Giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin năng lượng mặt trời vào lớp vỏ công trình trung tâm thương mại tại bắc trung bộ, việt nam (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI -LÊ THỊ THANH HÀ KHÓA: 2014- 2016 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KIẾN TRÚC TÍCH HỢP PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀO LỚP VỎ CƠNG TRÌNH TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI TẠI BẮC TRUNG BỘ, VIỆT NAM Chuyên Ngành: Kiến Trúc Mã Số: 60.58.01.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KIẾN TRÚC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.KTS.LÊ CHIẾN THẮNG Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn tới khoa sau đại học - Trường đại học kiến trúc Hà Nội tạo điều kiện cho tơi hồn thành xong luận văn Tơi xin gửi lời cám ơn chân thành tới TS.KTS Lê Chiến Thắng, người trực tiếp hướng dẫn suốt q trình làm luận văn, tồn thể thầy tiểu ban hướng dẫn đóng góp ý kiến quý báu, đưa phương pháp, tìm hướng đi, giúp tơi hồn thành luận văn Sau cùng, xin cám ơn nhà trường, quan cơng tác tồn thể bạn bè giúp đỡ tơi tìm kiếm, thu thập tài liệu suốt trình thực luận văn Tác giả luận văn Lê Thị Thanh Hà LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng Tác giả luận văn Lê Thị Thanh Hà MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ A.MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn .4 Sơ đồ cấu trúc luận văn B NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KIẾN TRÚC TÍCH HỢP PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀO LỚP VỎ CƠNG TRÌNH TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI TẠI BẮC TRUNG BỘ, VIỆT NAM 1.1 Các khái niệm liên quan 1.1.1 Tích hợp pin lượng mặt trời lớp vỏ cơng trình giới 1.1.2 Lớp vỏ bao che cơng trình: 1.2 Thực trạng sử dụng pin lượng mặt trời tích hợp vào lớp vỏ cơng trình 11 1.2.1 Thực trạng sử dụng pin lượng mặt trời tích hợp vào lớp vỏ cơng trình giới Việt Nam 11 1.2.2 Thực trạng sử dụng pin lượng mặt trời tích hợp vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại Bắc Trung Bộ, Việt nam 13 1.2.3 Thực trạng nghiên cứu giải pháp vỏ bao che cơng trình 17 1.2.4 Thực trạng sách nhà nước liên quan đến sử dụng pin lượng mặt trời 17 1.3 Một số cơng trình kiến trúc ứng dụng pin nặng mặt trời giới 18 1.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 20 1.5 Những vấn đề cần quan tâm đề tài 21 CHƯƠNG : CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KIẾN TRÚC TÍCH HỢP PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀO LỚP VỎ CƠNG TRÌNH TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI TẠI BẮC TRUNG BỘ, VIỆT NAM 23 2.1 Tiềm phát triển pin lượng mặt trời tích hợp vào vỏ cơng trình Việt Nam 23 2.1.1 Tiềm điều kiện tự nhiên 23 2.1.2 Tiềm điều kiện kinh tế - xã hội 25 2.1.3 Các tiềm khác 26 2.2 Cơ sở pháp lý 27 2.2.1 Một số luật, quy định liển quan 27 2.2.2 Các sách hỗ trợ phát triển kiến trúc sử dụng pin lượng mặt trời 33 2.3 Cơ sở kỹ thuật 33 2.3.1 Các loại hình pin lượng mặt trời phù hợp lắp đặt cơng trình trung tâm thương mại 33 2.3.2 Yếu tố ảnh hưởng đến công suất pin lượng mặt trời 35 2.3.3 Các vấn đề lưu ý thiết kế pin lượng tích hợp cơng trình trung tâm thương mại 38 2.3.4 Các hệ pin lượng mặt trời 39 2.4 Cơ sở lý thuyết 43 2.4.1 Cơ sở thẩm mỹ kiến trúc 43 2.4.2 Cảm nhận thị giác 44 2.4.3 Mỹ quan đô thị 44 2.4.4 Đặc thù cơng trình trung tâm thương mại 45 2.5 Bài học kinh nghiệm giới 45 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KIẾN TRÚC TÍCH HỢP PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀO LỚP VỎ CƠNG TRÌNH TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI TẠI BẮC TRUNG BỘ, VIỆT NAM 49 3.1 Định hướng giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại Bắc Trung Bộ, Việt Nam 49 3.2 Nguyên tắc thiết kế kiến trúc tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại Bắc Trung Bộ, Việt Nam 49 3.2.1 Tuân thủ quy hoạch chung tiêu kiến trúc khu đất xây dựng cơng trình trung tâm thương mại 49 3.2.2 Giải đồng hiệu tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại 50 3.2.3 Phân tích, lựa chọn giải pháp tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại Bắc Trung Bộ, Việt Nam 53 3.3 Giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại Bắc Trung Bộ, Việt Nam 53 3.3.1 Giải pháp tích hợp pin lượng mặt trời vào mặt đứng cơng trình trung tâm thương mại 53 3.3.2 Giải pháp tích hợp pin lượng mặt trời vào mái cơng trình trung tâm thương mại 55 3.3.3 Giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin lượng mặt trời vào nan chắn nắng cơng trình trung tâm thương mại 58 3.3.4 Các giải pháp khác: 59 3.4 Đề xuất giải pháp thiết kế thực nghiệm 59 3.4.1 Giới thiệu công trình tính tốn lượng 59 3.4.2 Giải pháp thiết kế 72 C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 Kết luận 81 Kiến nghị 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT CỤM TỪ VIẾT TẮT BIPV Tịa nhà tích hợp pin lượng mặt trời EVN Viện lượng QCVN PV Quy chuẩn Việt Nam Pin lượng mặt trời DANH MỤC BẢNG BIỂU SỐ HIỆU BẢNG TÊN BẢNG Bảng 1.1 So sánh chi phí với vật liệu vỏ bao che Bảng 1.2 Khảo sát số cơng trình trung tâm thương mại Bắc Trung Bộ, Việt Nam Bảng 2.1 Số liệu xạ mặt trời Việt Nam Bảng 2.2 Yêu cầu nhiệt kỹ thuật tường bao che bên Bảng 2.3 Yêu cầu nhiệt kỹ thuật mái Bảng 2.4 Bảng so sánh hiệu suất pin lượng mặt trời theo hướng góc nghiêng thiết bị Bảng 3.1 Đánh giá khả tích hợp số loại pin lượng mặt trời cơng trình Bảng 3.2 Một số loại pin lượng lắp đặt tường (vách dựng) công trình điều kiện Bắc Trung Bộ Bảng 3.3 Một số loại pin lượng lắp đặt mái công trình điều kiện Bắc Trung Bộ Bảng 3.4 Tham số chung pin lượng mặt trời 320w Bảng 3.5 Thông số định mức pin lượng mặt trời 320w Bảng 3.6 Bảng so sánh phương án đề xuất DANH MỤC HÌNH VẼ SỐ HIỆU TÊN HIỆU HÌNH HÌNH Hình 1.1 Tỷ lệ sản xuất pin lượng mặt trời hàng năm tồn cầu Hình 1.2 Phối cảnh hướng Tây Bắc Big C Vinh Hình 1.3 Mặt tầng (1-4) BigC Vinh Hình 1.4 Phối cảnh TTTM Quỳnh Lưu Hình 1.5 Mặt định vị TTTM Quỳnh Lưu Hình 1.6 Mặt tầng TTTM Quỳnh Lưu Hình 1.7 Mặt tầng TTTM Quỳnh Lưu Hình 1.8 Mặt tầng TTTM Quỳnh Lưu Hình 1.9 Phối cảnh dự án Vincom Hà Tĩnh Hình 1.10 Siêu thị Co.op Mark Quảng Trị Hình 1.11 Siêu thị Co.op Mark Thanh Hóa Hình 1.12 Dự án Golden Dragon Plaza Hình 1.13: Cao ốc văn phịng tích hợp lượng mặt trời vào lớp vỏ Hình 1.14 Sân vận động lượng mặt trời Kaohsiung, Taiwan Hình 1.15 Nhà để xe M.Shade Hình 2.1 Bản đồ vùng Bắc Trung Bộ Hình 2.2 Hướng góc nghiêng pin mặt trời Hình 2.3 Pin quang điện Hình 2.4 Các dạng pin lượng mặt trời Hình 2.5 Thế hệ hệ thứ hai pin quang điện Hình 2.6 Dự kiến màng mỏng tương lai cơng nghệ xanh truyền thống Hình 2.7 Hiệu nghiên cứu tế bào tốt NREL Cấu trúc luận văn: Cấu trúc luận văn gồm có phần: A - Mở đầu:(5 trang) B - Nội dung:( 83 trang) Chương 1: Tổng quan giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại Bắc Trung Bộ, Việt Nam( 19 trang) Chương 2: Cơ sở khoa học giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại Bắc Trung Bộ, Việt Nam(28 trang) Chương 3: Đề xuất giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại Bắc Trung Bộ, Việt Nam ( 31 trang) C - Kết Luận:( trang) Tài liệu tham khảo Phụ lục Sơ đồ cấu trúc luận văn THÔNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lịng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội Email: digilib.hau@gmail.com TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 81 C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình tương lai gần xu hướng tất yếu, đặc biệt cơng trình trung tâm thương mại, dạng cơng trình sử dụng nhiều lượng Giải pháp tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình cho giải pháp tối ưu Đây nguồn lượng sạch, không gây ô nhiễm mơi trường có trữ lượng vơ lớn tính tái tạo cao Đồng thời, phát triển cơng nghiệp sản xuất pin mặt trời góp phần thay nguồn lượng hóa thạch, giảm phát khí thải nhà kính, bảo vệ mơi trường Vì thế, gọi nguồn lượng quý giá, thay dạng lượng cũ ngày cạn kiệt Từ lâu, nhiều nơi giới sử dụng lượng mặt trời giải pháp thay nguồn tài nguyên truyền thống Việt Nam nước nhiệt đới nóng ẩm nằm giải phân bổ ánh nắng mặt trời nhiều giới Với địa hình nhiều đồi núi hải đảo, Việt Nam có nhiều khu vực dân cư nằm phân tán Trong kiến trúc, pin lượng tích hợp cơng trình chủ yếu dạng nằm mái dốc biệt thự hay dạng ống nước tích hợp tế bào quang nhiệt bên nằm mái phẳng cơng trình Pin lượng mặt trời chưa ứng dụng cách hợp lý cơng trình cao tầng có quy mơ lớn Vì vậy, việc sử dụng pin lượng thành phần kiến trúc điều mà KTS phải suy nghĩ, tiếp cận thiết kế cơng trình tương lai Bắc Trung Bộ, khu vực có lợi để tích hợp pin lượng mặt trời Việt Nam Do với xu hướng tất yếu hướng tới cơng trình kiến trúc xanh, pin lượng mặt trời ngày tích hợp nhiều 82 cơng trình, đặc biệt dạng cơng trình trung tâm thương mại Trong việc xử lý mặt đứng cơng trình thích ứng với điều kiện thời tiết vùng hàn đới cố gắng thu nhiều nhiệt tốt giải pháp chắn nắng giảm xạ nhiệt trực tiếp lên lớp vỏ cơng trình điểm mấu chốt kiến trúc vùng nhiệt đới Chính vậy, giải pháp sử dụng pin lượng mặt trời mang nhiều chức phù hợp với Việt Nam Kiến nghị Giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin lượng mặt trời giải pháp quan trọng khả thi việc tiết kiệm lượng sử dụng vào lớp vỏ công trình trung tâm thương mại Vì vậy, việc lắp đặt pin lượng mặt trời cần nhà nước hỗ trợ có sách tài để hạ thấp chi phí sản xuất pin lượng mặt trời Thúc đẩy việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm phần mềm sefaira, ecotect, vasari số phần mềm khác mô lượng mặt trời phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam nhằm hỗ trợ cho việc nghiên cứu thiết kế kiến trúc tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình Thúc đẩy việc phổ biến kiến thức, nghiên cứu với công nghệ pin lượng mặt trời mới, đặc biệt với dạng pin tích hợp cơng trình phù hợp với điều kiện Bắc Trung Bộ, Việt Nam Tiếp tục nghiên cứu tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại nhằm hồn thiện hệ thống tích hợp pin lượng vào cơng trình trung tâm thương mại 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Chương trình mục tiêu Quốc gia "sử dụng lượng tiết kiệm hiệu giai đoạn 2012 - 2015",(Số 1427/QĐ - TTg) Hoàng Dương Hùng, Năng lượng mặt trời - Lý thuyết & ứng dụng, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2010 Nguyễn Trọng Khang, Nguyễn Tuấn Minh (2009), Hướng dẫn thiết kế bao che cho cơng trình kiến trúc nhằm sử dụng lượng tiết kiệm hiệu đô thị Việt Nam, Viện kiến trúc quy hoạch đô thị nông thôn, Hà Nội Luật số 50/2010/QH12 Quốc hội :"Luật sử dụng lượng tiết kiệm hiệu xây dựng, chiếu sáng công cộng" Phạm Đức Ngun (2008),Để sử dụng kính kiến trúc có hiệu lượng môi trường, Hội thảo phát triển kiến trúc nhiệt đới chiến lược bảo vệ mơi trường chương trình sử dụng lượng tiết kiệm hiệu Phạm Đức Nguyên, Nguyễn Thu Hòa, Trần Quốc Bảo:" Các giải pháp kiến trúc khí hậu Việt Nam", NXB KHKT 2002 Phan Thu Phương Đ1-QLNL:"Tìm hiểu lượng tái tạo; phân tích đánh giá hiệu khai thác sử dụng lượng mặt trời" QCVN 09:2013/BXDQuy chuẩn kỹ thuật quốc gia " cơng trình xây dựng sử dụng lượng hiệu quả" Lê Chiến Thắng, Lắp đặt pin lượng mặt trời thiết kế kiến trúc, Tạp chí kiến trúc, số 3/2012 10 Đặng Đình Thống, " Năng lượng tái tạo Việt Nam", Trung tâm nghiên cứu lượng Bách Khoa Hà Nội 84 11 Đặng Đình Thống - Lê Danh Liên (1956 - 2006) :" Cơ sở lượng tái tạo" 12 Lý Ngọc Thắng, Nghiên cứu, thiết kế hệ thống tự động thích ứng với vị trí mặt trời nhằm nâng cao hiệu sử dụng thiết bị dùng lượng mặt trời, Viện lượng, Bộ Công thương Tiếng Anh: 13 "Achitectural variations in residences and their effects on energy generation by photovoltaics " , a thesis presented to the Academic Faculty by Sandra Catalina Caballero In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree Master of Science in High Performance Buildings in the School of Architecture Georgia Institute of Technology , August 2011 14 Bächler, M "BOS Cost Savings." 15 Becquerel, E (1839) Mémoire sur les effetsélectriques produits sous l'influence des rayons solaires 16 Cammerer, A (1992) Houses of Key West 17 CEA How Does a Photovoltaic Cell Work? 18 Ching, F Building Construction Illustrated, John Wiley and Sons 19 City of LakeWorth, F ArchitecturalStyles and Building Traditions 20 Corkhill, T (1982) Gambrel roof The Complete Dictionary of Wood S Books New York: 211 21 Council, L H (2003) The Energy Performance of Log Homes R Pickett 22 DSIRE (2011) "FL State Solar Energy SystemIncentives Program." Retrieved June 10th, 2011, from http://www.dsireusa.org/incentives/incentive.cfm?Incentive_Code=FL3 85 3F&State=federal¤tpageid=1&ee=1&re=1 (Accessed June 9th,2011) 23 DSIRE (2011) "NYSERDA - PV Incentive Program." Retrieved June 5th, 2011, from http://www.dsireusa.org/incentives/incentive.cfm?Incentive_Code=NY 10F&State=federal¤tpageid=1&ee=1&re=1 (Accessed June 9th,2011) 24 DSIRE (2011) "Washington Renewable Energy Production Incentives " Retrieved June 20th, 2011, from http://www.dsireusa.org/incentives/incentive.cfm?Incentive_Code=WA 27F&State=federal¤tpageid=1&ee=1&re=1 (Accessed June 9th,2011) 25 EIA (2011) "Average Retail Price of Electricity to Ultimate Customers by End-Use Sector, by State " Retrieved April 14th, 2011, from http://www.eia.gov/cneaf/electricity/epm/table5_6_a.html June 7th,2011) Các trang wed: 26 Cand.com.vn 27 Công ty AC.vn 28 Co-opmart.com.vn 29 Caballero,_Sandra_C_201108_MS.vn 30 Ddemo.vinabits.com.vn 31 Eeurowindowholding.biz.vn 32 Frauhofer ISE.vn 33 Gachsieunhe.vn 34 Gsmart.vn 35 Industrialzone.vn (Accessed 86 36 Odersun.vn 37 Queenland.vn 38 Quangtri360.com 39 Solarcity.vn 40 Solar PV.vn 41 Task_16_photovoltaics_in_buildings_p2.vn 87 PHỤ LỤC PHỤ LỤC :Danh mục loại pin lượng mặt trời Việt Nam STT Các loại pin NLMT Cơng suất Màu (Wp/tấm) Kích Cơng ty thước (cm) Silic đơn tinh thể 3-280 Silic đa tinh thể Silic đơn tinh thể Màng pin 175-205 30-350 Xanh 993x163 Công ty mặt đen 5x40 trời đỏ Đen 1580x80 Công ty 8x35 SolarBK Đen 434x277 lượng mặt trời, tế x3- bào đơn tinh thể 1806x92 Tập Đồn 0x30 Cơng nghệ Silic đa tinh thể Silic đơn tinh thể 5-320 15-300 Xanh, Điện Tử Viễn đen Thông Quốc Xanh, 280x180 Tế Đông đen x1,5- Dương 1950x99 0x45 Silic đơn tinh thể Silic đa tinh thể Silic đa tinh thể 3-280 70-310 100-300 Xanh 1580x80 Công ty đen 8x35 Chinatech Xanh 1950x99 Công ty đen 0x50 SolarBK Xanh 1954x99 Công ty đen 0x50 TNHH sản phẩm Việt Nam 88 Silic đa tinh thể 200-4000 Xanh Công ty TNHH sản xuất MEGASUN 10 11 12 Silic đơn tinh thể Silic đa tinh thể Silic đơn tinh thể 6-300 180-200 35-310 Xanh, Tập đoàn đen cơng nghệ 993x131 điện tử Sài 9x40 Gịn Xanh 1956x99 công ty đen 2x45 TNHH MTV Xanh Vũ Phong 89 PHỤ LỤC 2: Bản vẽ chi tiết lắp đặt pin lượng mặt trời Pin lượng mặt trời lắp đặt mái Hình PL.1: Chi tiết lắp đặt pin lượng mặt trời mái [39] 90 Pin lượng mặt trời lắp đặt mái dốc Hình PL.2: Chi tiết lắp đặt pin lượng mặt trời mái dốc [39] 91 Pin lượng mặt trời lắp đặt tường vách dựng ưHình PL.3: Chi tiết lắp đặt pin lượng mặt trời tường vách dựng [39] Pin lượng mặt trời lắp đặt hệ thống khác Hình PL.4: Chi tiết lắp đặt pin lượng mặt trời hệ thống khác [39] 92 ... mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại Bắc Trung Bộ, Việt Nam 53 3.3 Giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại Bắc Trung. .. trạng giải pháp thiết kế kiến trúc vỏ cơng trình trung tâm thương mại tích hợp pin lượng mặt trời Bắc Trung Bộ, Việt Nam Đề xuất giải pháp thiết kế kiến trúc vỏ cơng trình trung tâm thương mại tích. .. tâm thương mại Bắc Trung Bộ, Việt Nam Phương pháp tổng hợp giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin lượng mặt trời vào lớp vỏ cơng trình trung tâm thương mại Bắc Trung Bộ, Việt Nam Phương pháp