VIBM: Công trình trình diễn sử dụng năng lượng hiệu quả

Ngày 15/01/2023 10:06
Nghị quyết số 55 - NQ/TW ngày 11/2/2020 của Bộ Chính trị về định hướng Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045 đặt mục tiêu tỉ lệ tiết kiệm năng lượng trên tổng tiêu thụ năng lượng cuối cùng so với kịch bản phát triển bình thường đạt 7% vào năm 2030 và 14% vào năm 2045.

Chưa có ảnh

Trong khi Xây dựng là ngành sử dụng nhiều năng lượng, chiếm khoảng 35% - 40% tổng năng lượng tiêu thụ quốc gia, trong đó chủ yếu là tiêu thụ điện. Do vậy giảm tiêu thụ năng lượng trong các tòa nhà nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng quốc gia là rất cần thiết. Ngành xây dựng có tiềm năng lớn về sử dụng năng lượng hiệu quả. Việc sử dụng năng lượng trong các tòa nhà có thể được tiết kiệm từ 25% đến 67%, điều này sẽ giúp giảm chi phí vận hành tòa nhà và lượng phát thải khí nhà kính CO2, mang lại lợi ích về môi trường và cải thiện chất lượng cuộc sống.

Việc sử dụng năng lượng trong các tòa nhà phụ thuộc vào sự kết hợp giữa thiết kế kiến trúc, thiết kế hệ thống năng lượng, vận hành và bảo trì hiệu quả tòa nhà khi sử dụng. Cũng cần biết rằng các vùng khí hậu khác nhau có thể yêu cầu các thiết kế và thiết bị khác nhau, đồng thời hiệu suất và giá trị của bất kỳ công nghệ thành phần nào phụ thuộc vào việc tích hợp công nghệ đó trong hệ thống. Ví dụ ánh sáng hiệu quả phụ thuộc vào hiệu suất của thiết bị chuyển đổi điện năng thành ánh sáng nhìn thấy, cũng như thiết kế cửa sổ, hệ số che nắng của cửa sổ và kiểm soát che nắng cho hệ thống cửa sổ, các cảm biến và thiết bị kiểm soát chiếu sáng khác. Khi tích hợp công nghệ chiếu sáng hiệu quả được tăng cường, các biện pháp kiểm soát chiếu sáng tòa nhà sẽ có tác động làm giảm việc sử dụng năng lượng. Ngoài ra, năng lượng nhiệt giải phóng vào phòng do ánh sáng cũng sẽ giảm, điều này ảnh hưởng đến tải làm mát tòa nhà.


Hình 1: Đồ họa các công nghệ áp dụng trong công trình tự cấp năng lượng (zero-energy building)

Kết quả thống kê việc sử dụng năng lượng trong các tòa nhà điển hình tại Việt Nam cho thấy năng lượng sử dụng nhiều nhất trong các tòa nhà điển hình của Việt Nam là để làm mát và chiếu sáng. Tuy nhiên, trên thực tế đại đa số các công trình xây dựng tại Việt Nam hiện nay không tích hợp tính hiệu quả sử dụng năng lượng vào khâu thiết kế cơ bản và vận hành công trình. Cụ thể, chưa quan tâm đến giải pháp đầu tư công nghệ trong hệ thống chiếu sáng, thông gió, làm mát, sưởi ấm và sử dụng vật liệu cách nhiệt tiết kiệm năng lượng, phù hợp tiêu chuẩn quốc tế. Đây là một sự lãng phí rất lớn, đặc biệt khi Việt Nam đang có tốc độ tăng trưởng xây dựng cao, với tổng diện tích sàn của các công trình thương mại và nhà ở cao tầng tăng trưởng với tốc độ 6 - 7% mỗi năm. Để thúc đẩy các công nghệ tiết kiệm năng lượng, và hỗ trợ tăng cường thực thi Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả thông qua việc triển khai nghiêm và đồng bộ các giải pháp quản lý và kỹ thuật trong lĩnh vực sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Đồng thời nằm trong khuôn khổ dự án hợp tác nghiên cứu giữa Việt Nam và Hàn Quốc “Trình diễn và thương mại hóa công nghệ hiệu quả năng lượng trong công trình phù hợp với điều kiện kinh tế và khí hậu Việt Nam”. Viện Vật liệu xây dựng (VIBM) phối hợp với Viện thử nghiệm hợp chuẩn Hàn Quốc (KCL) và các Công ty thiết kế, cung cấp các giải pháp công nghệ tiết kiệm năng lượng trong công trình hàng đầu hàn quốc, đã thực hiện xây dựng 2 công trình trình diễn sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Áp dụng thí điểm cho loại hình tòa nhà văn phòng tại trụ sở Viện Vật liệu xây dựng (VIBM) và căn hộ chung cư tại Chung cư Westbay – Ecopark.


Hình 2: Vị trí công trình trình diễn sử dụng năng lượng hiệu quả của Dự án nghiên cứu

Mục tiêu của dự án nhằm trình diễn thí điểm và thương mại hóa gói công nghệ tiết kiệm năng lượng với chi phí thấp (tăng không quá 20% chi phí xây dựng)  và hiệu suất năng lượng cao (tiết kiệm hơn 60% chi phí năng lượng) phù hợp với điều kiện kinh tế xã hội Việt Nam. Nhằm nghiên cứu thúc đẩy ứng dụng các công nghệ tiên tiến sử dụng năng lượng hiệu quả, phù hợp với các công trình xây dựng trong điều kiện khí hậu của Việt Nam. Hướng tới việc thúc đẩy sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các công trình xây dựng và góp phần giảm thiểu phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực xây dựng, đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam đã có những cam kết mạnh mẽ tại Hội nghị lần thứ 26 các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (COP26) nhằm đạt được mức phát thải ròng bằng không vào năm 2050. Gói công nghệ được ứng dụng tại công trình trình diễn sử dụng năng lượng hiệu quả bao gồm:

Cải thiện lớp vỏ bao che công trình: Tường, nền, mái và cửa sổ của một tòa nhà kết hợp với môi trường bên ngoài và bên trong tòa nhà theo một cách thức rất phức tạp. Các đặc tính cách nhiệt của lớp vỏ bao che công trình và chất lượng xây dựng kiểm soát dòng nhiệt và hơi ẩm đi vào và ra khỏi tòa nhà. Mầu sắc của lớp vỏ công trình và các tính chất quang học khác chi phối phần năng lượng bức xạ mặt trời phản xạ và phát xạ từ toàn nhà. Cửa sổ mang ánh sáng mặt trời và bức xạ năng lượng mặt trời vào trong nhà. Ước tính có khoảng 50% tải gia nhiệt tòa nhà chung cư và 60% tòa nhà thương mại có nguyên nhân từ dòng nhiệt đi qua tường, móng và mái công trình. Hầu như toàn bộ tải làm mát tòa nhà đến từ phần năng lượng đi qua cửa sổ (đặc tính hấp thụ năng lượng mặt trời).

- Tường, nền và mái công trình: Chất lượng của kết cấu tường, nền móng và mái tòa nhà kiểm soát dòng nhiệt, ẩm và không khí. Màu sắc và các tính chất quang học ảnh hưởng đến nhiệt hấp thụ và nhiệt tỏa ra trở lại bầu không khí, nhưng cũng phải đáp ứng các tiêu chuẩn thẩm mỹ và đáp ứng các chức năng  khác của tòa nhà như độ ổn định và khả năng chống cháy. Nhiệt trở của kết cấu tường và mái công trình được quy định trong QCVN09:2017/BXD như sau: đối với tường bao ngoài công trình phải có giá trị tổng nhiệt trở không nhỏ hơn 0.56 m2.K/W; đối với kết cấu mái phải đáp ứng các yêu cầu được đưa ra trong Bảng 1.

Bảng 1: Yêu cầu qui định về nhiệt trở của mái theo QCVN09:2017/BXD


Tính toán nhiệt trở của các kết cấu tường, trần và mái công trình hiện tại có nhiệt trở là 0.285 m2.K/W. Để cải thiện các tính chất nhiệt của lớp vỏ bao che công trình thì kết cấu tường và trần công trình thí điểm tại VIBM đã được bổ sung 1 lớp vật liệu cách nhiệt bức xạ đặc biệt có cấu tạo bởi hai lớp nhôm mỏng kẹp giữa là lớp xốp không khí được cung cấp bởi công ty Airlon Co.Ltd (Hàn Quốc); bên ngoài hoàn thiện bằng kết cấu tường và vách thạch cao tạo ra hiệu quả hiệu quả cách nhiệt và bức xạ nhiệt cao đạt nhiệt trở kết cấu lớn hơn 1.0 m2.K/W đối với kết cấu tường và lớn hơn 2.0 m2.K/W đối với kết cấu trần (cao hơn mức yêu cầu QCVN09:2017/BXD hiện hành). Bên cạnh đó vật liệu này còn đem lại hiệu quả chống khuếch tán hơi ẩm, cải thiện độ kín khí và chống cháy.

Bảng 2: Đặc tính của vật liệu cách nhiệt bức xạ áp dụng tại công trình trình diễn


- Hệ thống cửa: Chất lượng của cửa sổ được đo bằng khả năng cách nhiệt (U-value), độ hấp thụ và truyền qua của bức xạ mặt trời. Một cửa sổ lý tưởng sẽ cung cấp mức độ chiếu sáng phù hợp mà không bị chói, cách nhiệt cao, có khả năng cho phép tia hồng ngoại đi vào khi cần sưởi ấm và chặn lại khi cần làm mát, cũng cần phải chặn tia cực tím để không làm hỏng da và vật liệu nội thất. Hệ thống cửa là một hệ thống đánh giá quan trọng trong công trình sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm kiểm soát hệ thống chiếu sáng và khí hậu trong nhà. Việc lựa chọn và yêu cầu về tính chất của cửa sẽ phụ thuộc vào khí hậu, hướng và không gian sử dụng bên trong. Nếu yêu cầu về tải làm mát chiếm ưu thế thì cửa sổ cần chặn phần bức xạ hồng ngoại trong quang phổ mặt trời. Những tiến bộ đáng kể trong công nghệ cửa sổ trong ba thập kỷ qua đã được tạo ra. Những đổi mới bao gồm lớp phủ thủy tinh làm giảm sự hấp thụ và phát xạ lại ánh sáng hồng ngoại, cải thiện tính chất cách nhiệt (ví dụ: kính hộp nhiều lớp, lấp đầy khoảng trống giữa các tấm kính bằng khí argon, krypton hoặc xenon, và cải tiến thiết kế khung cửa), và việc sử dụng kính ít sắt để cải thiện độ trong suốt. Các sản phẩm cửa tiết kiệm năng lượng thương mại hiện cung cấp khả năng cách nhiệt gấp 6-7 lần so với cửa kính một lớp mà không ảnh hưởng đến tính chất quang học. Hệ thống cửa kính tiết kiệm điển hình thường công bố hệ số cách nhiệt R-value với vật liệu kính thường có R-11 (~1.9 m2.K/W) kết hợp với hệ khung sẽ đạt R-8 (~1.9 m2.K/W). Hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời (SHGC) là thước đo phần năng lượng trên tổng năng lượng bức xạ mặt trời có thể đi qua và hệ số truyền sáng (VLT) là phần ánh sáng mặt trời nhìn thấy xuyên qua. Một cửa sổ kính điển hình có hệ số hấp thụ năng lượng mặt trời từ 0.29-0.62 và độ truyền sáng khoảng 0,7. QCVN 09:2017/BXD qui định hệ số SHGC tối đa phụ thuộc vào tỷ lệ diện tích cửa và hướng cửa như thể hiện trong Bảng 3.

Bảng 3: Yêu cầu hệ số SHGC của kính theo QCVN 09:2017/BXD


Hệ thống cửa trong công trình thí điểm tại VIBM đã được thay thế bằng cửa khung nhôm cầu nhiệt, kính hộp 2 lớp được cung cấp bởi công ty SONUSYS (Hàn Quốc); Mặt kính có dán phim bức xạ thấp được cung cấp bởi công ty JH (Hàn Quốc). Độ truyền nhiệt U-value của hệ thống cửa sổ là 2.8 W/m2.K và hệ thống cửa đi là 2.181 W/m2.K giúp giảm hiện tượng truyền nhiệt giữa không gian bên trong và bên ngoài công trình, đồng thời cũng giúp giảm hiện tượng ngưng tụ hơi nước trên bề mặt cửa vào mùa đông; Hệ số SHGC của hệ cửa là 0.25 sẽ giúp giảm hấp thụ năng lượng mặt trời vào trong nhà mùa hè; Độ truyền sáng VLT là 40.1% giảm năng lượng chiếu sáng cần thiết trong công trình. Các tính chất và hình ảnh sản phẩm công nghệ áp dụng được nêu chi tiết trong Bảng 4.

Bảng 4: Đặc tính của hệ thống cửa cách nhiệt áp dụng tại công trình trình diễn



Cải thiện hệ thống thông gió và chất lượng không khí trong nhà: Mọi người thường dành phần lớn thời gian ở trong nhà nên chất lượng không khí trong nhà có tác động đáng kể đến sức khỏe và sự thoải mãi của con người. Hệ thống thông gió không phù hợp có thể khiến căn phòng ngột ngạt và khó chịu. Việc tiếp xúc với các chất gây ô nhiễm trong nhà như nấm mốc, radon, khói thuốc lá, sản phẩm gỗ nhân tạo (phát thải formaldehyde), VOCs có thể dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe như hen suyễn và ung thư phổi. Độ ẩm tích tụ cũng có thể dẫn đến hư hỏng cấu trúc công trình. Những vấn đề này có thể được giải quyết một cách hiệu quả nhất bằng cách giảm thiểu và quản lý các nguồn gây ô nhiễm trong tòa nhà, thông qua việc cải thiện thiết kế và hoạt động của tòa nhà, cũng như các hệ thống đưa không khí bên ngoài đã được lọc vào và thải không khí đã bị ô nhiễm bên trong ra ngoài. Các tiêu chuẩn không khí trong nhà thường yêu cầu tốc độ thông gió tối thiểu khác nhau cho các loại không gian sử dụng khác nhau và mật độ cư trú. Một số cơ sở, chẳng hạn như bệnh viện và phòng thí nghiệm sẽ có yêu cầu không khí trong lành hơn đáng kể so với những nơi khác. Tuy nhiên, việc tăng thông gió làm tăng tiêu thụ năng lượng khi không khí phải được làm nóng hoặc làm mát để thay thế không khí trong nhà được lấy ra. Hệ thống thông gió được lắp đặt tại công trình thí điểm được cung cấp bởi công ty AEOL (Hàn Quốc) có các chức năng thông gió, làm sạch bụi PM10; PM2.5, khử ẩm và kiểm soát các thành phần gây ô nhiễm không khí trong nhà như VOC, CO2. Đặc tính của hệ thống thông gió được nêu chi tiết trong Bảng 5.

Bảng 5: Đặc tính của hệ thống thông gió áp dụng tại công trình trình diễn


Hệ thống chiếu sáng: Hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn LED tiết kiệm điện có hệ thống cảm biến ánh sáng để điều chỉnh công suất đèn theo độ sáng yêu cầu được cung cấp bởi công ty Buy SOLAR (Hàn Quốc). Đèn LED cung cấp cùng độ sáng với bóng đèn thông thường nhưng tiêu thụ năng lượng ít hơn 90% so với đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang compact (CFL).


Hình 3: Sơ đồ hệ thống chiếu sáng sử dụng tại công trình trình diễn

Hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà: Một trong những vai trò quan trọng và thuận lợi nhất của hệ thống quản lý hoặc tự động hóa tòa nhà là quản lý năng lượng. Tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng của tòa nhà là một trong những cách đơn giản nhất để cải thiện tính bền vững của tòa nhà và cắt giảm chi phí theo thời gian. Và nếu chủ sở hữu đang nhắm đến việc đạt được và duy trì chứng nhận công trình xanh hoặc công trình tiết kiệm năng lượng, hệ thống quản lý năng lượng càng trở nên quan trọng hơn, vì chủ sở hữu tòa nhà phải có dữ liệu để chứng minh rằng việc sử dụng năng lượng trong tòa nhà của họ đáp ứng các tiêu chuẩn năng lượng hiệu quả. Các hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà giúp chủ sở hữu và người quản lý cơ sở hướng tới cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng bằng cách theo dõi và kiểm soát hệ thống điều hòa không khí, thông gió, chiếu sáng, v.v. Kiểm soát môi trường có thể bao gồm kiểm soát HVAC, thông gió và chất lượng không khí. Các tính chất môi trường này thường được quản lý thông qua các điều khiển phân vùng, cho phép giảm nhiệt độ ở các khu vực không có người, ngăn không cho tất cả các khu vực bị quá nóng hoặc làm mát quá mức và thường giảm công suất của máy điều hòa không khí, nhờ đó kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà được thiết kế bởi công ty TOP.A.A (Hàn Quốc)


Hình 4: Sơ đồ hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà sử dụng tại công trình trình diễn

Một số hình ảnh quá trình thi công:


Lắp đặt lớp vật liệu cách nhiệt


Lắp đặt hệ thống cửa


Lắp đặt hệ thống đèn chiếu sáng và hệ thống thông gió


Lắp đặt hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà và cảm biến đo điều kiện khí hậu


Công trình hoàn thiện và sử dụng để nghiên cứu hiệu quả tiết kiệm năng lượng

Trung tâm Thiết bị Môi trường & An toàn Lao động - VIBM là một trong những đơn vị đi đầu trong nghiên cứu thử nghiệm các đặc tính nhiệt ẩm của vật liệu; mô phỏng khí hậu và nghiên cứu thực địa, thử nghiệm sản phẩm mới để kiểm tra sản phẩm của khách hàng trong quá trình sử dụng thực tế ngoài trời và trong điều kiện khắc nghiệt tại phòng thí nghiệm; Thử nghiệm và đánh giá các đặc tính cao cấp của sản phẩm và VLXD như đặc tính kháng khuẩn, kháng nấm mốc, đặc tính tiết kiệm năng lượng ứng dụng trong các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả, công trình xanh tại Việt Nam.


Chi tiết liên hệ:

TRUNG TÂM THIẾT BỊ MÔI TRƯỜNG & AN TOÀN LAO ĐỘNG – VIBM

Địa chỉ: Ngõ 235 đường Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội
Điện thoại: 024 3.558.5928; 0915.502.834; 0912.181.479; Fax: 024 3.858.1112
Email: tbmt.atld@gmail.com
Website: http://vibm.vn

Trung tâm Thiết bị, Môi trường và An toàn lao động

Thăm dò ý kiến

Lĩnh vực nào bạn quan tâm nhiều nhất trên website?



OK  Kết quả