Nghiên cứu thiết kế mô hình nhà ở sinh thái dựa trên nguyên tắc tiết kiệm năng lượng và tận dụng các nguồn tài nguyên tái tạo

Trong điềukiện ô nhiễm môi trường xảy ra nhiều như hiện nay, cùng với hiện trạng thiếu thốn về nhà ở, việc xây dựng nhà ở sinh thái sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo nhưnước mưa, năng

Để cố gắng đạt được mục tiêu đề ra, con người đã không ngừng khai thác và sửdụng quá mức các nguồn tài nguyên, đặc biệt là lạm dụng quá mức và hoan phí cácnguồn tài nguyên tái tạo (gió, mặt trời, nước…) dẫn đến nguy cơ cạn kiệt nguồn tàinguyên này trong tương lai gần

Bản chất của sự cạn kiệt các nguồn tài nguyên tái tạo gắn liền với cách mà chúng

ta sống Đó là sự gia tăng dân số loài người, là cách mà loài người tiêu thụ khônghợp lý và quá mức các nguồn tài nguyên tái tạo, các hệ thống kinh tế thiếu sự địnhgiá thích hợp cho môi trường, các cấu trúc xã hội không hợp lý, và những yếu kémtrong hệ thống pháp lý và nhà nước Năng lượng tái tạo là một nguồn tài nguyênquan trọng cho phát triển bền vững, việc tìm kiếm những phương thức tiết kiệm tàinguyên (năng lượng) tái tạo là rất cần thiết nếu muốn năng lượng được bảo tồn

Trong những năm gần đây, nhu cầu “sống xanh”, sống hòa hợp thân thiện vớimôi trường càng được trở nên ưa chuộng Nhà ở sinh thái là một trong nhữngphương thức tiết kiệm năng lượng Đặc biệt, những năng lượng tự nhiên, năng lượngsạch, năng lượng tái tạo càng lúc càng được mọi người ưu tiên sử dụng Trong điềukiện ô nhiễm môi trường xảy ra nhiều như hiện nay, cùng với hiện trạng thiếu thốn

về nhà ở, việc xây dựng nhà ở sinh thái sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo nhưnước mưa, năng lượng mặt trời, gió, năng lượng Biogas là một xu hướng thong

minh Chính vì vậy đề tài: “Nghiên cứu thiết kế mô hình nhà ở sinh thái dựa trên nguyên tắc tiết kiệm năng lượng và tận dụng các nguồn tài nguyên tái tạo” được

thực hiện với mục tiêu cải thiện môi trường đô thị, định hình một lối sống mới chongười dân đô thị.

2 Mục đích đề tài

- Nghiên cứu thiết kế mô hình nhà ở sinh thái dựa trên nguyên tắc tiết kiệmnăng lượng và tận dụng các nguồn tài nguyên tái tạo

3 Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là nhà ở sinh thái áp dụng cho Việt Nam, đặc biệt là TpHCM

4 Giới hạn đề tài

- Chỉ thiết kế mô hình cho nhà ở sinh thái với diện tích xây dựng 246 m2 cho

5-6 người thuộc 3 thế hệ (theo kết quả khảo sát về thị hiếu của người dân thànhphố Hồ Chí Minh)

5 Nội dung đề tài

 Đánh giá tiềm năng phát triển của nhà ở sinh thái tại Việt Nam

 Thiết kế mô hình nhà ở sinh thái tiết kiệm năng lượng

 Nhận định hiệu quả khi áp dụng mô hình

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp luận

Dựa trên 2 phương pháp:

- Kỹ thuật môi trường: thông gió, xử lý phân hủy chất thải rắn,…

- Sản xuất sạch hơn: tiết kiệm năng lượng, tận dụng nguồn tài nguyên tái tạo

6.2 Phương pháp cụ thể

Các phương pháp cụ thể được áp dụng là:

- Phương pháp điều tra, khảo sát, phỏng vấn

- Phương pháp thu thập số liệu

- Phương pháp đánh giá

- Phương pháp ý kiến chuyên gia

 Phương pháp điều tra, khảo sát, phỏng vấn

Trên cơ sở thu thập thông tin, sưu tầm điều tra gián tiếp hoặc dựa vào các kết quảđiều tra sẵn có trên sách, báo và phương tiện thông đại chúng cùng với việc phântích, khảo sát, đánh giá hiện trạng nhà ở sinh thái ở Việt Nam và trên thế giới Từ đólựa chọn đưa ra các giải pháp thích hợp và khả thi cho việc thiết kế mô hình

 Phương pháp thu thập thông tin

Tham khảo, tổng hợp các báo cáo về tài nguyên tái tạo (năng lượng tái tạo), các

dự án cải tạo quy hoạch khu đô thị sinh thái, các ứng dụng của các thiết bị hoạt độngdựa trên nguồn năng lượng này…

 Phương pháp thống kê phân tích số liệu

Tổng kết, đánh giá, khằng định lại những đặc điểm sinh thái – xã hội của nhà ở cổtruyền Việt Nam, nghiên cứu về hình khối và hướng nhà tiết kiệm năng lượng, xácđịnh các bước đi trong việc sinh thái hoá thiết kế nhà ở

 Phương pháp đánh giá và phương pháp ý kiến chuyên gia

Sử dụng phương pháp điều tra theo dạng phiếu hỏi thăm nhằm khai thác thông tin

về nhu cầu nhà ở sinh thái của người dân tại địa phương

Thiết kế mô hình nhà ở sinh thái trên nguyên tắc tiết kiệm năng lượng và tậndụng các nguồn tài nguyên tái tạo

- Đề tài nghiên cứu mang tính thiết thực, khả thi có thể áp dụng trên thực tế

- Mô hình là bước đổi mới trong thiết kế, xây dựng nhà ở

- Mô hình nhà ở sinh thái không chỉ là phương pháp để tiết kiệm năng lượng,

sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên tái tạo mà còn tiết kiệm được chi phì xâydựng, vận hành và thân thiện với môi trường, tạo tiền đề cho sự phát triển bềnvững trong tương lai

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ

ĐÔ THỊ SINH THÁI VÀ NHÀ Ở SINH THÁI

1 ĐÔ THỊ SINH THÁI

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG

1.2 NHỮNG NGUYÊN TẮC CỦA ĐÔ THỊ SINH THÁI

1.3 NHỮNG TIÊU CHÍ QUY HOẠCH CỦA ĐÔ THỊ SINH THÁI

1.4 NHỮNG CHỈ TIÊU XÂY DỰNG ĐÔ THỊ SINH THÁI

1.5 MỘT SỐ MÔ HÌNH ĐÔ THỊ SINH THÁI

2 NHÀ Ở SINH THÁI

2.1 KHÁI NIỆM

2.2 ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN LOẠI NHÀ Ở SINH THÁI

2.3 TIÊU CHÍ XÂY DỰNG NHÀ Ở SINH THÁI

2.4 MỘT SỐ MÔ HÌNH NHÀ Ở SINH THÁI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG

3 TÌNH HÌNH NHÀ Ở SINH THÁI TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

3.1 TÌNH HÌNH NHÀ Ở SINH THÁI TRÊN THẾ GIỚI

3.2 TÌNH HÌNH NHÀ Ở SINH THÁI Ở VIỆT NAM

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐÔ THỊ SINH THÁI VÀ NHÀ Ở

SINH THÁI 1.1 Đô thị sinh thái

1.1.1 Khái niệm chung

Thành phố sinh thái là thành phố đảm bảo sự cân bằng với thiên nhiên, hay cụ thểhơn là sự định cư cho phép các cư dân sinh sống trong điều kiện chất lượng cuộcsống nhưng sử dụng tối thiểu các nguồn tài nguyên thiên nhiên

Thành phố sinh thái bền vững là các đô thị mật độ thấp, dàn trải, được chuyển đổithành mạng lưới các khu dân cư đô thị mật độ cao hoặc trung bình có quy mô giớihạn được phân cách bởi các không gian xanh Hầu hết mọi người sinh sống và làmviệc trong phạm vi khoảng cách đi bộ và đi xe đạp

Ý tưởng về một đô thị sinh thái ban đầu đã xuất hiện từ cuối thế kỷ XIX dưới têngọi Thành phố vườn (Garden-City), là một phương án quy hoạch đô thị của EbenezerHoward nhằm giải quyết các vấn đề môi sinh của đô thị ở thời điểm khởi đầu quátrình hiện đại hóa Ý tưởng này ngay lập tức trở thành một phong trào lan rộng trongcộng đồng Châu Âu và các nước công nghiệp trên thế giới, và lúc bấy giờ được xemnhư công cụ hữu hiệu để giải quyết các vấn đề môi trường đô thị đang là hậu quả củaquá trình công nghiệp hóa Đối với các nước công nghiệp, đây là bước tất yếu trong

quá trình phát triển nhằm đạt đến một đô thị phát triển bền vững Nhìn lại lịch sửphát triển, đô thị hóa ở quy mô lớn thực tế là hậu quả của quá trình công nghiệp hóa,phát sinh từ nhu cầu tập trung lực lượng sản xuất để phục vụ sản xuất công nghiệp,tạo thành các khu dân cư đông đúc Đô thị hóa diễn ra làm phát sinh vô vàn các vấn

đề về môi trường tự nhiên và xã hội và kết cục là đòi hỏi các phương án hiện đại hóa

để giải quyết các vấn đề đó khi nhu cầu đòi hỏi và điều kiện cho phép Việc quyhoạch sinh thái đô thị là khâu tiếp theo tất yếu của quá trình hiện đại hóa đô thị

Ở các nước công nghiệp phát triển, quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa rồi đếnhiện đại hóa đã diễn ra một cách tự nhiên và tuần tự, nên khái niệm “sinh thái đôthị”, nghĩa là môi trường sinh thái của đô thị nghe quen thuộc, phổ biến hơn và là đốitượng nghiên cứu từ một thập kỷ nay Trong khi đó ở các nước đang phát triển, quátrình công nghiệp hóa, đô thị hóa, và hiện đại hóa thường diễn ra đồng thời do sựphát triển quá độ thẳng từ những hình thái kinh tế - xã hội lạc hậu thành những hìnhthái có thể hội nhập được vào nền kinh tế toàn cầu dưới áp lực của toàn cầu hóa Đểgiải quyết các vấn đề môi trường đô thị trong bối cảnh phức tạp như vậy đối với cácnước đang phát triển, quy hoạch đô thị sinh thái là một giải pháp phù hợp Đây làgiải pháp quy hoạch có tính định hướng, áp dụng vào thực tế những kiến thức mớinhất và kinh nghiệm từng trải của các nước phát triển nhằm hướng thẳng tới một đôthị hiện đại mà không vấp phải những vấn đề về công nghiệp hóa và đô thị hóa bùngphát trên diện rộng

Tóm lại, “sinh thái đô thị” muốn nói đến các điều kiện sinh sống của đô thị màđối tượng quan tâm là môi trường sinh thái, còn “đô thị sinh thái” là đô thị đạt đượcnhững tiêu chí về điều kiện và chất lượng môi trường sống sinh thái, và “quy hoạch

đô thị sinh thái” là phương pháp quy hoạch đô thị nhằm đạt được các tiêu chí củachất lượng cuộc sống cao, hướng tới sự phát triển bền vững của đô thị đó

1.1.2 Những nguyên tắc của Đô thị sinh thái

Những đô thị sắp xây dựng nên quy hoạch theo kiểu đô thị sinh thái, trong đó có

cả khu công nghiệp sinh thái, khu dân cư sinh thái Có 4 nguyên tắc chính để tạodựng những thành phố sinh thái:

1- Xâm phạm ít nhất đến môi trường tự nhiên

2- Đa dạng hóa nhiều nhất việc sử dụng đất, chức năng đô thị và các hoạt độngkhác của con người

3- Trong điều kiện có thể, cố giữ cho hệ thống đô thị được khép kín và tự cânbằng

4- Giữ cho sự phát triển dân số đô thị và tiềm năng của môi trường được cânbằng một cách tối ưu

1.1.3 Những tiêu chí quy hoạch của đô thị sinh thái

Các tiêu chí quy hoạch đô thị sinh thái có thể được khái quát trên các phươngdiện sau: kiến trúc công trình, sự đa dạng sinh học, giao thông, công nghiệp và kinh

tế đô thị

- Về kiến trúc, các công trình trong đô thị sinh thái phải đảm bảo khai thác tối

đa các nguồn mặt trời, gió và nước mưa để cung cấp năng lượng và đáp ứngnhu cầu nước của người sử dụng Thông thường là nhà cao tầng để dành mặtđất cho không gian xanh

- Sự đa dạng sinh học của đô thị phải được đảm bảo với các hành lang cư trú tựnhiên, nuôi dưỡng sự đa dạng sinh học và đem lại sự tiếp cận với thiên nhiên

để nghĩ ngơi giải trí

- Giao thông và vận tải cần hạn chế bằng cách cung cấp lương thực và hàng hóachủ yếu nằm trong phạm vi đô thị hoặc các vùng lân cận Phần lớn dân cư đôthị sẽ sống và làm việc trong phạm vi bán kính đi bộ hoặc xe đạp để giảmthiểu nhu cầu di chuyển cơ giới Sử dụng các phương tiện giao thông công

cộng nối liền các trung tâm để phục vụ nhu cầu di chuyển xa hơn của ngườidân Chia sẻ ô tô con địa phương cho phép mọi người chỉ sử dụng khi cầnthiết.

- Công nghiệp của đô thị sinh thái sẽ sản xuất ra các sản phẩm hàng hóa có thểtái sử dụng, tái sản xuất và tái sinh Các quy trình công nghiệp bao gồm cảviệc tái sử dụng các sản phẩm phụ và giảm thiểu sự vận chuyển hàng hóa

- Kinh tế đô thị sinh thái là một nền kinh tế tập trung sức lao động thay vì tậptrung sử dụng nguyên liệu, năng lượng và nước, nhằm duy trì việc làm thườngxuyên và giảm thiểu nguyên liệu sử dụng

Để đạt được các tiêu chí trên, cần có những nghiên cứu sâu sắc về điều kiện tựnhiên và xã hội của khu vực hay vùng quy hoạch để đưa ra các giải pháp và quyếtđịnh phù hợp Trong quá trình vận hành, để duy trì và đạt được mục tiêu sinh thái,cần có những biện pháp phối hợp liên ngành như tăng cường khả năng tiếp cận thôngtin, nâng cao nhận thức cộng đồng, áp dụng công nghệ sạch, sử dụng các vật liệu xâydựng sinh học, sử dụng các nguồn thiên nhiên có thể tái tạo được (mặt trời, gió),giảm tiêu thụ năng lượng, tránh lãng phí và tái sinh phế thải

1.1.4 Những chỉ tiêu xây dựng đô thị sinh thái

Xây dựng một đô thị sinh thái phải đạt những chỉ tiêu sau đây:

- Có diện tích cây xanh cao, tính trên đầu người 12 – 15 m2 có mảng xanh, bãi

cỏ bờ sông, giữa khu dân cư và công nghiệp

- Các trục lộ giao thông cũng cần cây xanh, cây che bóng ngăn chặn tiếng ồn,bụi và tăng cường trao đổi oxy

- Bảo đảm nguồn nước cấp 150 – 200 lít/ngày/người

- Xử lý triệt để nước thải

- Hệ thống giao thông và những phương tiện giao thông đảm bảo tiêu chuẩnđường và mật độ đường trên số dân, dành khoảng 30% diện tích cho lưuthông, không gian thoáng

- Tăng cường hệ thống giao thông thủy nhưng cần lưu ý các phương tiện giaothông không gây ô nhiễm cho sông rạch.

- Bố trí quy hoạch khu nhà ở, khu làm việc, khu dịch vụ, chợ, cửa hàng, nơi vuichơi giải trí hợp lý để con người giảm bớt đi lại bằng phương tiện cơ giới

- Không cho chất thải làm ô nhiễm môi trường đất, sử dụng quỹ đất thành phốthích hợp để vừa có đất xây dựng cơ sở hạ tầng vừa có đất dành cho khu dân

cư, công viên, đất cho rừng phòng hộ môi trường

- Không khai thác nước ngầm quá mức gây mất nguồn tài nguyên, ô nhiễmnước ngầm và sụt lún Bảo đảm sự cân bằng nước tự nhiên trên lưu vực sôngxây dựng các đô thị

- Quy mô dân số và phát triển kinh tế - xã hội của đô thị được giữ ở mức phùhợp với khả năng “chịu tải” của môi trường và tài nguyên thiên nhiên

- Môi trường không khí không vượt quá ô nhiễm cho phép

- Hạn chế sử dụng năng lượng nhiên liệu hóa thạch, sử dụng năng lượng mặttrời, năng lượng gió tự nhiên

- Diện tích mặt nước (ao, hồ, sông, rạch) cân đối với diện tích dân số đô thị đểtạo cảnh quan môi trường và khí hậu mát mẻ

- Luôn quy hoạch hồ điều hòa những nơi có thể để hạn chế ngập

- Phải cân đối giữa đầu vào (tài nguyên, năng lượng, thực phẩm) và đầu ra (chấtthải, sản phẩm công nghiệp, dịch vụ)

- Thay đổi cách sống đô thị và cách sản xuất để làm sao cho các dòng vật chất,nguyên liệu, năng lượng diễn ra trong chu trình khép kín

- Cần có hệ thống giám sát, thông tin môi trường thường xuyên để điều chỉnhkịp thời

- Gắn sinh thái đô thị với văn hóa bản địa, tập quán sông nước, với du lịch sinhthái

- Xây dựng đô thị sinh thái là vấn đề rất quan trọng, cần thiết và cấp bách, nhất

là trong giai đoạn tốc độ đô thị hóa, hiện đại hóa và dấu hiệu suy thoái đô thịngày một tăng cao như hiện nay Vì vậy, ta cần xây dựng quy hoạch các đô thịsinh thái ngay từ bây giờ cho các vùng đô thị mới, hoặc sửa chữa, thay đổi

trong điều kiện có thể, các đô thị cũ thành đô thị sinh thái theo kiểu “đô thịthân thiện với sinh thái”.

1.1.5 Một số mô hình đô thị sinh thái

1.1.5.1 Một số mô hình đô thị sinh thái trên thế giới

Hình 1.1 Hình ảnh về khu đô thị sinh thái đầu tiên trên thế giới

Trong thời gian gần đây khái niệm "đô thị sinh thái" được nhắc đến nhiều ở ViệtNam Khái niệm này xuất hiện trên thế giới vào cuối thập kỷ 80, đầu 90 của thế kỷ

XX ở các nước phát triển đề cập đến vấn đề chất lượng môi sinh của đô thị với cáctiêu chí rất cụ thế nhắm tới việc nâng cao điều kiện và chất lượng sống cho các cưdân đô thị Khơi nguồn cho trào lưu này là hội thảo quốc tế của Liên hiệp quốc về

"Thành phố và sự phát triển bền vững" diễn ra ở Rio de Janeiro, Brasil năm 1992.Sau đó Tổ chức Hợp tác và Phát triển kinh tế thế gới chính thức ban hành mộtchương trình có tên là "Thành phố sinh thái" được đánh dấu bằng hội nghị thượngđỉnh của Liên hiệp quốc năm 1996

Một thành phố sinh thái là thành phố đảm bảo sự cân bằng với thiên nhiên hay cụthể hơn là sự định cư cho phép các cư dân sinh sống trong điều kiện chất lượng cuộcsống nhưng sử dụng tối thiểu các nguồn tài nguyên thiên nhiên Theo quan điểm củaRichard Register về các thành phố sinh thái bền vững, thì đó là các đô thị mật độthấp, dàn trải, được chuyển đổi thành mạng lưới các khu dân cư đô thị mật độ cao

hoặc trung bình có quy mô giới hạn được phân cách bởi các không gian xanh Hầuhết mọi người sinh sống và làm việc trong phạm vi khoảng cách đi bộ và đi xe đạp

Ý tưởng về một đô thị sinh thái ban đầu đã xuất hiện từ cuối thế kỷ XIX dưới têngọi Thành phố vườn (Garden-City), là một phương án quy hoạch đô thị của EbenezerHoward nhằm giải quyết các vấn đề môi sinh của đô thị ở thời điểm khởi đầu quátrình hiện đại hóa Ý tưởng này ngay lập tức trở thành một phong trào lan rộng trongcộng đồng Châu Âu và các nước công nghiệp trên thế giới, và lúc bấy giờ được xemnhư công cụ hữu hiệu để giải quyết các vấn đề môi trường đô thị đang là hậu quả củaquá trình công nghiệp hóa

Thực tế mô hình nhà ở "vườn, ao, chuồng" của Việt Nam chính là một khônggian cư trú sinh thái có chu trình sinh thái khép kín cho các hoạt động kinh tế và sinhhoạt gia đình Mô hình này chưa thành công vì nhiều yếu tố khách quan, song mộtphần do áp dụng một cách cứng nhắc vào các điều kiện thực tế khác nhau trên cáckhu vực địa lý khác nhau

Trung Quốc có tham vọng xây dựng thành phố Dongtan thành đô thị sinh thái đầutiên trên thế giới trong kế hoạch xây dựng 400 đô thị mới đến năm 2020 Đây sẽ làmột thành phố "xanh" thử nghiệm, tái sinh nước và năng lượng, qui mô đến năm

2040 sẽ là 500.000 dân Thành phố này nằm giữa biển, ở cực Đông của Chongming,không có một toà nhà nào cao quá tám tầng Mái của các tòa nhà được che phủ bằngcác bãi cỏ và cây xanh để điều nhiệt và để tái sinh nước Thành phố giành cho mỗingười đi bộ một không gian rộng gấp sáu lần Côpenhaghen, một trong những thủ đôthoáng đãng nhất của Châu Âu Ủy ban khôi phục rừng của Bắc Kinh long trọng camkết ngày 17 tháng 10 năm 2001 rằng sẽ biến đổi thủ đô Bắc Kinh thành một thànhphố sinh thái quốc tế hạng nhất trước năm 2007 nhằm phục vụ tổ chức "Thế vận hộiOlimpic xanh" vào năm 2008

Dự án quy hoạch phát triển tiểu khu Christie Walk nằm trong trung tâm buôn báncủa thành phố Adelaide, đã phối hợp nhiều yếu tố sinh thái bền vững và nâng caotính cộng đồng Diện tích khu đất khoảng 2000 m2, giành cho 27 hộ gia đình với tổng

số dân cư khoảng 40 người, địa chỉ số 105, phố Sturt, thành phố Adelaide Các kếtquả mong muốn thu được gồm: bảo tồn nước và năng lượng; tái sử dụng và tái sinhvật liệu; tạo ra các không gian công cộng thân thiện, có lợi cho sức khỏe Các đặcđiểm chính của dự án là: các không gian thân thiện cho người đi bộ; vườn chung, baogồm cả vườn mái; sản xuất lương thực địa phương trong các khu vườn lương thựccông cộng tại chỗ; trữ nước mặt để sử dụng cho các vườn và nước xả vệ sinh; thiết

kế thuận lợi với khí hậu/mặt trời để sưởi, làm mát và điều hòa độ ẩm bằng gió, ánhsáng mặt trời và hệ thực vật; nước nóng sử dụng mặt trời; năng lượng quang điện thubằng các tấm panô lắp đặt vào các hệ khung giàn trên vườn mái; sử dụng các vật liệutái sinh, không độc hại và tiêu thụ ít năng lượng; giảm thiểu sự phụ thuộc vào ôtôcon do bối cảnh nội thành Dự án được thiết kế dựa trên quan điểm hầu hết dân cưcủa Úc sống trong các thành phố, do đó cách lựa chọn thiết kế và lối sống sẽ tácđộng rất lớn đến môi sinh và đến các nguồn tài nguyên thiên nhiên quí báu có hạn.Được thiết kế theo các tiêu chí sinh thái, hai giai đoạn đầu của Christie Walk gồm cóbốn nhà mặt phố, sáu căn hộ, bốn nhà ở truyền thống mái rơm, một vườn công có thểcho hoa lợi, một vườn mái (với các điểm nhìn đẹp vào thành phố và các quả đồi), tất

cả được đặt trong một không gian đi bộ, được thiết kế cảnh quan đầy sáng tạo Cácphương tiện công cộng phục vụ người dân và thêm một số căn hộ được triển khai vàogiai đoạn thứ ba Nhu cầu năng lượng của các nhà ở được giảm thiểu bằng các cách

sử dụng năng lượng mặt trời, sử dụng các vật liệu cách ly rất cao nhưng tiêu thụ nănglượng thấp để chế tạo, và cung cấp nước nóng mặt trời và nhiệt quang điện Việc táisinh nước mặt đã giảm nhu cầu sử dụng mạng nước cấp của thành phố Việc tránhcác sản phẩm chứa độc cho người và môi trường cùng với việc loại bỏ các thiết bịđiều hòa nhân tạo đem lại các không gian nội thất có lợi cho sức khỏe

Ở Việt Nam, mô hình như vậy rất khó khả thi vì đầu tư ban đầu đòi hỏi khoảnkinh phí lớn, (khoảng 4,5 tỉ euro cho một đô thị như ở khu hải cảng cũ Stockholm).Nhưng Việt Nam có điều kiện phát triển mô hình sinh thái gần giống như vậy, chẳnghạn như mô hình TP vườn Nước ta đang trong quá trình CNH, nền nông nghiệp vẫn

là chủ đạo, mục tiêu là phấn đấu đến năm 2020 nước ta cơ bản trở thành nước côngnghiệp Như vậy, từ nay đến 2020 còn chục năm nữa Hiện nay, đô thị nước ta vẫn

còn tình trạng đô thị nông nghiệp, tức là trong nội thành xen cài nông nghiệp và nôngnghiệp ngoài ngoại thành Ngoài ra còn xen cài KCN, khu đô thị mới phát triển Nếuchính quyền đô thị nơi đó quan tâm đến môi trường, quan tâm đến phát triển bềnvững (mô hình đô thị sinh thái cũng chính là mô hình phát triển bền vững), họ sẽnghĩ đến vấn đề làm sao tránh khai thác quá nhiều tài nguyên thiên nhiên, sử dụngquỹ đất xanh, đất nông nghiệp và không gian mặt nước sao cho hiệu quả, nâng caochất lượng cuộc sống và nâng cao ý thức của người dân, giải quyết được các vấn đềbất cập của đô thị như rác thải, ngập úng… Nước ta đang trong quá trình CNH,HĐH, quỹ đất nông nghiệp, quỹ đất cho cây xanh và không gian mặt nước vẫn còn

và đây là những điều kiện thuận lợi Như vậy, để làm được TP sinh thái vấn đề phải

có kinh phí, có sự chủ động và tham gia của chính quyền và ý thức của người dân

1.1.5.2 Một số mô hình đô thị sinh thái ở Việt Nam

Hiện nay, Ở Việt Nam có một số dự án về đô thị sinh thái đang được triển khainhư:

a/ Dự án khu đô thị sinh thái Nam Tân Phú

Hình 1.2 Phối cảnh dự án

 Giới thiệu

Khu đô thị sinh thái Nam Tam Phú (Giai đoạn 1) có tổng diện tích 93,642 ha, doLiên danh Công ty cổ phần đầu tư Năm Bảy Bảy (NBB) và Công ty Cổ phần Tư vấnXây dựng 533 làm chủ đầu tư (Trong đó, tỷ lệ vốn góp của NBB là 49%).

Đây là Khu đô thị sinh thái có qui mô lớn được đầu tư trên địa bàn Xã Tam Phú,Phường An Phú thuộc TP Tam Kỳ tỉnh Quảng Nam (Cách TP Tam Kỳ 2Km về phíaĐông)

Khu đô thị sinh thái Nam Tam Phú – TECCO533 được đầu tư đồng bộ với các hệthống hạ tầng kỹ thuật như Giao thông, công trình công cộng, thương mại dịch vụ,nhà ở, công viên với tổng diên tích được phê duyệt là 250,6 ha được chia thành nhiềugiai đoạn đầu tư, trong đó giai đoạn 1 là 93,6 ha

 Hạ Tầng, dịch vụ

Hình 1.3 Minh họa một góc phố trung tâm

Sự hình thành Khu đô thị sinh thái Nam Tân Phú đã được Ban quản lý khu Kinh

tế mở Chu Lai thống nhất địa điểm và phê duyệt quy hoạch xây dựng chi tiết 1/500.Sau khi hình thành Khu đô thị sinh thái Nam Tam Phú - Giai đoạn 1 sẽ: Phục vụ táiđịnh cư cho các hộ bị giải tỏa do ảnh hưởng bởi các dự án đầu tư xây dựng các côngtrình cơ sở hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội trên địa bàn thành phố, đáp ứng nhucầu nhà ở cho người dân TP Tam Kỳ và tỉnh Quảng Nam, thiết lập các mảng xanhthiên nhiên, góp phần cải thiện đời sống người dân qua việc chuyển dịch kinh tế, tạonhiều công ăn việc làm mới, tạo động lực phát triển nhanh toàn bộ khu vực phía

đông bắc đô thị Tam Kỳ về phía sông Bàn Thạch và biển Đông Đồng thời, là khớpnối hạ tầng kỹ thuật các dự án quy hoạch có liên quan trong tổng thể thành phố Tam

Kỳ hiện tại và Khu đô thị sinh thái Nam Tam Phú trong tương lai

Tổng diện tích đất quy hoạch giai đoạn 1 936.420

 Vị trí dự án

Dự án thuộc địa phận xã Tam Phú, Phường An Phú, Thành phố Tam Kỳ, tỉnhQuảng Nam Ranh giới quy hoạch được xác định như sau:

 Phía Tây Bắc: Giáp đường ĐT 616

 Phía Bắc Đông Bắc: Giáp giai đoạn 2 Khu đô thị sinh thái Nam TamPhú

 Phía Đông Nam: Giáp sông Bàn Thạch

 Phía Tây Nam: Giáp sông Bàn Thạch

 Sơ đồ mặt bằng

Hình 1 5 Sơ đồ mặt bằng b/ Khu đô thị sinh thái Giang Điền ( Đà Lạt của Miền Đông)

 Giới thiệu dự án

Dự án Khu đô thị sinh thái thác Giang Điền với tổng diện tích 118 ha, trong đódiện tích sông suối và hồ điều hòa là 22.432,4 m2 ( chiếm 94,7%), ngụ tại ấp HòaBình – Xã Giang Điền – Huyện Trảng Bom – Tỉnh Đồng Nai Với Chủ đầu tư làCông ty Cổ phần Du Lịch Giang Điền và Cty Cổ phần Dịch Vụ và xây dựng Địa ỐcĐất Xanh hợp tác đầu tư

Hình 1.6 Phối cảnh dự án Khu Đô Thị Dịch Vụ Sinh Thái Giang Điền

 Vị trí dự án

Khu đô thị dịch vụ Du lịch Sinh Thái Thác Giang Điền từ tuyến QL 1A đi vào

2 km từ thị trấn Trảng Bom cách tuyến Quốc Lộ 1A, cách thành phố Biên Hòa :8km, tiếp giáp với Khu Công Nghệ cao Giang Điền và khu dân cư Suối Son, Cáchthị xã Tam Phước – Long Thành 2 km, Cách Sân Golf Long Thành 3 km và sânbay quốc tế Long Thành 8 km Tuyến đường cao tốc TP HCM – Long Thành –Đầu Dây được quy hoạch xây dựng cách khu Đô thị dịch vụ du lịch sinh thái GiangĐiền khoảng 8 km; tuyến đường vành đai 3 TP Hồ Chí Minh cách khu dự án 5km;mặt tiền khu dự án là tuyến đường nối giữa đường vành đai 3 - quốc lộ 1A - đườngcao tốc rộng 45m, chỉ mất 20 phút xe chạy với khoảng cách khoảng 20 Km đếnQuận 1 thành phố Hồ Chí Minh

Trên địa bàn chung quanh Khu Đô thị dịch vụ du lịch sinh thái Giang Điền đãquy hoạch và đang hình thành các khu công nghiệp như: Khu công nghiệp BàuXéo ở Trảng Bom; khu công nghiệp An Phước; khu công nghiệp Tam Phước; khucông nghiệp xã Lộ 25; khu công nghiệp Lộc An - Bình Sơn; khu công nghiệp LongThành; khu công nghiệp chuyên ngành Giang Điền

Khu Đô thị dịch vụ du lịch sinh thái Giang Điền đáp ứng đủ nhu cầu ngày càngcao của khách tham quan thuộc tầng lớp trung lưu;các nhu cầu về lưu trú, nghỉdưỡng cuối tuần và trong các ngày lễ lớn hoặc sinh sống tại đây

 Quy hoạch kiến trúc

Giang Điền được ví như một Đà Lạt của Miền Đông, Địa bàn có dạng địa hìnhlượn sóng dọc theo sông Buông mang đặc trưng của vùng Đông Nam Bộ; nơi caonhất có cao trình +36 m tại khu vực đồi nhìn ra thác Giang Điền và nơi thấp nhất

có cao trình là +23 m tại khu vực cầu Giang Điền và khu vực ven suối tre Độ chiacắt trung bình vào khoảng 350-400 m Với độ chia cắt trên, dọc theo sông Buông

từ Tây qua Đông có 6 đồi và 5 đường phân thủy với những đặc thù riêng biệt.Gồm khu đồi thông, khu Anh Đào, khu đồi xứ, khu bằng lăng, khu đồi cọ Ngoài racòn có khu vui chơi thể dục thể thao và giải trí, khu công viên cây xanh, các khucông trình kỹ thuật…

Hình 1.7 Phối cảnh dự án

Khu vực Đồi Thông sang trọng

Hình 1.8 Khu vực đồi thông

HÌnh 1.9 Khu đồi anh đào Hình 1.10 Khu đồi sứ

Hình 1.11 Khu đồi bằng lăng Hình 1.12 Khu đồi cọ

1.2 Nhà ở sinh thái

1.2.1 Khái niệm chung

Nhà ở sinh thái đó là kiến trúc nhà ở được áp dụng các thành tựu khoa học xâydựng hiện đại và sinh thái học trong việc thiết kế hợp lý các yếu tố vật chất cũng nhưnăng lượng của không gian trong và ngoài công trình nhằm chuyển đổi tuần hoàntrong một hệ thống nhất định với hiệu quả cao, tiêu thụ ít năng lượng, cân bằng sinhthái và không gây ô nhiễm môi trường Không thể không có nhà ở sinh thái nếukhông áp dụng hàng loạt các tiến bộ về vật liệu xây dựng, thiết bị, kỹ thuật xâydựng cũng như các công nghệ mới về thông tin điện tử, năng lượng mới và tái tạonăng lượng, nghĩa là mọi điều kiện cần thiết cho việc sinh thái hoá nhà ở

Chúng ta có thể nêu một số biện pháp cụ thể thường áp dụng như trồng cây trênsân thượng, áp dụng kỹ thuật nhà kính, thông gió tự nhiên, sử dụng năng lượng sạch,nước sạch và công trình xanh ngoài nhà để cung cấp môt môi trường giàu ôxy

1.2.2 Đặc điểm và phân loại nhà ở sinh thái

1.2.2.1 Đặc điểm

a) Nhà ở cổ truyền Việt - một sản phẩm sinh thái - lịch sử

Tổ chức không gian điển hình nhà ở Việt truyền thống: ngôi nhà + sân + vườn +

ao, một cấu trúc sinh thái đặc trưng Ngôi nhà chính bao gồm ba hoặc năm gian,nhiều khi thêm hai chái Nhà là một không gian thống nhất, tạo điều kiện tối ưu chokhông khí lưu thông, đặc biệt trong điều kiện khí hậu nóng ẩm Hàng hiên và sânsạch là những nhân tố chuyển tiếp từ thiên nhiên vào nhà và ngược lại Vườn khôngchỉ cung cấp rau quả, củi và vật liệu xây dựng; nó là phương tiện điều tiết khí hậutrong khuôn viên nhà Ao là một phát minh kỳ lạ về mặt sinh thái của văn minh cưtrú Việt: Đào ao lấy đất đắp nền, lấy nơi thả bèo và thả cá; tắm giặt, thoát nước mưa,làm mát không khí

Cấu tạo nhà ở Bắc Bộ và Nam Bộ có sự khác biệt: Nhà ở phía bắc có kết cấu baoche lưỡng tính, bởi nó phải vừa mở tối đa vào mùa hạ và lại vừa khép kín ở chừngmực có thể vào mùa đông Trong khi đó, kết cấu bao che của nhà ở phía nam lạimỏng manh, bổn phận của nó chỉ thuần túy che mưa chắn nắng

Như vậy, không gian nhà Việt cổ truyền được triển khai theo sơ đồ khép Cuộcsống cũng diễn ra theo sơ đồ khép Đầu vào và đầu ra cùng một nơi Mọi chất thảiđều tiêu tan tại chỗ hoặc ngay trên cánh đồng làng Kiến trúc hầu hết có nguồn gốchữu cơ, không có móng, cũng tự xóa dấu vết Thiên nhiên bị dùng cả ngàn vạn năm

và trăm kiếp, ít bị suy chuyển

Ở thôn quê đang lan rộng mô hình nhà ống nhiều tầng Cái quạt nan thay bằng cáiquạt điện Đến lúc nào đó, nó sẽ phải thay bằng cái máy điều hòa không khí Ở đôthị, dù là chung cư hay nhà chia lô, nhà ở đang trở thành những cái hộp khép kín,nhờ cậy chủ yếu vào các phương tiện máy móc hao tốn điện năng để tạo nên độ dễchịu

Các kiến trúc sư và những người làm nhà nói chung đang lãng quên dần hoặckhông đoái hoài đến những ưu việt của thiên nhiên, những giải pháp và thủ phápthông thường nhằm kéo thiên nhiên xích lại gần để tận hưởng nó

c) Nhà ở sinh thái

Xây dựng nhà ở sinh thái không chỉ phụ thuộc bởi các giải pháp kiến trúc và giảipháp kỹ thuật cho bản thân ngôi nhà, mà còn phụ thuộc nhiều hơn bởi những cụcdiện mang tính vĩ mô

Trước hết, nhà ở sinh thái phụ thuộc vào thái độ của chúng ta đối với thiên nhiênthể hiện ở những đặc điểm mang tính chiến lược sau đây:

- Thiết kế xây dựng “theo con người” Điều đó có nghĩa là vừa có bố cục quyhoạch phù hợp với hoạt động của con người xuất phát từ yêu cầu thẩm mỹ và tâm lý

để tạo ra môi trường ở, vừa có kích thước không gian phù hợp với cơ thể người, đặcbiệt chú ý tới các thành phần: trẻ em, người già và người tàn tật Công trình phải hàihoà với môi trường xã hội chung quanh về phương diện văn hoá - lịch sử

- Tôn trọng tự nhiên và bảo vệ sinh thái Điều đó có nghĩa là nhà ở phải tồn tạihài hoà với môi trường tự nhiên và giảm bớt được các ảnh hưởng tiêu cực của môitrường nhân tạo trong việc cân bằng sinh thái

- Sử dụng có hiệu quả và tiết kiệm tài nguyên và năng lượng trong mọi khâu, từquy hoạch thiết kế, thi công đến sử dụng và quản lý công trình Kết hợp biện phápnhân tạo với tự nhiên, kỹ thuật hiện đại với kinh nghiệm truyền thống để nâng cao tối

đa hiệu quả sử dụng tài nguyên và năng lượng

- Đảm bảo vệ sinh trong một môi trường lành mạnh, có lợi cho sức khoẻ Cần sửdụng vật liệu “xanh” không độc hại, bền, tái sử dụng được Triệt để sử dụng các loạinăng lượng sạch trong tự nhiên, tái sử dụng nước, thu gom và xử lý rác thải Đặc biệtphát huy tác dụng của cây xanh để cải thiện môi trường nhà ở

- Đảm bảo không gian mở và linh hoạt, phù hợp với sự phát triển của chức năng

sử dụng, thích ứng với phát triển xã hội Ưu tiên phát triển cơ cấu kiến trúc và các hệthống trang thiết bị linh hoạt, dễ bảo dưỡng

Nhà ở lành mạnh chú trọng hơn đến vai trò của con người trong môi trường sinhthái, đặc biệt chú trọng hai yếu tố ánh sáng tự nhiên và thông gió; các biện pháp ônhiễm gian bếp và nhà vệ sinh Tất nhiên, loại hình này còn đòi hỏi chống ồn tốt vàcũng phải phủ xanh môi trường bên ngoài như nhà ở xanh nêu trên

1.2.3 Tiêu chí xây dựng nhà ở sinh thái

Những tiêu chí xây dựng nhà ở sinh thái bao gồm:

- Hướng ra và mở tối đa vào thiên nhiên

- Sử dụng đất hết sức tiết kiệm, bằng mọi cách giữ lại nhiều đất không bị chiếm cứbởi xây dựng

- Không gian của ngôi nhà phải là không gian thống nhất, không bị xé vụn, tránhnhững diện tích thiếu ánh sáng tự nhiên và không khí ít lưu thông

- Sử dụng nhiều các vật liệu có xuất xứ tự nhiên, đặc biệt vật liệu địa phương.

- Kéo gần trời đất và thiên nhiên vào nhà, bằng việc thiết kế lôgic, ban công, hànghiên, mái che; bằng việc bố trí cây xanh ở mọi nơi có thể; biến mái nhà thànhvườn cây cỏ Trồng cây cỏ sân vườn và thiết lập hệ thống phun tưới thườngxuyên

- Tận dụng tối đa gió tự nhiên, kích thích sự lưu thông của không khí; tăng cường

- Kết hợp thông minh các chu trình mở và chu trình khép kín trong một căn nhà ở

- Nhà ở sinh thái phải là nhà hô hấp nghĩa là có khả năng điều hòa và lưu thôngkhông khí tốt

1.2.4 Tình hình nhà ở sinh thái trên thế giới và Việt Nam

1.2.4.1 Tình hình nhà ở sinh thái trên thế giới

Nhà sinh thái thụy điển và Đan Mạch

Tại thủ đô Copenhagen của Đan Mạch, những ngôi nhà sinh thái tiêu tốn rất ítnăng lượng và thân thiện với môi trường xuất hiện Năm 1999 người ta đã tạo ra ngôinhà tự sưởi ấm và chiếu sáng nhờ pin mặt trời - các tấm gương hấp thụ tia nắng phủgần như kín mái nhà Mùa Đông lạnh giá thì lò sưởi bắt đầu hoạt động Khói của củicháy hoàn toàn được hấp thụ và tái sử dụng để sưởi bầu không khí trong nhà Nhờthế mà năng lượng tốn ít hơn, còn lượng khí thải CO2 cũng giảm đi Hệ thống traođổi nhiệt phức tạp hút nhiệt lượng thừa trong nhà để chuyển cho vườn kính trồng rau

và hoa Cây cối được bón bằng chất mùn tạo ra từ nhà vệ sinh Nhà vệ sinh ở đâycũng độc đáo, với bệ xí chia làm hai ngăn - một cho "nhu cầu lớn", một cho "nhu cầunhỏ"- và có chức năng biến phân thành chất mùn Nước tưới cho cây trong nhà kínhcũng là nước thải từ nhà bếp nhưng đã qua bể lọc bằng cát và vi sinh vật

Những ngôi nhà sinh thái trở thành trào lưu ở Đan Mạch và Thụy ĐiểnTrong thập niên qua tại châu Âu đã xuất hiện cả những khu phố sinh thái dần dần mởrộng thành các thành phố sinh thái Riêng tại Đan Mạch có 6 điểm dân cư được chínhthức công nhận là thành phố sinh thái, gồm cả Copenhagen Điều này không có nghĩa

là thủ đô Đan Mạch chỉ gồm toàn các ngôi nhà sinh thái, song tòa thị chính đã đề ramục tiêu hết sức nghiêm ngặt về việc giảm mức tiêu thụ năng lượng và chuyển sang

sử dụng nguồn năng lượng có thể tái sinh như mặt trời và gió Ngoài ra, thành phốcòn thay đổi cơ cấu giao thông: do lượng xe đạp rất nhiều vào giờ cao điểm mà báochí phương Tây so sánh Copenhagen bây giờ như Hà Nội và Bắc Kinh trong thậpniên 1980 Đan Mạch là quốc gia tiên phong trong trào lưu tiết kiệm năng lượng giờ

đã lan ra khắp châu Âu

Hình 1.14 Viên ngọc trắng của Thụy Điển

Thành phố nhỏ Malmo bây giờ nổi tiếng nhờ khu nhà sinh thái và tòa nhà chọctrời có tên gọi Chiếc ly xoay do hãng năng lượng khổng lồ Đức E.ON đầu tư

Ở khu sinh thái, có một ngôi nhà hai tầng tràn ngập ánh sáng với ít chi tiết nhắc nhở

về chức năng tiết kiệm năng lượng Thực chất của vấn đề nằm ở các quyết định kỹthuật hợp lý khó nhận ra bằng mắt thường, chẳng hạn như cửa sổ có ba lớp kính vàtường nhà được sưởi ấm rất hiệu quả Trên phòng gác mái có đường ống gắn vớicánh quạt đưa khí nóng chạy vòng vèo trước khi nhả hơi lạnh ra khỏi căn nhà Đây làcách tiết kiệm năng lượng triệt để Tất cả nước nóng thải ra từ mùa Hè chảy vàonhững hang động tự nhiên ngầm dưới đất và chờ đến mùa Đông sẽ được tái sử dụng.Ngôi nhà được nhắc ở trên xây năm 1999 và vào thời điểm đó, nó tiêu thụ nănglượng chỉ bằng phân nửa so với một ngôi nhà bình thường ở Malmo Bây giờ khoảngcách đó đã được nới rộng ra nhiều Thêm nữa, giá thị trường của một căn nhà sinhthái hai tầng có mái hiên rộng đứng sát biển cũng chỉ ở mức 5.000 euro

Ưu điểm chính của môi trường này là tiết kiệm năng lượng khi sử dụng nănglượng mặt trời để đun nước, đảm bảo hơn 60% nhu cầu nước nóng cho cả năm Ưuđiểm thứ hai là do sử dụng chung một hệ thống thông gió cho một cụm 4 – 5 toà nhànên đã giảm tổn thất nhiệt được 20% Ngoài ra, việc áp dụng thêm các biện pháp hỗtrợ khác như sử dụng kính ít bức xạ, máy trao đổi nhiệt, thiết bị điện có hiệu suất sửdụng cao nên đã tiết kiệm được hơn 60% khí đốt, 30% nước và 20% điện, nhanh

chóng bù đắp được chi phí tăng thêm trong giá thành do trang thiết bị mới Đến nay,loại nhà ở sinh thái này đã lan ra khắp châu Âu Tại châu Á, bước đầu có nhữngnghiên cứu và xây dựng nhà ở sinh thái Chẳng hạn, ở Ấn Độ đã xây dựng các nhàhình ống phù hợp với khí hậu, có mái dốc và hệ thống cửa thông gió chạy suốt mặtcắt nhà Tại đây cũng áp dụng hình thức nhà quay vào phía trong, tránh được ánhnắng chói chang, lấy thông gió nằm ngang qua chính nhà ở một cách hiệu quả Cáckiến trúc sư bản địa cho rằng đây là kiến trúc sinh thái Các kiến trúc sư Malaysia thìthiên về thiết kế công trình cao tầng, tiết kiệm được 40% năng lượng tiêu thụ và tạo

ra những biện pháp độc đáo để người ở có thể tiếp xúc với thiên nhiên ngay cả khi ởcác tầng cao chót vót Các kiến trúc sư Trung Quốc gần đây cũng chú ý tới kiến trúcsinh thái; chẳng hạn ngôi nhà tháp Thượng Hải đã áp dụng thiết ké phỏng sinh đểđiều tiết khí hậu với các không gian trồng cây xanh, với những tấm màn vừa để điềutiết khí hậu, vừa để che chắn tác động của khí hậu khắc nghiệt với những đĩa thunăng lượng đặt ngay trên nóc nhà

1.2.4.2 Tình hình nhà ở sinh thái ở Việt Nam

Nước ta cũng có những tiền đề và khả năng để áp dụng kiến trúc nhà ở sinh thái,chứ chưa có một công trình nào mang đầy đủ điều kiện của một kiến trúc sinh thái

CHƯƠNG 2: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

2 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

5 TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI VIỆT NAM

CHƯƠNG 2: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

2.1 Tổng quan về năng lượng tái tạo

2.1.1 Khái niệm

- Năng lượng tái tạo là năng lượng được thu từ những nguồn liên tục vô hạn.Hầu hết các năng lương tái tạo điều có nguồn gốc từ mặt trời

2.1.2 Phân loại

- Nguồn gốc từ bức xạ mặt trời: gió, mặt trời, thủy điện, sóng,…

- Nguồn gốc từ nhiệt năng trái đất: địa nhiệt

- Nguồn gốc từ hệ động năng trái đất – mặt trăng: thủy triều

- Các nguồn năng lượng tái tạo nhỏ khác: sinh khối,…

Mục đích sử dụng nguồn năng lượng tái tạo:

- Năng lượng tái tạo sử dụng nguồn năng lượng có sẵn trong thiên nhiên, khônggây ô nhiễm môi trường

- Năng lượng tái tạo giảm thiểu ô nhiễm và khí thải từ các hệ thống năng lượngtruyền thống

- Sử dụng năng lương tái tạo sẽ làm giảm hiệu ứng nhà kính

- Góp phần vào việc giải quyết các vấn đề về năng lượng

- Giảm bớt sự lệ thuộc vào việc sử nguồn các nguồn nhiên liệu hóa thạch

2.2 Năng lượng mặt trời

Panel mặt trời: điệp áp 12V, có nhiều loại công suất: 30 Wp, 40Wp, 45Wp,50Wp, 75 Wp, 100Wp, 125 Wp, 150Wp, bộ điều khiển: điều tiết xạc của Acquy, bộđổi điện: DC từ acquy –AC (110 V – 220 V), công suất 0.3 kVA – 10 kVA.

2.2.2.2 Năng lượng mặt trời sử dụng dưới dạng nhiệt năng

a) Nhà máy năng lượng mặt trời

Nhà máy điện mặt trời sử dụng bộ hấp thụ năng lượng mặt trời

Hình 2.2 Nhà máy nhiệt điện mặt trời sử dụng bộ thu Parabol trụ

Hình 2.3 Nhà máy nhiệt điện mặt trời sử dụng hệ thống gương phản xạ

Hình 2.4 Hệ thống cấp nước nóng dùng năng lượng mặt trời nhiệt độ thấp

Hình 2.5 Hệ thống cấp nước nóng dùng năng lượng mặt trời nhiệt độ cao 2.2.3 Ứng dụng

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ rất sớm,nhưng ứng dụng NLMT vào các công nghệ sản xuất và trên quy mô rộng thì mới chỉthực sự vào cuối thế kỷ 18 và cũng chủ yếu ở những nước nhiều năng lượng mặt trời,

những vùng sa mạc Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và

1973, NLMT càng được đặc biệt quan tâm Các nước công nghiệp phát triển đã đitiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụng NLMT Các ứng dụng NLMT phổ biếnhiện nay bao gồm các lĩnh vực chủ yếu sau:

2.2.3.1 Pin mặt trời

Hình 2.6 Pin mặt trời

Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ NLMT qua thiết bị biến đổiquang điện Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ có thể lắp bất kỳ ở đâu có ánh sángmặt trời, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ Ứng dụng NLMT dưới dạng này đượcphát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là ở các nước phát triển Ngày nay con người đãứng dụng pin NLMT để chạy xe thay thế dần nguồn năng lượng truyền thống

Tuy nhiên giá thành thiết bị pin mặt trời còn khá cao, trung bình hiện nay khoảng5USD/WP, nên ở những nước đang phát triển pin mặt trời hiện mới chỉ có khả năngduy nhất là cung cấp năng lượng điện sử dụng cho các vùng sâu, xa nơi mà đườngđiện quốc gia chưa có

Ở Việt Nam, với sự hỗ trợ của một số tổ chức quốc tế đã thực hiện thành côngviệc xây dựng các trạm pin mặt trời có công suất khác nhau phục vụ nhu cầu sinhhoạt và văn hoá của các địa phương vùng sâu, vùng xa, nhất là đồng bằng sông CửuLong và Tây Nguyên Tuy nhiên hiện nay pin mặt trời vẫn đang còn là món hàng xa

xỉ đối với các nước nghèo như chúng ta

Hình 2.7 Xe dùng pin mặt trời Hình 2.8 Hệ thống điện mặt trời ở LosAngeles

Hình 2.9 Máy bay NLMT Hình 2.10 TiVi LCD dùng pin mặt trời 2.2.3.2 Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời

Hình 2.11 Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời

Điện năng còn có thể tạo ra từ NLMT dựa trên nguyên tắc tạo nhiệt độ cao bằngmột hệ thống gương phản chiếu và hội tụ để gia nhiệt cho môi chất làm việc truyền

động cho máy phát điện Hiện nay trong các nhà máy nhiệt điện sử dụng NLMT cócác loại hệ thống bộ thu chủ yếu sau đây:

 Hệ thống dùng parabol trụ để tập trung tia bức xạ mặt trời vào một ống môichất đặt dọc theo đường hội tụ của bộ thu, nhiệt độ có thể đạt tới 4000C

 Hệ thống nhận nhiệt trung tâm bằng cách sử dụng các gương phản xạ có định

vị theo phương mặt trời để tập trung NLMT đến bộ thu đặt trên đỉnh tháp cao,nhiệt độ có thể đạt tới trên 15000C

Hình 2.12 Tháp năng lượng Mặt trời

Hệ thống sử dụng gương parabol tròn xoay định vị theo phương mặt trời để tậptrung NLMT vào một bộ thu đặt ở tiêu điểm của gương, nhiệt độ có thể đạt trên

15000C

Hiện nay người ta còn dùng năng lượng mặt trời để phát điện theo kiểu “ thápnăng lượng mặt trời - Solar power tower “ Australia đang tiến hành dự án xây dựngmột tháp năng lượng mặt trời cao 1km với 32 tuốc bin khí có tổng công suất 200

MW Dự tính rằng đến năm 2006 tháp năng lượng mặt trời này sẽ cung cấp điện mỗinăm 650GWh cho 200.000 hộ gia đình ở miền Tây Nam New South Wales -Australia, và sẽ giảm được 700.000 tấn khí gây hiệu ứng nhà kính trong mỗi năm.Hiện nay NLMT được ứng dụng khá phổ biến trong lĩnh nông nghiệp để sấy cácsản phẩm như ngũ cốc, thực phẩm nhằm giảm tỷ lệ hao hụt và tăng chất lượng sảnphẩm Ngoài mục đích để sấy các loại nông sản, NLMT còn được dùng để sấy cácloại vật liệu như gỗ

2.2.3.3 Bếp nấu dùng năng lượng mặt trời

Bếp năng lượng mặt trời được ứng dụng rất rộng rãi ở các nước nhiều NLMT nhưcác nước ở Châu Phi

Hình 2.13 Triển khai bếp nấu cơm

bằng NLMT

Ở Việt Nam việc bếp năng lượng mặt trời cũng đã được sử dụng khá phổ biến.Năm 2000, Trung tâm Nghiên cứu thiết bị áp lực và năng lượng mới - Đại học ĐàNẵng đã phối hợp với các tổ chức từ thiện Hà Lan triển khai dự án (30 000 USD)đưa bếp năng lượng mặt trời - bếp tiện lợi vào sử dụng ở các vùng nông thôn của tỉnhQuảng Nam, Quảng Ngãi, dự án đã phát triển rất tốt và ngày càng đựơc đông đảonhân dân ủng hộ Trong năm 2002, Trung tâm dự kiến sẽ đưa 750 BTL vào sử dụng

ở các xã huyện Núi Thành và triển khai ứng dụng ở các khu ngư dân ven biển để họ

có thể nấu nước, cơm và thức ăn khi ra khơi bằng NLMT

2.2.3.4 Thiết bị chưng cất nước dùng NLMT

Hình 2.14 Thiết bị chưng cất nước dùng NLMT

Thiết bị chưng cất nước thường có 2 loại: loại nắp kính phẳng có chi phí cao(khoảng 23 USD/m2), tuổi thọ khoảng 30 năm, và loại nắp plastic có chi phí rẻ hơnnhưng hiệu quả chưng cất kém hơn

Ở Việt Nam đã có đề tài nghiên cứu triển khai ứng dụng thiết bị chưng cất nướcNLMT dùng để chưng cất nước ngọt từ nước biển và cung cấp nước sạch dùng chosinh hoạt ở những vùng có nguồn nước ô nhiễm với thiết bị chưng cất nước NLMT

có gương phản xạ đạt được hiệu suất cao tại khoa Công nghệ Nhiệt Điện Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng

lạnh-2.2.3.5 Động cơ Stirling chạy bằng NLMT

Hình 2.15 Động cơ Stirling dùng NLMT

Ứng dụng NLMT để chạy các động cơ nhiệt - động cơ Stirling ngày càng đượcnghiên cứu và ứng dụng rộng rãi dùng để bơm nước sinh hoạt hay tưới cây ở các

nông trại Ở Việt Nam động cơ Stirling chạy bằng NLMT cũng đã được nghiên cứuchế tạo để triển khai ứng dụng vào thực tế Như động cơ Stirling, bơm nước dùngnăng lượng mặt trời.

Hình 2.16 Bơm nước chạy bằng

NLMT

Hình 2.17 Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT

Ứng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của NLMT là dùng đểđun nước nóng Các hệ thống nước nóng dùng NLMT đã được dùng rộng rãi ở nhiềunước trên thế giới

Ở Việt Nam hệ thống cung cấp nước nóng bằng NLMT đã và đang được ứngdụng rộng rãi ở Hà Nội, Thành phố HCM và Đà Nẵng Các hệ thống này đã tiết kiệmcho người sử dụng một lượng đáng kể về năng lượng, góp phần rất lớn trong việcthực hiện chương trình tiết kiệm năng lượng của nước ta và bảo vệ môi trường chungcủa nhân loại

Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT hiện nay ở Việt nam cũng như trênthế giới chủ yếu dùng bộ thu cố định kiểu tấm phẳng hoặc dãy ống có cánh nhậnnhiệt, với nhiệt độ nước sử dụng 600C thì hiệu suất của bộ thu khoảng 45%, còn nếu

sử dụng ở nhiệt độ cao hơn thì hiệu suất còn thấp

2.2.3.6 Thiết bị làm lạnh và điều hoà không khí dùng NLMT

Trong số những ứng dụng của NLMT thì làm lạnh và điều hoà không khí là ứngdụng hấp dẫn nhất vì nơi nào khí hậu nóng nhất thì nơi đó có nhu cầu về làm lạnhlớn nhất, đặc biệt là ở những vùng xa xôi héo lánh thuộc các nước đang phát triểnkhông có lưới điện quốc gia và giá nhiên liệu quá đắt so với thu nhập trung bình củangười dân Với các máy lạnh làm việc trên nguyên lý biến đổi NLMT thành điệnnăng nhờ pin mặt trời (photovoltaic) là thuận tiện nhất, nhưng trong giai đoạn hiệnnay giá thành pin mặt trời còn quá cao Ngoài ra các hệ thống lạnh còn được sử dụng

Hình 2.18 Tủ lạnh dùng pin mặt trời

NLMT dưới dạng nhiệt năng để chạy máy lạnh hấp thụ, loại thiết bị này ngày càngđược ứng dụng nhiều trong thực tế, tuy nhiên hiện nay các hệ thống này vẫn chưađược thương mại hóa và sử dụng rộng rãi vì giá thành còn rất cao và hơn nữa các bộthu dùng trong các hệ thống này chủ yếu là bộ thu phẳng với hiệu suất còn thấp (dưới45%) nên diện tích lắp đặt bộ thu cần rất lớn chưa phù hợp với yêu cầu thực tế ỞViệt Nam cũng đã có một số nhà khoa học nghiên cứu tối ưu hoá bộ thu năng lượngmặt trời kiểu hộp phẳng mỏng cố định có gương phản xạ để ứng dụng trong kỹ thuậtlạnh, với loại bộ thu này có thể tạo được nhiệt độ cao để cấp nhiệt cho máy lạnh hấpthụ, nhưng diện tích mặt bằng cần lắp đặt hệ thống cần phải rộng.

Trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, nhu cầu về năng lượng ngày càngtăng Trong khi đó các nguồn nhiên liệu dự trữ như than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên

và ngay cả thủy điện thì có hạn khiến cho nhân loại đứng trước nguy cơ thiếu hụtnăng lượng Việc tìm kiếm và khai thác các nguồn năng lượng mới như năng lượnghạt nhân, năng lượng địa nhiệt, năng lượng gió và năng lượng mặt trời là một trongnhững hướng quan trọng trong kế hoạch phát triển năng lượng, không những đối vớinhững nước phát triển mà ngay cả với những nước đang phát triển

Năng lượng mặt trời (NLMT)- nguồn năng lượng sạch và tiềm tàng nhất - đangđược loài người thực sự đặc biệt quan tâm Do đó việc nghiên cứu nâng cao hiệu quảcác thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời và triển khai ứng dụng chúng vào thực tế làvấn đề có tính thời sự

Việt Nam là nước có tiềm năng về NLMT, trải dài từ vĩ độ 8” Bắc đến 23” Bắc,nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, với trị số tổng xạ khálớn từ 100-175 kcal/cm1.năm (4,2 -7,3GJ/m2năm) do đó việc sử dụng NLMT ở nước

ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn Thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Namhiện nay chủ yếu là hệ thống cung cấp điện dùng pin mặt trời, hệ thống nấu cơm cógương phản xạ và đặc biệt là hệ thống cung cấp nước nóng kiểu tấm phẳng hay kiểuống có cánh nhận nhiệt Nhưng nhìn chung các thiết bị này giá thành còn cao, hiệusuất còn thấp nên chưa được người dân sử dụng rộng rãi Hơn nữa, do đặc điểm phântán và sự phụ thuộc vào các mùa trong năm của NLMT, ví dụ: mùa đông thì cầnnước nóng nhưng NLMT ít, còn mùa hè không cần nước nóng thì nhiều NLMT do

đó các thiết bị sử dụng NLMT chưa có tính thuyết phục Sự mâu thuẫn đó đòi hỏi