Quy trình thiết kế tích hợp, ứng dụng công nghệ mô phỏng năng lượng

Nhóm giải pháp lượng Cơng ty Cổ phần Edeec Quy trình thiết kế tích hợp, ứng dụng công nghệ mô lượng GIỚI THIỆU Công ty Cổ phần Edeec: ü Đơn vị Việt Nam hoạt động theo mơ hình Cơng ty tư vấn giải pháp kỹ thuật hiệu lượng (Bureau d’Etude Technique) ü Thành lập từ năm 2011 đội ngũ gồm phần lớn kiến trúc sư, kỹ sư chuyên ngành kiến trúc, lượng tốt nghiệp công tác nước phát triển ü Đội ngũ đầy nhiệt huyết mong muốn đem kiến thức kinh nghiệm từ nước phát triển từ dự án ODA hiệu lượng áp dụng đại trà vào dự án Việt Nam Sau năm hoạt động lặng lẽ số thành viên chủ chốt với tư cách chuyên gia dự án liên quan tới hiệu lượng cơng trình xanh, dự án sửa đổi quy chuẩn lượng cơng trình IFC – Tập đồn Tài Quốc tế Nhóm Ngân hàng giới tài trợ, “Chương trình Năng lượng Sạch Việt Nam – VCEP” USAID tài trợ, chương trình quy chuẩn lượng UNDP Xây dựng Nhóm kỹ thuật tham gia dự án định tăng cường hoạt động nhằm mở rộng việc phổ biến thay đổi tích cực cho cơng trình Việt Nam Bằng cách ứng dụng thành nghiên cứu tiên tiến dự án phi phủ, hoạt động tảng pháp lý công ty Edeec, theo định hướng sử dụng lượng hiệu quả, tối ưu thiết kế kiến trúc kỹ thuật lượng để đem lại hiệu đầu tư tốt so với mức trung bình.Thậm chí cơng trình tiết kiệm lượng, cơng trình xanh giảm chi phí đầu tư ban đầu nhờ vào tính tốn tối ưu hóa chun sâu Để đạt mục tiêu trên, nhóm giải pháp lượng cơng trình đề xuất ứng dụng quy trình thiết kế tích hợp, kết hợp với công nghệ mô lượng nhằm tối ưu hóa q trình thiết kế phân phối đầu tư Công ty Edeec thực dịch vụ tư vấn cốt lõi cho cơng trình xây dựng, dựa cơng nghệ mơ lượng vận hành quy trình thiết kế tích hợp Tối ưu chi phí cơng trình Tư vấn chứng nhận Xanh Mơ phỏng năng lượng cơng trình (BEM) Tư vấn chọn thiết bị, vật liệu Thông tin liên hệ: Công ty Cổ phần Edeec Tầng 6, tòa nhà Cora, 12 Hòa Mã, Hà Nội, Việt Nam info@edeec.com +84 904861128 Thiết kế thụ động, vi khí hậu Thiết kế tích hợp trong kiến trúc SƠ LƯỢC VỀ MÔ PHỎNG NĂNG LƯỢNG Giải pháp thiết kế công nghệ, kỹ thuật hiệu lượng cho cơng trình Việt Nam: Mơ lượng cơng trình hỗ trợ thiết kế kiến trúc Mơ hình lượng cơng trình gì? Mơ hình lượng mơ hình tính tốn, có thơng số đầu vào liệu địa lý, thời tiết, thông số hình học cơng trình, đặc tính hoạt động hệ thống liệu vận hành người sử dụng để đưa thông tin đầu mức tiêu thụ lượng tồn cơng trình u cầu thơng gió, làm mát, sưởi…bao gồm thông tin tiện nghi nhiệt, nhiệt độ, độ ẩm, chiếu sáng, độ chói…để tìm giải pháp thiết kế phù hợp Như mô lượng tên gọi, chất, cơng việc mơ tả số hóa tồn hoạt động vận hành thực tế tòa nhà nhằm dự báo trước vấn đề liên quan tới môi trường khơng khí, chiếu sáng tự nhiên, hệ thống lượng đèn, thiết bị, toàn hệ thống điều hịa thơng gió, chi phí vận hành cơng trình… Mơ hình 3D mơ lượng có đủ khơng gian bên Khơng giống mơ hình vẽ phối cảnh 3D, kiến trúc sư việc vẽ phần vỏ cơng trình, thực mơ hình lượng địi hỏi mơ hình 3D phải có đầy đủ khơng gian bên tồn mô tả hoạt động, số lượng người, đèn, thiết bị tính chất nhiệt vật lý vật liệu Các tham số vật liệu cơng trình cần phải đưa đầy đủ, xác cho tường, mái, cửa sổ Lịch hoạt động điển hình văn phịng Đồ thị mơ tả tỷ lệ phần trăm số lượng người theo bên khơng gian văn phịng cho ngày làm việc thông thường, trục tung thể % số người, trục hồnh thể ngày 024h Các thơng số thời tiết, liệu đầu vào quan trọng hàng đầu Dự liệu thời tiết 8760 (365x24), đại diện cho khí hậu nơi đặt cơng trình Đây liệu quan trọng hàng đầu thiết kế cơng trình có ứng dụng kỹ thuật mơ Dữ liệu thiết kế sử dụng phổ biến Việt nam sử dụng tham số cực đại nhiệt độ, độ ẩm để tính tốn đơn giản cơng suất hệ thống điều hòa, nên tác động chi tiết khí hậu đặc biệt tiêu thụ lượng cơng trình khơng đánh giá q trình thiết kế Mơ hình hệ thống điều hịa thơng gió tạo trực tiếp mơ hình lượng, hệ thống địi hỏi chuyên môn sâu am hiểu kỹ thuật lượng cơng trình, kỹ thuật điều khiển, lập trình để mơ tả xác Mơ hình hệ thống điều hịa mơ tương tác với tồn cơng trình, thời tiết, đèn, thiết bị … tất tương tác ảo mơi trường mơ máy tính sản sinh liệu vận hành cơng trình nhiệt độ độ ẩm cho không gian, mức tiêu thụ điện hệ thống điều hòa, chiếu sáng… Việc ứng dụng mô lượng thiết kế kiến trúc khái niệm hoàn toàn Việt Nam Khác biệt với quy trình thiết kế thơng thường, mơ lượng kết hợp với quy trình thiết kế tích hợp thiết kế đóng góp tích cực vào tất giai đoạn thiết kế chủ chốt thiết kế concept, phát triển kỹ thuật thiết kế thiết kế sơ phác Một số ví dụ dùng mơ lượng để tính tốn chi tiết vận hành cơng trình: Đồ thị dự báo tiệu thụ điện cơng trình hạng mục sử dụng điện (tính cho1 năm) Dự báo lưu lượng thơng gió tự nhiên cửa mái cơng trình Dự báo nhiệt độ (đỏ) nồng độ CO2 (xám) lớp học có khơng có thơng gió tự nhiên Nhiệt độ bên (xanh) tháng SO SÁNH QUY TRÌNH THIẾT KẾ PHỔ THƠNG VÀ QUY TRÌNH TÍCH HỢP Quy trình thiết kế phổ thơng: Kiến trúc sư sau thời gian làm việc với chủ đầu tư phác thảo mặt bằng, phối cảnh tiến tới ký hợp đồng Sau cơng việc phát triển thiết kế sơ sở thực nhanh chóng (và có tham gia đánh giá sâu kỹ sư) để gấp rút xin cấp phép xây dựng Sau có giấy phép xây dựng, việc phát triển kỹ thuật thực sâu hợp tác kiến trúc sư, kỹ sư, họa viên lúc thực diễn Cách làm cổ điển có nhược điểm kiến trúc sư tự định hầu hết vấn đề thiết kế trình trước ký hợp đồng thiết kế sơ bộ, dựa tảng đó, kỹ sư đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Cách làm này, với điều kiện Việt Nam, thường sinh nhiều vấn đề sử dụng lượng tính bền vững mơi trường cơng trình Kỹ sư tham gia thiết kế giai đoạn sau dự án, tảng thiết kế định cách cảm tính kiến trúc sư, điều dễ gây xung đột hay lỗi khó khắc phục, thường xảy lượng tính bền vững mơi trường Việc xử lý lỗi thường mang tính khắc phục dễ gây tăng chi phí, kéo dài thời gian thiết kế Quy trình thiết kế tích hợp: Trên giới giới thiết kế thực quy trình thiết kế tích hợp để khắc phục nhược điểm quy trình cổ điển, nhóm giải pháp lượng cơng ty Edeec ứng dụng thực cách hiệu quy trình tích hợp điều kiện Việt Nam Thiết kế tích hợp đòi hỏi việc thiết kế thực tìm kiếm tối ưu giai đoạn thiết kế, kiến trúc sư cần làm việc từ ban đầu với đội ngũ kỹ sư Đây điểm khác biệt Công cụ quan trọng để thực thiết kế tích hợp mơ lượng Các đơn vị liên quan tham gia vào q trình thiết kế từ đầu Các vịng lặp nhằm tối ưu hóa thiết kế chi phí, sử dụng liệu từ mô lượng để hiệu chỉnh dự báo số liệu vận hành Mỗi giai đoạn thiết kế cần thảo luận hiệu chỉnh thiết kế, tìm kiếm tối ưu môn, kỹ sư lượng, môi trường, kết cấu tham gia từ đầu với kiến trúc sư Quá trình coi vịng lặp (loop) thiết kế, nhằm mục đích tối ưu hóa bước yếu tố ảnh hưởng đến môi trường lượng Đội ngũ kỹ sư giúp kiến trúc sư trưởng xác định số liệu từ sớm ảnh hưởng cơng trình lên mơi trường sử dụng lượng, chi phí vận hành, từ có hiệu chỉnh kịp thời Trong q trình thiết kế tích hợp, mơ lượng đóng vai trị cơng cụ then chốt nhằm cung cấp, dự báo trước số liệu vận hành, chi phí cơng trình cho đội thiết kế So với quy trình thiết kế cổ điển, vấn đề khơng nhìn thấy, ngày quan trọng tính bền vững mơi trường, lượng, chi phí làm rõ từ đầu Các giải pháp mang tính sáng tạo thiết kế khơng gian, thiết kế kỹ thuật, giảm chi phí, giảm sử dụng lượng đưa vào đánh giá sớm, chốt phương án bước thiết kế sở Các môn kết hợp phối hợp chặt chẽ từ sớm nên tránh lỗi, xung đột dễ nảy sinh giai đoạn phát triển kỹ thuật Tới giai đoạn thiết kế kỹ thuật, vai trò kiến trúc sư kỹ sư khơng cịn quan trọng quy trình thiết kế cổ điển Lúc họa viên chủ yếu thực vẽ chi tiết, xếp đường ống, kiến trúc sư kỹ sư chủ yếu đóng vai trị giám sát Như so sánh quy trình thiết kế, thời gian để khắc phục lỗi, xung đột quy trình cổ điển thường gây kéo dài trình thiết kế, lỗi khó khắc phục triệt để, bổ sung chi phí để hiệu chỉnh, chấp nhận lỗi tồn cơng trình Trong với quy trình thiết kế tích hợp, xung đột, lỗi dự trù phối hợp chỉnh sửa từ đầu nên việc triển khai kỹ thuật giảm thiểu lỗi tránh tăng chi phí ngồi dự kiến So sánh thời gian thiết kế quy trình MỘT SỐ VÍ DỤ ÁP DỤNG THIẾT KẾ TÍCH HỢP VÀ MƠ PHỎNG NĂNG LƯỢNG Q trình áp dụng thiết kế tích hợp mơ lượng Việt Nam cịn mẻ, đó, việc áp dụng tồn quy trình khơng phải lúc đạt Nhưng giai đoạn cho thấy hiệu cách làm áp dụng hiệu với nhiều mơ hình cơng ty kiến trúc khác Tùy vào giai đoạn, ứng dụng quy trình thiết kế tích hợp mơ lượng đem lại tác động tích cực khác 4.1 – Cơng trình trung tâm đào tạo cán quản lý lượng Hòa Lạc Giai đoạn thiết kế ý tưởng bước để kiến trúc sư đưa định hình khối kiến trúc cơng trình, bề mặt thẩm mỹ, phân bổ công Những định thường xuất phát từ ý tưởng nghệ thuật đặt mục tiêu vẻ đẹp thẩm mỹ chủ yếu, thường bỏ qua yếu tố thụ động hay vật lý kiến trúc cơng trình Mơ lượng thời điểm hỗ trợ kiến trúc sư đưa định mang tính chất định lượng, thông qua yếu tố hiệu lượng, chiếu sáng tự nhiên, kiểm sốt độ chói, tiện nghi nhiệt người sử dụng, thơng gió tự nhiên (thể qua số phân tích so sánh) Bước mô thực sớm giai đoạn thiết kế ý tưởng hoàn thiện giải pháp thụ động dựa sở vật lý kiến trúc, trước hệ thống kỹ thuật tính đến Nhờ vào kết phân tích bước mô này, nhiều yếu tố quan trọng nhanh chóng thống cho ý tưởng hình khối kiến trúc, tỷ lệ kính tường (window-to-wall ratio WWR), giải pháp kính hệ chắn nắng, giá trị cách nhiệt lớp vỏ cơng trình Dự án Trung tâm Đào tạo cán Quản lý Năng lượng, chủ đầu tư ECC Tư vấn giải pháp kiến trúc từ giai đoạn thiết kế, thay đổi thiết kế kiến trúc để tối ưu hóa việc giảm nhu cầu sử dụng lượng từ lớp vỏ cơng trình, thiết kế lại hệ thống điều hịa cho phù hợp Hình thể kết dự báo lượng áp dụng cộng dồn giải pháp: Kết đạt được: Giảm tổng mức tiêu thụ lượng tồn cơng trình tới 50%, khơng làm gia tăng chi phí đầu tư (các kết đề xuất không ứng dụng công trình có vốn đầu tư nhà nước, thay đổi mặt ngồi cơng trình dẫn tới địi hỏi phê duyệt lại dự án) 4.2 – Cơng trình Ủy ban chứng khốn quốc gia Bước mơ lượng giúp nhóm thiết kế tính mức tiêu thụ lượng cơng trình so với mức sở, để chọn nhóm giải pháp tối ưu giúp cho việc sử dụng lượng cơng trình giai đoạn vận hành cách hiệu Đây bước tiến đột phá việc tinh chỉnh thiết kế có, kết mơ lượng giúp tăng hiệu lượng cơng trình, khơng làm gia tăng, chí cịn giảm chi phí vật liệu thiết bị, đảm bảo yếu tố thẩm mỹ công sử dụng dự án Bước mơ dùng để tìm nhóm giải pháp vật liệu thiết bị cho cơng trình, cân đối yếu tố tài chính, kỹ thuật thẩm mỹ, chí giảm chi phí đầu tư ban đầu tìm giải pháp phù hợp với yêu cầu dự án Ủy ban Chứng khoán Quốc gia (Thiết kế kiến trúc: TT-As) So sánh phương án 120.0% 104% 104% 100% 105% 104% 104% 100% 100.0% 80.0% 60.0% 40.0% 18.7% 20.5% 22.5% 22.0% 26.8% 31.4% 26.4% 20.0% 0.0% % giảm sử dụng lượng % chênh lệch đầu tư hệ thống So sánh phương án dựa phân tích kết mơ lượng để giúp đưa giải pháp phù hợp Việc lựa chọn hệ thống điều hịa thơng gió có chi phí đầu tư chênh lệch 5% khó khăn Chỉ có mơ lượng đưa đáp án xác Kết giảm giảm 31,4% mức tiêu thụ lượng so với mơ hình sở QCXDVN 09:2013/BXD Dự án dự kiến đăng ký chứng nhận Cơng trình Xanh LOTUS (Phương án chọn cuối cùng là phương án giảm 22.5%, do tư vấn khơng có kinh nghiệm triển khai hệ thống tương tự phương án giảm 31.4%) KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CAO Việc áp dụng mơ lượng cơng trình ứng dụng vào tất loại hình dự án tất giai đoạn trình thiết kế vận hành cơng trình Ứng dụng giai đoạn thiết kế, tất bên liên quan dự án lợi từ việc chạy mô lượng cơng trình: Các loại hình dự án áp dụng quy trình tích hợp cơng nghệ mô phỏng: - Nhà riêng biệt villa, biệt thự, nhà liền kề - Khách sạn, khu nghỉ dưỡng - Cơng trình văn phịng quy mơ lớn nhỏ phân khúc - Cơng trình chung cư cao tầng quy mô lớn nhỏ phân khúc - Cơng trình hỗn hợp (văn phịng, thương mại, chung cư) - Bệnh viện, trường học, trung tâm thương mại Ứng dụng mô lượng dự án The Villa Hội An (Thiết kế: V-Architecture) Dự án Việt Nam đạt chứng nhận Công trình Xanh HQE (Pháp) Ứng dụng mơ thơng gió tự nhiên lượng dự án nhà kết hợp văn phòng Long Biên (Thiết kế: V-Architecture) Ứng dụng mô lượng trụ sở làm việc VNCC Kết đạt được: EUI 83 kWh/m2.năm Giảm tiêu thụ lượng 22% so với thiết kế ban đầu, tương đương 360 triệu/năm Giảm chi phí đầu tư 1.5 tỷ đồng Ứng dụng thiết kế cải tạo cơng trình cũ Cơng trình Capital Place, HCMC Hiệu suất sử dụng lượng theo m2 sàn giảm 33.6% TỐI ƯU HĨA DẪN ĐẾN TIẾT KIỆM CHI PHÍ ĐẦU TƯ Trong q trình đưa thiết kế tích hợp mơ lượng ứng dụng thực tế, nhóm giải pháp lượng cơng trình cơng ty Edeec thấy rằng, việc tính tốn ăn khớp thành phần thiết kế giúp phân phối đầu tư chi phí cơng trình hợp lý Ví dụ: tăng chất lượng vỏ bao, kính cơng trình giúp giảm chi phí hệ thống điều hịa Chính nhờ thiết kế tối ưu phân phối lại chi phí đầu tư cho hạng mục mà giúp cơng trình tiết kiệm lượng hay cơng trình xanh giảm chi phí đầu tư, thay tăng quan niệm thơng thường Đây điểm khác biệt lớn hiệu ứng dụng cơng nghệ mơ kèm với quy trình thiết kế tích hợp Phần chi phí tiết kiệm chủ yếu đến từ giảm công suất hệ thống điều hịa, khác với thiết kế thơng thường, cơng suất hệ thống điều hịa thường tính cơng suất hệ thống đơn giản theo W/m2, khơng tiết kiệm chi phí đầu tư lớn cho vỏ bao, kính cơng trình Một số ví dụ mà nhóm tư vấn giải pháp công ty Edeec khảo sát, tư vấn thiết kế, riêng việc tính toán lại thay đổi nhỏ để tối ưu chi phí giúp cơng trình sau đạt hiệu đây: I Tính khảo sát lại tịa tháp Handico Hà Nội: Nếu tính tối ưu thiết kế giảm 55% cơng suất hệ thống điều hịa, tương đương khoảng 40-50 tỷ đồng Tính tốn khơng áp dụng cơng trình thi cơng xong II Tháp 21 tầng thiết kế Hà Nội: Khảo sát điều chỉnh thiết kế cho khả giảm cơng suất hệ thống điều hịa từ 31-45%, tương đương 12-18 tỷ đồng III Tháp 30 tầng, miền nam: Tính tối ưu lại tồn tịa nhà, cơng suất hệ thống điều hòa giảm khoảng 40%, tương đương 35-40 tỷ đồng IV Tháp văn phòng 19 tầng Hà Nội: Tính sơ bổ sung vài điều chỉnh vật liệu, vỏ bao, thiết bị thu hồi nhiệt giảm hệ thống gần 60%, tương đương khoảng 25-30 tỷ đồng (Một số cơng trình giai đoạn khảo sát thiết kế nên nhóm không tiện nêu tên, mong ban giám khảo thông cảm)