(Phần 1) Thiết Kế Công Trình Hiệu Quả Năng Lượng Nhất không tăng chi phí

Thiết Kế Công Trình Tiết Kiệm Năng Lượng mà không làm tăng chi phí xây dựng là lựa chọn tất yếu và yêu thích của nhiều đơn vị.

Tối ưu lịch vận hành là một phương pháp phổ biến của các đơn vị vận hành khi muốn tiết kiệm chi phí năng lượng cho một công trình. Tuy nhiên, gốc rễ của vấn đề tiết kiệm năng lượng phải được tiến hành ngay từ khâu thiết kế công trình, tức là thực hiện kiểm soát năng lượng từ những nét vẽ khi mà công trình mới có vài lựa chọn hình khối khác nhau. 

Dưới đây là top 5 phương pháp hiệu quả nhất được Chuyên gia Thiết kế Công trình Hiệu quả Năng lượng “Hàng đầu” Việt Nam – ông Trần Thành Vũ bật mí!

Lựa chọn hình khối, kiểu dáng công trình

Lựa chọn hình khối của công trình là công việc quan trọng, không chỉ ảnh hưởng tới kiến trúc mà còn ảnh hưởng lớn tới việc sử dụng năng lượng. Ví dụ, việc thiết kế công trình có diện tích mặt Đông – Tây quá nhiều, tức diện tích nhận bức xạ và ánh sáng mặt trời lớn có thể làm tăng đáng kể công suất của hệ thống HVAC và năng lượng tiêu thụ cho làm mát, đặc biệt vào mùa hè. Ngược lại, việc lựa chọn che nắng hoặc tận dụng kết cấu các khối nhà để che nắng, tạo bóng râm cũng góp phần làm giảm tải hệ thống hiệu quả. 

Thiết kế hình khối phân tán để che nắng và tạo bóng râm hiệu quả, giúp giảm năng lượng cho hệ thống HVAC (Ảnh 3D hình khối công trình The Villa Hội An)

Tuy nhiên, quy trình thiết kế phổ thông hiện nay chưa thực sự coi trọng việc phân tích năng lượng từ giai đoạn lựa chọn hình khối, mà chủ yếu dựa vào cảm quan, quan điểm của các Kiến trúc sư. Điều này thường tạo nên những công trình lãng phí năng lượng. Cần có sự kết hợp giữa kiến trúc sư và kỹ sư năng lượng ngay từ giai đoạn đầu của thiết kế khi lựa chọn hình khối để tạo nên những công trình tiết kiệm năng lượng.

3 phương án lựa chọn hình khối sẽ có các kết quả công suất điều hoà, sử dụng năng lượng và lượng nhiệt hấp thụ lên mặt đứng khác nhau. Được xác định ngay từ concept với nguyên lý hệ thống HVAC giống nhau. 

Thực hành tính toán so sánh các giải pháp hình khối công trình sẽ ảnh hưởng tới lượng nhiệt chiếu vào các mặt đứng, công suất điều hoà (ảnh hưởng tới chi phí các hệ thống kỹ thuật), năng lượng ngay từ sớm.

Ngoài ra quá trình thiết kế các nhóm nhà cao tầng cũng cần chú ý tới tốc độ gió dưới chân các toà nhà, việc tính toán cẩn thận từ quy hoạch sẽ tác động tích cực tới tiện nghi của người đi bộ, tập thể dục, hay bố trí vườn hoa, cây cảnh để sử dụng được hiệu quả hơn.

Việc kiểm tra gió cũng giúp cho phân tích hình khối, dự trù tải trọng kết cấu công trình ngay từ sớm.

Mô phỏng gió, 3 dự đoán tác động cấu trúc thay thế và kiểm tra mức độ thoải mái cho người đi bộ 

Mô phỏng gió, dự báo tác động kết cấu 3 phương án, và kiểm tra tiện nghi người đi bộ  

Ví dụ lựa chọn hình dáng tác động tới cách thức vận hành và năng lượng công trình

Mô hình thực tế ban công 1 khách sạn trong mô phỏng nhiệt. Các yếu tố che nắng (trên, dưới, phải, trái) của ban công khi được tính đầy đủ. Nếu hình dáng ban công được thiết kế và tìm kiếm tối ưu hoá sâu, thì ngay cả ban công cũng góp phần cả giảm chi phí đầu tư lẫn chi phí vận hành công trình.

Ngay cả việc tính đúng, tính đủ các yếu tố che nắng giữa các khối nhà, hay tính đầy đủ ảnh hưởng nhiệt của ban công cũng rất ít được quan tâm. Hầu hết các phép tính nhiệt, điều hoà phổ thông tại Việt Nam bỏ qua các yếu tố này, việc này sẽ dẫn tới lãng phí đầu tư hệ thống kỹ thuật, đặc biệt đối với các dự án khách sạn ven biển, nơi mà ban công có nhiều hình dạng khác nhau để phục vụ ngắm cảnh và trang trí mặt đứng.

Tính đầy đủ ảnh hưởng che nắng của các khối nhà lân cận giúp giảm…chi phí đầu tư, xác định đúng điều kiện vận hành thực tế, tăng hiệu quả sử dụng năng lượng

Chênh lệch năng lượng bức xạ nhiệt mặt trời đi vào phòng khách sạn giữa có và không có che nắng (cửa kính ban công hướng về biển Đông). Tính toán đầy đủ ảnh hưởng che nắng của ban công sẽ giúp giảm đáng kể chi phí đầu tư hệ thống điều hoà trung tâm.

Chênh lệch năng lượng đi vào phòng trong các tháng cần dùng điều hoà lên tới 45% khi có và không tính ảnh hưởng của ban công che nắng. Xác định đúng biến động nhiệt và năng lượng sẽ giúp tối ưu hoá chính xác cách thức vận hành khách sạn và phòng máy chiller.

Tận dụng chiếu sáng tự nhiên

Tận dụng chiếu sáng tự nhiên giúp giảm thiểu lượng ánh sáng nhân tạo và giảm chi phí sử dụng điện cho hệ thống chiếu sáng. 

Tòa nhà tận dụng ánh sáng tự nhiên để giảm sử dụng đèn điện

Thiết kế tận dụng chiếu sáng tự nhiên phải được xem xét ở giai đoạn ban đầu của quá trình thiết kế xây dựng. Xác định hướng của tòa nhà và cách lắp kính so với đường đi của mặt trời là quyết định quan trọng nhất. Tiếp theo là thiết kế mái và mặt tiền, lựa chọn hệ thống kính và điều khiển ánh sáng ban ngày như rèm và cửa kính. 

Hệ số VLT (hệ số xuyên ánh sáng của kính) càng cao thì có thể lấy ánh sáng tự nhiên nhiều hơn, nhưng cần đảm bảo rằng sẽ không gây ra sự thiếu tiện nghi do ánh sáng chói. Do đó, không nên quá lạm dụng chiếu sáng tự nhiên mà hãy tận dụng nó kết hợp với các yếu tố về kính để đảm bảo cao nhất tiện nghi chiếu sáng mà vẫn tiết kiệm năng lượng. 

Tính toán độ sáng và dự đoán độ chói 

Do đó, không nên lạm dụng chiếu sáng tự nhiên mà nên tận dụng kết hợp với các yếu tố kính, lam che nắng để đảm bảo khả năng chiếu sáng tốt nhất mà vẫn tiết kiệm năng lượng vì giảm được số lượng đèn cần bật. . Điều này cũng cần tính toán chi tiết để dự báo những khả năng có thể xảy ra trong thực tế.

Ảnh mô phỏng chiếu sáng tự nhiên của một công trình – Hình ảnh do Edeec cung cấp

Tận dụng thông gió tự nhiên

Khí hậu trong nhà rất quan trọng đối với sức khỏe con người. Tương tự như ánh sáng tự nhiên vào ban ngày, thông gió tự nhiên giúp người ở luôn thoải mái, khỏe mạnh và tăng năng suất làm việc cũng như học tập.

Mục đích chính của thông gió tự nhiên là tận dụng các luồng gió từ thời tiết bên ngoài có độ ẩm thấp, nhiệt độ vừa phải làm nguồn làm mát thay thế cho tòa nhà và lưu thông không khí xuyên suốt. Bằng cách sử dụng phương pháp này, chủ đầu tư có thể tiết kiệm chi phí năng lượng bằng cách tắt hệ thống HVAC khi nhiệt độ thích hợp. 

Hình ảnh mô phỏng thông gió tự nhiên cho tòa nhà (Hình ảnh do Edeec cung cấp)

Thiết kế tận dụng tối đa thông gió tự nhiên có thể thay thế toàn bộ hoặc một phần của hệ thống cơ khí – giảm chi phí đầu tư hệ thống HVAC, giảm chi phí năng lượng – phần tốn kém nhất trong vận hành cho chủ đầu tư và các đơn vị vận hành công trình. 

Đơn cử như dự án The Villa Hoi An tận dụng tối đa thông gió tự nhiên từ thiết kế hành lang uốn lượn tạo sự thông thoáng cho khu vực xung quanh phía sau, các phòng đều được thiết kế 2 cửa sổ tại mỗi phòng. Ở hai mặt khác nhau, có đèn báo nhiệt độ bên ngoài trong phòng để khách biết khi nào họ có thể mở cửa sổ. Những ý tưởng thiết kế này giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng cho dự án và chi phí cho chủ đầu tư khoảng 45% (Dự án được tư vấn bởi Edeec với chứng chỉ xanh HQE – Pháp).

Công trình The Villa Hội An 

Phần kết

Trên đây là “Top Phương Pháp Xây Dựng Tòa Nhà Tiết Kiệm Năng Lượng Hiệu Quả Nhất Mà Không Tăng Chi Phí Đầu Tư” (Phần 1), được tổng hợp dựa trên hơn 10 năm kinh nghiệm tư vấn Thiết Kế Tòa Nhà Tiết Kiệm Năng Lượng của EDEEC.

Thiết kế Tòa nhà Tiết kiệm Năng lượng hoàn toàn có thể không làm tăng chi phí đầu tư ban đầu, đặc biệt là giảm tới 35% chi phí vận hành nếu tòa nhà được thiết kế phù hợp, áp dụng mô phỏng năng lượng và tính toán tối ưu. Tối ưu hóa chi tiết năng lượng để tối ưu hóa chi phí cho Chủ đầu tư.

Mời các bạn đón đọc phần tiếp theo! [Phần 2] [Phần 3]