XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH PHÂN BỔ TỐI ƯU VẬT LIỆU BỀN VỮNG TRONG TÒA NHÀ CAO TẦNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUANG TRUNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH PHÂN BỔ TỐI ƯU VẬT LIỆU BỀN VỮNG TRONG TÒA NHÀ CAO TẦNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Ngành: Mã số ngành: Quản lý Xây dựng 62580302 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2021 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Người hướng dẫn 1: PGS.TS Lương Đức Long Người hướng dẫn 2: PGS.TS Phạm Anh Đức Phản biện độc lập 1: Phản biện độc lập 2: Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án họp vào lúc ngày tháng năm DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Tạp chí quốc tế Building a Decision-Making Support Framework for Installing Solar Panels on Vertical Glazing Faỗades of the Building Based on the Life Cycle Assessment and Environmental Benefit Analysis Authors: Duc Long Luong, Quang Trung Nguyen*, Anh Duc Pham, Quynh Chau Truong and Minh Quan Duong Energies (SCIE-Q2) Year 2020, ISSN 1996-1073 The Development of a Decision Support Model for Eco-Friendly Material Selection in Vietnam Authors: Anh-Duc Pham, Quang Trung Nguyen*, Duc Long Luong, and Quynh Chau Truong Sustainability (SCIE - Q2) Year 2020, ISSN: 2071-1050 Developing an Optimisation Model of Solar Cell Installation on Building Facades in HighRise Buildings – A Case Study in Viet Nam Authors: Quang Trung Nguyen*, Duc Long Luong, Anh Duc Pham, and Quynh Chau Truong GMSARN International Journal (Scopus Q4) Year 2020, ISSN: 1905-9094 Đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến việc xây dựng cơng trình xanh Đà Nẵng Nguyễn Quang Trung, Lương Đức Long, Phạm Anh Đức Tạp chí Xây dựng (09/2017) Đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững Đà Nẵng Nguyễn Quang Trung, Lương Đức Long, Phạm Anh Đức (05/2019) Cost and Environmental Benefit Analysis of Solar - panel Installation on Glass Surfaces to Reduce the Energy Consumption in High Rise Buildings Quang Trung Nguyen*, Duc Long Luong, Anh Duc Pham, and Quynh Chau Truong Proceedings of the International Conference on Sustainable Civil Engineering and Architecture 2019, Springer Series in Civil Engineering and Architecture (ICSCEA 2019) CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Cùng với phát triển giới xu hướng hội nhập kinh tế Quốc tế, đất nước ta ngày phát triển mạnh mẽ khẳng định vị trường Quốc tế Tuy nhiên kèm với hội có khó khăn, thách thức phải đối mặt trải qua trình vươn giới Chúng ta hiểu để tồn đứng vững, đòi hỏi sức bật đáng kể tất lĩnh vực kinh tế quốc dân tài chính, thương mại, du lịch, dịch vụ đặc biệt ngành xây dựng – lĩnh vực xem thước đo quan trọng để đánh giá phát triển đất nước Tuy nhiên, vấn đề đặt ngành cơng nghiệp Xây dựng có ảnh hưởng mạnh mẽ đến môi trường tự nhiên Theo Ametepey (Ametepey, Aigbavboa, & Ansah, 2015) hoạt động xây dựng thường mô tả không tốt không thân thiện với môi trường tự nhiên Những công trình với cách xây dựng thơng thường tiêu thụ lượng lớn nguồn tài nguyên tái chế, thải chất thải rắn, gây ô nhiễm môi trường đất, nước khơng khí (Alwan, Jones, & Holgate, 2017; Pomponi & Moncaster, 2016) Trong bối cảnh đó, xu hướng phát triển “Cơng trình bền vững” hoạt động coi xu hướng có đóng góp quan trọng, tích cực hiệu lĩnh vực xây dựng phát triển bền vững đất nước Bởi vì, xây dựng bền vững gắn liền với việc sử dụng hiệu nguồn tài nguyên thiên nhiên gìn giữ mơi trường tự nhiên để hình thành môi trường nhân tạo Đối với Việt Nam, nhận thấy Việt Nam khơng nằm ngồi xu phát triển với nhiều cơng trình xây dựng bền vững hình thành giai đoạn vừa qua Tuy nhiên, nghiên cứu cơng trình xây dựng bền vững điều kiện Việt Nam tập trung chủ yếu vào thực trạng rào cản việc phát triển công trình xây dựng bền vững Việt Nam Đồng thời, nghiên cứu đề cập cho thấy gặp nhiều thử thách rào cản để phát triển Vì vậy, việc đề xuất mơ hình nhằm hỗ trợ nhằm hỗ trợ định việc sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường hơn, thực kỹ thuật để tiết kiệm tài nguyên giảm tiêu thụ chất thải cải thiện chất lượng môi trường nhà cấp thiết giai đoạn 1.2 Mục tiêu đề tài Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển cơng trình bền vững, tiêu chuẩn đánh giá cơng trình bền vững đóng vai trị quan trọng việc đánh giá mức độ Xanh cơng trình xây dựng (X Chen, Yang, & Lu, 2015; Illankoon, Tam, Le, & Shen, 2017) Hiện nay, giới tồn nhiều hệ thống đánh giá công trình Xanh với mục đích tiêu chuẩn đánh giá tránh cạn kiệt tài nguyên lượng, nước, nguyên liệu thô, tăng cường sử dụng lượng tái tạo góp phần ngăn chặn suy thối mơi trường sống trái đất Vì vậy, tính bền vững cơng trình mà đặc biệt tính bền vững loại vật liệu xây dựng ngày đươc quan tâm thể công cụ đánh giá tiêu chuẩn đánh giá cơng trình Xanh Có thể nói, việc lựa chọn vật liệu nhằm đảm bảo tính bền vững cơng trình tập trung vào mục tiêu chính: - Mục tiêu 1: Sử dụng vật liệu có hàm lượng tái chế cao, thời gian tái tạo nhanh, quản lý khai thác có trách nhiệm, chất gây nhiễm phát thải thấp số phản xạ mặt trời thích hợp - Mục tiêu 2: tăng cường sử dụng lượng tái tạo cơng trình (sử dụng lượng mặt trời) nhằm mang lại lợi ích kinh tế cao cho chủ đầu tư đảm bảo việc phát triển bền vững tịa nhà Vì vậy, cần phải xây dựng mơ hình hỗ trợ định nhằm tối ưu hóa vật liệu bền vững nhà cao tầng Việt Nam hướng đến phát triển bền vững nhằm mang lại lợi ích kinh tế cao cho chủ đầu tư đảm bảo việc phát triển bền vững cơng trình 1.3 Quy trình nghiên cứu Tổng quan nghiên cứu xây dựng bền vững giới Xác định đề tài, vấn đề mục tiêu cần nghiên cứu Xây dựng mơ hình hỗ trợ định tối ưu hóa vật liệu bền vững tịa nhà cao tầng Việt Nam hướng đến phát triển bền Tổng quan nghiên cứu xây dựng bền vững Việt Nam Thiết kế bảng câu hỏi khảo sát Mục tiêu 1: Đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến định xây dựng cơng trình xanh Đà Nẵng (Việt Nam) Thu thập liệu từ bảng câu hỏi Đánh giá phân tích kết Sử dụng thuật toán di truyền (GA) bổ trợ Excel để tối ưu hóa vật liệu bền vững hướng đến phát triển bền vững Mục tiêu 2: Sử dụng vật liệu có hàm lượng tái chế cao, thời gian tái tao nhanh, quản lý khai thác có trách nhiệm Mục tiêu 3: Tăng cường sử dụng lượng tái tạo nhằm mang lại lợi ích cao cho chủ đầu tư Kết luận Hình 1.1 Quy trình nghiên cứu 1.4 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các cơng trình cao tầng - Phạm vi nghiên cứu: Thành phố Đà Nẵng, Việt Nam 1.5 Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu bền vững xây dựng hướng đễn phát triển bền vững Việt Nam (dữ liệu phân tích thành phố Đà Nẵng) Nội dung 2: Xây dựng mơ hình hỗ trợ định tối ưu hóa vật liệu bền vững tòa nhà cao tầng Việt Nam hướng đến phát triển bền vững 1.6 Ý nghĩa thực tiễn luận án Dựa vào kết nghiên cứu, tác giả đề xuất nhân tố ảnh hưởng quan trọng đến định xây dựng cơng trình xây dựng bền vững ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững cơng trình xây dựng Đà Nẵng Kết nghiên cứu xếp hạng tiêu chí theo thứ tự mức độ quan trọng nhằm giúp cho việc phân tích kết đề xuất, kiến nghị cách thuận tiện Trên sở kết nghiên cứu, tác giả đề xuất số khuyến nghị nhằm góp phần nâng cao việc sử dụng vật liệu xây dựng bền vững khuyến nghị nhằm góp phần thúc đẩy xây dựng cơng trình xây dựng bền vững Đà Nẵng, Việt Nam Bên cạnh đó, việc xây dựng mơ hình tối ưu để chọn tỷ lệ vật liệu thân thiện với môi trường đạt chi phí đầu tư ban đầu tối thiểu tổng số ngày lao động, khác với thiết kế truyền thống tối đa hóa điểm số dự án xây dựng thông qua hệ thống dựa Lotus giai đoạn ban đầu dự án xây dựng Hơn nữa, nghiên cứu xây dựng tảng tích hợp lựa chọn vật liệu thân thiện với môi trường, cho phép chủ sở hữu nhà thiết kế xây dựng để tối ưu hóa việc định thơng qua kiến thức loại vật liệu, chiến lược xây dựng hệ thống chứng nhận cơng trình xây dựng bền vững dựa Lotus Việt Nam Tóm lại, mơ hình đề xuất dựa phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu cung cấp hướng dẫn cho người định việc lựa chọn vật liệu gần cho tịa nhà theo hướng bền vững Ngồi ra, nghiên cứu đồng thời phát triển mô hình tối ưu nhằm hỗ trợ cho người định lựa chọn các giải pháp tiết kiệm lượng tịa nhà suốt q trình sử dụng nhằm tối đa hóa lợi ích kinh tế chủ tịa nhà có xét đến yếu tố mơi trường Trong đó, nghiên cứu xác định hiệu lượng tòa nhà tăng cường cách lắp đặt pin mặt trời mặt dựng tòa nhà với điều kiện ràng buộc vấn đề sau: (1) số tiền đầu tư cần thiết để tối ưu hóa mặt tiền tịa nhà, (2) phân tích lợi ích kinh tế để giảm LCC suốt vòng đời dự án, (3) phân tích lượng để tối đa hóa lượng tái tạo tạo CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG BỀN VỮNG Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 2.1 Khái niệm lợi ích xây dựng bền vững 2.2 Các nghiên cứu cơng trình bền vững giới Với lợi ích to lớn cơng trình xây dựng bền vững vấn đề môi trường nên thu hút ý cộng đồng khoa học, nhà quản lý nhà hoạch định sách người tiêu dùng toàn giới (Kylili & Fokaides, 2017) Nhu cầu xây dựng bền vững ngày tăng lên không nước phát triển mà điều diễn nước phát triển (Hassan Mohamed et al., 2016) Rõ ràng, việc áp dụng phát triển bền vững vào trình xây dựng có phạm vi ứng dụng rộng rãi giới Các nghiên cứu xây dựng bền vững đa dạng phát triển mạnh mẽ giai đoạn từ 2000 đến 2.3 Các nghiên cứu cơng trình xây dựng bền vững điều kiện Việt Nam Các nghiên cứu cơng trình xây dựng bền vững điều kiện Việt Nam tập trung chủ yếu vào thực trạng rào cản việc phát triển “cơng trình xây dựng bền vững” Việt Nam Các nghiên cứu q trình phát triển cơng trình xây dựng bền vững, gặp nhiều thử thách rào cản Ví dụ rào cản tài (Chi phí xây dựng cơng trình xây dựng bền vững thường lớn chi phí xây dựng thơng thường từ 10% đến 20%), rào cản lực đơn vị thiết kế, rào cản đơn vị cung cấp vật liệu (H.-T Nguyen & Gray, 2016) 2.4 Kết luận chương Với nghiên cứu viết liên quan đến cơng trình xây dựng bền vững điều kiện Việt Nam giai đoạn 2010 đến nhận thấy rằng, nghiên cứu nghiên cứu nhận thức rào cản để phát triển cơng trình xây dựng bền vững Việt Nam Điều cho thấy số khoảng trống mặt kiến thức (Knowledge gaps) trình nghiên cứu Cụ thể: - Khoảng trống kiến thức chưa xác định nhân tố ảnh hưởng đến việc phát triển cơng trình xây dựng bền vững Việt Nam Việc nghiên cứu nhân tố giúp cho nhà quản lý đề xuất số khuyến nghị nhằm góp phần thúc đẩy xây dựng cơng trình xây dựng bền vững Việt Nam - Khoảng trống kiến thức thứ liên quan đến việc ứng dụng công nghệ thông tin việc hỗ trợ định liên quan đến việc xây dựng bền vững Đặc biệt, xây dựng bền vững yếu tố quan trọng để đảm bảo cơng trình xây dựng xem bền vững lượng vật liệu bền vững sử dụng trình xây dựng lượng lượng tiêu thụ tòa nhà trình sử dụng CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG BỀN VỮNG TẠI VIỆT NAM (DỮ LIỆU PHÂN TÍCH TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG) 3.1 Tình hình xây dựng bền vững Việt Nam Hiện nay, có nhiều hệ thống đánh giá cơng trình xây dựng bền vững Việt Nam việc áp dụng Cơng trình xây dựng bền vững vào thị trường Xây dựng Việt Nam chậm giai đoạn sơ khai (Le, 2008; D N Pham, 2015) Cụ thể, đến tháng 10/2020 Việt Nam có khoảng 174 cơng trình đạt chứng tịa nhà bền vững (tiêu chuẩn nội địa LOTUS tiêu chuẩn quốc tế Leed) 332 cơng trình đăng ký Điều cho nhìn khách quan thực trạng xây dựng bền vững Việt Nam phát triển Nẵng, tác giả nhận thấy việc lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững rào cản lớn việc định xây dựng cơng trình theo hướng bền vững Tuy nhiên, nói vấn đề điều quan trọng ảnh hưởng lớn việc phát triển xây dựng bền vững Việt Nam Bời ngành cơng nghiệp Xây dựng có ảnh hưởng mạnh mẽ đến môi trường tự nhiên Tác giả nhận thấy nhận thấy việc lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững rào cản lớn việc định xây dựng cơng trình theo hướng bền vững theo thực tế cho thấy tỷ lệ lượng vật liệu xây dựng bền vững cơng trình chiếm tỷ trọng tương đối thấp Điều cho thấy việc lựa chọn sử dụng vật liệu bền vững công trình xây dựng Đà Nẵng cịn gặp nhiều vấn đề để phát triển Do đó, cần có nghiên cứu để xác định nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững Đà Nẵng, Việt Nam Để đánh giá định lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững Đà Nẵng toàn diện bao quát, nghiên cứu thực điều tra đối tượng liên quan đến cơng trình Đà Nẵng Tổng số phiếu điều tra phát 170 phiếu, thu 151 phiếu (chiểm tỷ lệ 88%), có 03 phiếu bị loại không hợp lệ Nghiên cứu tập trung phân tích tiêu chí có giá trị trung bình lớn việc lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững: - Tiêu chí thứ “Sự quen thuộc, kinh nghiệm kiến trúc sư với vật liệu xây dựng bền vững lựa chọn” (KT8) (mean = 3.99) Trong trình triển khai dự án, kiến trúc sư người tham gia vào giai đoạn thiết kế ban đầu - Tiêu chí thứ hai “Mức độ đáp ứng tay nghề người lao động thi công công vật liệu xây dựng bền vững” (KT3) tiêu chí thứ ba “Giảm lượng phát thải khí CO 2” (MT4) (mean = 3.97) Rõ ràng, tay nghề người lao động có ảnh hưởng lớn đến việc lựa chọn vật liệu vật liệu bền vững thường vật liệu mới, nên phương pháp cách thức thi công khác so với vật liệu thông thường Điều ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững 10 - Tiêu chí thứ tư “Điều kiện khí hậu Đà Nẵng (nắng, mưa, độ ẩm )” (ĐL2) tiêu chí thứ năm “Đảm bảo độ bền cơng trình” (TK1) (mean=3.95) Với tiêu chí này, nghiên cứu cho thấy điều kiện khí hậu địa điểm xây dựng ảnh hưởng nhiều đến việc lựa chọn vật liệu điều ảnh hưởng đến độ bền cơng trình Với điều kiện khí hậu Đà Nẵng (nắng nóng, mưa dầm…) tiêu chí ảnh hưởng quan trọng việc định lựa chọn vật liệu bền vững nhằm đảm bảo độ bền vững cơng trình 3.5 Kết luận chương Nghiên cứu đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến việc xây dựng cơng trình vền vững Việt Nam thơng qua trình khảo sát ảnh hưởng nhân tố đến việc xây dựng bền vững ảnh hưởng tiêu chí đến định lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững thành phố Đà Nẵng, Việt Nam Nghiên cứu khảo sát xác định nhân tố ảnh hưởng quan trọng đến định xây dựng cơng trình xây dựng bền vững Đà Nẵng bao gồm: lĩnh vực Kinh tế xã hội, giải pháp vật liệu, giải pháp thiết kế giải pháp lượng Tuy nhiên, vấn đề đặt chọn vật liệu thân thiện phù hợp với môi trường để đảm bảo cơng trình xây dựng cơng trình bền vững nhiệm vụ khơng dễ dàng thách thức lớn chủ đầu tư, nhà thiết kế khách hàng Để giải vấn đề đòi hỏi phải xây dựng mơ hình tối ưu đa mục tiêu để dễ dàng lựa chọn vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường với ràng buộc theo mong muốn bên liên quan CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH CHO VIỆC LỰA CHỌN HỖN HỢP VẬT LIỆU TRONG CƠNG TRÌNH CĨ XÉT ĐẾN THỜI GIAN VÀ TỔNG NHÂN CÔNG NHẰM ĐÁP ỨNG CÁC YÊU CẦU VỀ XÂY DỰNG BỀN VỮNG Ở VIỆT NAM (LOTUS) 4.1 Vai trị hệ thống đánh giá cơng trình xây dựng bền vững giới Việt Nam Để giảm thiểu tác động môi trường xây dựng, nhiều quốc gia khuyến khích xây dựng cơng trình xây dựng bền vững cách sử dụng vật liệu xây dựng bền vững Vì vậy, nhiều hệ thống chứng nhận cơng trình xây dựng bền 11 vững cho xây dựng bền vững thành lập hội đồng cơng trình xây dựng bền vững Mục đích tiêu chuẩn đánh giá tránh cạn kiệt tài nguyên lượng, nước, nguyên liệu thô góp phần ngăn chặn suy thối mơi trường sống trái đất Vì vậy, tính bền vững cơng trình mà đặc biệt tính bền vững loại vật liệu xây dựng ngày đươc quan tâm thể công cụ đánh giá tiêu chuẩn đánh giá cơng trình xây dựng bền vững 4.2 Các nghiên cứu tối ưu hóa vật liệu cơng trình có xét đến mục tiêu môi trường Nhiều nghiên cứu tối ưu hóa vật liệu xây dựng có tính đến mục tiêu môi trường Zang et al (2019) trình bày phương pháp tối ưu theo chế để vận chuyển lưu trữ vật liệu xây dựng để giảm lượng khí thải carbon q trình thực dự án theo hướng phát triển bền vững (R.-y Zhang et al., 2019) Một nghiên cứu điển hình cho thiết kế tòa nhà dân cư giá rẻ sử dụng để cung cấp mặt dựng Pareto cho vấn đề đa tiêu chí (Baglivo, Congedo, & Fazio, 2014) Tại Việt Nam, vấn đề thảo luận thường xuyên để đảm bảo phát triển bền vững hạn chế sử dụng vật liệu xây dựng truyền thống ảnh hưởng đến tài nguyên thiên nhiên môi trường Những nguyên liệu xây dựng truyền thống thường sản xuất thơng qua hình thức nung, việc sản xuất vật liệu ảnh hưởng lớn đến tài nguyên đất nước trình sản xuất tạo CO2 vào môi trường Các vấn đề chọn vật liệu thân thiện phù hợp với mơi trường có xem xét điểm số cơng trình xây dựng bền vững nhiệm vụ không dễ dàng thách thức lớn nhà thiết kế khách hàng Họ cần xem xét loạt tiêu chí lựa chọn yêu cầu môi trường bao gồm tỷ lệ nguyên liệu, mức tiêu thụ lượng, tính phát thải carbon thấp, giảm chi phí, tổng số ngày lao động Vì cần xây dựng mơ hình đề xuất cung cấp cho người định nhà đầu tư nhà thiết kế hướng dẫn lựa chọn vật liệu thân thiện với môi trường tòa nhà bền vững 12 vấn đề cấp thiết đặt Do đó, để giúp nhà đầu tư nhà thiết kế xây dựng lựa chọn vật liệu phù hợp cơng trình xây dựng bền vững, nghiên cứu phát triển mơ hình tối ưu hóa đa mục tiêu để chọn vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường, xem xét ngân sách, tổng số ngày làm việc liên quan đến vật liệu điểm số cơng trình xây dựng bền vững Ngân sách tòa nhà xác định chủ sở hữu tòa nhà điểm số cơng trình xây dựng bền vững liên quan đến vật liệu tính dựa hệ thống xếp hạng cơng trình xây dựng bền vững (ví dụ: hệ thống xếp hạng cơng trình xây dựng bền vững dựa Lotus Việt Nam) Nghiên cứu sử dụng phương pháp Gradient tổng quát hóa (GRG) giải Microsoft Excel tiêu chuẩn (Frontline Systems, 2020) Phương thức GRG khái quát phương pháp gradient giảm xử lý ràng buộc phi tuyến giới hạn tùy ý biến 4.3 Bài toán tối ưu Yêu cầu vật liệu sử dụng - Tiêu chuẩn kỹ thuật Các tham số thiết kế cơng trình Thuật tốn tối ưu hóa phi tuyến tính GRG - Biến ngân sách - Biến tổng nhân công - Biến điểm LOTUS Biến tối ưu hóa - Biến tỉ lệ % loại vật liệu KHÔNG ĐẠT - Khối lượng vật liệu sử dụng - Các yêu cầu mức độ sử dụng Xử lý liệu Các thông tin liên quan đến cơng trình - Ngân sách tối đa - Tổng nhân công tối đa ĐẠT Mức độ sử dụng loại vật liệu cơng trình Các thơng số liên quan đến hao phí nhân cơng - Hao phí nhân cơng để hồn thành cơng tác ứng với loại vật liệu CHỦ ĐẦU TƯ ĐƠN VỊ Tham số dựa vào tiêu chuẩn LOTUS - Yêu cầu vật liệu bền vững - Số điểm theo hạng TƯ VẤN Hình 4.2 Sơ đồ tối ưu hóa cho lựa chọn vật liệu Mục tiêu 1: Tối đa hóa điểm đánh giá vật liệu thân thiện với mơi trường (RSi) tịa nhà Mục tiêu 2: Giảm thiểu chi phí đầu tư ban đầu (ICi) cho tòa nhà 13 Mục tiêu 3: Giảm thiểu tổng số ngày lao động (LWDi) cần hồn thành tịa nhà Vấn đề nghiên cứu chọn tỷ lệ vật liệu tịa nhà đạt tối đa điểm số cơng trình xây dựng bền vững liên quan đến vật liệu giới hạn ngân sách tổng số ngày lao động Hàm mục tiêu chung đồng thời chiếm giá trị tối thiểu chi phí vật liệu tổng số ngày lao động để đạt điểm Lotus mong muốn Bài toán nghiên cứu Trụ sở Hải quan Sân bay Quốc tế thành phố Đà Nẵng, Việt Nam Lotus score 4.4 Kết Chi phí($) Hình 4.8 Mối tương quan điểm số Lotus chi phí Lotus score Hình 4.7 Mối tương quan điểm Lotus chi phí dự án tổng số ngày lao động Hình 4.9 Mối tương quan điểm số Lotus tổng ngày cơng lao động Hình 4.10 Mối tương quan tổng sơ ngày lao động chi phí xây dựng 14 4.5 Tổng kết chương Việc lựa chọn vật liệu bền vững để xây dựng cơng trình định khơng dễ dàng thường khó để chọn chiến lược xây dựng tốt dự án có nhiều mục tiêu cần phải đạt Điều phức tạp việc xem xét đồng thời ngân sách dự án, tổng số ngày lao động chứng nhận cơng trình xây dựng bền vững Để giải vấn đề này, mơ hình nghiên cứu đề xuất mơ hình tối ưu để chọn tỷ lệ vật liệu thân thiện với môi trường đạt chi phí đầu tư ban đầu tối thiểu tổng số ngày lao động, khác với thiết kế truyền thống tối đa hóa điểm số dự án xây dựng thông qua hệ thống dựa Lotus giai đoạn khái niệm dự án xây dựng Kết tối ưu hóa tạo điều kiện cho người định có kế hoạch mua sắm vật liệu chi tiết Điều cung cấp cho người định thiết kế để cải thiện hiệu suất bền vững dự án xây dựng Nghiên cứu nhằm xây dựng tảng tích hợp lựa chọn vật liệu thân thiện với môi trường, cho phép chủ sở hữu nhà thiết kế xây dựng để tối ưu hóa việc định thông qua kiến thức loại vật liệu, chiến lược xây dựng hệ thống chứng nhận cơng trình xây dựng bền vững dựa Lotus Việt Nam Tuy nhiên, để đánh giá cơng trình xây dựng gọi bền vững ngồi nhân tố vật liệu sử dụng cơng trình có bền vững hay khơng vấn đề bên liên quan quan tâm mức độ sử dụng lượng tịa nhà đưa vào sử dụng Hay nói cách khác làm lựa chọn giải pháp tiết kiệm lượng tòa nhà suốt q trình sử dụng nhằm tối đa hóa lợi ích kinh tế chủ đầu tư có xét đến yếu tố bền vững CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH CHO VIỆC LỰA CHỌN LẮP ĐẶT DIỆN TÍCH PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRÊN MẶT DỰNG CỦA TÒA NHÀ DỰA TRÊN VIỆC ĐÁNH GIÁ VỊNG ĐỜI CĨ XÉT ĐẾN LỢI ÍCH MƠI TRƯỜNG 5.1 Vai trò lượng mặt trời xây dựng bền vững Biến đổi khí hậu tồn cầu diễn ngày nghiêm trọng Có thể thấy cách rõ ràng biểu tiêu cực nóng lên toàn cầu như: gia 15 tăng mực nước biển, băng hà lùi hai cực, đợt nóng, bão tố lũ lụt, khơ hạn, tai biến, suy thối kinh tế, đa dạng sinh học phá huỷ hệ sinh thái (Hennon et al., 2019) Có nhiều nghiên cứu nóng lên tồn cầu khẳng định nguyên nhân quan trọng gây tượng việc sử dụng nguyên liệu hóa thạch sản xuất đời sống loài người mà đặc biệt việc sử dụng lượng Các nguồn lượng tái tạo chứng minh khả đáp ứng lượng cho nhu cầu lượng nhiều nước giới (Khan & Arsalan, 2016) Và nguồn lượng tái tạo dồi trái đất đò lượng mặt trời 5.2 Phương pháp đánh giá vòng đời dự án Trong nghiên cứu này, phương pháp LCA lai đề xuất để đánh giá tác động môi trường dự án vịng đời tồn diện chúng LCC tịa nhà xem xét đánh giá chủ sở hữu nhà đầu tư với chi phí thiết kế xây dựng trình đưa định đầu tư Pombo (Pombo, Allacker, Rivela, & Neila, 2016) đề xuất phương pháp đa tiêu chí giá trị ròng (NPV) LCC tác động môi trường (LCA) xem xét để tối ưu hóa chiến lược trang bị thêm cho tịa nhà 5.3 Xây dựng mơ hình hỗ trợ định 16 * Phân tích mặt lượng: Việc phân tích lượng tịa nhà cần thiết ước lượng mức tiêu thụ lượng tòa nhà dẫn chung hiệu chi phí biện pháp tiết kiệm lượng Việc ước lượng lượng định lượng đáng tin cậy lợi ích lượng cần thiết hệ thống hỗ trợ định xây dựng bền vững nhằm ưu tiên cho biện pháp tiết kiệm lượng * Phân tích mặt kinh tế Để xem xét mục tiêu kinh tế phương án cách toàn diện để định lựa chọn giải pháp tiết kiệm lượng, nhóm nghiên cứu xem xét tất chi phí có liên quan đến chu kỳ hoạt đoạt động tòa nhà Dựa vào nghiên cứu trước LCCA chi phí xây dựng dự án, chi phí tịa nhà suốt thời gian sử dụng chi phí xây dựng ban đầu, chi phí bảo trì, chi phí sửa chữa đặc biệt, chi phí vận hành, chi phí thay thế, chi phí dọn dẹp, chi phí lượng, chi phí đổi chi phí xử lý 5.4 Xây dựng khung hỗ trợ định tối ưu diện tích lắp đặt diện tích pin lượng mặt trời mặt dựng tịa nhà Mơ hình tối ưu hóa xem xét tỷ lệ lắp đặt pin mặt trời mặt dựng khác tòa nhà thương mại Mơ-đun đầu vào mơ hình thơng số liên quan đến tịa nhà (số tầng, diện tích sàn), điều kiện khí hậu, tính kính che đơn đơn giá kính, đơn giá pin mặt 17 trời, giá điện giá bán CERs Mơ hình phải giải hàm mục tiêu sau: (1) Chi phí vịng đời dự án thấp nhất: (2) Năng lượng tái tạo nhiều năm: Tối đa hóa lượng tái tạo tạo vòng đời hệ thống pin lượng mặt trời Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng thuật toán di truyền (GA) bổ trợ excel để thực tối ưu hóa cho mơ hình Sau nhập tất liệu đầu vào, mơ-đun tối ưu hóa xây dựng mơ hình thỏa mãn hai mục tiêu: (1) tối đa hóa lượng lượng mặt trời tạo giai đoạn tính tốn tịa nhà có giá trị (2) giảm thiểu tuổi thọ dự án chi phí chu kỳ Điều kiện dừng dựa điều kiện dừng thuật toán GA dựa số vòng lặp tối đa 1000 lần cài đặt thuật tốn Đầu mơ hình tối ưu hóa tỷ lệ phần trăm pin mặt trời mặt dựng tòa nhà thương mại cho loại kính khác 5.5 Nghiên cứu điển hình Phân tích tiêu thụ lượng thực mơ hình mơ tịa nhà thực tế thành phố Đà Nẵng, Việt Nam Tóm lại, chi phí vịng đời dự án có thay đổi đáng kể tùy thuộc vào loại kính khu vực lắp đặt pin mặt trời mặt tiền kính Cụ thể, khoản đầu tư ban đầu 1.000.000 USD, việc áp dụng pin lượng mặt trời gắn với kính cường lực (kính thường) mang lại lợi ích cho hai mục tiêu tối đa hóa lượng tái tạo tạo giảm thiểu chi phí suốt vịng 18 đời dự án Ngược lại, tổng mức đầu tư > 1.000.000 USD, kết hợp tế bào PV kính điều khiển lượng mặt trời thu lượng tái tạo so với kính cường lực, để tối ưu hóa hai mục tiêu đề cập trên, giải pháp hiệu nhiều so với mục tiêu khác loại kính Về kính Low-E, kết hợp với pin mặt trời không hiệu so với loại kính khác 5.6 Phân tích độ nhạy Mục tiêu mơ hình đề xuất tối đa hóa lượng tái tạo (năng lượng mặt trời) đánh giá chi phí vịng đời dự án với hạn chế khoản đầu tư ban đầu Trong năm gần đây, ngành điện Việt Nam thay đổi đáng kể với xu hướng ngày thu hút nhiều nhà đầu tư vào thị trường điện để đáp ứng yêu cầu an ninh lượng Do đó, người ta cho giá điện tăng từ 0% đến 20% so với giá ban đầu, kết thay đổi Ngồi ra, q trình phân tích LCC, giá trị cịn lại hệ thống pin mặt trời cuối vòng đời dự án tính 20% chi phí đầu tư ban đầu Đây yếu tố khơng chắn, để xem xét ảnh hưởng yếu tố đến kết quả, giá trị hệ thống PV cuối thay đổi từ -20% (nhà đầu tư phải bỏ thêm chi phí để phá hủy) + 20% (nhà đầu tư nhận phần chi phí) so với chi phí đầu tư ban đầu Kết phân tích độ nhạy với biến động giá điện (0% đến 20%) giá trị hệ thống PV cuối đời (-20% đến + 20%) thể 19 5.7 Tổng kết chương Đối với giải pháp tiết kiệm lượng tòa nhà, phải giải vấn đề sau: (1) số tiền đầu tư cần thiết để tối ưu hóa mặt tiền tịa nhà, (2) phân tích lợi ích kinh tế để giảm LCC suốt vịng đời dự án, (3) phân tích lượng để tối đa hóa lượng tái tạo tạo Bài viết phân tích ảnh hưởng đặc tính kính che ứng dụng pin mặt trời để đạt mục tiêu tạo lượng lượng mặt trời cao chi phí dự án thấp với hạn chế ngân sách ban đầu Kết chứng minh với khoản đầu tư ban đầu khác nhau, nhà đầu tư có nhiều lựa chọn để lựa chọn loại kính kết hợp với pin mặt trời sử dụng cho mặt tiền tòa nhà Theo nghiên cứu, chi phí đầu tư 1.000.000 USD, nhà đầu tư nên sử dụng pin mặt trời kết hợp với kính cường lực, khoản đầu tư 1.000.000 USD, kết hợp pin mặt trời với điều khiển lượng mặt trời Kính bền vững mang lại lợi ích lớn cho hai khía cạnh kinh tế mơi trường CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Trong trình phát triển, nước phát triển ngày đẩy nhanh tốc độ thị hóa với việc xây dựng ngày nhiều cơng trình hạ tầng mà đặc biệt tòa nhà cao tầng Việc xây dựng có tác động đáng kể liên tục gia tăng áp lực mơi trường chúng tạo phần lớn lượng khí thải carbon sử dụng số lượng đáng kể tài nguyên lượng phục vụ cho trình xây dựng Chính điều gây vấn đề mơi trường biến đổi khí hậu, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, phát sinh nhiều chất thải thay đổi tình trạng đất đai Để giảm thiểu tác động tịa nhà vịng đời chúng, cơng trình xây dựng bền vững lên triết lý xây dựng mới, khuyến khích sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường hơn, thực kỹ thuật để tiết kiệm tài nguyên giảm tiêu thụ chất thải cải thiện chất lượng môi trường nhà Dựa vào kết nghiên cứu, tác giả thực trình khảo sát, thu thập liệu từ thực tế sử dụng phần mềm SPSS để đánh giá nhân tố 20 ảnh hưởng quan trọng đến định xây dựng công trình xây dựng bền vững ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững cơng trình xây dựng Đà Nẵng, Việt Nam Kết nghiên cứu xếp hạng tiêu chí theo thứ tự mức độ quan trọng nhằm giúp cho việc phân tích kết đề xuất, kiến nghị cách thuận tiện Trên sở kết nghiên cứu, tác giả đề xuất số khuyến nghị nhằm góp phần nâng cao việc sử dụng vật liệu xây dựng bền vững khuyến nghị nhằm góp phần thúc đẩy xây dựng cơng trình bền vững Đà Nẵng, Việt Nam Ngoài ra, tác giả đề xuất mơ hình hỗ trợ sử dụng phương pháp Gradient tổng qt hóa (GRG) thuật tốn di truyền (GA) bổ trợ Microsoft Excel tiêu chuẩn (Frontline Systems, 2020) để thực tối ưu hóa với nhiều ràng buộc khác Sau nhập tất liệu đầu vào, mơ-đun tối ưu hóa xây dựng mơ hình thỏa mãn mục tiêu mà chủ đầu tư đặt Cụ thể: (1) Nghiên cứu xây dựng mơ hình tối ưu để chọn tỷ lệ vật liệu thân thiện với môi trường đạt chi phí đầu tư ban đầu tối thiểu tổng số ngày lao động, khác với thiết kế truyền thống tối đa hóa điểm số dự án xây dựng thông qua hệ thống dựa Lotus giai đoạn ban đầu dự án xây dựng Hơn nữa, nghiên cứu xây dựng tảng tích hợp lựa chọn vật liệu thân thiện với môi trường, cho phép chủ sở hữu nhà thiết kế xây dựng để tối ưu hóa việc định thơng qua kiến thức loại vật liệu, chiến lược xây dựng hệ thống chứng nhận cơng trình xây dựng bền vững dựa Lotus Việt Nam (2) Đồng thời, nghiên cứu phát triển mơ hình tối ưu nhằm hỗ trợ cho người định lựa chọn các giải pháp tiết kiệm lượng tòa nhà suốt q trình sử dụng nhằm tối đa hóa lợi ích kinh tế chủ tịa nhà có xét đến yếu tố mơi trường Trong đó, nghiên cứu xác định hiệu lượng tòa nhà tăng cường cách lắp đặt pin mặt trời mặt dựng tòa nhà với điều kiện ràng buộc vấn đề sau: (1) số tiền đầu tư cần thiết để tối ưu hóa mặt tiền tịa nhà, (2) phân tích lợi ích kinh tế để giảm LCC suốt vòng đời dự án, (3) phân tích lượng để tối đa hóa lượng tái tạo tạo Kết nghiên cứu phát đóng góp vào trình thúc đẩy việc lựa chọn vật liệu xây dựng nhằm đảm bảo tính bền vững cơng trình 21 6.1.1 Đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến việc xây dựng cơng trình xây dựng bền vững Việt Nam Có thể nói, tương lai thị trường xây dựng bền vững phụ thuộc vào định bên tham gia chủ chốt vòng đời dự án, bao gồm: chủ sở hữu, nhà thầu, đơn vị tư vấn, thiết kế cung ứng vật liệu Điều phụ thuộc lớn quan điểm, kiến thức tầm hiểu biết họ bền vững định cách họ thực thái độ vấn đề môi trường thi công Nghiên cứu mức độ hiểu biết nhà hoạt động xây dựng tính bền vững cịn thấp mức trung bình 6.1.2 Đánh giá nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững Việt Nam (dữ liệu phân tích Đà Nẵng) Nghiên cứu đề xuất nhân tố bao gồm: môi trường, yếu tố kỹ thuật, vị trí địa lý hệ thông văn ảnh hưởng quan trọng đến định lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững cơng trình xây dựng Nghiên cứu xếp hạng tiêu chí theo tứ tự mức độ quan trọng nhằm giúp cho việc phân tích kết đề xuất, kiến nghị nhằm góp phần thúc đẩy việc sử dụng vật liệu xây dựng bền vững Đà Nẵng 6.1.3 Xây dựng mơ hình hỗ trợ định cho việc lựa chọn vật liệu cơng trình có xét đến thời gian tổng nhân công nhằm đáp ứng yêu cầu xây dựng bền vững Việt Nam Tính bền vững cơng trình mà đặc biệt tính bền vững loại vật liệu xây dựng ngày đươc quan tâm thể công cụ đánh giá tiêu chuẩn đánh giá cơng trình xây dựng bền vững Các hệ thống đánh giá khuyến khích việc sử dụng vật liệu có hàm lượng tái chế cao, thời gian tái tạo nhanh, quản lý khai thác có trách nhiệm, chất gây ô nhiễm phát thải thấp số phản xạ mặt trời thích hợp Mơ hình nghiên cứu đề xuất khung hỗ trợ nhằm tối ưu để chọn tỷ lệ vật liệu thân thiện với mơi trường đạt chi phí đầu tư ban đầu tối thiểu tổng số ngày lao động, khác với thiết kế truyền thống tối đa hóa điểm số dự án xây dựng thơng qua hệ thống dựa Lotus giai đoạn khái niệm dự án xây dựng Kết tối ưu hóa tạo điều kiện cho 22 người định có kế hoạch mua sắm vật liệu chi tiết Điều cung cấp cho người định thiết kế để cải thiện hiệu suất bền vững dự án xây dựng 6.1.4 Xây dựng mơ hình hỗ trợ định cho việc lựa chọn lắp đặt diện tích pin lượng mặt trời mặt dựng tòa nhà dựa việc đánh giá vịng đời có xét đến lợi ích môi trường Một khung hỗ trợ định phát triển nghiên cứu đóng góp cho thể kiến thức ba khía cạnh Thứ nhất, hiệu lượng tòa nhà cải thiện cách lắp đặt pin mặt trời mặt tiền tòa nhà Thứ hai, hiệu kinh tế tịa nhà đánh giá tồn diện liên quan đến chi phí vịng đời xây dựng bao gồm doanh thu lượng tái tạo doanh thu bán giảm phát thải chứng nhận Thứ ba, điều kiện kinh tế đơn giá lượng giá trị lại pin mặt trời vào cuối vòng đời dự án xem xét nghiên cứu Dựa vào đó, người định thiết lập kế hoạch thiết kế mua để kết hợp loại kính pin mặt trời chọn để không vượt ngân sách dự kiến 6.2 Kết đạt • Thứ nhất: Nghiên cứu xác định xếp tiêu chí theo thứ tự mức độ quan trọng nhân tố môi trường, yếu tố kỹ thuật, vị trí địa lý hệ thông văn ảnh hưởng quan trọng đến định xây dựng cơng trình xây dựng bền vững Việt Nam • Thứ hai: Nghiên cứu xác định xếp tiêu chi theo tứ tự mức độ quan trọng nhân tố môi trường, yếu tố kỹ thuật, vị trí địa lý hệ thông văn ảnh hưởng quan trọng đến định lựa chọn vật liệu xây dựng bền vững cơng trình xây dựng • Thứ ba: Tác giả xây dựng mơ hình hỗ trợ định sử dụng thuật toán di truyền (GA) bổ trợ excel cho phép chủ sở hữu nhà thiết kế xây dựng để tối ưu hóa việc định thông qua kiến thức loại vật liệu, chiến lược xây dựng hệ thống chứng nhận cơng trình xây dựng bền vững dựa Lotus Việt Nam • Thứ tư: Tác giả phát triển mơ hình tối ưu dựa thuật toán di 23 truyền (GA) bổ trợ excel nhằm hỗ trợ cho người định lựa chọn các giải pháp tiết kiệm lượng tòa nhà suốt trình sử dụng nhằm tối đa hóa lợi ích kinh tế chủ tịa nhà có xét đến yếu tố môi trường 6.3 Đề xuất hướng phát triển Chọn vật liệu phù hợp cho tịa nhà giúp người định đạt lợi ích mơi trường, kinh tế, tài xã hội mong muốn Tuy nhiên, lựa chọn vật liệu thân thiện với môi trường phù hợp cho nhằm đảm bảo tính bền vững cơng trình khơng phải nhiệm vụ dễ dàng thách thức lớn nhà thiết kế chủ sở hữu tòa nhà Dự vào kết nghiên cứu, tác giả đề xuất hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển nhằm giúp hồn thiện mơ hình Cụ thể: (1) Hướng nghiên cứu thêm cần thiết xây dựng mô hình tối ưu nhằm giải khơng chắn thời gian, chi phí, hao phí nhân cơng cần xem xét thêm nhiều yếu tố khác có ảnh hưởng đến hiệu bền vững cơng trình Vì vậy, việc phát triển thuật tốn với kỹ mô mờ ngẫu nhiên hướng tiếp cận tiềm cho nghiên cứu tương lai (2) Cơng việc tương lai, mơ hình tiên tiến dựa tảng dựa Web dễ dàng đối chiếu liệu để sửa đổi mơ hình tối ưu hóa thiết lập Ngồi ra, khách hàng dễ dàng sử dụng chương trình cách sử dụng thơng tin hạn chế có sẵn kế hoạch xây dựng ban đầu, khả truy cập cải thiện cho người dùng nhằm đạt chứng nhận cơng trình xây dựng bền vững (3) Trong nghiên cứu này, tác giả nghiên cứu vài trường hợp cụ thể với giới hạn cụ thể, nghiên cứu tương lai mở rộng mơ hình nhiều loại tòa nhà khác với giới hạn khác Do đó, cần xem xét vấn đề bổ sung để giải hạn chế nghiên cứu cơng trình tương lai Tài liệu tham khảo Vì báo cáo tóm tắt luận án giới hạn số trang (tối đa 24 trang) nên khơng thể trình bày tất tài liệu tham khảo vào phần cuối báo cáo tóm tắt Danh mục tài liệu tham khảo cho nghiên cứu trình bày chi tiết báo cáo luận án cung cấp có yêu cầu 24