp và công nghệ mô phỏng:
– Nhà ở riêng biệt như villa, biệt thự, nhà liền kề
– Khách sạn, khu nghỉ dưỡng
– Công trình văn phòng ở các quy mô lớn nhỏ và các phân khúc
– Công trình chung cư cao tầng ở các quy mô lớn nhỏ và các phân khúc
– Công trình hỗn hợp (văn phòng, thương mại, chung cư)
– Bệnh viện, trường học, trung tâm thương mại
Ứng dụng mô phỏng năng lượng tại dự án The Villa Hội An (Thiết kế: V-Architecture). Dự án đầu tiên tại Việt Nam đạt chứng nhận Công trình Xanh HQE (Pháp).
Ứng dụng mô phỏng thông gió tự nhiên và năng lượng tại một dự án nhà ở kết hợp văn phòng tại Long Biên (Thiết kế: V-Architecture).
Ứng dụng mô phỏng năng lượng tại trụ sở làm việc của VNCC
Ứng dụng trong thiết kế cải tạo công trình cũ. Công trình Capital Place, HCMC. Hiệu suất sử dụng năng lượng theo m2 sàn giảm 33.6%.
6. TỐI ƯU HÓA DẪN ĐẾN TIẾT KIỆM CHI PHÍ ĐẦU TƯ
Trong quá trình đưa thiết kế tích hợp và mô phỏng năng lượng vào ứng dụng thực tế, nhóm giải pháp năng lượng công trình công ty EDEEC thấy rằng, việc tính toán ăn khớp giữa các thành phần thiết kế giúp phân phối đầu tư chi phí công trình hợp lý. Ví dụ: tăng chất lượng vỏ bao, kính công trình sẽ giúp giảm chi phí hệ thống điều hòa. Chính nhờ thiết kế tối ưu và phân phối lại chi phí đầu tư cho các hạng mục mà có thể giúp công trình tiết kiệm năng lượng hay công trình xanh giảm được chi phí đầu tư, thay vì tăng như quan niệm thông thường. Đây chính là điểm khác biệt lớn nhất và hiệu quả nhất của ứng dụng công nghệ mô phỏng đi kèm với quy trình thiết kế tích hợp. Phần chi phí tiết kiệm được chủ yếu đến từ giảm công suất hệ thống điều hòa, khác với thiết kế thông thường, công suất hệ thống điều hòa thường tính công suất hệ thống đơn giản theo W/m2, sẽ không tiết kiệm được chi phí khi đầu tư lớn hơn cho vỏ bao, kính công trình.
Một số ví dụ mà nhóm tư vấn giải pháp công ty EDEEC đã và đang khảo sát, tư vấn thiết kế, chỉ riêng việc tính toán lại và thay đổi nhỏ để tối ưu chi phí đã giúp các công trình sau đạt hiệu quả như dưới đây:
- Tính khảo sát lại tòa tháp Handico Hà Nội: Nếu tính tối ưu thiết kế có thể giảm hơn 55% công suất hệ thống điều hòa, tương đương khoảng 40-50 tỷ đồng. Tính toán này không được áp dụng do công trình đã thi công xong.
- Tháp 21 tầng đang thiết kế tại Hà Nội: Khảo sát điều chỉnh thiết kế cho khả năng giảm công suất hệ thống điều hòa từ 31-45%, tương đương 12-18 tỷ đồng.
- Tháp 30 tầng, miền nam: Tính tối ưu lại toàn bộ tòa nhà, công suất hệ thống điều hòa giảm khoảng 40%, tương đương 35-40 tỷ đồng.
- Tháp văn phòng 19 tầng tại Hà Nội: Tính sơ bộ và bổ sung một vài điều chỉnh về vật liệu, vỏ bao, thiết bị thu hồi nhiệt đã có thể giảm hệ thống gần 60%, tương đương khoảng 25-30 tỷ đồng.
(Một số công trình đang trong giai đoạn khảo sát hoặc thiết kế nên nhóm chúng tôi không tiện nêu tên)
Tham luận của Ths.KTS Trần Thành Vũ – Giám đốc công ty TNHH EDEEC
Mời các bạn đọc Phần I Quy trình thiết kế tích hợp ứng dụng công nghệ mô phỏng năng lượng tại đây.
