Nghiên cứu mô hình quản lý và sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả cho các toà nhà cao tầng ứng dụng cho toà nhà thư viện điện tử tạ quang bửu, trường đại học bách khoa hà nộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN ANH SƠN NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM HIỆU QUẢ CHO CÁC TOÀ NHÀ CAO TẦNG - ỨNG DỤNG CHO TOÀ NHÀ THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TẠ QUANG BỬU, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH HÀ NỘI – 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ANH SƠN NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM HIỆU QUẢ CHO CÁC TOÀ NHÀ CAO TẦNG - ỨNG DỤNG CHO TOÀ NHÀ THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TẠ QUANG BỬU, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS PHẠM HOÀNG LƯƠNG HÀ NỘI – 2008 i cl c CH NG .1 GI I THI U CHUNG 1.1 C s tài 1.2.Gi i h n nghiên c u 1.3 M c tiêu CH tài NG .5 TH C TR NG S D NG N NG L NG TRONG CÁC TOÀ NHÀ CAO T NG 2.1 Hi n tr ng s d ng VI T NAM n n ng tòa nhà cao t ng 2.2 Các nguyên nhân d n t i tình tr ng s d ng n ng l 2.2.1 Xu h ng không hi u qu ng thi t k ki n trúc .7 2.2.2 L a ch n trang thi t b .7 2.2.3 Xây d ng v n hành 2.3 Nh ng gi i pháp nâng cao hi u qu s d ng n ng l ng .8 2.3.1 Áp d ng gi i pháp thi t k 2.3.2 Ban hành tiêu chu n ti t ki m n ng l ng lo i trang thi t b 2.3.3 Tri n khai áp d ng Quy chu n Xây d ng Vi t Nam – Các cơng trình xây d ng s d ng n ng l ng có hi u qu 2.3.4 Tri n khai vi c ki m toán n ng l ng l ng, a tiêu chu n n xây d ng ch ng m u, xây d ng c s d li u nh m c s d ng n ng l ng trình ti t ki m n ng l ng h ng ng cho tòa nhà cao t ng ii 2.5 Nh ng rào c n vi c tri n khai ho t hi u qu s d ng n ng l CH ng c n thi t c i thi n ng .11 NG 13 QU N LÝ VÀ S D NG HI U QU N NG L NG 13 TRONG CÁC TOÀ NHÀ CAO T NG 13 3.1 Qu n lý n ng l ng tòa nhà cao t ng 13 3.1.1 H th ng qu n lý n ng l ng tòa nhà cao t ng 13 3.1.2 Th c tr ng v công tác qu n lý n ng l ng tòa nhà cao t ng .14 3.2 Gi i pháp s d ng n ng l ng ti t ki m hi u qu cho tòa nhà 14 3.2.1 Thi t k nhà hi u qu n ng l ng c i t o h th ng s d ng n ng ng tòa nhà c 15 3.2.1.1 Các y u t nh h ng n tiêu th n ng l ng tòa nhà15 3.2.1.2 Tòa nhà thi t k m i 16 3.2.1.3 C i t o tòa nhà c .16 3.2.1.4 Các m c n ý trình thi t k 17 3.2.2 Mơ hình qu n lý n ng l 3.2.3 Các b c thi t l p mơ hình qu n lý n ng l 3.3 Xây d ng ch 3.3.1 Xác ng cho tồ nhà .18 ng trình ti t ki m n ng l ng cho nhà cao t ng 25 nh ngu n nhân l c, tài .26 3.3.2 Quy trình thi t l p m t ch ng trình qu n lý n ng l 3.3.3 Giáo d c ý th c ti t ki m n ng l o ch t l ng 21 ng môi tr ng cho m i ng ng 27 i cam k t m ng khơng khí nhà 35 iii 3.4 Các c h i ti t ki m n ng l qu n lý n ng l ng có th tri n khai ch ng trình ng cho tồ nhà cao t ng .36 3.4.1 Các gi i pháp k thu t 38 3.4.1.1 Gi i pháp thi t k ki n trúc 39 3.4.1.2 C h i ti t ki m n ng l ng h th ng u hoà khơng khí thơng gió .39 3.4.1.3 C h i ti t ki m n ng l ng h th ng chi u sáng 48 3.4.1.4 C h i ti t ki m n ng l ng h th ng b m qu t ng c n .51 3.4.1.5 C h i ti t ki m n ng l ng h th ng cung c p n 52 3.4.1.6 C h i ti t ki m n ng l ng thi t b v n phòng 53 3.4.1.7 S d ng ti t ki m h p lý ngu n tài nguyên khác 53 3.4.2 Gi i pháp qu n lý 57 3.4.2.1 Thi t l p m t ch ng trình QLNL cho nhà 57 3.4.2.2 Trang b h th ng qu n lý tịa nhà tích h p - IBMS (Integrated Building Management System) [10] 59 3.5 Tính kh thi c a vi c tri n khai bi n pháp ti t ki m n ng l khâu thi t k nâng c p tòa nhà cao t ng th CH ng ng m i 65 NG 69 I ÍCH KINH T - MƠI TR KI M VÀ S NG C A CÁC HO T D NG HI U QU N NG L NG TI T NG TRONG CÁC TOÀ NHÀ CAO T NG 69 4.1 L i ích kinh t c a ho t ng ti t ki m hi u qu n ng l ng tòa nhà cao t ng 69 4.1.1 Khái ni m v phân tích tài 69 iv 4.1.2 M t s thu t ng ch tiêu kinh t thông d ng[6] 70 4.1.3 So sánh l a ch n ph ng án u t 76 4.1.4 L i ích kinh t c a vi c thi t k tích h p vịng i c a m t d án u t xây d ng nhà cao t ng 78 4.2 i ích mơi tr ng c a ho t ng ti t ki m hi u qu n ng l ng tòa nhà cao t ng .79 4.2.1 S d ng n ng l 4.2.2 Ph ng bi n i khí h u 80 ng pháp tính tốn phát th i khí nhà kính 83 4.2.2.1 Gi m phát th i C02 ti t ki m nhiên li u 85 4.2.2.2 Gi m phát th i C02 ti t ki m n .86 4.2.2.3 Gi m phát th i C02 ti t ki m h i n CH c .87 NG 89 NGHIÊN C U N HÌNH – TI M N NG S D NG HI U QU N NG NG, GI M PHÁT TH I CO2 T I TOÀ NHÀ Ã KH O SÁT 89 5.1 Nghiên c u n hình - tồ nhà Th vi n T Quang b u 89 5.1.1 Thông tin chung 89 5.1.2.T ch c qu n lý v n hành c a nhà Th vi n T Quang B u 89 5.2 Kh o sát hi n tr ng s d ng n ng l ng c a nhà Th vi n T Quang u 90 5.2.1 Ki n trúc k t c u xây d ng c a nhà 91 5.2.1.1 Hi n tr ng s d ng 92 5.2.1.2 Ti m n ng gi i pháp ti t ki m n ng l 5.2.2 H th ng cung c p n ng có th áp d ng 93 c sinh ho t .93 5.2.2.1 Hi n tr ng s d ng 94 5.2.2.2 Ti m n ng gi i pháp ti t ki m n ng l ng có th áp d ng 94 v 5.2.3 L i cung c p phân ph i n 95 5.2.3.1 Hi n tr ng s d ng 95 5.2.3.2 Ti m n ng gi i pháp ti t ki m n ng l ng có th áp d ng 96 5.2.4 H th ng chi u sáng 96 5.2.4.1 Hi n tr ng s d ng 96 5.2.4.2 Ti m n ng gi i pháp ti t ki m n ng l 5.2.5 H th ng ng có th áp d ng 97 u hồ khơng khí thơng gió 97 5.2.5.1 Hi n tr ng s d ng 101 5.2.5.2 Ti m n ng gi i pháp ti t ki m n ng l ng có th áp d ng 102 5.2.6 H th ng thang máy v n th ng 104 5.2.6.1 Hi n tr ng s d ng 105 5.2.6.2 Ti m n ng gi i pháp ti t ki m n ng l ng có th áp d ng 105 5.2.7 H th ng máy tính thi t b v n phòng 105 5.2.7.1 Hi n tr ng s d ng 106 5.2.7.2 Ti m n ng gi i pháp ti t ki m n ng l ng có th áp d ng 106 5.2.8 Các h th ng thi t b khác c a nhà 106 5.2.8.1 Hi n tr ng s d ng 107 5.2.8.2 Ti m n ng gi i pháp ti t ki m n ng l ng có th áp d ng 107 5.3 Gi i pháp trang b h th ng qu n lý tịa nhà tích h p 107 5.4 Thi t l p ban qu n lý n ng l CH ng 110 NG 111 vi T LU N 111 6.1 K t lu n – xu t 111 6.1.1 K t lu n 111 6.1.2 xu t 111 6.2 Nh ng v n h n ch 6.2.1 Nh ng v n 6.2.1 nh h nh h ng phát tri n 112 h n ch 112 ng phát tri n 113 TÀI LI U THAM KH O 115 vii Danh m c b ng bi u ng Bi u giá bán l ng Chi phí vịng n 58 i c a m t nhà cao t ng th ng Ti m n ng gây nóng ng Nhi t tr kh i l ng ph m .78 a c u c a m t s lo i khí n hình [1] .82 ng riêng c a m t s nhiên li u ng H s phát th i cacbon c a m t s nhiên li u ng H s xy hố carbon n hình [9] 84 n hình [9] .85 t nhiên li u [1] 85 viii Danh m c hình v Hình S Hình Các b t ch c c a m t mơ hình qu n lý n ng l ng .21 c ti n hành thi t l p mô hình QLNL 22 Hình Quy trình th c hi n m t ch ng trình qu n lý n ng l ng 28 Hình S b c ti n hành ki m toán n ng l ng s b 29 Hình S b c ti n hành ki m toán n ng l ng chi ti t .31 Hình S h th ng DOAS h th ng HKK truy n th ng 43 Hình S b trí thi t b h th ng x lý khơng khí ngồi tr i riêng 44 Hình S m t h th ng hkk thơng d ng cho phịng máy ch .45 Hình Nguyên lý ho t Hình 10 S ng c a h th ng thơng gió t nhiên 46 m t h th ng thu h i cung c p n Hình 11 Nguyên lý ho t ng c a thi t b un n c 54 c nóng b ng n ng l ng m t tr i 56 Hình 12 S ki n trúc h th ng IBMS 62 Hình 13 Các y u t Hình 14 Thay Hình 15 S nh h i n ng ng vòng i c a m t tồ nhà cao t ng 79 CO2 khí quy n a c u [1] 81 t ch c qu n lý c a nhà Th vi n T Quang B u 90 103 TKNL r t l n n u ti n hành kh o sát k t ng h ng m c c a h th ng tìm gi i pháp c i thi n hi u qu s d ng n ng l th ng u hòa trung tâm n - Do h th ng u hòa trung tâm n +L p c u hòa trung tâm n nên có th ti n hành cách sau th ng ng c a h th ng c ph i ch y tình tr ng non t i, c i thi n hi u qu s d ng n ng l ng c a h c: t bi n t n u n ho t ng c a b m n c c p, b m n c gi i nhi t + Khóa van ch n d ng, + nhánh ng th i ng t ngu n óng van c p n ng ng n c c p vào khu v c ch a n c p cho dàn trao i nhi t c l nh c p cho h i dàn trao nhánh ó i nhi t h i tr ng t ng 10, s d ng m i m van c p +L p t h th ng làm m m n cm m ã c c p, xúc x v sinh toàn b h th ng, thay c s lý vào h th ng + Vào nh ng ngày tr i khơng q nóng, có ch c n v n hành luân phiên 01 02 máy làm l nh n c, th c hi n vi c ch y luân phiên c n ki m tra hi u qu làm mát phịng + cơng t c u ngu n c p u n n cho dàn l nh làm l nh gió t v trí thu n l i cho vi c i thành t ng l riêng, u n v n hành chúng óng c a c p gió vào phịng khơng s d ng, xem xét t t dàn t ng th i v trí c p vào phịng khơng s d ng + S a ch a h th ng khơng ng ng n ng l i tràn kh i máng ch a n th ng u hòa VRF c ng ng, c ng ng u hòa c c b m b o n dàn l nh c ng ng 104 - Ho t ng c a h th ng n trung tâm u hịa VRF c u n thơng qua m t b t t i phòng k thu t t ng 8, m i dàn l nh c ng có th n b ng m t b u n dây g n t i dàn ó cơng ngh tiên ti n, ã c tích h p cơng ngh hi n n tùy ch n r t linh rõ nguyên t c v n hành ng có th u ch nh h th ng ho t ây m t h th ng u u hòa i có kh n ng u ng liên gián ng m t cách t i u c nghiên c u gi i quy t Trong hai n, m t t ho t T máy làm l nh cho phòng máy ch ph i ho t ng liên t c nh ã mô t ng liên t c nên kh n ng x y c r t cao, c n nghiên c u gi i pháp làm l nh phòng máy ch h p lý an toàn cho thi t b c h th ng v n hành có hi u qu , c n ph i n m - Tuy nhiên c ng m t s t n t i c n máy VRF, m t t ho t u ng th i c ng nâng cao hi u qu s d ng n ng l mb o ng cho c h th ng - Các máy u hòa c c b l p thu t c a tịa nhà khơng can thi p báo nh c nh t t i phòng làm vi c riêng, nên nhân viên k c vào ho t n v có s d ng ng c a chúng Cho nên c n thông u hòa c c b c n nâng cao ý th c ti t ki m n, n u c n có th l p cơng t n riêng qu n lý n n ng tiêu th phòng - i v i hai phịng máy ch có th áp d ng gi i pháp làm l nh b ng khơng khí ngồi tr i mùa l nh, nh - Th ã mô t ph n gi i pháp công ngh ng xuyên v sinh, b o d nâng cao ý th c TKNL cho m i ng u hi u ng nh k , h ng d n s d ng, tuyên truy n i nh ng bi n pháp r t nâng cao hi u qu s d ng n ng l tòa nhà 5.2.6 H th ng thang máy v n th ng th ng thang máy c a nhà bao g m : - Thang máy bu ng Fujitech, b n gi n nh ng c ng ng cho t t c h th ng u hịa 105 + Cơng su t +S l n tiêu th : 15kW ng ng c : - Thang máy bu ng Mitsubishi, b + Công su t +S l n tiêu th : 18.5kW ng ng c : - V n th ng t i sách – di chuy n n i b b + Công su t +S l n tiêu th : 16kW ng ng c : 5.2.6.1 Hi n tr ng s d ng th ng thang máy tịa nhà 1350kg), nên cơng su t ng ng c trang b lo i thang bu ng l n (20 ng ng c kéo c ng r t l n i vào s d ng thang máy khơng nhi u nh ng l i có t n su t s ng thang máy r t l n Thang ch ho t ng y t i m t vài hành trình bu i sáng, tr a, chi u Th i gian l i ngày, theo quan sát th ng i (th i- ng