Giải pháp nhà ở thấp tầng sd năng lượng tái tạo ở HN

Giải pháp nhà ở thấp tầng sd năng lượng tái tạo ở HN

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI CẢM ƠN 1

Đề tài “ Nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo tại Hà Nội” được xuất phát từ quan điểm dưa ra những cách giải quyết một trong những vấn đề mang tính thời sự hiện nay về việc sử dụng năng lượng năng lượng tự nhiên trong các công trình xây dựng Đây là một đề tài không mới, nhưng những cách giải quyết một trong những cách giải quyết sẽ luôn mới và luôn có xu hướng thay đổi theo sự phát triển chung Chính vì vậy, có những trở ngại để xây dựng nghiên cứu một đề tài có ý nghĩa 1

PHẦN MỞ ĐẦU 2

Lý do chọn đề tài 2

Mục tiêu nghiên cứu 4

Đối tượng nghiên cứu 5

Nội dung nghiên cứu 5

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5

PHẦN A: NỘI DUNG 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ Ở THẤP TẦNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ TÁI TẠO TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 6

1.1 Các khái niệm cơ bản 6

1.1.1 Các nguồn năng lượng tự nhiên và tái tạo 7

1.1.2Phân loại nhà ở thấp tầng 9

1.1.3 Khả năng áp dụng công nghệ sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo trong nhà ở 12

1.2 Tổng quan về nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới 13

1.2.1 Tình hình năng lượng trên thế giới 13

1.2.2 Tình hình sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới: 14

1.2.3 Kinh nghiệm sử dụng năng lượng tái tạo trong nhà ở thấp tầng trên thế giới 16

1.3 Tổng quan về nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo tại Việt Nam 22

1.3.1 Tình hình năng lượng tại Việt Nam 22

1.3.2 Thực trạng nhà ở thấp tầng tại Việt Nam và Hà Nội 23

1.3.3 Sự phát triển nhà bền vững, sử dụng năng lượng tái tạo trong nhà ở thấp tầng tại Hà Nội 24

1.3.3.1 Thực trạng sự quan tâm đến vấn đề sử dụng năng lượng trong thiết kế nhà ở tại Hà Nội 24

1.3.3.2 Rào cản và tính ưu việt của thiết kế kiến trúc sử dụng năng lượng tái tạo cho nhà ở thấp tầng, những vấn đề nghiên cứu cần đặt ra 27

1.3.4 Kinh nghiệm sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo trong nhà ở tại Việt Nam 29 1.4 Phương pháp luận nghiên cứu 37

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CHO VIỆC THIẾT KẾ NHÀ Ở

THẤP TẦNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ TÁI TẠO

39

2.1 Nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo, nhà ở hiệu suất năng lượng 39

2.1.1 Kiến trúc nhà ở sinh thái và bền vững 39

2.1.2 Kiến trúc nhà ở hiệu suất năng lượng 40

2.1 3 Kiến trúc nhà ở năng lượng thấp 41

2.1.4 Nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo – tiết kiệm năng lượng 43

2.2 Điều kiện tự nhiên tại Hà Nội 45

2.3 Những yếu tố cơ bản trong thiết kế nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo 47

2.3.1 Hướng công trình 47

2.3.2 Sự đối lưu không khí – Tổ chức thông gió tự nhiên 48

2.3.3 Thiết kế che nắng và chiếu sáng sử dụng ánh sáng tự nhiên 49

2.3.4 Khai thác các kinh nghiệm truyền thống 50

2.3 5 Thiết kế lớp vỏ công trình 51

2.3.6 Sử dụng năng lượng tái tạo: Năng lượng mặt trời , năng lượng gió, địa nhiệt, biogas 53

2.4 Cơ sở pháp lý, quy chuẩn tiêu chuẩn về tiết kiệm năng lượng 53

2.5 Yếu tố văn hoá xã hội 54

2 6 Một số công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo 56

2.6.1 Công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời .56

2 6.2 Công nghệ sử dụng năng lượng gió 58

2.6.3 Hầm biogas 61

2 6.4 Công nghệ sử dụng năng lượng địa nhiệt 63

CHƯƠNG 3: KIẾN NGHỊ CÁC GIẢI PHÁP QUY HOẠCH, KIẾN TRÚC NHÀ Ở THẤP TẦNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ TÁI TẠO TẠI HÀ NỘI 65

3.1 Quan điểm cần phát triển nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo 65

3.2 Đề xuất các giải pháp quy hoạch, kiến trúc nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo 66

3.2.1 Giải pháp quy hoạch, cây xanh và khoảng trống 66

3.2.2 Giải pháp thiết kế thụ động 71

3.3 Kiến nghị một số giải pháp sử dụng năng lượng tái tạo 79

3.3.1 Ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời cho nhà ở thấp tầng 79

3.3.2 Ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng gió cho nhà ở thấp tầng 84

86

3.3.3 Ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng Biogas cho nhà ở thấp tầng 86

3.3.4 Ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng địa nhiệt 88

3.3.5 Một số đề suất ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo vào trong nhà lô: .89

PHẦN B: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94

KẾT LUẬN 94

KIẾN NGHỊ 95

PHỤ LỤC 96

Tài liệu tham khảo tiếng Việt 96

Tài liệu tham khảo tiếng Anh 98

Hình 1-8 Nhà máy điện mặt trời

Hình 1-9 Nhà máy điện gió

Hình 1-14 Nhà ở truyền thống của cư dân đồng bằng bắc bộ

Hình 1-15 Cách bố trí không gian kiến trúc trong nhà ở truyền thống.Hình 1-16 Nhà ở thời Pháp thuộc

Hình 1-17 Một góc Hà Nội xưa nhìn từ trên cao

Hình 1-18 Biệt thự phong cách miền trung nước Pháp trên phố Lê Hồng Phong.

Hình 1-19 Biệt thự tần cổ điển đế chế trên phố Trần Hưng Đạo

Hình 2-1 Nhu cầu tiêu thụ năng lượng của các loại nhà trong một năm

Hình 2-1 Biểu đồ mặt trời tại Hà Nội V=21,1độ Bắc

Hình 2-3 Ứng dụng của pin năng lượng mặt trời

Hình 2-4 Nguyên lý hoạt động của bình thái dương năng

Hình 2-5 Cấu tạo tuabin gió

Hình 2-6 Quá trình hình thành khí biogas

Hình 2-7 Cấu tạo hầm biogas

Hình 2-8 Ứng dụng khí biogas trong đời sống

Hình 2-9 Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện địa nhiệt

Hình 3-1 Giải pháp bố cục xen kẽ và sân trong

Hình 3-2 Tạo không gian sân trong và trồng cây xanh cho công trình

Hình 3-3 Cách bố trí cây trước nhà

Hình 3-4 Sự tác động của cây xanh tới nhiệt độ của công trình

Hình 3-5 Bố trí cửa và vách ngăn đảm bảo thông gió

Hình 3-6 Ảnh hưởng của việc bố trí hàng rào tới việc gió vào nhà

Hình 3-7 Khoảng mở thông gió tự nhiên: sân trong và giếng trời

Hình 3-8 Thông gió kết hợp lấy sang cho công trình

Hình 3-9 Khoảng mở thông gió tự nhiên: sảnh và hiên

Hình 3-10 Các kiểu gió xuyên phòng khi thay đổi vị trí và độ rộng cửa thoát gió

Hình 3-11 Thông gió từ hướng Nam sang hướng bắc thông qua giếng trời và không có giếng trời

Hình 3-12 Thông gió theo trục đứng của công trình

Hình 3-13 Chọn kết cấu che nắng cho tám hướng ở Hà Nội

Hình 3-14 Bố trí sân vườn phía trước và cây xanh phía trên ban công.

Hình 3-15 Giải pháp lấy sáng tự nhiên

Hình 3-16 Góc di chuyển của mặt trời trong một năm

Bảng 3-17 Bức xạ mặt trời trực tiếp trên bề mặt ngang tại Hà Nội

Hình 3-18 Cách lắp pin năng lượng mặt trời trên mái và các phương án bố trí pin lưu trữ điện mặt trời

Hình 3-19 Các phương pháp dùng lam che nắng gắn pin năng lượng mặt trời.Hình 3-20 Bố trí pin năng lượng mặt trời một cách linh hoạt

Hình 3-21 Pin năng lượng mặt trời tích hợp đung nước nóng kết hợp chiếu sáng tự nhiên

Hình 3-22 Lắp đặt tuabin gió trên nóc nhà

Hình 3-23 Lắp đặt tuabin gió kết hợp cầu hút nhiệt

Hình 3-24 Hệ thống thông gió kết hợp tuabin điện

Hình 3-25 Bố trí tận dụng phân, rác thải hữu cơ tạo ra khí biogas, phục vụ cho sinh hoạt

Hình 3-26 Làm mát và sưởi ấm bằng năng lượng địa nhiệt

Hình 3-27 Giải pháp kết hợp năng lượng mặt trời, năng lượng gió,

và thu nước mưa

LỜI CẢM ƠN

Đề tài “ Nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo tại Hà Nội” được xuất phát từ quan điểm dưa ra những cách giải quyết một trong những vấn đề mang tính thời sự hiện nay về việc sử dụng năng lượng năng lượng tự nhiên trong các công trình xây dựng Đây là một đề tài không mới, nhưng những cách giải quyết một trong những cách giải quyết sẽ luôn mới và luôn có xu hướng thay đổi theo sự phát triển chung Chính vì vậy, có những trở ngại để xây dựng nghiên cứu một đề tài có ý nghĩa.

Đầu tiên tôi xin bầy tỏ long biết ơn sâu sắc đối với GS TS KTS

Nguyễn Hữu Dũng người đã tháo gỡ những khó khăn trong suốt quá trình nghiên cứu, đã giúp đỡ, hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn Đồng thời trong quá trình nghiên cứu này tôi nhận được sự giúp đỡ rất lớn của TS KTS

Hoàng Bích Lan Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đối với tiến sĩ.

Đồng thời tôi cũng xin cảm ơn giám đốc KTS Bùi Quý Ngọc văn phòng

tư vấn và chuyển giao công nghệ xây dựng trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội, Th.S Trần Mạnh Trần Mạnh Cường chủ nhiệm xưởng 9 Văn Phòng tư vấn của trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội nơi tôi đang làm việc vì đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này theo đúng kế hoạch của trường.

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè với những đóng góp của họ cho toàn bộ quá trình nghiên cứu dù liên quan trực tiếp hay gián tiếp đến đề tài này.

Xin chân thành cảm ơn.

PHẦN MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Vấn đề sử dụng năng lượng hiệu quả là một vấn đề toàn cầu hiện nay Việt Nam là một nước đang phát triển với tốc độ nhanh và nhu cầu sử dụng năng lượng là rất lớn

Việc tạo ra nguồn năng lượng phục vụ nhu cầu của chúng ta cần tiêu tốn rất nhiều sức lực và năng lượng, đồng thời cũng gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của chúng ta Hiểm hoạ nóng lên của trái đất, dẫn đến hiện tượng băng tan ở các vùng cực của trái đất Các nguồn năng lượng bị cạn kiệt, môi trường ô nhiễm nặng nề, thiếu nước sinh hoạt trầm trọng…

- Hội nghị về biến đổi khí hậu toàn cầu diễn ra vào ngày 3-12 ở Bali Indonesia nêu lên những hậu quả của biến đổi khí hậu trong đó một trong những nguyên nhân chủ yếu là việc sử dụng quá nhiều năng lượng tạo ra các tác nhân gây biến đổi khí hậu toàn cầu một cách nghiêm trọng Hội thảo cũng đưa ra những giải pháp cấp bách mang tính toàn cầu là sử dụng năng lượng hiệu quả, khai thác những nguồn năng lượng mới có khả năng tái tạo, không ảnh hưởng đến môi trường giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt Giảm lượng khí thải khi ô xít cacbon và các nguồn khí gây hiệu ứng nhà kính khác

- Hội thảo khoa học về năng lượng Đan Mạch tổ chức vào giữa tháng 11/2007 tại Hà Nội Trong đó Đan Mạch tự đặt nhiệm vụ cho mình là tìm và khai thác các nguồn tài nguyên năng lượng ngay tại nước mình như nắng, gió, thủy triều, địa nhiệt, sinh khối; không sử dụng nhưng công nghệ mà nguyên liệu hoàn toàn phụ thuộc vào nước ngoài Chương trình an ninh năng lượng quốc gia được đặt chung với chương trình bảo vệ môi trường, thành một hệ thống hoàn chỉnh, tương tác đa chiều

Trong tất cả các lĩnh vực trong đó có kiến trúc tiết kiệm năng lượng (sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo) đang trở thành vấn đề quan tâm hàng đầu trên thế giới hiện nay Vấn đề biến đổi khí hậu đang diễn ra ngày càng trầm trọng trên toàn thế giới mà nguyên nhân chủ yếu là việc sử dụng năng lượng gây tác động xấu đến sự biến đổi này Các chương trình hành động tiết kiệm năng lượng đang diễn ra ở khắp các quốc gia toàn cầu.

- Tại Hội nghị LHQ về biến đổi khí hậu diễn ra tại Copenhagen (Đan Mạch) vào tháng 12 năm 2009, Dự thảo đặt mục tiêu giữ cho nhiệt độ Trái đất không tăng quá 1,5°C hoặc 2°C so với thời kỳ tiền công nghiệp, để ngỏ 3 sự lựa chọn về hạn mức cắt giảm khí thải toàn cầu vào năm 2020 so với năm

1990, gồm các mục tiêu 50%, 80% và 95%

Ở Việt Nam trong ngành kiến trúc nói riêng vấn đề tiết kiệm năng lượng hiệu quả cũng đã được quan tâm từ lâu nhưng phần lớn là các giải pháp kiến trúc thích ứng khí hậu truyền thống chưa thực sự hiệu quả trong thời đại ngày nay Đặc biệt trong nhà ở thấp tầng ở Việt Nam điều này càng ít được quan tâm

Cũng theo EVN, nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao Chỉ riêng tháng

5 vừa qua, phụ tải toàn hệ thống trung bình đạt khoảng 285 triệu kWh/ngày (tăng hơn 15% so với cùng kỳ năm 2009), sản lượng điện ngày cao nhất đạt tới gần 290 triệu kWh/ngày - một con số quá lớn Cùng đó, tình hình thời tiết diễn biến phức tạp, những năm gần đây nắng nóng kéo dài diễn ra trên diện rộng cũng ảnh hưởng không nhỏ đến ngành điện Mùa khô năm nay, dòng chảy từ thượng nguồn Trung Quốc vào 3 nhánh sông Đà, sô ng Thao và sông Lô của nước ta đều ở mức thấp nhất trong lịch sử

Thời gian vừa qua, một số nhà máy nhiệt điện lớn như Cẩm Phả, Sơn Động, Hải Phòng 1, Quảng Ninh 1 liên tục gặp sự cố, phải ngừng hoạt động

để đại tu, sửa chữa, gây thiếu hụt khoảng 1.000 MW Theo Bộ Công Thương, 100% các dự án nhà máy nhiệt điện chậm tiến độ, có dự án chậm tới 5-6 năm, khiến kế hoạch cung cấp điện theo dự kiến không đảm bảo

Nhu cầu về nhà ở tại các đô thị Việt Nam phát triển mạnh và đa dạng, nhưng bên cạnh đó, nhu cầu về năng lượng, và môi trường sống là rất lớn, nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc sử dụng năng lượng của người dân, và khả năng đáp ứng của các nhà cung cấp

Khả năng tiết kiệm năng lượng trong các ngôi nhà thấp tầng:

Theo các chuyên gia, tiềm năng tiết kiệm năng lượng tại các khu nhà ở thấp tầng tương đối lớn, khoảng 10 - 40% Các khu nhà ở thấp được xây dựng sau với quy mô lớn thì việc thực hiện tiết kiệm năng lượng sẽ tốt hơn nếu như các khu nhà ở thấp tầng này có hệ thống nước nóng mặt trời, hệ thống điều hoà không khí, cửa sổ dùng kính cách nhiệt

“Chính vì lí do đó mà việc nghiên cứu về nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo tại Hà Nội là hết sức cần thiết.”

Mục tiêu nghiên cứu

Nhằm tạo những giải pháp quy hoạch, kiến trúc sử dụng năng lượng hiệu quả, tạo ra môi trường vi khí hậu tiện nghi phù hợp với người ở

Đề xuất giải pháp kiến trúc áp dụng năng lượng tự nhiên, năng lượng tái tạo tận dụng triệt để năng lượng từ tái tạo như: gió, mặt trời, nước mưa, nhằm tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường sinh thái

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Nhà ở thấp tầng tại Hà Nội

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu khả năng sử dụng năng lượng tái tạo trong công tác thiết kế, xây dựng và vận hành công trình nhà ở thấp tầng tại

Hà Nội

Nội dung nghiên cứu

Nội dung: Nghiên cứu về vấn đề sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới

và Việt Nam, ứng dụng trong nhà ở thấp tầng để tìm ra mô hình phù hợp nhất với điều kiện thực tế

Các giải pháp kiến trúc sử dụng kĩ thuật truyền thống hoặc công nghiệp dựa trên nền tảng kiến trúc hiện tại như công nghệ số, các kĩ năng trong cách thức sử dụng vật liệu mới, chiến lược tái tạo hàng loạt những sản phẩm xây dựng hoặc hiểu biết về tiến trình lịch sử của kết cấu nhà ở trong môi trường tự nhiên, nhằm đưa ra mô hình nhà ở phù hợp với môi trường khí hậu ở Hà Nội

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo sẽ giảm gánh

nặng về năng, hướng đến phát triển bền vững

- Đóng góp một phần vào thực hiện các chương trình hành động tiết

kiệm năng lượng Quốc gia

- Nhằm hạn chế tối đa sự phụ thuộc vào công nghệ máy móc, nhiên liệu

nhập từ nước ngoài

- Đem đến lợi nhuận cho người sử dụng, tăng chất lượng sống.

PHẦN A: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ Ở THẤP TẦNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ TÁI TẠO TRÊN

THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1 Các khái niệm cơ bản

Theo luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả số 502010QH12 ngày 28/06/2010

Tài nguyên năng lượng không tái tạo gồm than đá, khí than, dầu mỏ, khí

thiên nhiên, quặng urani và các tài nguyên năng lượng khác không có khả năng tái tạo

Tài nguyên năng lượng tái tạo gồm sức nước, sức gió, ánh sáng mặt trời,

địa nhiệt, nhiên liệu sinh học và các tài nguyên năng lượng khác có khả năng tái tạo

Năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là năng lượng từ những

nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượng tái sinh là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào trong các sử dụng kỹ thuật Các quy trình này thường được thúc đẩy đặc biệt là từ Mặt Trời

Trong cách nói thông thường, năng lượng tái tạo được hiểu là những nguồn năng lượng hay những phương pháp khai thác năng lượng mà nếu đo bằng các chuẩn mực của con người thì là vô hạn Vô hạn có hai nghĩa: Hoặc

là năng lượng tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành cạn kiệt vì sự sử dụng của con người (thí dụ như năng lượng Mặt Trời) hoặc là năng lượng tự

tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục (thí dụ như năng lượng sinh khối) trong các quy trình còn diễn tiến trong một thời gian dài trên Trái Đất.

1.1.1 Các nguồn năng lượng tự nhiên và tái tạo

1.1.1.1 Năng lượng mặt trời:

Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất

phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt hạ nguyên tử khác phóng ra từ ngôi sao này Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa

Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển các quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên Trái Đất Ngay ngoài khí quyển Trái Đất, cứ mỗi một mét vuông diện tích vuông góc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu được dòng năng lượng khoảng 1.400 joule trong một giây

Năng lượng bức xạ điện từ của Mặt Trời tập trung tại vùng quang phổ nhìn thấy Mỗi giây trôi qua, Mặt Trời giải phóng ra không gian xung quanh.1.1.1.2 Năng lượng địa nhiệt:

Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái

Đất Năng lượng này có nguồn gốc từ

sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ

hoạt động phân hủy phóng xạ của các

khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời

được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất

Chúng đã được sử dụng để nung và tắm

kể từ thời La Mã cổ đại, nhưng ngày

nay nó được dùng để phát điện Có

khoảng 10 GW công suất điện địa nhiệt

được lắp đặt trên thế giới đến năm

Hình 1-1 Sơ đồ phương pháp khai

thác địa nhiệt

2007, cung cấp 0.3% nhu cầu điện toàn cầu Thêm vào đó, 28 GW công suất nhiệt địa nhiệt trực tiếp được lắp đặt phục vụ cho sưởi, spa, các quá trình công nghiệp, lọc nước biển và nông nghiệp ở một số khu vực.

1.1.1.3 Năng lượng thuỷ triều:

Năng lượng thủy triều hay điện thủy triều là lượng điện thu được từ

năng lượng chứa trong khối nước chuyển động do thủy triều Hiện nay một số nơi trên thế giới đã triển khai hệ thống máy phát điện sử dụng năng lượng thuỷ triều

1.1.1.4 Năng lượng gió:

Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí

quyển Trái Đất Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời Sử dụng năng lượng gió là một

trong các cách lấy năng lượng xa xưa

nhất từ môi trường tự nhiên và đã được

biết đến từ thời kỳ Cổ đại

Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt

Trái Đất không đồng đều làm cho bầu

khí quyển, nước và không khí nóng

không đều nhau Một nửa bề mặt của

Trái Đất, mặt ban đêm, bị che khuất

không nhận được bức xạ của Mặt Trời và

thêm vào đó là bức xạ Mặt Trời ở các

vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các

thành gió Trái Đất xoay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không khí và

vì trục quay của Trái Đất nghiêng đi (so với mặt phẳng do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi quay quanh Mặt Trời) nên cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa

Do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis được tạo thành từ sự quay quanh trục của Trái Đất nên không khí đi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thẳng mà tạo thành các cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa Bắc bán cầu và Nam bán cầu Nếu nhìn từ vũ trụ thì trên Bắc bán cầu không khí di chuyển vào một vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ và

ra khỏi một vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ Trên Nam bán cầu thì chiều hướng ngược lại

1.1.2 Phân loại nhà ở thấp tầng

1.1.2.1 Nhà ở liên kế:

Đây là loại nhà thường gặp ở thành phố nhỏ, thị trấn phục vụ những gia đình thị dân Để đảm bảo tính kinh tế và tiết kiệm đất cho thành phố, mỗi gia đình chỉ có 2 hướng tiếp xúc trước và sau với thiên nhiên Mỗi gia đình sẽ được sử dụng diện tích không gian suốt từ tầng trệt đến tầng thượng ( khối nhà thường cao từ 2 dến 3 tầng ) Ngoài diện tích dành cho nhà ở còn có diện tích cho sân vườn ( với tỷ lệ từ

doanh buôn bán, còn các tầng trên dùng cho việc sinh hoạt và nghỉ ngơi của gia đình Nhà chỉ có sân trong ( chiếm 20% đến 25% lô đất).

Nhà liền kề sân vườn : Là loại

nhà có vườn phía trước và sân

có thể ở phía sau, mặt tiền từ

6 đến10m, hình thức giống nhà liền kề phố nhưng nhà được lùi vào khoảng 3m so với hàng rào, có vườn trước sân sau (chiếm khoảng 30% đến 40% lô đất )

1.1.2.2 Nhà biệt thự:

Đây là loại nhà

thấp tầng ( 1 đến 3 tầng

) cũng có sân vườn bao

quanh, phục vụ cho gia

đình có đời sống kinh

tế cao, thu nhập dồi

dào Ngôi nhà nằm

trong khuôn viên có rào

dậu cổng riêng với khoảng diện tích trung bình từ 300 - 800m2 chủ yếu được xây dựng bằng những vật liệu sang trọng và kiên cố Biệt thự cần có các công trình phụ như garage ôtô ( cho từ 1- 2 xe ), chỗ ở cho người phục vụ hay chổ

để dụng cụ làm vườn v.v cùng sân thoáng vườn cảnh và cây bóng mát để nghỉ ngơi ngoài trời Mật độ xây dựng trên lô đất khoảng 25% đến 40% là tối

Hình 1-5 Phối cảnh biệt thự Hình 1-4 Nhà ở liền kề sân vườn

đa Nhưng giờ đây các dự án đã cho phép nhà biệt thự được xây dựng tối đa là 65% diện tích đất.

1.1.2.3 Nhà ở truyền thống ( nhà ở dân gian):

Nhà ở dân gian đã trải qua một quá trình chuyển biến từ nhà sàn đến nhà nền đất Nhà nền đất vùng xuôi có kết cấu khung tre hay gỗ, thường làm vách

và lợp bằng tranh, rạ hay lá dừa nước; nếu là kết cấu khung gỗ loại tốt lại thường được lợp bằng ngói, tường bao quanh bằng gạch với vì kèo gỗ

Khuôn viên nhà bao gồm: nhà chính, nhà phụ (nhà ngang, nhà bếp) và chuồng gia súc cùng sân, vườn, ao, giếng hoặc bể nước và hàng rào, tường vây quanh, cổng ngõ Nhà chính thường có số gian lẻ (1, 3 hay 5) cùng với 1 hoặc 2 chái Nhà chính thường quay về hướng nam, hướng này có thể đón ánh nắng khi trời lạnh, đón được gió mát để giải nồng Phía trước thường trồng cây có tán cao đề làm cảnh, đón gió tốt Phía sau, trồng cây bụi để ngăn gió lạnh

Hình 1-6 Mặt bằng tầng 1 biệt thự

1.1.3 Khả năng áp dụng công nghệ sử dụng năng lượng tự nhiên và tái

tạo trong nhà ở

Điều kiện tự nhiên ở Việt Nam rất thuận lợi cho sử dụng năng lượng mặt trời với 2.000-2.500 giờ nắng mỗi năm tương đương gần 44 triệu tấn dầu quy đổi, nhưng lâu nay Việt Nam lại chưa khai thác hợp lý nguồn tài nguyên này Không những vậy, nguồn năng lượng gió và địa nhiệt sẵn có và khá dồi dào, là một trong những nguồn năng lượng của tương lai

Hiện nay tỷ lệ nhà thấp tầng tại Hà Nội chiếm khoảng hơn 80% Ngoài

ra Việt Nam có tỉ lệ điện dùng cho ánh sáng sinh hoạt chiếm tỉ lệ 41,7% Trong khi đó tỉ lệ này ở các nước chiếm 15-23% Vân Nam - Trung Quốc: 12-13%, Hàn Quốc: 14,4%, Đài Loan: 21,7%, Thái Lan: 22%, Ba Lan: 22,5%

Tỷ lệ điện dùng cho ánh sáng sinh hoạt cao là một yếu tố chính gây mất cân đối của hệ thống điện trong giờ cao điểm tối, ảnh hưởng xấu đến hiệu quả đầu

tư hệ thống điện, và cả nhu cầu dùng điện lâu dài của người dân

Hình 1-7 Nhà ở truyền thống

Trong một ngôi nhà, các thành phần sử dụng năng lượng bao gồm hệ thống điều hoà không khí, hệ thống chiếu sáng, và các thiết bị phụ trợ khác như bơm nước, thông gió Theo các chuyên gia, tiềm năng tiết kiệm năng lượng tại các khu nhà ở thấp tầng tương đối lớn, khoảng 10 - 40% Các khu nhà ở thấp được xây dựng sau với quy mô lớn thì việc thực hiện tiết kiệm năng lượng (TKNL) sẽ tốt hơn nếu như các khu nhà ở thấp tầng này có hệ thống nước nóng mặt trời, hệ thống điều hoà không khí, cửa sổ dùng kính cách nhiệt

1.2 Tổng quan về nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới

1.2.1 Tình hình năng lượng trên thế giới

Thế giới sẽ lâm vào một cuộc khủng hoảng năng lượng nghiêm trọng trong vòng một phần tư thế kỷ tới nếu như cơ sở hạ tầng của ngành công nghiệp dầu khí toàn cầu không được nhanh chóng nâng cấp, cơ quan năng lượng quốc tế IEA vừa lên tiếng cảnh báo

Theo bản báo cáo thường niên Triển vọng năng lượng thế giới của IEA, căn

cứ theo xu hướng tiêu thụ hiện tại, nhu cầu năng lượng toàn cầu sẽ tăng lên tới trên 50% vào trước năm 2030, mức tăng mà nguồn cung hiện tại không thể nào theo kịp (Nguồn: Washingtonpost, 11/2005 )

Hiện nhiều nguồn năng lượng có thể phục hồi, như năng lượng địa nhiệt, nhiên liệu sinh học hoặc năng lượng thủy triều, được dự đoán sẽ có bước nhảy vọt, và các loại năng lượng tái sinh đến năm 2050 sẽ bắt đầu thách thức

sự thống trị hiện nay của các loại nhiên liệu hoá thạch năng lượng sinh học

và thuỷ điện hiện được sử dụng nhiều nhất

Hội đồng năng lượng gió toàn cầu dự đoán, gió có thể cung cấp 34% lượng điện của thế giới vào năm 2050 Cũng không chịu thua kém, năng lượng mặt

trời được đánh giá cũng đóng vai trò quan trọng trong thời gian tới Theo dự đoán của Hội đồng năng lượng có thể phục hồi của Mỹ, năng lượng tái tạo chiếm 25% tổng lượng năng lượng sử dụng trên toàn cầu vào năm 2025, trong khi Hiệp hội ngành công nghiệp mặt trời của Đức tính toán cầu tiêu thụ năng lượng mặt trời sẽ tăng so với nhiên liệu hoá thạch vào gần cuối thập kỷ này.

1.2.2 Tình hình sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới:

* Tại Châu Âu: Theo thống kê thì các nước châu Âu đang có rất nhiều chiến

lược sử dụng năng lượng tai tạo thay thế năng lượng hoá thạch truyền thống:

• Đan Mạch: Đang hướng tới mục tiêu trở thành một quốc gia không sử

dụng nhiên liệu hóa thạch, đồng thời được biết đến là nước xuất khẩu công nghệ năng lượng lớn nhất tại châu Âu và là nơi khai sinh công nghệ sản xuất điện từ gió Hiện số tua bin gió mà một số công ty lớn như Vestas, Siemens, Gamesa tại Đan Mạch xuất khẩu chiếm đến hơn 30% số tua bin gió trên toàn thế giới Hướng phát triển năng lượng sạch tại Đan Mạch cũng nhận được sự

hỗ trợ mạnh về mặt tài chính từ một số tổ chức như ATP Pension Fund,

Hình 1-8 Nhà máy điện mặt trời

DONG Energy, và AP Pension Có thể nói Đan Mạch là một ví dụ điển hình trong việc sử dụng “công nghệ sạch”, một số tổ chức như Copenhagen Capacity (Cơ quan xúc tiến đầu tư Copenhagen), Copenhagen Cleantech Cluster và Cleantech Scandinavia, tạo điều kiện thuận lợi cho các doanh nghiệp tìm kiếm cơ hội mở rộng hoạt động kinh doanh, hợp tác quốc tế, thu hút đầu tư, cũng như việc tìm kiếm đối tác trong nghiên cứu và phát triển (R&D).

• Đức: Là một trong những nước đi tiên phong trong việc phát triển năng

lượng sạch, và hiện được coi là “trung tâm điện mặt trời” thế giới bởi hơn 50% trong tổng số nguồn điện mặt trời trên toàn cầu được tạo ra và sử dụng tại Đức Để có được điều này, trước hết phải kể đến chính sách ưu tiên sử dụng năng lượng sạch của Chính phủ Đức Trong năm 2009, nguồn năng lượng sạch đã đạt tỷ trọng 15% trong tổng sản lượng điện tiêu dùng tại nước này Đức cũng là một trong số những quốc gia ở châu Âu đầu tư khá mạnh tay trong lĩnh vực năng lượng sạch, với số vốn lên đến 383 triệu USD - tăng 217% so với năm 2008 “Chiến lược công nghệ cao” của Chính phủ Đức, với ước tính chi phí lên đến 15 tỷ

euro trong giai đoạn từ năm

2006 - 2009, đã góp phần giải

quyết việc làm cho hơn

260.000 công nhân trong ngành

công nghiệp năng lượng Mục

tiêu của Đức là sẽ sản xuất 50%

sản lượng điện từ gió và năng

lượng mặt trời vào năm 2050 Hình 1-9 Nhà máy điện gió

Thụy Điển: Là một quốc gia có tầm nhìn bao quát về hướng phát triển năng

lượng sạch, với 43,3% mức năng lượng tiêu thụ là năng lượng tái sinh Thụy Điển có thể tự hào với bạn bè quốc tế về hai dự án “thành phố phát triển bền vững”, đó là Tomorrow tại Stockholm, trong đó Malmo có thể coi là một ví

dụ điển hình về “thành phố xanh”, bởi 39,9% mức tiêu thụ năng lượng là năng lượng tái sinh Trong giai đoạn từ 1990 - 2008, GDP của Thụy Điển tăng 48%, trong khi đó lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính giảm 9% Những chính sách ưu tiên của Chính phủ, cùng với hoạt động của một số tổ chức về môi trường quốc tế như Society of Nature Conservation, WWF, Greenpeace,

là một trong những động lực chính thúc đẩy công nghệ sạch của Thụy Điển phát triển Ngoài ra, sự hỗ trợ về mặt tài chính cho một số tổ chức như AP7 Pension Fund, Northzone Ventures, Sustainable Technologies Funds và SEB Venture Capital, có thể dễ dàng thấy rằng Thụy Điển là một quốc gia có tiềm năng phát triển mạnh mẽ công nghệ sạch

(Nguồn: nghe-sach-hang-dau-trai-dat-8002-10534.html)

http://tietkiemnangluong.com.vn/home/tin-quoc-te/nhung-quoc-gia-co-cong-1.2.3 Kinh nghiệm sử dụng năng lượng tái tạo trong nhà ở thấp tầng trên

thế giới

+ Kinh nghiệm nghiên cứu từ những dự án xây dựng

Những nỗ lực hướng đến sự bền vững là chủ đề toàn cầu hiện nay Tuy nhiên, đã có nhiều tổ chức của nhiều Quốc gia nghiên cứu về bền vững, nhà ở

sử dụng năng lượng tái tạo trong nhiều năm

- Khu nhà Bedzed-Anh

Giữa năm 1990 kiến trúc sư Bill Dunster thiết kế nhà sử dụng năng lượng mặt trời Sau đó ông phát triển thành khu nhà có vườn trên mái Một thời gian sau ông hợp tác với Chris Twinn đề xuất mô hình nhà ở không sử dụng nguồn năng lượng hóa thạch Đề xuất của hai ông được sự hỗ trợ của Bioregional, Sutton Council, the World Wildlife Fund và BedZED (Beddington Zero Energy Development) phát triển mô hình này như một mô hình nhà ở mẫu cho sự

giảm thiểu khí các bon

trong phát triển đô thị

Dự án xây dựng bởi

BedZED bao gồm 84

ngôi nhà hoàn thành vào

năm 2002 Quan điểm

thiết kế ở đây cũng tương

đồng với ngôi nhà ở của

Vale nhưng những

nguyên tắc này được áp

dụng cho khu đô thị đông đúc Các ngôi nhà quay về hướng nam với kết cấu

bê tông cách nhiệt, hệ thống thông gió tự nhiên trên mái nhà ở đây đã sử dụng rộng rãi vật liệu tái chế Mỗi căn hộ mở ra không gian vườn kết hợp vườn tận dụng không gian trên mái, toàn bộ tạo thành một hệ sinh thái [30]

Project Name: BedZED (Beddington Zero Energy Development)

Year: 2002

Owner: Peabody Trust

Location: Beddington, Surrey, England, UK

Hình 1-10 Khu nhà ở BedZED

Building Type: Multi-Use

Architect: Bill Dunster architects ZEDfactory Ltd

Developer: Peabody Trust

Environmental Consultant: BioRegional Development Group

Các ngôi nhà trong khu dân cư này có kiến trúc khá hiện đại, từng căn

hộ có vườn riêng Cửa sổ sử dụng loại kính 3 lớp và những bức tường dày nửa mét luôn giữ nhiệt độ ôn hòa quanh năm Một hệ thống thông gió đưa không khí trong lành vào trong mỗi nhà và giữ lại hơi nóng của không khí đi

ra ngoài, hệ thống này có thể giảm tới 70% hơi nóng Các nhà trồng cây hướng về phía Nam để giữ lại ánh sáng và hơi nóng của mặt trời Ngoài ra tấm kính năng lượng mặt trời Hầu hết vật liệu sử dụng ở đây là vật liệu có khả năng tái chế cao, năng lượng hàm chứa thấp Ví dụ như dầm thép được lấy từ công trình đã bị phá hủy Toàn bộ các vật liệu được khai thác gần như tại chỗ, trong vòng bán kính không quá 35km

Tại Mĩ, các công trình "ngốn" khoảng 40% năng lượng - cao hơn 10% so với các phương tiện giao thông - và thải ra cùng một tỉ lệ khí CO2 Khi cả thế giới

Hình 1-11 Tổng thể khu nhà ở BedZED

đang tìm cách thích ứng với cuộc sống không có những nguồn nhiên liệu hydrocacbon giá rẻ, thì việc cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng ngày càng trở nên quan trọng BedZED và những sáng kiến khác cho thấy việc giảm bớt năng lượng tiêu thụ không nhất thiết phải cần đến những công nghệ quá cao, đôi lúc chỉ cần một sự thiết kế thông minh là đủ Chìa khóa nằm ở việc tìm ra những cách đơn giản nhất có thể để tối ưu hóa hiệu suất sử dụng năng lượng Đơn giản cũng có nghĩa là rẻ: chi phí xây dựng một ngôi nhà trong khu BedZED không đắt hơn so với một ngôi nhà bình thường, nhưng giá sẽ giảm nếu xây nhiều ngôi nhà cùng lúc.

- Khu nhà Hockerton- Anh:

Là một mô hình khu nhà sinh thái như một bằng chứng cho hình thức kiến trúc thân thiện môi trường và sử dụng năng lượng hiệu quả:

+ Tiết kiệm 90% so với những ngôi nhà bình thường

+ Độc lập sử dụng và xử lý nước bằng cách sử dụng hệ thống thu nước mưa từ mái và hệ thống sử lý nước để có thể dùng được

+ Sưởi ấm bằng địa nhiệt

+ Tiết kiệm 70% năng lượng sưởi ấm

+ Sử dụng cửa sổ hai lớp cách nhiệt bên ngoài

+ Tường dày 300mm

+ Thông gió tự nhiên kết hợp tua bin gió sẽ giảm tiêu thụ điện từ lưới điện

+ Mái cách nhiệt [29]

Khu nhà Nakajima - Nhật Bản

Gồm 12 nhà ở hai tầng chia làm 6 block được xây dựng năm 1999 Công trình được thiết kế bởi KTS Yasumitu Maturiaga là hình ảnh điển hình của mô hình kiến trúc sinh thái, sử dụng năng lượng hiệu quả trong đô thị Với lối đi lại có cây xanh, những mương nước nhỏ, không gian dành cho giao thông kết nối cộng đồng tạo ra cuộc sống sinh thái thân thiện với môi trường, bảo vệ sự đa dạng sinh thái của người ở Khu nhà được thiết kế hiệu quả năng lượng với vườn trên mái, tính toán thông gió tự nhiên Mái hiên, khoảng mở được cân nhắc dựa trên tính toán đường dịch chuyển của mặt trời Vật liệu sử dụng có năng lượng hàm chứa thấp và thân thiện với môi trường, khả năng tái sử dụng cao

+ Quan điểm kiến trúc sinh thái, sử dụng năng lượng hiệu quả của một số kiến trúc sư trên thế giới.

Hình 1-12 Hình ảnh lắp đặt những tấm panel mặt trời trong

khu nhà Hockerton - Anh

Kiến trúc sư Kenneth Yeang (Malaysia):

Ông được là một trong những KTS thiên tài có tính thách thức và cách tân trong thiết kế nhà xứ nhiệt đới Ông cho rằng việc tiêu hao năng lượng thấp có thể cải thiện chất lượng cuộc sống của người sử dụng và sự nhạy bén cao độ đối với địa hình đều phải bắt nguồn từ tự phản ứng trước môi trường xung quanh của kiến trúc

Ông là một trong số những kiến trúc sư đã trung thành với quan điểm về kiến trúc trong mối quan hệ hữu cơ với tự nhiên từ thiết kế các công trình thấp tầng đến các công trình cao tầng hiện đại Theo quan điểm của ông khi thiết

kế người KTS xem xét tập hợp các quan hệ tương tác giữa công trình với địa điểm xây dựng và phải phân tích được một cách kĩ càng những mối quan hệ nào là thích hợp với từng địa điểm và từng thời gian cụ thể

Kiến trúc sư Charles Corea (Ấn Độ)

Ông là một trong số những kiến trúc sư hàng đầu của kiến trúc đương đại của

Ấn Độ Ông đưa ra 5 quan điểm trong thiết kế kiến trúc, nhất là đối với thiết

kế nhà ở - trong hoàn cảnh mà phần đông người dân không dùng điều hòa nhiệt độ:

+ Bố cục mặt bằng có mái hiên xung quanh: không gian sinh hoạt chính trong nhà có khoảng không gian đệm là hàng hiên trước khi tiếp xúc với môi trường bên ngoài Vì vậy, việc tiếp xúc giữa môi trường trong và ngoài nhà qua cửa đi và cửa sổ của ngôi nhà không bị đột ngột gây bất lợi cho sức khỏe

+ Trong điều kiện khí hậu có gió mát, không gian giao thông đóng vai trò ống hút gió Các không gian sinh hoạt được bố trí xung quanh trục giao thông Vì vậy tất cả các phòng trong ngôi nhà được thông gió

+ Lô gia được tổ chức như một không gian đệm bảo vệ cho không gian sinh hoạt bên trong không bị thiêu đốt bởi ánh sáng hướng tây, nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu thông gió.

+ Chia nhỏ khối tích xây dựng thành những đơn vị nhỏ hơn bằng các lối

có mái che và sân trong Việc tổ chức này sẽ tạo điều kiện cho gió thổi qua các khu vực khác nhau của công trình tạo nên sự thông thoáng tối đa

+ Trong trường hợp nhà chia lô, lúc đó thông gió của ngôi nhà hoàn toàn dựa vào hai đầu hồi nhà và mái Vì vậy, để cho việc thông gió đạt hiệu quả phương án thiết kế cần tạo được sự chênh lệch áp suất để hút gió.[1], [31] [32], [33]

1.3 Tổng quan về nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo tại Việt Nam

1.3.1 Tình hình năng lượng tại Việt Nam

Trong bối cảnh đó, các chuyên gia kinh tế năng lượng đã dự báo đến trước năm 2020, Việt Nam sẽ phải nhập khoảng 12%-20% năng lượng, đến năm

2050 lên đến 50%-60%, chưa kể điện hạt nhân Tình hình năng lượng hiện nay của chúng ta, trong lĩnh vực điện năng chủ yếu dựa vào nhiệt điện và thủy điện Thủy điện tuy có tiềm năng phát triển nhưng lại phụ thuộc vào thời tiết, nếu phát triển quá lớn chưa thể lường trước những biến đổi về dòng chảy tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái Điện hạt nhân còn đang trong quá trình chuẩn bị phương án…

Về xăng dầu, hiện nay chúng ta vẫn phải nhập khẩu, nhà máy lọc dầu Dung Quất đưa vào sử dụng năm 2009, mới chỉ cung cấp được khoảng trên 5 triệu tấn xăng dầu cho giao thông vận tải trong tổng số nhu cầu 15-17 triệu tấn, vẫn phải nhập trên 10 triệu tấn Đến năm 2020, khi đưa tiếp 2 nhà máy lọc dầu vào hoạt động chúng ta có chừng 15-16 triệu tấn xăng dầu trong tổng

nhu cầu 30-35 triệu tấn Vẫn phải nhập ít nhất 15 triệu tấn! Rõ ràng, hiện nay chúng ta chưa tự chủ được nhiều trong vấn đề năng lượng Trong khi đó, những tác động của thiếu điện hay tăng giá xăng đều ảnh hưởng xấu lập tức đến nền kinh tế.

Hiện nay nhiều nước trên thế giới và các nước ASEAN cũng đang hành động để tăng cường an ninh năng lượng Và lời giải cho bài toán, đó cũng là các năng lượng tái tạo và tìm ra nguồn năng lượng mới Điều đó có thể xóa đi hàng loạt cuộc chiến tranh dầu mỏ, hay những cuộc khủng hoảng dầu mỏ… Bên cạnh yếu tố giá thành năng lượng, đây lại là một đóng góp rất đáng quan tâm của những nguồn năng lượng mới (Nguồn: SGGP Online)

1.3.2 Thực trạng nhà ở thấp tầng tại Việt Nam và Hà Nội

Từ năm 1954 đến năm 1965 ngành xây dựng Việt Nam góp phần đáng

kể trong xây dựng nói chung trong đó có nhà ở mới cho công nhân viên chức nhà nước Sau khi chiến tranh kết thúc(1975) công cuộc tái thiết đất nước, mở rộng đô thị diễn ra nhanh

chóng Nhà ở luôn là nhu

cầu cấp bách đối với đời

sống cán bộ công nhân

viên và nhân dân tại các đô

thị Bước sang cơ chế thị

trường xóa bỏ bao cấp về

nhà ở với phương thức ban

đầu là " nhà nước và nhân

dân cùng làm", nhà nước

cấp đất từ 45-60m2 cho một hộ để dân tự xây Kết quả là kiến trúc hỗn tạp của các khu nhà chia lô không những chưa đóng góp vào vẻ đẹp đô thị mà đồng thời với sự thiếu đồng bộ của hạ tầng kĩ thuật gây ra sự ô nhiễm môi trường

Hình 1-13 Kiến trúc nhà ở tự phát

Trong những năm gần đây sự xây dựng các khu nhà ở mới, các khu đô thị mới phát triển Khu đô thị mới được xây dựng hoàn chỉnh đồng bộ về cơ

sở hạ tầng kĩ thuật, hạ tầng xã hội trong một môi trường tự nhiên tốt đó là các khu ở hiện đại có tiện nghi sinh hoạt cộng đồng tốt Các căn hộ độc lập khép kín đảm bảo thông thoáng, chiếu sáng tự nhiên [1]

Cùng với nhịp độ phát triển nhà ở thấp tầng, cao tầng trên cả nước Hiện nay ở Hà Nội đã và đang triển khai tới 60 dự án các khu nhà ở mới hỗn hợp từ nhà cao tầng đến thấp tầng như khu nhà Bắc Linh Đàm, khu đô thị mới Định Công, Đại Kim, Khu Trung Hòa Nhân Chính, Trung Yên, Pháp Vân Tứ Hiệp, Thanh Trì tuy nhiên cùng với sự phát triển trên là những ảnh hưởng môi trường gây ra bởi lĩnh vực xây dựng ngày càng nghiêm trọng Phần lớn nhà ở được xây dựng bằng kết cấu không thân thiện với môi trường gây ra những sự lãng phí rất lớn về mặt năng lượng Quy hoạch tổng thể thiếu tính bền vững Các giải pháp về tổ chức mặt bằng, nội thất, mặt đứng, tổ chức không gian, hình thức kiến trúc chưa chú ý nhiều đến tính bền vững, thích ứng khí hậu và hiệu quả về mặt năng lượng [14]

1.3.3 Sự phát triển nhà bền vững, sử dụng năng lượng tái tạo trong nhà ở

thấp tầng tại Hà Nội

1.3.3.1 Thực trạng sự quan tâm đến vấn đề sử dụng năng lượng trong

thiết kế nhà ở tại Hà Nội

Xét trên phương diện lý luận và thực tiễn trong 30 năm trở lại đây luôn tồn tại hai xu hướng trái ngược nhau, một bên là xu hướng kiến trúc gắn bó với khí hậu, hiệu quả về mặt năng lượng, ngược lại một bên nghiên cứu kiến trúc hiện đại thế giới xong lại thiếu sự cân nhắc chọn lựa cho thích hợp với điều kiện Việt Nam

lượng

Trước hết phải kể đến nhà khoa học về vật lý xây dựng, kĩ thuật môi trường và vệ sinh lao động Tất cả các bài toán kĩ thuật trong điều hòa khí hậu trong phòng cho đến tính toán thích nghi cảm giác nhiệt của con người đã được nghiên cứu khá kĩ lưỡng song là vấn đề khoa học nên áp dụng vào giải quyết vấn đề cụ thể Các bài toán trong lĩnh vực này rất phức tạp Làm chủ được vấn đề học thuật nói trên đối với các KTS sáng tác không phải dễ dàng nên có lúc họ đã bỏ qua Nhằm đơn giản hóa những vấn đề học thuật nói trên và đưa chúng áp dụng vào thực tế kiến trúc đã rất nhiều đề tài nghiên cứu, luận án nghiên cứu sâu các đề tài về khí hậu và kiến trúc Tuy nhiên các kết quả này chưa trở thành tài sản chung của các kiến trúc sư thông qua giáo trình chính thống, giảng dạy trong các trường kiến trúc xây dựng, cũng như chưa phổ biến trong các cơ quan nghiên cứu, thiết kế về kiến trúc xây dựng Cho nên các thành tựu nghiên cứu của thế giới và trong nước về lĩnh vực này chưa được ứng dụng rộng rãi Tuy nhiên, cũng đã có một số công trình giải quyết tốt mối quan hệ giữa khí hậu và kiến trúc Khảo sát vấn đề này trên cả nước cho thấy kiến trúc gắn với khí hậu ở miền Nam rõ nét hơn, cụ thể mái nhà làm hai lớp có tầng không khí đối lưu ở giữa thuận lợi cho thoát nước mưa, chống thấm và đặc biệt là cách nhiệt Để đảm bảo che nắng, thông gió, người ta đã sử dụng các loại kết cấu che nắng ngang, che nắng đứng, che nắng hỗn hợp, các loại chớp lớn nhỏ, các loại hoa một cách hợp lý phong phú vừa đảm bảo yêu cầu sử dụng vừa đảm bảo mỹ quan công trình Các loại cửa thì thoáng rộng, sử dụng nhiều loại chớp thích hợp để tận dụng gió mát vào nhà về mùa hè đảm bảo hệ số thoáng cao tạo nên môi trường kiến trúc tốt cho mọi người

Nhưng do chưa nắm vững một cách có hệ thống cơ sở khoa học trong mối quan hệ giữa kiến trúc và khí hậu, kiến trúc hiệu quả năng lượng nên

nhiều giải pháp kiến trúc chưa đạt được các yêu cầu cụ thể, giải quyết thấu đáo để đem lại hiệu quả cao trong việc tận dụng tối đa các mặt tích cực của khí hậu và hạn chế tối đa các tác động tiêu cực vào công trình kiến trúc.

mặt năng lượng

Trong những năm gần đây xuất phát từ sự ngộ nhận rằng khoa học công nghệ hiện đại phát triển làm cho kiến trúc không lệ thuộc vào thiên nhiên Có thể sáng tạo kiến trúc với bất kì hình thù nào mà không cần điếm xỉa đến thiên nhiên, sự du nhập ồ ạt các kiểu kiến trúc thế giới vào Việt Nam đã để lại hậu quả tiêu cực với các vấn đề đang tồn tại như:

- Tường nhà phần lớn rất dày theo mô hình nhà đóng kín để sưởi ấm ở Châu Âu khi áp dụng vào Việt Nam trở thành hầm chứa nhiệt vào mùa hè, lại phải dùng điều hòa suốt ngày đêm rất tốn năng lượng

- Điều quan tâm là khuynh hướng thiết kế công trình kiến trúc lạm dụng mảng kính lớn đang thịnh hành tại các đô thị Đây là trào lưu chạy theo kiến trúc hiện đại Châu Âu mà bỏ qua những nghiên cứu, giải pháp phù hợp với điều kiện kinh tế xã hội và khí hậu Việt Nam Những bất hợp

lý trong các giải thiết kế công trình, đặc biệt là phần vỏ bao che cách nhiệt kém và lắp đặt thiết bị không hợp lý đã làm thất thoát nguồn nặng lượng

sử dụng trong công trình xây dựng từ 20-30% không tận dụng được việc tổ chức thông thoáng và chiếu sáng tự nhiên

- Vấn đề cách nhiệt như sử dụng vật liệu cách nhiệt, cách nhiệt cho mái, tường ngoài, cửa sổ, cửa đi, tường ngăn chưa được quan tâm từ khâu thiết kế đến đầu tư xây dựng Các tiêu chuẩn thiết kế TCVN và TCXD đều

chưa có các điều khoản cụ thể quy định về sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo trong nhà ở thấp tầng [20]

1.3.3.2 Rào cản và tính ưu việt của thiết kế kiến trúc sử dụng năng lượng

tái tạo cho nhà ở thấp tầng, những vấn đề nghiên cứu cần đặt ra

• Tính ưu việt trong thiết kế kiến trúc hiệu quả năng lượng tái tạo cho nhà ở thấp tầng

- Nước ta là nước đi sau các nước tiên tiến trong khu vực và trên thế giới trong lĩnh vực thiết kế kiến trúc hiệu quả năng lượng nên chúng ta có những thuận lợi trong việc so sánh, tránh lặp lại các lỗi lầm của các nước đi trước Qua đó có điều kiện sáng tạo, áp dụng những phương pháp riêng biệt thích nghi với vùng khí hậu đặc trưng

- Do Hà Nội nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới có một mùa lạnh, lượng nắng và mưa, hằng năm tương đối lớn nên rât thuận lợi cho việc áp dụng các biện pháp khi khai thác nguồn năng lượng tái tạo từ tự nhiên Đặc biệt với nhà

ở thấp tầng càng dễ áp dụng vì ít tốn kém, dễ thay đổi thực nghiệm và có thể

áp dụng rộng rãi trong khoảng thời gian không dài

- Ngày nay các công trình được gán mác “ công trình xanh” – công trình sử dụng năng lương tái tạo đang được rất nhiều người quan tâm và chú ý, dẫn đến các chủ đầu tư bước đầu có những sự chú tâm nhất định về vấn đề này như một tiêu chí tất yếu khi lựa chọn đầu tư

- Công nghệ sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo ngày càng được cải thiện về chất lượng kiểu dáng và đặc biệt là giá thành sẽ phù hợp với thu nhập của người dân

• Rào cản trong thiết kế kiến trúc sử dụng năng lượng tái tạo cho nhà ở thấp tầng đối với cùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm.

Szokolay (2000) chỉ ra rằng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm rất khó khăn cho thiết

kế hiệu quả năng lượng vì thông thường đó là những chiến lược thiết kế cho những vùng khí hậu lạnh hơn hoặc khô hơn ví dụ như làm mát bằng bay hơi nước, khối nhiệt (thermal mass) không đơn giản khi thực hiện ở đây Độ ẩm quá cao để có thể làm mát bằng hơi nước, bầu trời quá nhiều mây để có thể sử dụng triệt để, hiệu quả năng lượng mặt trời trong khi giá các tấm panen năng lượng mặt trời tương đối cao Nhiệt độ ban đêm vào mùa hè cao không đủ cho sự đối lưu làm mát ban ngày

Những người mua nhà thì chưa quan tâm nhiều đến công nghệ tiết kiệm năng lượng, và hiệu quả sử dụng công trình Còn nhà kinh doanh bất động sản thì mới quan tâm đến lợi ích của mình

Đối với nhà ở thấp tầng ở Hà Nội:

- Những rào cản về quá trình thiết kế:

Quá trình thiết kế ít quan tâm đến chất lượng sống tiện nghi bên trong công trình, mà chủ yếu quan tâm đến hình thức bên ngoài

- Những rào cản liên quan đến thói quen của người sử dụng:

Qua những phân tích phần trên có thể thấy rõ những thói quen và cách ứng xử bảo vệ môi trường, sử dụng năng lượng tiết kiệm là hầu như không phổ biến ở Việt Nam cũng như Hà Nội Đây là một trong những rào cản khó khăn đối với công việc thiết kế kiến trúc bền vững, hiệu quả năng lượng và bảo vệ môi trường Những người sử dụng năng lượng luôn nhìn vào cái trước mắt đó là chi phí ban đầu họ phải bỏ ra chứ không nhìn thấy cái lợi ích lâu dài

- Những rào cản liên quan quá trình nghiên cứu ứng dụng thực tiễn:

Mặc dù trên thế giới thị trường nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tái tạo rất phát triển nhưng tại Việt Nam, tính đến thời điểm hiện nay chưa có dự

án về nhà ở sử dụng năng lượng tái tạo được triển khai ở Việt Nam Nếu có cũng chỉ là riêng lẻ, tự phát

- Những rào cản liên quan đến giá thành xây dựng :

Nhà đầu tư thường lo ngại các thiết kế mới và không quen thuộc sẽ làm chậm tiến độ xây dựng và tăng giá thành Một trong những trở ngại chính là chi phí ban đầu cho công nghệ sử dụng năng lượng còn cao Tuy nhiên về lâu dài sự đầu tư này là rất đáng giá, nhưng không phải chủ đầu tư nào cũng hiểu

cửa cũng được đặt ra bức bách với

con người, và đều được giải đáp

qua trường kì lịch sử để đi đến giải

pháp thích hợp nhất ở cả kết cấu

và thẩm mĩ Song, nhà ở truyền

thống của các dân tộc Việt Nam có

những nét đặc sắc riêng, tạo ra

bảng giá trị riêng của kiến trúc

Việt Nam Ở đây dưới góc độ kiến trúc sử dụng năng lượng tái tạo, luận văn chỉ phân tích, đưa ra những kinh nghiệm xử lý kiến trúc truyền thống Việt Nam phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm nhằm tạo một cuộc sống thích nghi nhất phù hợp với tâm sinh lý người Việt Nam trong điều kiện

Hình 1-14 Nhà ở truyền thống của cư

dân đồng bằng Bắc Bộ

kinh tế cho phép Những kinh nghiệm này góp phần tích cực sử dụng năng lượng hiệu quả cũng như cải thiện được điều kiện vi khí hậu trong nhà ở Qua những kinh nghiệm đó có thể áp dụng cho thực tiễn trong đời sống đương đại.

chức cây xanh mặt nước.

Bố cục khuôn viên ngôi nhà truyền thống có những nét đặc sắc riêng, đó là một quần thể gồm những ngôi nhà nhỏ, giản dị, được tổ chức, bố cục phân tán quanh ngôi nhà chính với không gian đệm là sân rộng gắn liền trước ngôi nhà chính Cách sắp xếp nhà ở , tổ chức sân vườn, ao cá, chuồng trại chăn nuôi, công trình sản xuất phụ trong ngôi nhà truyền thống đều mang đậm bản sắc, hài hòa với cảnh quan thiên nhiên đã tạo nên bố cục tương đối hoàn chỉnh, cân bằng và ổn định Trong tổng thể đó, sân trong thường nằm ở trung tâm của bố cục quần thể khuôn viên được xem như "trái tim lá phổi" của vùng nông thôn nhiệt đới ẩm, vì nó không những chỉ diễn ra các sinh hoạt chính của một gia đình như phơi phong, tổ chức hội họp, ma chay, cưới xin mà còn làm nhiệm vụ điều hòa, cải tạo vi khí hậu góp phần tích cực phục hồi sức khỏe cho người dân sau một ngày lao động vất vả Tương phản nhiệt độ giữa mặt sân đã được đun nóng và bóng mát vườn cây đã tạo nên luồng khí mát hai chiều trong những ngày hè nóng bức Từ những cái sân này đã được ông cha

ta đưa vào trong nhà ống phố cổ và ngày nay được các nhà quy hoạch thiết kế vận dụng sáng tạo thành nhà ở có giếng trời, đã góp phần nâng cao tiện nghi sống cho người dân đô thị hôm nay cũng như đã góp phần giúp họ tiết kiệm

sử dụng năng lượng [3]

Ngoài sân là yếu tố

chính trong bố cục

trung tâm ngôi nhà

truyền thống Việt

Nam, cây xanh mặt

nước bao gồm vườn,

ao đã trở thành yếu tố

không kém phần quan

trọng

Ao có thể xem là một

nhân tố cơ bản tạo

nên môi trường sống

của người dân, đặc

trưng cho hệ sinh thái

trước hay cạnh sườn

ngôi nhà để thuận tiện

cho sinh hoạt và khi ao đặt đầu gió sẽ tạo điều kiện thông gió cho sân, các phòng ngủ cũng như các bộ phận khác của ngôi nhà

Vườn cây cũng là một nhân tố quan trọng đã góp phần tích cực chống trả bão lụt, tạo cho ngôi nhà một môi trường vi khí hậu thuận lợi: Mùa hè cho gió mát, mùa đông chắn gió lạnh

Hình 1-15 Cách bố trí không gian và kiến trúc

nhà truyền thống [1]

Ao, vườn kết hợp với nhau tạo nên điều kiện tiện nghi cho môi trường khí hậu nóng ẩm như nước ta Chúng đã hút bớt năng lượng nhiệt và bức xạ tạo ra một không khí trong lành, mát mẻ Cây xanh còn có tác dụng lọc bụi, giảm độ

ô nhiễm không khí [1]

Chọn hướng xây dựng ngôi nhà là một việc làm đầu tiên và rất quan trọng trong quá trình xây dựng ngôi nhà truyền thống Việt Nam Khí hậu vùng Hà Nội nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới nóng ẩm có mùa đông rõ rệt, mùa hè nóng có gió mát thổi từ biển vào(gió nam, đông nam), mùa đông có gió lạnh

từ lục địa (gió bắc, đông bắc) Để đón được gió mát từ mùa hè và tránh gió lạnh mùa đông cũng như tránh được nắng tây và chịu được gió bão lớn, nhà ở truyền thống thường được quay về hướng nam hoặc đông nam.[6]

• Khai thác vật liệu tại chỗ:

Trong kiến trúc truyền thống dân gian Việt Nam, tất cả các vật liệu cho một ngôi nhà đều được khai thác tại chỗ, tận dụng được những vật liệu có sẵn của thiên nhiên(đất, tre, rơm rạ, vỏ sò hến ) hay ít ra cũng có thể sản xuất tại chỗ

và bằng kinh nghiệm xử lý vật liệu, nhờ lựa chọn và sơ chế đã khắc phục được nhiều nhược điểm công trình lên gấp nhiều lần Không những vậy những vật liệu này sử dụng hiệu quả về mặt năng lượng nếu xét về mặt năng lượng hàm chứa [22]

Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm nhưng nước ta cũng có những vùng khí hậu không hoàn toàn giống nhau ví dụ như khí hậu miền bắc nước ta

là khí hậu nóng ẩm có một mùa đông lạnh Ứng với mỗi miền khí hậu ông cha

ta có những kinh nghiệm riêng trong sử dụng vật liệu cấu trúc tường mái nhưng tựa chung lại có một số đặc điểm sau:

+ Tường nhà dù xây gạch hay đắp bằng đất trình đều rất dày, ngăn cách nhiệt

độ trong nhà với ngoài trời để luôn giữ trong nhà có ôn độ vừa phải Những mảnh tường trực tiếp hấp nắng chiếu lại càng dày

+ Cũng như tương, mái để chống nóng, lạnh, chống mưa Nếu là mái ngói có ngói bản do kĩ thuật đan cài và ngói âm dương có gắn vôi vữa liên kết với nháu chắc chắn, phía dưới được độn khá dày để tạo ra một khoảng xốp cách nhiệt Mái nhà truyền thống bao giờ cũng dốc để thoát nước nhanh

+ Nội thất trong nhà là cả một không gian liền khối thông thoáng, việc phân

ra các khu chỉ là có tính quy ước mà không có tường vách, chỗ nào cũng có

sự lưu thông không khí khiến người ở trong nhà dễ chịu

+ Bằng kinh nghiệm cảm quan trực tiếp, trong điều kiện vật liệu và kinh tế hạn chế những tấm giại và liếp sáo đã là cái điều hòa lý thú Những thanh tre nữa đan thưa của ngại và liếp sáo đã cản độ sáng chói chuyển thành sáng dịu trong nhà, cùng với những khoảng trống hẹp khác ở xung quanh nhà vẫn làm cho không khí trong nhà luôn chuyển động khiến ngôi nhà luôn được thoáng đãng và chống được ẩm mốc

+ Hệ thống cách nhiệt được tạo bởi các lỗ rỗng của vật liệu và khe hở của xây cất những mái nhà tranh, tường vách đất, giại và liếp sáo bằng tre

+ Hiên ở mặt nước nhà đóng vai trò như một không gian đệm, một sự chuyển nối giữa trong nhà và ngoài trời, đồng thời cũng là không gian sinh hoạt gia đình hàng ngày [1]

1.1.2.5 Nhà ở thời kì thuộc Pháp:

Sự thích ứng điều kiện khí hậu:

Các giải pháp thiết kế theo sinh khí hậu đó là những giải pháp về kiến trúc, cấu tạo, vật liệu, thiết bị, công nghệ do những người thiết kế đề xuất sao cho thích ứng với khí hậu, văn hóa, lao động, tập quán, lối sống phong tục của mỗi vùng và chức năng của mỗi công trình Đó là những nguyên tắc đã được người Pháp áp dụng một cách triệt để

Thoạt đầu đặt chân lên nước ta thực dân đã du nhập một cách thô cứng hai kiểu mẫu kiến trúc có sẵn :kiến trúc trại lính và kiến trúc tòa nhà công sở Qua thời gian họ đã nhận ra và xác định rõ những khác biệt giữa khí hậu giữa những vùng nhiệt đới cũng ở gần đường xích đạo nhưng ở bờ Nam Địa Trung Hải là nóng-khô còn Đông Dương là nóng ẩm và kiến trúc bản địa khác nhau tương ứng Mọi sự tìm tòi của họ hướng vào sự đối phó với độ ẩm cao, với bức xạ, với nóng nực, với những cơn mưa rào nhiệt đới

Hình 1-16 Nhà ở thời Pháp thuộc.

Chính vì vậy họ đã sử dụng các phương pháp như: giải pháp thông gió

tự nhiên; che nắng, tạo bóng, cây xanh; làm mát; cách nhiệt được thể hiện qua các đặc điểm sau:

+ Sử dụng hệ hành lang, cửa chớp nhằm chống bức xạ và tránh mưa hắt

Thời kì đầu họ làm hành lang bao quanh nhà sau này họ đã biết chỗ nào cần

bố trí hành lang, chỗ nào thì hiên hoặc ban công Hành lang nhà cũng có chức năng tương tự như hiên nhà truyền thống Việt Nam

+ Những cửa chớp bằng gỗ lần đầu tiên được xuất hiện tại Việt Nam, ngày nay đã được áp dụng rộng rãi trong các công trình kiến trúc Tuy chưa hoàn hảo nhưng đã thích hợp một phần với yêu cầu thông thoáng cho các phòng trong điều kiện nóng ẩm do điều kiện phương tiện kĩ thuật và vật liệu kiến trúc hạn chế , nhưng dần đã trở lên hoàn chỉnh và là một phần không thể thiếu được trong công trình kiến trúc [15]

Hình 1-17 Một góc Hà nội xưa nhìn từ trên cao