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)

6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 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 .... 21 CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ KHOA

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 CÔNG 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 đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành xong luận văn của mình Tôi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành nhất tới TS.KTS Lê Chiến Thắng, người đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn, cùng toàn thể các thầy cô trong tiểu ban hướng dẫn đã đóng góp những ý kiến quý báu, đưa ra những phương pháp, tìm ra hướng đi, giúp tôi hoàn thành luận văn này

Sau cùng, tôi xin cám ơn nhà trường, cơ quan công tác và toàn thể bạn

bè đã giúp đỡ tôi tìm kiếm, thu thập tài liệu trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tác giả luận văn

Lê Thị Thanh Hà

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và 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 do chọn đề tài 1

Mục tiêu nghiên cứu 2

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

Phương pháp nghiên cứu 2

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

Cấu trúc luận văn 4

Sơ đồ cấu trúc luận văn 5

B NỘI DUNG 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 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 6

1.1 Các khái niệm liên quan 6

1.1.1 Tích hợp pin năng lượng mặt trời và lớp vỏ công trình trên thế giới 6

1.1.2 Lớp vỏ bao che công trình: 9

1.2 Thực trạng sử dụng pin năng lượng mặt trời tích hợp vào lớp vỏ công trình 11

1.2.1 Thực trạng sử dụng pin năng lượng mặt trời tích hợp vào lớp vỏ công trình trên thế giới và Việt Nam 11

1.2.2 Thực trạng sử dụng pin năng lượng mặt trời tích hợp vào lớp vỏ công

trình trung tâm thương mại tại Bắc Trung Bộ, Việt nam 13

1.2.3 Thực trạng nghiên cứu giải pháp vỏ bao che công trình 17

1.2.4 Thực trạng các chính sách của nhà nước liên quan đến sử dụng pin năng lượng mặt trời 17

1.3 Một số công trình kiến trúc ứng dụng pin năng nặng mặt trời trên thế giới 18

1.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 20

1.5 Những vấn đề cần quan tâm của đề tài 21

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ 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 23

2.1 Tiềm năng phát triển pin năng lượng mặt trời tích hợp vào vỏ công trình ở Việt Nam 23

2.1.1 Tiềm năng về điều kiện tự nhiên 23

2.1.2 Tiềm năng về điều kiện kinh tế - xã hội 25

2.1.3 Các tiềm năng khác 26

2.2 Cơ sở pháp lý 27

2.2.1 Một số bộ luật, quy định liển quan 27

2.2.2 Các chính sách hỗ trợ phát triển kiến trúc sử dụng pin năng lượng mặt trời 33

2.3 Cơ sở kỹ thuật 33

2.3.1 Các loại hình pin năng lượng mặt trời phù hợp lắp đặt trong công trình trung tâm thương mại 33

2.3.2 Yếu tố ảnh hưởng đến công suất pin năng lượng mặt trời 35

2.3.3 Các vấn đề lưu ý trong thiết kế pin năng lượng tích hợp trong công

trình trung tâm thương mại 38

2.3.4 Các thế hệ pin năng 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 về công trình trung tâm thương mại 45

2.5 Bài học kinh nghiệm trên thế giới 45

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT 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 49

3.1 Định hướng 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 49

3.2 Nguyên tắc 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 49

3.2.1 Tuân thủ quy hoạch chung và các chỉ tiêu kiến trúc của khu đất xây dựng công trình trung tâm thương mại 49

3.2.2 Giải quyết đồng bộ và hiệu quả khi tích hợp pin năng lượng mặt trời vào lớp vỏ công trình trung tâm thương mại 50

3.2.3 Phân tích, lựa chọn giải pháp tích hợp pin năng lượng mặt trời vào lớp vỏ công trình trung tâm thương mại tại Bắc Trung Bộ, Việt Nam 53

3.3 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 53

3.3.1 Giải pháp tích hợp pin năng lượng mặt trời vào mặt đứng công trình trung tâm thương mại 53

3.3.2 Giải pháp tích hợp pin năng lượng mặt trời vào mái công trình trung

tâm thương mại 55

3.3.3 Giải pháp thiết kế kiến trúc tích hợp pin năng lượng mặt trời vào nan chắn nắng công 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 và các tính toán về năng lượng 59

3.4.2 Giải pháp thiết kế 72

C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81

1 Kết luận 81

2 Kiến nghị 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BIPV Tòa nhà tích hợp pin năng lượng mặt trời

EVN Viện năng lượng

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

PV Pin năng lượng mặt trời

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 So sánh chi phí với các vật liệu vỏ bao che

Bảng 1.2 Khảo sát một số công trình trung tâm thương mại ở

Bắc Trung Bộ, Việt Nam

Bảng 2.1 Số liệu về bức xạ mặt trời tại Việt Nam

Bảng 2.2 Yêu cầu nhiệt kỹ thuật đối với tường bao che bên ngoài Bảng 2.3 Yêu cầu nhiệt kỹ thuật đối với mái bằng

Bảng 2.4 Bảng so sánh hiệu suất của pin năng lượng mặt trời

theo hướng và góc nghiêng của thiết bị Bảng 3.1 Đánh giá khả năng tích hợp một số loại pin năng lượng

mặt trời trong công trình Bảng 3.2 Một số loại pin năng lượng lắp đặt trên tường (vách

dựng) công trình trong điều kiện Bắc Trung Bộ Bảng 3.3 Một số loại pin năng lượng lắp đặt trên mái công trình

trong điều kiện Bắc Trung Bộ Bảng 3.4 Tham số chung của pin năng lượng mặt trời 320w

Bảng 3.5 Thông số định mức của pin năng lượng mặt trời 320w

Bảng 3.6 Bảng so sánh 2 phương án đề xuất

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 phòng tích hợp năng lượng mặt trời vào lớp vỏ Hình 1.14 Sân vận động năng lượng mặt trời ở Kaohsiung, Taiwan Hình 1.15 Nhà để xe M.Shade

Hình 2.1 Bản đồ vùng Bắc Trung Bộ

Hình 2.2 Hướng và góc nghiêng của pin mặt trời

Hình 2.3 Pin quang điện

Hình 2.4 Các dạng pin năng lượng mặt trời

Hình 2.5 Thế hệ đầu tiên và thế hệ thứ hai của pin quang điện

Hình 2.6 Dự kiến màng mỏng trong tương lai bằng công nghệ xanh

truyền thống Hình 2.7 Hiệu quả nghiên cứu tế bào tốt nhất của NREL

Hình 2.8 IEA competition entry by D.Mizrahi, Switzerland

Hình 2.9 IEA competition entry by C.Elmas, USA

Hình 2.10 Dự án nhà ở có chín căn hộ tại Aalen

Hình 3.1 Một số mô hình lắp đặt pin năng lượng trên tường

Hình 3.2 Một số mô hình lắp đặt trên mái

Hình 3.3 Một số mô hình lắp đặt trên tấm chắn nắng

Hình 3.4 Hoa gió định vị công trình tại Vinh, Nghệ An

Hình 3.5 Mặt bằng vị trí công trình

Hình 3.6 Phối cảnh công trình hướng Tây Bắc

Hình 3.7 Mặt bằng tổng thể Trung Tâm thương mại

Hình 3.8 Mặt bằng trung tâm thương mại (Tầng 1-4)

Hình 3.9 Mặt đứng công trình hướng Nam

Hình 3.10 Mặt đứng công trình hướng Tây

Hình 3.11 Tường gạch bê tông

Hình 3.12 Gạch bê tông

Hình 3.13 Kính bảo ôn, cách âm, cách nhiệt

Hình 3.14 Mặt bằng công trình TTTM vào lúc 9 giờ sáng ngày hè Hình 3.15 Phối cảnh công trình TTTM hướng Nam vào lúc 9 giờ sáng

ngày hè Hình 3.16 Mặt bằng công trình TTTM vào lúc 10 giờ sáng ngày hè Hình 3.17 Phối cảnh công trình TTTM hướng Nam vào lúc 10 giờ

sáng ngày hè

Hình 3.18 Mặt bằng công trình TTTM vào lúc 12 giờ trưa ngày hè

Hình 3.19 Phối cảnh công trình TTTM hướng Nam vào lúc 12 giờ

trưa ngày hè

Hình 3.20 Mặt bằng công trình TTTM vào lúc 13 giờ chiều ngày hè

Hình 3.21 Phối cảnh công trình TTTM hướng Đông Tây vào lúc 14

giờ trưa ngày hè

Hình 3.22 Mặt bằng công trình TTTM vào lúc 15 giờ chiều ngày hè

Hình 3.23 Phối cảnh công trình TTTM hướng Đông Tây vào lúc 16

giờ chiều ngày hè

Hình 3.24 Phối cảnh tích hợp pin năng lượng mặt trời vào mái công

trình trung tâm thương mại

Hình 3.25 Khung đỡ pin năng lượng mặt trời nâng hạ theo mùa bằng

kim loại Hình 3.26 Tích hợp pin năng lượng mặt trời vào cửa sổ công trình

trung tâm thương mại

Hình 3.27 Kính phủ lớp màng mỏng pin năng lượng mặt trời

Hình 3.28 Tích hợp pin năng lượng mặt trời vào toàn diện mặt dứng

hướng Tây công trình trung tâm thương mại

Vỏ bao che công trình Là thành phần ngăn cách về mặt vật lý giữa môi trường bên trong và bên ngoài công trình Lớp vỏ có tác dụng giúp duy trì môi trường bên trong (cùng với các hệ thống điều hòa cơ khí), kiểm soát điều kiện khí hậu và xác định chế độ nhiệt cho công trình Thiết kế vỏ bao che công trình là một lĩnh vực đặc biệt trong kiến trúc và xây dựng, nó cần sự tổng hợp mọi yếu tố trong lĩnh vực khoa học xây dựng và kiểm soát vi khí hậu trong công trình

Nước ta có lượng bức xạ mặt trời rất tốt, đặc biệt là khu vực phía Nam, ở khu vực phía Bắc thì lượng mặt trời nhận được là ít hơn Do Bắc Trung Bộ là vùng nằm giữa Bắc và Nam nên việc sử dụng năng lượng mặt trời là tốt Việc nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời ngày càng được quan tâm, nhất là trong tình trạng thiếu hụt năng lượng và vấn đề cấp bách về môi trường hiện nay Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng ưu việt trong tương lai, đó là nguồn năng lượng sẵn có, siêu sạch và miễn phí Do vậy năng lượng mặt trời ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thế giới

Việt Nam là nước nhiệt đới nóng ẩm nằm trong giải phân bổ ánh nắng mặt trời nhiều nhất trên thế giới Với địa hình nhiều đồi núi và hải đảo, Việt Nam

2

cũng có nhiều khu vực dân cư nằm phân tán Vì vậy, sử dụng năng lượng mặt trời như một nguồn năng lượng tại chỗ để thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống, đáp ứng nhu cầu của các vùng dân cư là một chính sách có ý nghĩa quan trọng về mặt kinh tế, an ninh quốc phòng

Nhu cầu tích hợp pin năng lượng mặt trời cho kiến trúc Việt Nam nói chung và kiến trúc Bắc Trung Bộ nói riêng trong tương lai là rất lớn Bởi vậy,

đề tài nghiên cứu "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"

là thực sự cần thiết và cấp bách, có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn lớn

Mục tiêu nghiên cứu:

Khảo sát, đánh giá thực trạng giải pháp thiết kế kiến trúc vỏ công trình trung tâm thương mại tích hợp pin năng lượng mặt trời tại Bắc Trung Bộ, Việt Nam

Đề xuất giải pháp thiết kế kiến trúc vỏ công trình trung tâm thương mại tích hợp pin năng lượng mặt trời tại Bắc Trung Bộ, Việt Nam

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu: Tích hợp pin năng lượng mặt trời trong thiết kế kiến trúc lớp vỏ công trình trung tâm thương mại tại vùng đồng bằng Bắc Trung

Bộ, Việt Nam

Phạm vi nghiên cứu: Vùng đồng bằng Bắc Trung Bộ (bao gồm 6 tỉnh:Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế.)

Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp khảo sát kiến trúc lớp vỏ công trình trung tâm thương mại tích hợp pin năng lượng mặt trời tại Bắc Trung Bộ, Việt Nam

3

Phương pháp thu thập thông tin, tài liệu trong và ngoài nước có liên quan đến 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

Phương pháp đánh giá thực trạng cho 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 trong thời gian qua

Phương pháp phân tích 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

Phương pháp tổng hợp 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

Phương pháp đề xuất 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 trong tương lai

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

Ý nghĩa khoa học: Bổ sung, hoàn thiện 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

Ý nghĩa thực tiễn:

- Nâng cao chất lượng 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

- Nâng cao chất lượng thẩm mỹ cho công trình

- Sử dụng năng lượng tái tạo làm giảm sử dụng năng lượng điện lưới cho công trình

4

Cấu trúc luận văn:

Cấu trúc luận văn gồm có 3 phần:

A - Mở đầu:(5 trang)

B - Nội dung:( 83 trang)

Chương 1: Tổng quan 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( 19 trang)

Chương 2: Cơ sở khoa học về 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(28 trang)

Chương 3: Đề xuất 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 ( 31 trang)

C - Kết Luận:( 2 trang)

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

5

Sơ đồ cấu trúc luận văn

THÔNG BÁO

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui

lòng 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

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

Giải pháp tích hợp pin năng lượng mặt trời vào lớp vỏ công trình hiện đang được cho là giải pháp tối ưu nhất Đây là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường và có trữ lượng vô cùng lớn do tính tái tạo cao Đồng thời, phát triển công nghiệp sản xuất pin mặt trời sẽ góp phần thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch, giảm phát khí thải nhà kính, bảo vệ môi trường

Vì thế, đây được gọi là nguồn năng lượng quý giá, có thể thay thế những dạng năng lượng cũ đang ngày cạn kiệt Từ lâu, nhiều nơi trên thế giới đã sử dụng năng lượng mặt trời như một giải pháp thay thế những nguồn tài nguyên truyền thống

Việt Nam là nước nhiệt đới nóng ẩm nằm trong giải phân bổ ánh nắng mặt trời nhiều nhất trên thế giới Với địa hình nhiều đồi núi và hải đảo, Việt Nam cũng có nhiều khu vực dân cư nằm phân tán

Trong kiến trúc, pin năng lượng được tích hợp trong công trình chủ yếu là dạng tấm nằm trên mái dốc của các biệt thự hay dạng ống nước tích hợp tế bào quang nhiệt bên trong nằm trên mái phẳng của công trình Pin năng lượng mặt trời chưa được ứng dụng một cách hợp lý trong các công trình cao tầng

có quy mô lớn Vì vậy, việc sử dụng pin năng lượng như là một thành phần kiến trúc sẽ là điều mà các KTS phải suy nghĩ, tiếp cận khi thiết kế công trình trong tương lai

Bắc Trung Bộ, là khu vực có lợi thế để tích hợp pin năng lượng mặt trời ở Việt Nam Do đó với xu hướng tất yếu hiện nay hướng tới các công trình kiến trúc xanh, pin năng lượng mặt trời sẽ ngày càng được tích hợp nhiều hơn