TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
VŨ THẾ VINH
PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ TỊA NHÀ THƠNG MINH (SMART BUILDING) VÀ CÁC RÀO CẢN ÁP DỤNG VÀO DỰ ÁN NHÀ CAO TẦNG TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Chuyên ngành: Quản lý xây dựng Mã số: 8580302
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn: Chữ ký:
PGS TS PHẠM HỒNG LUÂN
Cán bộ chấm nhận xét 1: Chữ ký:
PGS.TS ĐỖ TIẾN SỸ
Cán bộ chấm nhận xét 2: Chữ ký:
TS NGUYỄN VĂN TIẾP
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, đại học Quốc gia TP HCM ngày 13 tháng 07 năm 2023 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1 PGS TS LƯƠNG ĐỨC LONG : Chủ tịch hội đồng
2 TS LÊ HOÀI LONG : Uỷ viên thư ký
3 PGS.TS ĐỖ TIẾN SỸ : Cán bộ phản biện 1
4 TS NGUYỄN VĂN TIẾP : Cán bộ phản biện 2 5 TS ĐẶNG NGỌC CHÂU: : Uỷ viên
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn được sửa chữa (nếu có)
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA
Trang 3ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: VŨ THẾ VINH MSHV: 2170912
Ngày, tháng, năm sinh: 10/02/1995 Nơi sinh: Gia Lai
Chuyên ngành: Quản lý xây dựng Mã ngành 8580302
I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích cơng nghệ tịa nhà thông minh (Smart Building) và các rào cản áp dụng vào dự án nhà cao tầng tại Thành phố Hồ Chí Minh
(Analysis of Smart Building and barriers to implementation in high-rise building projects in Ho Chi Minh city)
II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1 Nghiên cứu tình hình áp dụng cơng nghệ tồ thơng minh tại Việt Nam Xác định các cơng nghệ, lợi ích, động lực thúc đẩy việc ứng dụng công nghệ
TNTM vào các dự án nhà cao tầng tại Thành phố Hồ Chí Minh
2 Nhận định, phân tích các rào cản áp dụng công nghệ TNTM và khả năng áp dụng vào các dự án nhà cao tầng tại Thành phố Hồ Chí Minh
3 Dựa vào dữ liệu từ phỏng vấn chuyên sâu những người có kinh nghiệm về công nghệ TNTM kết hợp bảng khảo sát, từ đó xây dựng mơ hình đánh giá sự tác động tương quan của các yếu tố rào cản trong việc áp dụng công nghệ
thông minh tại các dự án nhà cao tầng tại Thành phố Hồ Chí Minh
4 Kết luận, kiến nghị giải pháp nhằm tận dụng hiệu quả các công nghệ TNTM, giảm thiểu và vượt qua các rào cản, đưa ra đề xuất lựa chọn công nghệ phù
hợp để áp dụng vào dự án nhà cao tầng tại Thành phố Hồ Chí Minh
III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/02/2023
IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 12/06/2023
V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS TS Phạm Hồng Luân
Tp Hồ Chí Minh, ngày……tháng…… năm 2023
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
PGS.TS PHẠM HỒNG LUÂN
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Tôi, một học viên Thạc sĩ Quản lý Xây dựng, muốn gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Ban giám hiệu, các quý thầy/ cơ, bạn bè và gia đình đã đồng hành cùng tơi trong suốt q trình học tập và nghiên cứu
Để hoàn thành được bài luận văn Thạc sĩ này, tôi xin gửi lời cảm ơn đến các Quý thầy cô giáo trong ngành Quản lý Xây dựng trường Đại học Bách khoa TP HCM đã tận tình giảng dạy, truyền đạt và bổ sung kiến thức cho tôi suốt q trình học tập để tơi có cơ sở kiến thức và nền tảng thực hiện luận văn này Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Phạm Hồng Luân đã định hướng cho tôi, cũng như tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, cung cấp tài liệu hỗ trợ tôi thực hiện đề tài Thầy Luân đã dành thời gian góp ý và cho tôi rất nhiều lời khuyên quý báu để tôi có thể nhận định về các vấn đề trong suốt q trình thực hiện
Ngồi những kiến thức chun mơn, tơi cịn học hỏi được ở các Thầy cơ những kỹ năng cần thiết, cũng như phong cách làm việc khoa học và chun nghiệp giúp tơi hồn thiện bản thân hơn trong đường đời cũng như sự nghiệp sau này
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn, tơi ln cố gắng hết mình để trau dồi và cập nhật kiến thức, tuy nhiên tôi cảm thấy bản thân vẫn cịn nhiều điểm hạn chế, khơng tránh khỏi những sai sót nhất định Tơi rất mong nhận được sự góp ý chân thành và hướng dẫn từ q Thầy cơ và mọi người để tơi có thể hoàn thiện tốt hơn
Xin trân trọng cảm ơn
TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023
Học viên thực hiện luận văn
Trang 5TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Các công nghệ tiên tiến như BIM, Internet vạn vật (IoT) và các thiết bị cảm biến thông minh đã thay đổi ngành xây dựng ở các nước đang phát triển, làm đơn giản hóa và nâng cao năng suất hoạt động xây dựng Khái niệm tòa nhà thông minh đã xuất hiện và mang đến nhiều lợi ích nhất định, bao gồm việc quản lý tối ưu sử dụng năng lượng, giảm khí thải, giảm hiệu ứng nhà kính và tăng cường an ninh và hiệu suất sử dụng; nó đã chứng minh việc số hóa để phát triển bền vững trong ngành công nghiệp xây dựng [1] Do đó, luận văn này giới thiệu, phân tích và đánh giá một cách khách quan về công nghệ tồ nhà thơng minh, cũng như tình trạng áp dụng chúng vào các dự án nhà cao tầng tại TP Hồ Chí Minh
Nghiên cứu xem xét tổng thể các tài liệu về cơng nghệ tồ nhà thơng minh, giới thiệu các thành phần, tính năng chính, động lực thúc đẩy cũng như các rào cản ảnh hưởng đến việc áp dụng rộng rãi công nghệ này vào các dự án nhà cao tầng ở Thành phố Hồ Chí Minh Thơng qua phương pháp định tính, phỏng vấn cá nhân chuyên sâu 15 người hiểu biết, có kinh nghiệm trong lĩnh vực cơng nghệ tịa nhà thơng minh, kết hợp với 102 câu trả lời thông qua bảng khảo sát sẽ được dùng làm dữ liệu nghiên cứu để đánh giá ảnh hưởng của 17 yếu tố rào cản Sau đó phân tích nhân tố khám phá và phân tích nhân tố khẳng định, xác định mức độ tương quan giữa các nhóm yếu tố rào cản như Thơng tin và hiểu biết về công nghệ TNTM, Chi phí, Cơng nghệ, Xã hội trong việc triển khai áp dụng cho dự án nhà cao tầng
Trang 6ABSTRACT
The widespread application of advanced technologies in developing countries has significantly impacted the construction industry, such as Building Information Modeling (BIM), the Internet of Things (IoT), and smart sensor devices, which have revolutionized and enhanced construction operation productivity The concept of smart buildings has emerged, offering certain benefits including efficient energy management, reduced emissions, greenhouse gas mitigation, and increased utilization performance, demonstrating sustainable digital development in the construction industry [1] Therefore, this thesis introduces and objectively evaluates the application of smart building technology in high-rise projects in Ho Chi Minh City
The research examines the overall literature on smart building technology, introduces its components and key features, and investigates the barriers affecting the implementation of smart buildings in high-rise projects in Ho Chi Minh City Using qualitative methods, in-depth interviews with 15 knowledgeable individuals experienced in smart building technology, along with 102 survey responses, serve as research data to assess the impact level of 17 barriers Then, the study performs exploratory factor analysis and confirmatory factor analysis to identify the correlation among barrier groups, such as Information and Knowledge about smart building technology, Cost, Technology, and Social factors in the implementation of smart technology in high-rise building projects
Trang 7LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công việc do chính tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn của Thầy PGS.TS Phạm Hồng Luân
Quá trình thực hiện dựa trên kiến thức hiểu biết, kinh nghiệm của bản thân và dưới sự hướng dẫn của giáo viên, trao đổi với đồng nghiệp và các tài liệu tham khảo có trích dẫn Kết quả trong Luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác
Tôi xin chịu trách nhiệm về cơng việc thực hiện của mình./
TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023
Học viên thực hiện luận văn
Trang 8MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ii
ABSTRACT ii
LỜI CAM ĐOAN iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH v
DANH MỤC BẢNG BIỂU vi
MỘT SỐ KÍ HIỆU VIẾT TẮT vii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1
1.1 Giới thiệu 1
1.2 Xác định vấn đề nghiên cứu 2
1.3 Mục tiêu và hướng nghiên cứu 2
1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 2
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 3
1.4 Tình hình nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài 4
1.4.1 Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước 4
1.4.2 Các cơng trình nghiên cứu trong nước 5
1.5 Phương pháp nghiên cứu 6
1.6 Đóng góp của nghiên cứu 6
1.6.1 Đóng góp về thực tiễn 6
1.6.2 Đóng góp về học thuật 6
1.7 Giới thiệu cấu trúc luận văn 7
Kết luận chương 1 7
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8
2.1 Tổng quan công nghệ TNTM đối với xã hội hiện đại 8
2.2 Khái niệm Nhà cao tầng 9
Trang 92.4 Khái niệm Tồ nhà thơng minh 12
2.5 Các cơng nghệ trong Tồ nhà thông minh 14
2.5.1 Công nghệ cảm biến và điều khiển 15
2.5.2 Hệ thống mạng và giao tiếp 16
2.5.3 Các thiết bị điều khiển thông minh 18
2.5.4 Công nghệ sinh trắc học 22
2.5.5 Hệ thống quản lý năng lượng thông minh 23
2.5.6 Hệ thống HVAC thông minh 26
2.5.7 Nền tảng phần mềm quản lý thông minh 32
2.6 Công nghệ TNTM trong các giai đoạn của dự án 36
2.6.1 Giai đoạn thiết kế 36
2.6.2 Giai đoạn thi công 38
2.6.3 Giai đoạn vận hành 39
2.7 Các thành phần đo lường và tiêu chí đánh giá TNTM 40
2.7.1 Đánh giá TNTM theo Khung thành phần chính 41
2.7.2 Đánh giá TNTM theo Khung chỉ số hiệu suất (KPI) 42
2.7.3 Đánh giá TNTM theo Khung cơ sở hạ tầng thông minh 42
2.7.4 Đánh giá TNTM theo Khung lựa chọn các tiêu chí 43
2.7.5 Đánh giá TNTM theo Khung đánh giá hiệu suất hiện tại 44
2.7.6 So sánh các khung để đánh giá TNTM 45
2.8 Động lực thúc đẩy áp dụng công nghệ TNTM vào các dự án 46
2.9 Các rào cản trong việc ứng dụng TNTM 48
2.9.1 Khó khăn trong việc thuyết phục/quyết định do chi phí đầu tư ban đầu cao 48 2.9.2 Chi phí vận hành và bảo trì cao 49
2.9.3 Thiếu sự lãnh đạo, định hướng và chiến lược dài hạn 49
2.9.4 Tăng chi phí do thuê/ đào tạo kỹ năng cho nhân sự chuyên trách 49
2.9.5 Tăng chi phí do việc thay thế/ nâng cấp thiết bị trong TNTM 50
2.9.6 Tăng chi phí do tích hợp cơng nghệ trong TNTM 50
Trang 102.9.8 Khả năng tương thích, đồng bộ các cơng nghệ trong TNTM cịn hạn chế 51
2.9.9 Mức độ thông thạo, khả năng sử dụng công nghệ của người dùng hạn chế 51 2.9.10 Lo ngại về quyền riêng tư và bảo mật của người sử dụng trong toà nhà 52
2.9.11 Số lượng hạn chế các dự án đã và đang thực hiện có áp dụng TNTM (dự án cấp tương tự) ở Việt Nam 52
2.9.12 Tâm lý bảo thủ và không chịu thay đổi, tiếp nhận cái mới 52
2.9.13 Thiếu kinh nghiệm, khung quy trình trong các giai đoạn của dự án 53
2.9.14 Thiếu nhận thức về tầm quan trọng của phát triển bền vững 53
2.9.15 Chưa nhận biết được tiềm năng và cơ hội mà TMTM mang lại trong tương lai (hướng đến xây dựng Thành phố thông minh) 53
2.9.16 Thiếu nhận thức về tầm quan trọng của việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các tồ nhà 54
2.9.17 Các chính sách hỗ trợ, khuyến khích, tài trợ áp dụng cơng nghệ TNTM cho các doanh nghiệp còn hạn chế 54
2.9.18 Các vật liệu bền vững, thiết bị và công nghệ thông minh để áp dụng cho TNTM còn hạn chế/ chưa phổ biến rộng rãi 55
2.9.19 Phụ thuộc bởi độ phức tạp của dự án 55
2.9.20 Thiếu định nghĩa rõ ràng về TNTM trong các giai đoạn của dự án 55
2.9.21 Phụ thuộc vào nhu cầu của người sử dụng 56
2.10 Xu hướng phát triển công nghệ Tịa nhà thơng minh trên thế giới 58
2.11 Xu hướng phát triển cơng nghệ Tịa nhà thơng minh tại Việt Nam 59
Kết luận chương 2 61
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 62
3.1 Quy trình nghiên cứu 62
3.2 Phương pháp nghiên cứu 63
3.3 Công cụ nghiên cứu 63
3.4 Thu thập dữ liệu 64
3.4.1 Thiết kế bảng câu hỏi 65
3.4.2 Kết quả phỏng vấn 65
Trang 113.4.4 Xây dựng bảng câu hỏi phục vụ khảo sát 68
3.4.5 Quy mơ cỡ mẫu 70
3.5 Phân tích và đánh giá yếu tố 70
3.5.1 Kiểm định độ tin cậy thông qua thang đo Cronbach’s Alpha 70
3.5.2 Phân tích nhân tố khám phá EFA 71
3.5.3 Phân tích nhân tố khẳng định CFA 72
Kết luận chương 3 72
CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU 73
4.1 Tổng quan kết quả thu thập từ cuộc phỏng vấn 73
4.1.1 Đặc điểm mẫu phỏng vấn 73
4.1.2 Phân tích kết quả thu thập được từ người tham gia phỏng vấn 73
4.2 Tổng quan kết quả thu thập được từ bảng khảo sát 79
4.2.1 Phân tích số liệu thu thập 81
4.2.2 Kiểm định độ tin cậy thang đo 87
4.2.3 Phân tích nhân tố khám phá EFA (Exploratory Factor Analysis) 89
Kết luận chương 4 91
CHƯƠNG 5 X DỰNG MƠ HÌNH TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC RÀO CẢN 92
5.1 Phân tích nhân tố khẳng định (Confirmatory Factor Analysis) 92
5.1.1 Đánh giá sự phù hợp của mơ hình 92
5.1.2 Đánh giá mức độ phù hợp 98
5.1.3 Đánh giá sự hội tụ và phân biệt của thang đo 99
5.2 Nhận xét nhóm yếu tố và đề xuất của người tham gia phỏng vấn 103
5.2.1 Nhóm các yếu tố liên quan đến Chi phí 103
5.2.2 Nhóm các yếu tố liên quan đến Thông tin và Hiểu biết về TNTM 104
5.2.3 Nhóm các yếu tố liên quan đến Cơng nghệ 105
5.2.4 Nhóm các yếu tố liên quan đến Xã hội 107
Kết luận chương 5 108
Trang 126.1 Ứng dụng của các công nghệ Tịa nhà thơng minh đối với xã hội 110
6.1.1 Từ góc độ cơng nghệ 110
6.1.2 Từ góc độ kinh tế vĩ mơ và mơi trường 110
6.1.3 Từ góc độ nhân khẩu học xã hội 110
6.2 Công nghệ TNTM trong công cuộc xây dựng TPTM tại TP HCM 111 6.3 Đề xuất lựa chọn ứng dụng công nghệ TNTM phù hợp với dự án 113
6.4 Kiến nghị 116
6.5 Kết luận 117
6.6 Hạn chế và đề xuất hướng nghiên cứu trong tương lai 118
ĐÓNG GÓP CỦA NGHIÊN CỨU 120
TÀI LIỆU THAM KHẢO 121
PHỤ LỤC 1A 124
PHỤ LỤC 1B 128
PHỤ LỤC 2 133
PHỤ LỤC 3 134
Trang 13DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2-1 Hình minh hoạ nhà cao tầng - dự án Landmark 81 tại TP HCM 9
Hình 2-2 Biểu đồ cơng suất tiêu thụ điện tồn quốc tính đến 2022 (Nguồn: EVN)10 Hình 2-3 Thống kê tiêu thụ năng lượng trong các tịa nhà 10
Hình 2-4 Khung khái niệm về Tịa nhà thơng minh [11] 12
Hình 2-5 Tổng hợp các yếu tố tạo nên khái niệm TNTM 14
Hình 2-6 Các thành phần công nghệ phổ biến trong một TNTM [12] 14
Hình 2-7 Cảm biến được lắp đặt trong và ngồi các TNTM 16
Hình 2-8 Chung cư Sunshine Diamond River áp dụng cơng nghệ Smart Parking 16 Hình 2-9 Điều khiển các thiết bị khác nhau trong tòa nhà 17
Hình 2-10 Cấu trúc kết nối trong Tịa nhà thơng minh 18
Hình 2-11 Dự án Sunshine Horizon sử dụng thiết bị điều khiển thông minh 19
Hình 2-12 Dự án Sunshine Sky City sử dụng Thermostat điều khiển 20
Hình 2-13 Sơ đồ tích hợp điều khiển hệ thống điện trong BMS 20
Hình 2-14 Hệ thống BMS quản lý chiếu sáng khu vực hành lang 21
Hình 2-15 Hệ thống BMS quản lý chiếu sáng văn phịng, khu cơng cộng 21
Hình 2-16 Dự án Sunshine Sky City áp dụng FaceID quản lý… 23
Hình 2-17 Cơng nghệ năng lượng tái tạo trong tịa nhà 24
Hình 2-18 Giao diện quản lý hệ thống bơm thông qua BMS 25
Hình 2-19 Nguyên lý điều khiển hệ thống Chiller 26
Hình 2-20 Giao diện đồ họa quản lý hệ thống Chiller qua BMS 28
Hình 2-21 Sơ đồ điều khiển FCU 28
Hình 2-22 Bảng điều khiển hệ thống máy lạnh trung tâm 29
Hình 2-23 Giao diện đồ họa hệ thống quản lý FCU trên BMS 29
Hình 2-24 Sơ đồ kết nối và giao diện BMS hệ thống AHU 30
Trang 14Hình 2-26 Giao diện quản lý hệ thống quạt tích hợp trong BMS 32
Hình 2-27 Minh họa các công nghệ BMS quản lý trong tồ nhà 33
Hình 2-28 Cấu trúc cơ bản của hệ thống BMS [14] 34
Hình 2-29 Mơ hình hệ thống quản lý tịa nhà 34
Hình 2-30 Nền tảng phần mềm ứng dụng trong TNTM (HomeKit - Apple) 35
Hình 2-31 Ứng dụng BIM thiết kế mặt dựng thông minh và hệ thống MEP 38
Hình 2-32 Dự án Sunshine Sky City áp dụng cơng nghệ QLTN 39
Hình 2-33 Các thành phần để đánh giá tịa nhà thơng minh [21] 41
Hình 2-34 Khung đánh giá chỉ số hiệu suất của TNTM [21] 42
Hình 2-35 Mối tương quan giữa các yếu tố XH, môi trường, và sự thông minh 42
Hình 2-36 Sơ đồ hoạt động lựa chọn TNTM dựa trên tiêu chí chỉ số [20] 44
Hình 2-37 Ưu điểm của Tồ nhà thơng minh 47
Hình 2-38 Xu hướng nghiên cứu trong lĩnh vực Tịa nhà thơng minh [29] 58
Hình 4-1 Độ tuổi tham gia khảo sát 81
Hình 4-2 Thâm niên cơng tác 81
Hình 4-3 Cơ quan đang cơng tác 82
Hình 4-4 Quy mơ cơ quan 82
Hình 4-5 Nguồn vốn dự án 83
Hình 4-6 Suất vốn đầu tư 83
Hình 4-7 Chuyên mơn 83
Hình 4-8 Số năm có kinh nghiệm/ hiểu biết trong lĩnh vực công nghệ TNTM 83
Hình 4-9 Biểu đồ các cơng nghệ sử dụng trong TNTM 85
Hình 4-10 Các nguồn thơng tin giúp cơng nghệ TNTM được mọi người biết đến 85 Hình 5-1 Mơ hình xuất phát phân tích CFA 95
Hình 5-2 Mơ hình phân tích CFA chưa chuẩn hóa 96
Hình 5-3 Mơ hình CFA đã chuẩn hóa 97
Trang 15DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1 Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước về chủ đề TNTM 4
Bảng 1-2 Các công trình nghiên cứu trong nước về chủ đề TNTM 5
Bảng 2-1 Bảng tổng hợp quan điểm về TNTM qua các thời kỳ 13
Bảng 2-2 Thành phần đo lường của TNTM 40
Bảng 2-3 Các tiêu chí đánh giá TNTM 41
Bảng 2-4 Bảng tổng hợp so sánh các khung để đánh giá TNTM [20] 45
Bảng 2-5 Tổng hợp và xếp hạng 23 lợi ích của cơng nghệ TNTM [23] [24] 46
Bảng 2-6 Bảng tổng hợp tài liệu tham khảo các yếu tố rào cản ảnh hưởng đến việc áp dụng cơng nghệ Tịa nhà thơng minh vào dự án 57
Bảng 2-7 Các VBQPPL liên quan đến xây dựng TNTM, đô thị thông minh 60
Bảng 3-1 Công cụ nghiên cứu 63
Bảng 3-2 Bảng kết quả phỏng vấn đánh giá sự tồn tại các yếu tố rào cản ảnh hưởng đến việc áp dụng công nghệ TNTM vào dự án 66
Bảng 3-3 Bảng tổng hợp các yếu tố rào cản trong việc áp dụng Công nghệ TNTM trong các dự án nhà cao tầng (các trích dẫn được trình bày tại Bảng 2-6) 69
Bảng 4-1 Các yếu tố phụ trong khảo sát 79
Bảng 4-2 Các công nghệ được sử dụng trong dự án người khảo sát tham gia 84
Bảng 4-3 Xếp hạng các rào cản theo giá trị trung bình 86
Bảng 4-4 Kết quả kiểm định độ tin cậy của thang đo các yếu tố rào cản 87
Bảng 4-5 Kết quả kiểm định độ tin cậy của thang đo các yếu tố rào cản lần 2 88
Bảng 4-6 Kiểm định KMO và Bartlett’s 89
Bảng 4-7 Tổng phương sai trích (Total Variance Explained) 89
Trang 16Bảng 5-1 Kết quả kiểm định độ tin cậy của thang đo của nhóm nhân tố N1 92
Bảng 5-2 Kết quả kiểm định độ tin cậy của thang đo của nhóm nhân tố N2 93
Bảng 5-3 Kết quả kiểm định độ tin cậy của thang đo của nhóm nhân tố N3 93
Bảng 5-4 Kết quả kiểm định độ tin cậy của thang đo của nhóm nhân tố N4 94
Bảng 5-5 Bảng kết quả phân tích CFA 99
Bảng 5-6 Hệ số tải mơ hình CFA chưa chuẩn hố 100
Bảng 5-7 Hệ số tải mơ hình CFA đã chuẩn hóa 100
Bảng 5-8 Hệ số tương quan giữa các khái niệm thành phần 101
Bảng 5-9 Bảng kết quả phân tích độ chuẩn xác (Validity Analysis) 101
Trang 17MỘT SỐ KÍ HIỆU VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
TNTM Tịa nhà thơng minh
TPTM Thành phố thông minh
TKNL Tiết kiệm năng lượng
SDNLTK&HQ Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
QLNL Quản lý năng lượng
CNTT&TT Công nghệ thông tin và truyền thông
KH&CN Khoa học và công nghệ
TP HCM Thành phố Hồ Chí Minh
CĐT Chủ đầu tư
Đơn vị PTDA Đơn vị phát triển dự án
BQLTN Ban quản lý toàn nhà
PTBV Phát triển bền vững
BIM Mơ hình hóa thơng tin cơng trình (Building information modeling)
IoT Internet vạn vật (Internet of Things)
HVAC Hệ thống sưởi ấm, thơng gió và điều hồ khơng khí
(Heating, Ventilating, and Air Conditioning)
BAS Hệ thống tự động hóa tịa nhà (Building Automation System)
BMS Hệ thống quản lý toà nhà (Building Management System)
EFA Phân tích nhân tố khám phá (Exploratory Factor Analysis)
Trang 18CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
Ngành xây dựng đang tiến vào một kỷ nguyên mới Nhà hay căn hộ không chỉ đơn thuần đáp ứng nhu cầu để ở, văn phịng khơng đơn giản chỉ để cung cấp không gian làm việc mà cịn phải đáp ứng đầy đủ tiện nghi, tính năng, không gian thân thiện, và phục vụ đầy đủ các nhu cầu của người sử dụng Bên cạnh đó, các CĐT hay đơn vị PTDA ln muốn tịa nhà phải hoạt động hiệu quả nhất có thể, tối ưu chi phí và năng lượng trong suốt vịng đời dự án tương ứng với mức đầu tư hợp lý Đi cùng xu hướng tất yếu đó, khái niệm “Smart Building” hay “Tịa nhà thơng minh” ngày càng phổ biến trong những năm gần đây Hầu hết các tòa nhà cao tầng trên thế giới đã và đang chuyển sang áp dụng các công nghệ TNTM [2] Việc này góp phần quan trọng trong việc vận hành hiệu quả, tối ưu chi phí cũng như tăng cường các tính năng an tồn, đảm bảo an ninh cho các tịa nhà
Gần đây đã có nhiều nghiên cứu về cơng nghệ hỗ trợ TNTM như Internet vạn
vật (IoT), dữ liệu lớn (Big data) và học máy (Machine Learning) J Ye và các cộng
sự đã nghiên cứu các công cụ hỗ trợ dựa trên CNTT & TT để tối ưu việc sử dụng năng lượng trong TNTM; Abdellah và cộng sự đã thảo luận về ứng dụng của IoT và
dữ liệu lớn (Big Data) trong việc phát triển các TNTM Tuy nhiên ở Việt Nam, nghiên
cứu về TNTM vẫn còn hạn chế dù xu hướng này đang ngày càng phổ biến trong các cơng trình nhà cao tầng Có những chứng kiến rõ ràng về sự phát triển của TNTM tại Việt Nam ví dụ như các tập đồn cơng nghệ FPT, Viettel và IBS đã ký hợp tác đưa giải pháp TNTM vào khu đô thị cao cấp, tồ nhà văn phịng tại nhiều tỉnh thành, căn hộ trong chung cư cao ốc cũng có nhu cầu lắp đặt các thiết bị công nghệ TNTM để phục vụ nhu cầu cuộc sống hằng ngày [3]
1.1 Giới thiệu
Trang 19hướng đi mở ra tương lai sáng sủa và phù hợp với chủ trương phát triển ở Việt Nam, đặc biệt tại Thành phố Hồ Chí Minh [4] TNTM là sự kết hợp các CNTT tiên tiến với các tịa nhà và tích hợp chúng thành hệ thống, mang đến các dịch vụ an tồn, thân thiện với mơi trường, nâng cao tiện ích, giúp vận hành và điều khiển toà nhà một cách thuận tiện, tiết kiệm năng lượng và tối ưu chi phí
Mặc dù đã có nhiều tiến bộ trong q trình phát triển cơng nghệ TNTM, nhưng khái niệm này vẫn đang trong q trình hồn thiện Chính xác thì TNTM là gì? Đó là một câu hỏi khó trả lời bởi định nghĩa TNTM liên tục được thay đổi và cập nhật theo thời cuộc, việc tạo ra “sự thơng minh” trong một tịa nhà là một hành trình lặp đi lặp lại và với mỗi bước trong hành trình đó, tịa nhà trở nên thơng minh hơn, tích hợp nhiều hơn và hiệu quả hơn [5] Trong bối cảnh tích hợp cơng nghệ vào các dự án xây dựng ngày càng phát triển, việc phân tích cơng nghệ TNTM giúp ta có cái nhìn rõ ràng về các ưu nhược điểm, rào cản cũng như xu hướng phát triển, từ đó xây dựng các kế hoạch cụ thể để áp dụng hiệu quả các công nghệ này trong tương lai
1.2 Xác định vấn đề nghiên cứu
Việc triển khai áp dụng công nghệ TNTM không chỉ địi hỏi kiến thức về cơng nghệ, chi phí mà cịn đối mặt với nhiều rào cản như: tính phức tạp của hệ thống, sự tương tác giữa các thành phần công nghệ, bảo mật thông tin và quyền riêng tư, cũng như khả năng tích hợp và tương thích với các hệ thống hiện có
Với sự phát triển nhanh chóng của cơng nghệ TNTM và các lợi ích mà chúng mang lại, luận văn này nhằm mục đích phân tích và nghiên cứu các cơng nghệ, giải pháp tiên tiến trong lĩnh vực này Đặc biệt, luận văn sẽ tập trung vào nghiên cứu, phân tích, đánh giá ưu nhược điểm của các công nghệ, hệ thống và tiêu chuẩn liên quan, động lực và rào cản từ đó xác định những tiêu chí để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả khi áp dụng cơng nghệ TNTM vào các tồ nhà trong tương lai
1.3 Mục tiêu và hướng nghiên cứu
1.3.1.Mục tiêu nghiên cứu
Trang 20- Phân tích các cơng nghệ TNTM, đánh giá tình hình, và mức độ áp dụng chúng vào các dự án nhà cao tầng
- Phân tích ưu điểm và hạn chế của cơng nghệ TNTM, những lợi ích mà cơng nghệ này mang lại, ứng dụng của chúng trong các dự án thực tế
- Xác định, phân tích các yếu tố rào cản trong việc áp dụng Công nghệ TNTM vào các dự án nhà cao tầng tại TP HCM Đo lường mức độ ảnh hưởng của các yếu tố này đến mức độ áp dụng công nghệ TNTM, xây dựng mơ hình tương quan giữa các nhóm yếu tố
- Đề xuất, kiến nghị xây dựng các đối sách sao cho hợp lý, đề xuất lựa chọn giải pháp áp dụng công nghệ TNTM phù hợp giúp TKNL cho các dự án nhà cao tầng trên địa bàn TP HCM
Qua đó, luận văn làm rõ tình trạng áp dụng công nghệ TNTM, các công nghệ phổ biến hiện tại và khó khăn trong việc áp dụng chúng; kỳ vọng sẽ cung cấp những kiến thức, thông tin cần thiết để áp dụng, triển khai công nghệ TNTM một cách hiệu quả và bền vững trong tương lai
1.3.2.Phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là các công nghệ TNTM, ứng dụng, động lực thúc đẩy áp dụng và các lợi ích chúng mang lại, các yếu tố rào cản chính gây trở ngại, các xu hướng, các chiến lược, giải pháp, chủ trương và chính sách hiện tại liên quan đến các công nghệ này
Đối tượng tham gia khảo sát:
- CĐT/ đơn vị PTDA/ đơn vị quản lý và vận hành tòa nhà: Những cá nhân, tổ chức, công ty sở hữu và quản lý các tồ nhà tại TP HCM nhằm tìm hiểu kinh nghiệm thực tiễn và quan điểm về việc áp dụng công nghệ TNTM - Các doanh nghiệp hoạt động trong ngành xây dựng tại TP HCM: nhà thầu
thi công, các đơn vị tư vấn: TVTK, TVGS, các đơn vị cung cấp công nghệ/ giải pháp … nhằm nắm bắt kiến thức, kỹ năng và kinh nghiệm trong việc triển khai các công nghệ mới và tiên tiến trong xây dựng TNTM
Trang 211.4 Tình hình nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài
1.4.1.Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước
Bảng 1-1 Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước về chủ đề TNTM
STT Tên cơng trình
nghiên cứu Tác giả
Năm
xuất bản Nội dung thực hiện
01 IoT Middleware Platforms for Smart Energy Systems: An Empirical Expert Survey Alfalouji và cộng sự
2022 Trình bày đánh giá của chuyên gia về các yêu cầu, hạn chế và rào cản đối với việc triển khai phần mềm trung gian IoT quy mô lớn trong các hệ thống năng lượng của toà nhà thông minh 02 Barriers and challenges of Smart Building in the context of construction 4.0 RV Vargas và cộng sự
2022 Xác định các rào cản chính đối với việc phát triển các dự án TNTM dựa trên tài liệu sẵn có, khảo sát quan điểm của các chuyên gia có kinh nghiệm trong lĩnh vực này 03 Design and Implementation of Smart Building: A review of Current Research Trend Dongsu Kim và cộng sự 2022 Chỉ ra các xu hướng và tiến bộ công nghệ trong các giải pháp kỹ thuật số với hệ thống QLNL, hỗ trợ tìm hiểu để dự án hướng tới TNTM trong tương lai
04 A review of barriers to the adoption of SB Concepts in developing countries C.C Ejidike & M C Mewomo
Trang 221.4.2.Các cơng trình nghiên cứu trong nước
Bảng 1-2 Các cơng trình nghiên cứu trong nước về chủ đề TNTM
STT Tên công trình
nghiên cứu Tác giả
Năm
xuất bản Nội dung thực hiện
01 Tiết kiệm năng lượng trong Thiết kế - Xây dựng các cơng trình cao tầng và thương mại tại Việt Nam GS.TS KTS Nguyễn Hữu Dũng
2008 Nêu hiện trạng nguồn nguyên liệu trên toàn thế giới, khảo sát tổng quan và đưa ra các hoạt động cần thiết trong việc TKNL trong thiết kế và xây dựng các cơng trình cao tầng và thương mại tại Việt Nam 02 Proposed strategies
for designing
sustainable high-rise apartment buildings responding to critical urban issues in HCMC N.H.L Truong, N.H Giang, Trong Binh Duong
2018 Nghiên cứu tìm ra bộ 58 chiến lược áp dụng cho thiết kế chung cư cao tầng bền vững tại TP.HCM, xác định các vấn đề cấp thiết của TP HCM gắn liền với các dự án chung cư cao tầng
03 Design of high-rise dwelling houses for HCMC within the framework of the “Smart City” concept Nguyễn Hồng Loan, Nguyễn Văn Tín
2018 Tìm hiểu thiết kế nhà cao tầng tại TP HCM liên quan đến khung khái niệm “Thành phố thông minh” sử dụng phương pháp thu thập dữ liệu, phương pháp phân tích – tổng hợp và phương pháp mơ hình hóa 04 Ứng dụng cơng nghệ tri thức trong hệ thống quản lý Tịa nhà thơng minh ThS Nguyễn Văn Thọ (ĐH Ngân hàng TP HCM)
Trang 231.5 Phương pháp nghiên cứu
- Tham khảo các bài báo khoa học, tạp chí xây dựng, luận văn, các nghiên cứu về công nghệ TNTM đã thực hiện trước đó, kết hợp phỏng vấn cá nhân các đồng nghiệp, anh/ chị/ thầy/ cơ có kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghệ TNTM để tổng hợp và xây dựng bảng câu hỏi khảo sát về các yếu tố rào cản - Định lượng sơ bộ, hoàn chỉnh thang đo để nghiên cứu (dự kiến 85 mẫu) Xây
dựng thang đo Likert từ 1 đến 5 đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố rào cản trong việc áp dụng công nghệ TNTM tại các dự án nhà cao tầng - Ghi nhận kết quả từ những người tham gia phỏng vấn, nhận xét và đề xuất của
họ trong biện pháp giảm thiểu các rào cản áp dụng Kiểm tra độ tin cậy và đồng nhất của các biến đo lường bằng kiểm định Cronbach’s Alpha, phân tích EFA, CFA khám phá các mối quan hệ và mẫu cấu trúc ẩn trong các biến, kiểm tra tính hội tụ và phân biệt nhằm đánh giá độ phù hợp của mơ hình với dữ liệu thực tế và đánh giá khả năng phân biệt giữa các nhóm trong mơ hình
- Từ các kết quả trên, đánh giá, phân tích các yếu tố rào cản nhằm góp phần đưa ra đề xuất lựa chọn giải pháp công nghệ phù hợp để áp dụng đối với dự án nhà cao tầng trên địa bàn TP HCM
1.6 Đóng góp của nghiên cứu
1.6.1.Đóng góp về thực tiễn
Luận văn xác định và phân tích các cơng nghệ TNTM đang áp dụng hiện nay, có thể là cơ sở lý thuyết để các đơn vị đang có nhu cầu tìm hiểu về các cơng nghệ TNTM biết được tình hình áp dụng hiện tại, xu hướng công nghệ, các ưu nhược điểm của từng công nghệ để lựa chọn phù hợp và áp dụng vào dự án của mình, biết được các yếu tố rào cản, từ đó xây dựng đối sách hợp lý để hạn chế chúng trong tương lai
1.6.2.Đóng góp về học thuật
Trang 241.7 Giới thiệu cấu trúc luận văn
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài công nghệ TNTM và lý do lựa chọn
đề tài; trình bày mục tiêu, phương pháp nghiên cứu, tình hình nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước cũng như ý nghĩa của đề tài
Chương 2: Trình bày và phân tích cơ sở các lý thuyết liên quan, khái niệm cần
làm rõ về công nghệ TNTM Giới thiệu các công nghệ, các yếu tố thúc đẩy, xu hướng công nghệ này và các rào cản áp dụng chúng trong dự án nhà cao tầng tại TP HCM
Chương 3: Trình bày quy trình và phương pháp thực hiện để đạt được mục tiêu
nghiên cứu, thu thập dữ liệu đầu vào là các yếu tố rào cản áp dụng công nghệ TNTM trong các dự án nhà cao tầng Giới thiệu phương pháp phỏng vấn và phân tích dữ liệu được áp dụng như: Cronbach’s Alpha, EFA, CFA
Chương 4: Trình bày kết quả và xử lý phân tích dữ liệu thu thập được từ kết
quả phỏng vấn và kết quả khảo sát, số liệu nghiên cứu, diễn giải bằng các bảng và đồ thị minh họa trực quan
Chương 5: Đánh giá và so sánh kết quả nghiên cứu với lý thuyết đã trình bày
Đưa ra giải thích và ý nghĩa của kết quả nghiên cứu
Chương 6: Đề xuất phương pháp lựa chọn công nghệ TNTM phù hợp cho dự
án Kết luận, tóm tắt những phần đạt được trong quá trình nghiên cứu, đưa ra những khuyến nghị và hướng phát triển tiếp theo của đề tài trong tương lai
Tài liệu tham khảo: Trích dẫn các nguồn thông tin, tài liệu tham khảo liên quan
phục vụ mục đích nghiên cứu của luận văn
Kết luận chương 1
Trang 25CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Tổng quan công nghệ TNTM đối với xã hội hiện đại
Cơng nghệ TNTM góp phần đáng kể vào sự phát triển của ngành xây dựng tại Việt Nam hiện nay Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ và sự tăng cường nhận thức về lợi ích của việc áp dụng chúng trong quản lý và vận hành tòa nhà, ngành xây dựng Việt Nam đang chứng kiến một sự thay đổi tích cực trong cách tiếp cận và triển khai các dự án xây dựng Các dự án chung cư, văn phòng và trung tâm thương mại ở Việt Nam đang đẩy mạnh triển khai và áp dụng các công nghệ thông minh để nâng cao chất lượng và hiệu quả của tịa nhà [6] Cơng nghệ TNTM tăng cường tiện ích và giúp tiết kiệm năng lượng, các hệ thống điều khiển tự động tạo ra môi trường sống và làm việc thoải mái, mang lại lợi ích cho cư dân và người sử dụng tịa nhà, góp phần giảm thiểu tác động đến môi trường và tạo ra một hệ thống xây dựng bền vững Ngoài ra, công nghệ TNTM cung cấp những giải pháp quản lý dự án hiệu quả và nâng cao chất lượng công trình Hệ thống giám sát từ xa và điều khiển tự động giúp theo dõi và kiểm soát hiệu suất của các hệ thống và thiết bị trong tòa nhà, tăng cường khả năng quản lý và tối ưu sử dụng, kiểm soát các truy cập và hệ thống báo cháy tự động giúp giảm thiểu các rủi ro liên quan đến an ninh và an toàn
Trang 262.2 Khái niệm Nhà cao tầng
Từ lâu, các tòa nhà cao tầng đã trở thành một phần thiết yếu để phục vụ mục đích kinh doanh và thương mại ở các khu đô thị, nhất là những khu vực sầm uất có giá đất đắt đỏ tại trung tâm TP HCM như Quận 1, Quận 3, quận Bình Thạnh, … Khi đơ thị hóa trở thành khía cạnh quan trọng của cuộc sống hiện đại, nhu cầu về không gian, nhu cầu cư ngụ khi dân số ngày càng tăng là rất cần thiết, và việc phát triển theo chiều dọc tối ưu diện tích chiếm chỗ hơn nhiều so với phát triển theo chiều ngang
Theo Uỷ ban Nhà cao tầng Quốc tế, cơng trình mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với dự án thơng thường thì được gọi là nhà cao tầng Tại Việt Nam, theo TCXDVN 323: 2004 “Nhà ở cao tầng - Tiêu chuẩn thiết kế” thì nhà ở cao tầng là loại nhà ở, căn hộ có chiều cao từ 9 - 40 tầng (trên 40 tầng thường gọi là nhà siêu cao tầng)
Hình 2-1 Hình minh hoạ nhà cao tầng - dự án Landmark 81 tại TP HCM
2.3 Tổng quan về tiêu thụ năng lượng trong các tòa nhà cao tầng
Các tòa nhà là nơi tiêu thụ một phần ba nguồn tài nguyên của thế giới, tiêu thụ một lượng lớn năng lượng và sinh ra nhiều chất thải xây dựng [8] Việc sử dụng nguồn lực xây dựng quá mức đã tạo ra nhiều vấn đề môi trường cần được giải quyết khẩn cấp, cùng sự phát triển nhanh chóng của CNTT và các cảnh báo về tiêu thụ năng lượng trong các năm trở lại đây chính là sự thúc đẩy để phát triển TNTM
Trang 27hơn tốc độ tăng trưởng GDP trong 10 năm qua Theo báo cáo của EVN vào năm 2022, công suất tiêu thụ điện toàn quốc càng ngày càng tăng cao [9]; đến tháng 4/2023 điện tiêu thụ trung bình tại TP HCM đạt 85,91 triệu kWh/ngày - vượt xa con số trong cùng tháng của các năm trước đó khi tất cả đều dưới 80 triệu kWh/ngày, xác lập “kỷ lục mới” về điện năng tiêu thụ
Hình 2-2 Biểu đồ cơng suất tiêu thụ điện tồn quốc tính đến 2022 (Nguồn: EVN)
Theo khảo sát của Trung tâm tiết kiệm năng lượng TP.HCM, việc sử dụng năng lượng trong các tòa nhà hiện nay ở TP.HCM gặp nhiều vấn đề bất cập và lãng phí
Hình 2-3 Thống kê tiêu thụ năng lượng trong các tòa nhà
(nguồn: Trung tâm Tiết kiệm năng lượng TP HCM)
Trang 28TP.HCM xây dựng khoảng 3.5 triệu m2 các cơng trình mới hàng năm, dẫn đến nhu cầu năng lượng lớn trong các tòa nhà cao tầng TP HCM chi ra 14%-15% GDP cho nhu cầu năng lượng, tức là gần 13.000 tỷ đồng hàng năm [9] Đây là một tín hiệu đáng chú ý và đòi hỏi sự quan tâm và phải đối mặt với những thách thức trong việc quản lý sử dụng năng lượng khi sự tăng đột biến này có thể gây áp lực lớn lên hệ thống điện và hệ thống truyền tải năng lượng Cũng trong báo cáo của Bộ Xây dựng 2022, tỷ lệ SDNL trong các tòa nhà cao tầng ở Việt Nam chiếm khoảng 35-40% tổng năng lượng tiêu dùng của cả nước, tuy nhiên khoảng 80-90% cơng trình xây dựng tại
Việt Nam khơng tích hợp TKNL trong khâu thiết kế và vận hành (theo thống kê của USAID), nhiều tòa nhà chưa quan tâm đến giải pháp đầu tư công nghệ trong hệ thống
chiếu sáng, HVAC và sử dụng vật liệu cách nhiệt để TKNL, phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế Ví dụ như bệnh viện 500 giường - 9 tầng Long An, sau 5 năm vận hành tiêu tốn nhiều điện năng và không thu đủ để bù đắp chi phí, gây khó khăn cho tỉnh; Bệnh viện đa khoa 500 giường tỉnh Yên Bái mỗi năm tiêu tốn khoảng 40 tỷ đồng tiền điện, 3 tỷ đồng tiền nước; Bệnh viện đa khoa An Giang 600 giường mỗi tháng tiêu thụ khoảng 3 tỷ đồng tiền điện, thu không đủ chi, phải tiết giảm vận hành Nguyên nhân gây ra tình trạng này bao gồm việc thiếu sự đồng bộ trong chính sách TKNL, cũng như thiếu quy định, tiêu chuẩn kỹ thuật hướng dẫn đầy đủ về TKNL trong xây dựng Các vấn đề phổ biến bao gồm lắp đặt và bảo dưỡng hệ thống điều hịa khơng khí khơng đúng cách, vỏ ngồi cơng trình khơng đạt u cầu TKNL và sử dụng thiết bị
chiếu sáng không hiệu quả (theo Báo Tuổi trẻ) Ngoài ra, hiểu biết và thực hiện các
biện pháp TKNL của người sử dụng còn hạn chế, mặc dù Bộ Xây dựng đã đưa ra nhiều tiêu chuẩn và hướng dẫn, nhưng chưa có sự đồng bộ và biện pháp cụ thể cho việc TKNL trong các cơng trình xây dựng, tiềm năng tiết kiệm này trong các tòa nhà hiện nay vẫn chưa được khai thác triệt để
Trang 29yếu tố được khách hàng ưu tiên Một tòa nhà SDNLTK & HQ phải dựa trên ba yếu
tố đồng bộ: 1 là Thiết kế, 2 là Công nghệ và 3 là Quản trị năng lượng Do đó, việc
nghiên cứu áp dụng công nghệ TNTM để quản lý năng lượng là một giải pháp sống còn đối với các dự án đầu tư để đạt các lợi ích về quản lý năng lượng, tối ưu hóa sản xuất, giảm chi phí vận hành và bảo trì, nâng cao nhận thức và kiến thức của nhân viên về việc SDNLTK & HQ
2.4 Khái niệm Tồ nhà thơng minh
Thuật ngữ “Tịa nhà thông minh (Smart Building)” được đưa ra lần đầu tiên bởi United Technology Building Systems Corporation vào năm 1981 tại Hoa Kỳ, và tòa nhà City Place ở Hartford, Connecticut được xem là TNTM đầu tiên trên thế giới [10] Kể từ đó, nhiều định nghĩa khác nhau đã được đề xuất cho khái niệm TNTM
Hình 2-4 Khung khái niệm về Tịa nhà thơng minh [11]
Ban đầu, các định nghĩa tập trung chủ yếu vào khía cạnh cơng nghệ của TNTM, tuy nhiên gần đây các định nghĩa về TNTM đã thay đổi trọng tâm, tập trung vào tương tác người dùng, thay đổi xã hội và cải thiện chất lượng cuộc sống [10] Công nghệ TNTM không chỉ áp dụng cho nhà cao tầng mà cịn có thể được sử dụng trong trung tâm mua sắm, bệnh viện, trường học, nhà ở gia đình, căn hộ và nhiều loại khác
Trang 30Bảng 2-1 Bảng tổng hợp quan điểm về TNTM qua các thời kỳ
Nguồn Quan điểm về tồ nhà thơng minh
Viện Tịa nhà Thơng minh
Hoa Kỳ (the Intelligent Building Institute of the United States)
TNTM cung cấp môi trường hiệu quả và tiết kiệm thông qua việc tối ưu hóa bốn yếu tố cơ bản: Cấu trúc, Hệ thống, Dịch vụ và Quản lý cũng như mối quan hệ qua lại giữa chúng
Tập đoàn TNTM Châu Âu
(the European Intelligent Building Group)
TNTM tạo ra môi trường tối đa hóa hiệu quả cho những người sử dụng, quản lý tài nguyên hiệu quả tương ứng cơ sở vật chất và chi phí tối thiểu
Viện Xây dựng Thông
minh Washington (the Intelligent Building
Institution in Washington)
TNTM có hệ thống kiểm soát dịch vụ tự động, tích hợp nhiều hệ thống để quản lý hiệu quả các nguồn lực nhằm tối đa hóa hiệu suất, tiết kiệm chi phí đầu tư và vận hành linh hoạt
Bộ Cơng trình Cơng cộng
Chính phủ Singapore (the Public Works Department of Singapore’s government)
TNTM phải đáp ứng ba điều kiện:
- Có hệ thống điều khiển tự động, giám sát các thiết bị như: ĐHKK, ánh sáng, an ninh, cứu hỏa, … - Có cơ sở hạ tầng tốt để có thể truyền dữ liệu - Có đầy đủ các phương tiện truyền thơng
Vattano, 2014 TNTM là xu hướng mới tích hợp các ý tưởng về sự linh động của công nghệ, kinh tế, con người, chính phủ, mơi trường Góp phần giảm tác động của hoạt động xây dựng đối với môi trường
Taktak, Abdennadher và Rodriguez, 2017
Shahrour và Younes, 2018
TNTM bao gồm sự phát triển của TK-XD, sử dụng vật liệu mới và khả năng duy trì vịng đời Mục đích để giảm mức độ SDNL, nâng cao sự thoải mái và giảm tác động tiêu cực đến sức khỏe và môi trường
Trang 31Trong nhiều trường hợp, TNTM kết hợp các đặc điểm của tòa nhà bền vững và
tòa nhà xanh, nên dễ nhầm lẫn với tịa nhà khơng sử dụng năng lượng (nearly zero engerny) hay tòa nhà thụ động (passive house) Thông qua các định nghĩa về TNTM
ở Bảng 2-1, định nghĩa “Tịa nhà thơng minh” là tịa nhà tích hợp cơng nghệ và quy trình thông minh để tạo ra một cơ sở vật chất an toàn, thoải mái và hiệu quả hơn cho người sử dụng, vận hành hiệu quả hơn cho CĐT, thân thiện hơn với mơi trường
Hình 2-5 Tổng hợp các yếu tố tạo nên khái niệm TNTM
2.5 Các công nghệ trong Tồ nhà thơng minh
Cơng nghệ trong TNTM là một yếu tố quan trọng trong lĩnh vực xây dựng và quản lý tịa nhà Các cơng nghệ này đảm bảo tính hiệu quả và tiện ích cao cho cả người sử dụng và đơn vị quản lý, đồng thời tạo ra môi trường sống và làm việc thông minh, tiết kiệm năng lượng và bền vững Tại Việt Nam nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng, với sự phát triển đơ thị nhanh chóng, đặc biệt là các dự án nhà cao tầng cũng đang dần chuyển hướng áp dụng các cơng nghệ TNTM để tối ưu hóa hiệu suất và tiện ích cho các tịa nhà
Hình 2-6 Các thành phần cơng nghệ phổ biến trong một TNTM [12]
TỒ NHÀ THƠNG MINH
Hệ thống tích hợp cơng nghệ
Tiết kiệm
năng lượng Thân thiện với môi trường
Trang 322.5.1.Công nghệ cảm biến và điều khiển
Công nghệ cảm biến (Sensors) và công nghệ bộ điều khiển (Actuators) là hai
thành phần quan trọng trong TNTM, dùng để thu thập thông tin và thực hiện các hành động dựa trên dữ liệu thu thập được từ môi trường xung quanh
Công nghệ cảm biến: Các công nghệ cảm biến được sử dụng trong tòa nhà
thông minh thu thập dữ liệu về các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, chất lượng khơng khí, chuyển động, âm thanh, áp suất, Các cảm biến này có thể được lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau trong tịa nhà để cung cấp thông tin chi tiết về môi trường nội và ngoại thất Dữ liệu từ cảm biến được truyền đến hệ thống điều khiển để phân tích và điều chỉnh các hệ thống và thiết bị trong tịa nhà
Cơng nghệ bộ điều khiển: Bộ điều khiển là các thiết bị được sử dụng để thực
hiện các hành động dựa trên dữ liệu thu thập từ cảm biến Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ hệ thống điều khiển và thực hiện các hành động như bật/ tắt, điều chỉnh mức độ hoạt động hoặc thay đổi trạng thái của các thiết bị
Kết hợp công nghệ cảm biến và bộ điều khiển, TNTM có thể tự động điều chỉnh để TKNL, cung cấp an ninh và thoải mái cho người dùng như:
- Cảm biến ánh sáng: đo mức độ chiếu sáng trong các không gian trong
tịa nhà Dựa trên dữ liệu, BAS có thể tự động điều chỉnh độ sáng của đèn trong phòng để TKNL và tối ưu tiện ích Hoặc trong ngày nắng, các rèm cửa có thể tự động đóng để ngăn ánh sáng mặt trời
- Cảm biến chuyển động & điều khiển an ninh: điều chỉnh hệ thống chiếu
sáng ở khu vực khơng có hoạt động Hoặc khi phát hiện chuyển động hệ thống an ninh có thể tự động kích hoạt hệ thống báo động, gửi thơng báo đến người dùng, ghi lại hình ảnh từ camera an ninh và xử lý sự cố
- Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, áp suất: Đo và kiểm sốt mơi trường trong tịa
Trang 33Hình 2-7 Cảm biến được lắp đặt trong và ngồi các TNTM
Ví dụ, hiện nay nhiều tồ nhà tại TP HCM đã áp dụng công nghệ Smart Parking kết hợp các yếu tố như cảm biến, mạng lưới kết nối và ứng dụng di động để cung cấp thông tin và hỗ trợ cho người dùng trong việc tìm kiếm và quản lý chỗ đỗ xe một cách hiệu quả Với công nghệ nhận diện biển số thông minh sẽ giúp cho việc check-in diễn ra một cách tự động, cư dân ra/ vào bãi đỗ xe một cách thuận tiện, nhanh chóng mà vẫn đảm bảo an ninh, tránh được tình trạng kẹt xe lúc cao điểm
Hình 2-8 Chung cư Sunshine Diamond River áp dụng công nghệ Smart Parking
2.5.2.Hệ thống mạng và giao tiếp
Hệ thống mạng và giao tiếp (Networking và Communicating) là một phần quan
Trang 34Hệ thống mạng trong TNTM bao gồm việc thiết kế và triển khai mạng máy tính và hạ tầng mạng phù hợp Điều này bao gồm việc lựa chọn các công nghệ mạng như:
- Mạng có dây (Wired Networks): sử dụng cáp Ethernet, LoRaWAN hoặc cáp
quang để kết nối các thiết bị, đảm bảo tốc độ truyền dữ liệu nhanh và ổn định
- Mạng không dây (Wireless Networks): sử dụng công nghệ Wi-Fi hoặc
Bluetooth để kết nối các thiết bị, linh hoạt trong việc di chuyển và kết nối
Hình 2-9 Điều khiển các thiết bị khác nhau trong tòa nhà
Giao thức giao tiếp: Các giao thức giao tiếp sử dụng trong TNTM cho phép
truyền dữ liệu giữa các thiết bị và hệ thống Các giao thức như IP, MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), RESTful APIs, Bluetooth, hay Zigbee được sử dụng
để giao tiếp giữa các cảm biến, bộ điều khiển và các thiết bị khác nhau trong TNTM
Giao tiếp người-máy: Công nghệ giao tiếp người-máy cho phép người dùng
tương tác và điều khiển các hệ thống và thiết bị trong TNTM Bao gồm giao diện người dùng trực quan như màn hình cảm ứng, ứng dụng di động, hoặc trợ lý ảo thơng minh như giọng nói hay điều khiển bằng cử chỉ
Giao tiếp từ xa: Cho phép người dùng truy cập và điều khiển các thiết bị và hệ
thống từ xa thơng qua mạng internet Người dùng có thể sử dụng các Apps (ứng dụng di động) hoặc giao diện Web để kiểm soát ánh sáng, nhiệt độ, hệ thống an ninh, hoặc
Trang 35Tích hợp dữ liệu và phân tích: Cho phép thu thập dữ liệu từ các thiết bị và hệ
thống, sau đó có thể được phân tích và sử dụng để cải thiện hiệu suất, tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa các hoạt động trong tịa nhà Ví dụ, dữ liệu từ cảm biến nhiệt độ và cảm biến ánh sáng có thể được sử dụng để điều chỉnh hệ thống ĐHKK và hệ thống chiếu sáng để tối ưu hóa tiện ích và tiết kiệm năng lượng
Hình 2-10 Cấu trúc kết nối trong Tịa nhà thơng minh
2.5.3.Các thiết bị điều khiển thông minh
Các thiết bị điều khiển thông minh (Smart Control Devices) trong TNTM cung
cấp khả năng kiểm soát và quản lý các hệ thống và thiết bị trong tòa nhà
Thiết bị điều khiển thông minh điều khiển từ xa, công tắc thông minh, ổ cắm
thông minh, bộ điều khiển trung tâm và các thiết bị tương tự, được tích hợp cơng nghệ thơng minh và kết nối mạng Người dùng có thể điều khiển các chức năng của hệ thống như ánh sáng, điều hịa khơng khí, hệ thống âm thanh, cửa tự động, hệ thống
Trang 36Giao diện người dùng thông minh: Công nghệ này cung cấp giao diện người
dùng trực quan và dễ sử dụng để tương tác với thiết bị điều khiển thơng minh Giao diện có thể là màn hình cảm ứng trên thiết bị di động, ứng dụng điều khiển từ xa, hoặc giao diện trực quan trên tường hoặc bảng điều khiển trong tòa nhà Người dùng có thể điều chỉnh và điều khiển các thiết bị thông qua các tùy chọn và lệnh dễ dàng Thiết bị điều khiển có thể là PDA, Tablet PC, Ưu điểm chính của việc sử dụng RF
đến IRDA (công nghệ được sử dụng trong điều khiển TV) là hoạt động ở khoảng cách
xa và không cần tầm nhìn trực tiếp Điều khiển từ xa cho phép cập nhật thơng tin và điều khiển tịa nhà từ xa bằng cách sử dụng SMS IVR hoặc qua Internet
Hình 2-11 Dự án Sunshine Horizon sử dụng thiết bị điều khiển thơng minh
Tích hợp và tương tác: cho phép tích hợp và tương tác với các hệ thống và
thiết bị khác trong TNTM, có khả năng kết nối với các hệ thống như hệ thống chiếu sáng, hệ thống ĐHKK, hệ thống âm thanh, hệ thống an ninh và các thiết bị thông minh khác Tương tác giữa các thiết bị này cho phép thiết lập các kịch bản tự động, kết hợp các hoạt động và điều khiển toàn bộ TNTM một cách tự động và thơng minh
Tự động hóa và lập trình: Thiết bị điều khiển thơng minh cho phép người dùng
Trang 37Thu thập dữ liệu về tiêu thụ năng lượng và hiệu suất của hệ thống chiếu sáng,
từ đó cung cấp thơng tin và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng trong tịa nhà Điều này giúp dễ dàng kiểm soát năng lượng sử dụng và giảm chi phí vận hành
Bảng điều khiển trung tâm: có thể điều khiển tất cả các thiết bị và nhận biết
trạng thái hoạt động của chúng Màn hình được trang bị cơng nghệ cảm ứng giúp tăng thêm tính dễ sử dụng và khơng u cầu bất kỳ đầu vào nào khác để sử dụng
Hình 2-12 Dự án Sunshine Sky City sử dụng Thermostat điều khiển khu vực thương mại
Trang 38Hoặc có thể kể đến việc điều khiển thơng minh bằng BMS Các thông tin sau khi nhận được từ hệ thống điện được đưa về hệ thống BMS Tại các máy tính điều khiển trung tâm, người vận hành thực hiện giám sát các thiết bị bảo vệ của các tủ điện phân phối nguồn chính và phụ trên màn hình Mỗi thay đổi của các điểm trạng thái làm thay đổi màu sắc của điểm điều khiển trên màn hình đồ hoạ cũng như có các báo cáo báo lỗi tại thời điểm xảy ra sự cố theo thời gian
Hình 2-14 Hệ thống BMS quản lý chiếu sáng khu vực hành lang
Trang 39Áp dụng giải pháp quản lý thông minh trong tịa nhà cịn mang lại các lợi ích:
- Đơn giản hóa quy trình vận hành: Các quy trình và chức năng lặp lại
được hệ thống và tự động hóa để giảm tải khối lượng công việc
- Tiết kiệm thời gian đào tạo: Hướng dẫn trực tiếp và giao diện người-máy
trực quan giúp giảm thời gian đào tạo cho nhân viên vận hành
- Khả năng phản ứng nhanh đối với yêu cầu và sự cố xảy ra trong tòa nhà - Quản lý sử dụng năng lượng một cách tiết kiệm và hiệu quả
- Quản lý tốt hơn: sử dụng hệ thống lưu trữ thông minh, nhắc nhở bảo trì
bảo dưỡng và thiếp lập các báo cáo tự động
- Khả năng linh hoạt trong việc điều chỉnh, lập trình, nâng cấp và mở rộng
hệ thống theo nhu cầu
Với tuổi thọ dự kiến lên tới 40 năm, chi phí đầu tư ban đầu cho các công nghệ trong TNTM sẽ trở nên rất nhỏ so với tổng chi phí đầu tư vận hành Thơng thường, chi phí vận hành chiếm khoảng 70% - 75% tổng chi phí, trong khi chi phí đầu tư cho thiết kế và xây dựng áp dụng các công nghệ này ban đầu chỉ chiếm khoảng 11% [14] Hơn nữa với những lợi ích và tính kinh tế mà hệ thống quản lý và điều khiển thông
minh đem lại, chỉ sau một thời gian ngắn (3-7 năm) là có thể thu hồi vốn đầu tư ban
đầu cho hệ thống công nghệ này
2.5.4.Công nghệ sinh trắc học
Công nghệ sinh trắc học trong TNTM dựa trên các đặc điểm và đặc trưng duy nhất của mỗi người như: vân tay, khuôn mặt, võng mạc mắt, hoặc dấu vân tay để xác thực và quản lý truy cập, mở khóa cửa, thay vì chìa khóa hoặc thẻ từ, cho phép nhận dạng hoặc thiết lập cá nhân; giúp đơn vị quản lý và vận hành theo dõi, kiểm sốt hoạt động trong tồ nhà, ghi lại thơng tin về thời gian và vị trí truy cập, tạo ra một hệ thống giám sát và báo cáo hoạt động Tích hợp với các thiết bị và dịch vụ khác tuỳ theo yêu cầu như: Thiết lập Face ID gọi thang máy, mở cửa ra vào, chấm công, tủ locker, …
Trang 40hình (như đeo khẩu trang); một số công nghệ bị đánh lừa bởi các kỹ thuật giả mạo
hoặc hình ảnh nhân tạo, làm giảm tính an tồn và độ tin cậy của hệ thống Do đó cần có các biện pháp bổ sung để đảm bảo tính chính xác và phịng ngừa gian lận Ngồi ra, các cơng nghệ này u cầu đầu tư về phần cứng và phần mềm dẫn đến tăng chi phí ban đầu Mối lo ngại về bảo mật thông tin và an ninh dữ liệu, việc thu thập và lưu trữ thông tin sinh trắc học của người dùng đòi hỏi sự đảm bảo về an ninh thông tin và tuân thủ các quy định về quyền riêng tư
Hình 2-16 Dự án Sunshine Sky City áp dụng FaceID quản lý chấm công, gọi thang, … Mặc dù vẫn cịn một số nhược điểm nhưng cơng nghệ sinh trắc học vẫn là một phương pháp tiên tiến và hiệu quả trong việc xác thực và quản lý truy cập khi áp dụng chúng vào các toà nhà Một số tịa nhà văn phịng áp dụng cơng nghệ thông minh tại TP HCM như: Viettel Tower, Saigon Centre, Bitexco Financial Tower hay The Metropole Thủ Thiêm, …
2.5.5.Hệ thống quản lý năng lượng thông minh
Hệ thống năng lượng tái tạo trong một TNTM là một thành phần quan trọng giúp tối ưu hóa sử dụng năng lượng và giảm tiêu thụ năng lượng không cần thiết
Hệ thống điện mặt trời: Sử dụng các tấm pin năng lượng mặt trời để chuyển