GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG TRONG CAO ỐC VĂN PHÒNG TẠI TP.HCM THEO HƯỚNG HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH NGUYỄN VĂN TÙNG GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG TRONG CAO ỐC VĂN PHÒNG TẠI TP.HCM THEO HƯỚNG HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH NGUYỄN VĂN TÙNG GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG TRONG CAO ỐC VĂN PHÒNG TẠI TP.HCM THEO HƯỚNG HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG Chuyên ngành : KIẾN TRÚC Mã số : 8580101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KIẾN TRÚC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS KTS LÊ THỊ HỒNG NA TP HỒ CHÍ MINH – 2020 MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT I PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Tổng quan nghiên cứu liên quan đến đề tài 3 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .5 Phương pháp nghiên cứu .6 II PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG TRONG CAO ỚC VĂN PHÒNG TẠI TP.HCM THEO HƯỚNG HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG 1.1 Khái niệm phân loại cao ốc văn phòng 1.2 Khái niệm phân loại mặt đứng thích ứng 11 1.3 Tổng quan hiệu quả lượng 16 1.3.1 Khái niệm, lợi ích và giải pháp hiệu quả lượng 16 1.3.2 Xu hướng thiết kế hiệu quả lượng Thế giới 20 1.3.3 Xu hướng thiết kế HQNL Việt Nam TP.Hồ Chí Minh 21 1.4 Tổng quan trình hình thành phát triển kiến trúc COVP 23 1.4.1 Kiến trúc cao ốc văn phòng Thế giới 23 1.4.2 Kiến trúc cao ốc văn phòng Việt Nam TP.Hồ Chí Minh 26 1.5 Thực trạng hình thức kiến trúc cao ốc văn phòng TP.HCM 29 1.5.1 Đặc điểm mặt đứng kiến trúc COVP 29 1.5.2 Đặc điểm phân bố công trình COVP 31 1.5.3 Phân loại cơng trình kiến trúc COVP 32 Kết luận Chương I .33 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CHO VIỆC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG TẠI TP.HCM THEO HƯỚNG HQNL 34 2.1 Cơ sở pháp lý 34 2.2 Cơ sở lý thuyết .37 2.2.1 Nguyên lý thiết kế kiến trúc HQNL COVP 37 2.2.2 Nguyên lý thiết kế MĐTU theo hướng HQNL 45 2.2.3 Nguyên lý cấu tạo MĐTU 48 2.3 Cơ sở thực tiễn 49 2.3.1 Điều kiện tự nhiên 49 2.3.2 Điều kiện kinh tế - văn hóa - xã hội 51 2.3.3 Điều kiện công nghệ-kỹ thuật 55 2.4 Bài học kinh nghiệm .56 2.4.1 Bài học kinh nghiệm nước 56 2.4.2 Bài học kinh nghiệm giới 58 Kết luận Chương II 60 CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG TRONG CAO ỚC VĂN PHÒNG TẠI TP.HCM THEO HƯỚNG HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG .61 3.1 Xây dựng cấu phân loại MĐTU theo hướng HQNL 61 3.1.1 MĐTU kiểm soát chiếu sáng tự nhiên hướng đến HQNL .62 3.1.2 MĐTU chức tái tạo nguồn lượng hướng đến HQNL .63 3.1.3 MĐTU thơng gió tự nhiên hướng đến HQNL 64 3.1.4 MĐTU kiểm soát hiệu suất nhiệt hướng đến HQNL .64 3.2 Đề xuất pháp kiến trúc MĐTU COVP TP.HCM theo hướng HQNL 65 3.2.1 Giải pháp MĐTU nâng cao hiệu quả thơng gió tự nhiên 65 3.2.2 Giải pháp MĐTU cân chiếu sáng tự nhiên 70 3.2.3 Giải pháp MĐTU tái tạo nguồn lượng 72 3.3 Đề xuất giải pháp MĐTU COVP theo hướng cải thiện chất lượng âm .76 Kết luận Chương III 78 III PHẦN KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 79 Kết luận .79 Kiến nghị 80 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MĐTU : Mặt đứng thích ứng BĐKH : Biến đổi khí hậu HQNL : Hiệu quả lượng NLTT : Năng lượng tái tạo TCĐG : Tiêu chuẩn đánh giá CTX : Cơng trình Xanh COVP : Cao ốc văn phòng VBC : Vỏ bao che GS : Giáo sư KTBV : Kiến trúc bền vững PTBV : Phát triển bền vững KTS : Kiến trúc sư CTCC : Công trình công cộng TP.HCM : Thành Phố Hồ Chí Minh TS : Tiến sĩ KT : Kiến trúc PGS : Phó giáo sư TTNL : Tiêu thụ lượng TKTĐ : Thiết kế thụ động TKCĐ : Thiết kế chủ động NZEBs : Công trình trung hòa lượng ĐKTN : Điều kiện tự nhiên IEA : Cơ quan lượng quốc tế PCCC : Phòng cháy chữu cháy HVAC : Hệ thống hịa khơng khí BXMT : Bức xạ mặt trời NLMT : Năng lượng mặt trời I PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Biến đổi khí hậu (BĐKH) là bài toán cấp thiết đặt cho toàn xã hội nói chung và thiết kế kiến trúc nói riêng, mang tiền đề cho bối cảnh xây dựng bền vững sinh thái và bảo vệ môi trường [1] Hiệu quả lượng (HQNL) là điểm mang tính mấu chốt cho cả hai yếu tố nói HQNL kiến trúc, hay gọi là sử dụng lượng (SDNL) hiệu quả đặt theo quan điểm mục tiêu là việc giảm thiểu lượng tiêu thụ trình vận hành và sử dụng công trình Việc giảm thiểu lượng sử dụng có thể đạt khả áp dụng công nghệ thiết kế, tính tốn lượng sử dụng thơng qua mơ phỏng Trên toàn cầu, lĩnh vực xây dựng chiếm nhiều bất kỳ lĩnh vực nào khác vào khoảng 42 % Việc người dành nhiều thời gian cao ốc văn phòng (COVP) tạo nhu cầu sử dụng điện phục vụ cho trình làm việc tăng cao Thống kê Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) [2], ước tính toàn cầu năm 2018, tổng mức tiêu thụ điện cuối giới đạt 22 315 TWh, cao 4,0% so với năm 2017 Số liệu cho thấy mức độ tiêu thụ lượng cao ốc tòa nhà chiếm khoảng 40% hầu hết quốc gia Cũng theo số liệu IEA, bối cảnh đại dịch bùng phát nhu cầu SDNL tái tạo vẫn tăng mạnh SDNL từ nhiên liệu khác (khoáng sản, đầu mỏ…) đồng loạt giảm Trong năm 2020, nhu cầu SDNL tái tạo tăng 45% lên đến 280GW và là mức tăng cao so với năm 1999 [3] Với tốc độ đô thị hóa ngày cao cùng với nhu cầu sử dụng điện bối cảnh đại dịch toàn cầu nước phát triển, số lượng cao ốc khu vực đô thị tăng lên, dẫn đến nhu cầu điện dạng lượng khác thường sử dụng COVP ngày nhiều Từ nhu cầu cấu thiết sử dụng COVP, việc nâng cao chất lượng và HQNL công trình COVP quan tâm lớn Thiết kế công trình HQNL mang lại lợi ích lớn vận hành COVP Việt Nam và giới Thiết kế HQNL giúp tiêu thụ ít lượng so với công trình thơng thường chí có thể gia tăng lên đến mức zero lượng (tổng lượng tiêu thụ thời gian năm cân với tổng lượng lượng sản sinh thời gian).Có thể gọi là dạng cơng trình địi hỏi lượng cực nhỏ, đủ để cân mức lượng sinh thiết bị tái tạo lượng [4][5] Đồng thời công trình HQNL giúp giảm thiểu lượng Các bon (CO2) và tác động đến môi trường để thích ứng tốt với tự nhiên Theo ước tính tổng lượng phát thải carbon tiêu thụ lượng giới đã tăng lần lượt 34% 31% giai đoạn 2000-2013 [6] Thiết kế công trình HQNL đề xuất hai giải pháp chính là thiết kế thụ động (TKTĐ) và thiết kế chủ động (TKCĐ) Trong lĩnh vực thiết kế kiến trúc, TKTĐ quan tâm trước tiên theo sau là TKCĐ Thuật ngữ này chỉ giải pháp thiết kế dựa nguồn lượng có sẵn tự nhiên bao gồm kiểm sốt nguồn nhiệt thụ động, thơng gió tự nhiên, kiểm soát nhiệt lớp vỏ bao che (VBC), sưởi ấm lượng mặt trời (BXMT) … TKTĐ ứng dụng rộng rãi công trình kiến trúc hướng đến HQNL có COVP [7] Bối cảnh thiết kế tác động đến HQNL tòa nhà dần quan tâm cách bản Một phương pháp TKTĐ giúp cải thiện HQNL tính kinh tế COVP là sử dụng MĐTU [8][9] Phương pháp này có khả thay đổi hành vi ứng xử với tự nhiên việc biến đổi hình thức theo thời gian thực (động năng) Vỏ bao che MĐTU có thể tương tác với tự nhiên hoặc người sử dụng để tạo tối ưu thơng gió tự nhiên (TGTN) hoặc cân chiếu sáng tự nhiên Với sở nhu cầu sử dụng HQNL thông qua TKTĐ đã minh chứng cho việc thiết kế MĐTU COVP thiết thực Phương pháp thiết kế này quan tâm và vào ứng dụng và thiết kế cơng trình lớn COVP Nhiều COVP đã hiệu suất sử dụng HQNL thông qua đảm bảo hệ thống đánh giá (HTĐG) cơng trình xanh (CTX) như LEED, LOTUS, BREEAM… Các COVP doanh nghiệp và ngoài nước quan tâm và thu hút đầu tư Tại khu đô thị lớn Hà Nội TP.HCM, COVP phát triển mạnh mẽ mật độ ngày gia tăng [10] Trong khoảng 35 năm trở lại đây, chính sách mở cửa đã thúc đẩy công trình COVP phát triển theo hướng đại hóa Ngày càng nhiều COVP sử dụng mặt đứng kính Điều này lý giải khả xun sáng đem lại góc nhìn rộng cảnh quan xung quanh mang đến đại cho cơng trình Tuy nhiên, việc sử dụng kính dẫn đến hệ quả nặng phát sinh chi phí sử dụng công tác vận hành công trình Chính vì cần có giải pháp giúp giảm thiểu lượng tiêu thụ COVP Do vậy, đề tài nghiên cứu “GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC MẶT ĐỨNG THÍCH ỨNG TRONG CAO ỐC VĂN PHÒNG TẠI TP.HCM THEO HƯỚNG HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG” hoàn tồn cấp thiết giai đoạn đại hóa và biến đổi khí hậu ngày Đề tài chú trọng việc đánh giá thực trạng và đề xuất giải pháp MĐTU công trình COVP TP.HCM Thông qua luận văn, giải pháp kiến trúc MĐTU đưa dựa sở khoa học thiết kế mặt đứng theo hướng HQNL Tổng quan nghiên cứu liên quan đến đề tài Sự quan tâm đến công trình kiến trúc HQNL ứng dụng cơng trình KT TP.HCM nói chung và cơng trình cơng cộng (CTCC) nói riêng đã dấy lên câu hỏi tiêu chuẩn và tiêu chí đánh giá chung Trong luận văn cao học (LVCH) “Kiến trúc hiệu quả lượng-Energy Efficient Architecture” tác giả Nguyễn Lê Minh Quân (2019) đã đưa tiêu chí đánh giá khả ứng dụng công trình kiến trúc HQNL vào CTCC TP.HCM Luận văn là sở để có nhìn tổng quát kiến trúc HQNL thông qua tiêu chí đánh giá, làm tiền đề sở khoa học cho NCKH MĐTU COVP TP.HCM Năm 2019, Wei Feng cơng bố tạp chí Renewable and Sustainable Energy Reviews báo có tên “A review of net zero energy buildings in hot and humid climates: Experience learned from 34 case study buildings” Đây là là bài nghiên cứu tổng quan sử dụng NLHQ và giảm thiểu nhu cầu sử dụng lượng tịa nhà để hướng đến cơng trình có mức SDNL trung bình cả năm (NZEBs) Nghiên cứu mang đến tiêu chí quan trọng để công trình SDNL hiệu quả Nghiên cứu khảo sát 34 công trình tiêu biểu vùng khí hậu nóng ẩm và đề chiến lược cho tịa nhà HQNL vùng khí hậu nóng ẩm HQNL thể qua nhiều hình thức thiết kế bao gồm thiết kế MĐTU Có nhiều dạng MĐTU phục vụ cho nhiều định hướng thiết kế khác giải vấn đề HQNL tính kinh tế xây dựng vận hành Trong báo khoa học “Adaptive biomimetic facades: Enhancing energy efficiency of highly glazed buildings” nhóm tác giả Sheikh, Wajiha Tariq Asghar Quratulain (2019) đã chứng minh tính ứng dụng MĐTU thiết kế COVP sử dụng kính nước nóng ẩm Để phát triển MĐTU, nhóm tác giả bài báo đã nên khám phá từ tự nhiên “chúng khám phá bắt chước đặc tính vật lý, sinh lý thích nghi Oxalis oregana1 - có khả tự nhiên theo dõi đường mặt trời thay đổi góc vị trí cho phù hợp” Nhóm tác giả giới thiệu MĐTU giúp giảm nhiệt lượng mặt trời và tiêu thụ lượng tòa nhà cải thiện đồng thời giảm thiểu thoải mái thị giác (tức là mức độ chiếu sáng nhà và tầm nhìn môi trường bên ngoài) người sử dụng COVP TP.HCM có xu hướng phát triển hình thức khác theo từng giai đoạn Từ sau năm 1990 COVP đã hình thành và nhận diện cách rõ rệt, số hình thức mà COVP hướng tới là KTBV và TKNL Luận văn “Hình thức cao ốc văn phòng TP.HCM từ giai đoan 1990 đến nay” tác giả Lê Quốc Thắng (2019) đã đề cập khái quát đến hình thức COVP mang xu hướng kiến trúc phát triển bền vững (PTBV) LVCH “Vỏ bao che cao ốc văn phòng TP.HCM” tác giả Nguyễn Việt An (2010) đã nêu tầm nhìn vấn đề sử dụng HQNL thông qua lớp vỏ bao che sử Oxalis oregana lồi thực vật có hoa họ Chua me đất Loài này Nutt mô tả khoa học đầu tiên năm 1838 dung pin quang điện tích hợp Khái niệm “Vỏ bao che-Building Envelope” tác giả đề cập tới luận văn là khái niệm chung cho loại hình thiết kế bao bọc tịa nhà bao gồm thành phần bao che cơng trình tường, mái… MĐTU là thành phần vỏ bao che Tác giả Việt An đề vấn đề quan tâm lớn tòa nhà văn phịng TP.HCM là vấn đề HQNL Hiện tượng lớp VBC sử dụng vật liệu kính lấy sáng để mang lại yếu tố thẩm mỹ cho công trình đã tạo tượng sinh nhiệt phòng dẫn tiến tiêu tốn lượng điện tiêu thụ để làm mát Tuy việc sử dụng kính lấy sáng có trang bị thêm khả giảm thiểu xạ chưa hiệu quả khả sử dụng lượng tự nhiên Từ nghiên cứu đã tác giả nêu luận văn cho thấy tác nhân ảnh hưởng tự nhiên lớn nhu cầu sử dụng cơng trình Bên cạnh đó, việc quan tâm đến lớp vỏ bao che tòa nhà văn phòng TP.HCM nhằm giảm thiểu tiêu thụ lượng vấn đề chung cho tiện nghi sử dụng giảm tác nhân BĐKH Qua việc tìm hiều nghiên cứu HQNL COVP TPHCM giới và Việt Nam Có thể thấy tầm nhìn chiến lược tương lai HQNL thiết kế và vận hành COVP TP.HCM là lớn Các nghiên cứu đã đưa khái niệm và tổng quan mang tính sơ lược Từ khái niệm và tổng quan đã tạo sở và tiền đề cho luận văn “Giải pháp Mặt đứng thích ứng Cao ốc Văn phòng TP.HCM theo hướng Hiệu quả Năng lượng” vào nghiên cứu chi tiết Điều thể là đề tài khơng có trùng lặp, mang tính khách quan thể cấp thiết Các nghiên cứu lên quan đến đề tài gồm ưu và khuyết điểm học viên trình bày Bảng Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đề tài là đề xuất giải pháp mặt đứng thích ứng cao ốc văn phòng TP.HCM theo hướng hiệu quả lượng Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu kiến trúc mặt đứng thích ứng COVP TP.HCM Hình 3.11 Giải pháp MĐTU thơng minh trang bị lên cửa sổ COVP Me Linh Tower (Nguồn: Học viên) Hình 3.12 Giải pháp MĐTU động học giải cân chiếu sáng tự nhiên cho COVP LIM Tower (Nguồn: Học viên) Hình 3.13 Sơ đồ mối quan hệ hệ thống phân loại MĐTU (Bảng 9) hệ thống giải pháp MĐTU (Bảng 10) (Nguồn: Học viên) Bảng 9: Bảng phân loại MĐTU theo tiêu chí HQNL (Nguồn: Học viên) Hệ thống kỹ thuật Nguyên lý hoạt động Lợi ích Hạn chế Áp dụng Kiểu hình MĐTU Ngun lý kiểm sốt chiếu sáng tự nhiên Kính quang nhiệt Có khả (Thermalchromic thay đổi glazing) đặc tính quang học chúng theo nhiệt độ vật liệu Kiểm sốt nhiệt độ chói mà k cần hỗ trợ lượng Lớp phủ vật liệu kính tác nhân để kiểm sốt nhiệt Văn phịng Mặt đứng thơng minh, mặt đứng chuyển đổi thuộc tính Kính điện sắc (Electrochromic glazing) Có khả thay đổi màu sắc thơng qua đặc tính phủ màu điện tử Kiểm sốt nhiệt độ chói Chỉ cần điện trạng thái truyền dẫn Độ suốt không cao, độ trễ chuyển đổi thuộc tính giá thành cao Văn phịng Mặt đứng thơng minh, mặt đứng chuyển đổi thuộc tính Cửa sổ pin NLMT chuyển đổi thơng minh (Photovoltaic window with adjustable transmission) Dùng pin NLMT tinh thể lỏng để sinh điện kiểm soát độ xuyên sáng Có thể sinh Chi phí cao điện lớp khơng kính chuyển mang lại sang trạng hiệu thái mờ đục điện cao vào mùa đông Văn phịng Mặt đứng thơng minh, mặt đứng chuyển đổi thuộc tính Mơ-dun có chế biến đổi (Transformable modules) Dùng mặt đứng phụ để hạn chế khả xuyên sáng truyền nhiệt Giảm xạ lên bề mặt cân chiếu sáng Chi phí vận hành bảo trì Hầu hết loại cơng trình Mặt đứng phản ứng, mặt đứng động học, mặt đứng sinh học Tấm lục giác Kaleidocycle (Hexagonal Kaleidocycle rings) Mặt đứng phụ có hình dạng lục giác đóng mở cấu trúc gấp Cản ánh sáng xạ điều chỉnh độ gấp lục giác Chi phí vận hành bảo trì cao, cần điện để chuyển đổi Văn phòng, Mặt đứng động học, mặt đứng phản ứng, mặt đứng sinh học nhà ở, chung cư Hình ảnh minh họa Hệ thống kỹ thuật Hệ thống mặt đứng tự thích ứng (Selfadaptable panels) Nguyên lý hoạt động Mặt đứng phụ có khả chuyển đổi hình thái tự động Lợi ích Cân chiếu sáng tiện nghi nhiệt không qua điện Áp dụng Kiểu hình MĐTU Chi phí lắp Văn đặt bảo phịng, trì phức nhà ở, tạp, độ trễ chung cao cư Mặt đứng động học, mặt đứng phản ứng, mặt đứng sinh học Hạn chế Nguyên lý tái tạo lượng Hệ thống kết hợp nhiệt-quang điện (Combined photovoltaic thermo-electric window PV-TE) Cấu thành nhiệt điện quang điện Sản xuất lưu trữ điện Hệ thống thiết kế phức tạp Văn phòng Mặt đứng vật liệu thơng minh Cửa kính trang bị pin NLMT (Windowintegrated photovoltaic.) Hệ thống pin NLMT tích hợp vào thành phần kính Sản xuất lượng bề mặt kính kiểm sốt chiếu sáng nhiệt Khơng sản sinh nhiều điện vào mùa lạnh Văn phịng, nhà dân dụng Mặt đứng vật liệu thơng minh Hệ thống mái che NLMT kết hợp rèm (Photovoltaic powered blinds) Mái che trang bị pin NLMT rèm Cung cấp NLTT kiểm soát chiếu sáng Giới hạn số thể loại cơng trình định Nhà dân dụng, chung cư Mặt đứng thụ động, mặt đứng vật liệu thông minh Tường chuyển Tường thay Điều chỉnh đổi vật liệu cách đổi cách truyền nhiệt (Switchable nhiệt nhiệt opaque wall trạng thái mơi trường insulation) dẫn nhiệt nhà ngồi trời Khó trang bị lên cơng trình có sẵn bảo trì khó khăn Hầu hết loại cơng trình Mặt đứng vật liệu thông minh Diode nhiệt (Thermal diode) Phạm vi hoạt động hạn chế Thời gian phản hồi lâu Hầu hết loại cơng trình Mặt đứng vật liệu thơng minh, mặt đứng chuyển đổi thuộc tính Ngun lý kiểm soát hiệu suất nhiệt Là tượng đảo hướng dịng nhiệt qua lớp vật liệu Kiểu sốt hướng dịng nhiệt Hình ảnh minh họa Hệ thống kỹ thuật Nguyên lý hoạt động Áp dụng Kiểu hình MĐTU Cần có hệ thống bảo trì thường xun Hầu hết loại cơng trình Mặt đứng vật liệu thơng minh, mặt đứng chuyển đổi thuộc tính Chỉ bị thay đổi điều kiện thời tiết bên Hầu hết loại cơng trình Mặt đứng vật liệu thơng minh, mặt đứng chuyển đổi thuộc tính Giúp lưu trữ Cần trang nhiệt bị hệ thống kết cáu Nhà dân dụng Mặt đứng vật liệu thông minh, mặt đứng chuyển đổi thuộc tính Lợi ích Hạn chế Kính chuyển đổi Sử dụng vật liệu cách cách nhiệt nhiệt (Switchable mờ nằm translucent wall lớp kính insulation) Giảm tổn thất nhiệt qua kính nâng cao hệu chiếu sáng Cửa sổ kết hợp vật liệu thay đổi chu kỳ-pha (Window incorporated phase change material) Hệ thống vật liệu thay đổi chu kỳ đặt mặt đứng kính nhiều lớp Giúp lưu trữ nhiệt Tường lưu trữ nhiệt nước (Sensible heat storage in water in walls) Hệ thống lưu trữ nước gắn tường Nguyên lý kiểm sốt thơng gió tự nhiên Thơng gió hai lớp kính (Ventilated double window) Thơng gió hai lớp kính Cung cấp khả thơng gió áp xuất nhiệt Hiệu xuất phụ thuộc vào điều kiện trời Hầu hết loại cơng trình Mặt đứng thụ động, mặt đứng vật liệu thông minh Tường Trombe (Advanced TrombeMichel wall) Tích hợp hệ thống lưu trữ nhiệt tường trombe Thơng gió sưởi ấm tượng áo xuất nhiệt Chi phí xây dựng cao Cơng trình dân dụng Mặt đứng thụ động Bộ thu Hệ thống lượng mặt trời để sưởi sưởi ấm không nhiệt mặt trời khí (Air heating gắn solar collector) tường mái Sưởi ấm khơng khí Chỉ hiệu vùng khơng khí lạnh Cơng trình dân dụng Mặt đứng thụ động Hình ảnh minh họa Bảng 10: Bảng tổng hợp hệ thống giải pháp MĐTU hướng đến HQNL COVP TP.HCM (Nguồn: Học viên) Giải pháp MĐTU Chức Hiệu Mặt đứng kính hai lớp dạng khung dọc Thơng gió tự nhiên Giúp thơng gió thụ động tượng đối lưu nhiệt Mặt đứng thông minh dạng mái che Thơng gió tự nhiên Mặt đứng động học Chiếu sáng tự nhiên Cân chiếu sáng tự nhiên phù hợp tiêu chuẩn chiếu sáng LEED V4 Mặt đứng trang bị PV cửa sổ Năng lượng tái tạo Sản sinh lượng điện tái tạo thông qua pin NLMT đặt hai lớp kính Mặt đứng trang bị tua-bin gió theo trục đứng Năng lượng tái tạo Cải tạo mặt đứng để tăng vận tốc gió làm quay tuabin gió sản sinh NLTT Cải thiện âm Cải thiện ảnh hưởng chất lượng âm thơng qua kiểu hình MĐTU động học Mặt đứng động học Cải thiện cân thơng gió thơng qua hện tượng thơng gió xun phịng Hình ảnh 79 III PHẦN KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Kết luận Các COVP TP.HCM tiềm ẩn nhiều tác nhân ảnh hưởng đến vấn đề NLTT, nỗ lực việc giảm thiểu tác nhân xấu môi trường chưa thực quan tâm giảm thiểu BXMT hay cân chiếu sáng tự nhiên Bên cạnh đó, qua khảo sát mô phỏng cho thấy kiến trúc COVP TP.HCM có nhiều tiềm khai thác và sử dụng HQNL lượng gió và lượng mặt trời Trong cố gắng hướng đến xây dựng PTBV, giải pháp MĐTU chứng minh nhiều ưu điểm việc cải thiện HQNL công trình Trong đó, hướng giải pháp tập trung vào tiêu chí bao gồm: (i) kiểm sốt chiếu sáng tự nhiên, (ii) tái tạo nguồn lượng, (iii) thơng gió tự nhiên (iv) kiểm sốt tổn thất nhiệt Các hệ thống giải pháp MĐTU đa dạng tập trung vào nhiều muc tiêu dẫn đến việc ứng dụng vào thực tế kiến trúc COVP Việt Nam cịn nhiều hạn chế Vì thế, hệ thống phân loại kiểu hình MĐTU theo hiệu suất đã trình bày nhìn đầy đủ phạm vi ứng dụng, đồng thời trình bày ưu và khuyết điểm từng kiểu hình nêu Hệ thống phân loại giúp KTS kỹ sư việc lựa chọn giải pháp ứng dụng cách phù hợp nhiều loại hình cơng trình Đối với tiêu chí thơng gió tự nhiên, giải pháp MĐTU kính hai lớp ứng dụng thay cho mặt đứng kính lớp Phương pháp này giúp thơng gió tự nhiên qua tượng áp suất nhiệt hai lớp kính dựa vào lưu chủn khơng khí từ ngồi Qua mơ phỏng tính tốn, lưu lượng trao đổi khơng khí phịng có chỉ số ACH >3, phù hợp cho tiêu chuẩn thơng gió tự nhiên loại hình COVP theo tiêu chuẩn LEED ASHRAE 62.2 Ngồi ra, COVP có mặt đứng có tỉ số WWR thấp (mặt đứng sử dụng vật liệu đá, hay kim loại), học viên đề xuất giải pháp MĐTU thơng minh dạng mái che Các mái che có khả tự động điều chỉnh độ mở rộng thu hẹp thơng qua cảm biến chất lượng gió để cân lưu lượng khơng khí xun phịng mức 1.5 đến 2m/s Trong tiêu chí chiếu sáng, MĐTU động học đề xuất, giúp hạn chế tia sáng xạ tác động qua bề mặt đồng thời cân chiếu sáng tự nhiên chiếu sáng nhân tạo Hai chỉ số sDA ASE tính tốn chứng minh phù hợp với tiêu chí chiếu sáng LEED V4 80 Tiêu chí lượng quan tâm ứng dụng thông qua hai giải pháp NLTT lượng gió lượng mặt trời Năng lượng mặt trời sử dụng giải pháp pin NLMT hấp thụ đặt mặt đứng có nhiều cường độ xạ Giải pháp pin NLMT đặt hai lớp kính giúp bảo vệ tốt tác động điều kiện tự nhiên Năng lượng gió xử lý hình thức cải tạo mặt đứng tầng kỹ thuật để trang bị tua-bin gió theo trục đứng Khi cải tạo sử dụng, vận tốc làm quay tua-bin gió có thể lên đến 3.75 m/s giúp sản sinh NLTT Ngoài ra, học viên khảo sát tác động kiểu hình MĐTU ảnh hưởng đến chất lượng âm phòng làm việc Chỉ số thời gian âm vang khảo sát nhiều kiểu hình MĐTU khác và chỉ nhiều tiềm hạn chế âm thơng qua kiểu hình mặt đứng Khi thay kế mặt đứng kính thông thường dạng MĐTU động học, chỉ số đánh giá chất lượng âm chỉ cải thiện đáng kể Thời gian âm vang phòng giảm xuống mức phù hợp với hoạt động gian tiếp văn phòng Kiến nghị Dựa nhiên cứu tổng hợp, COVP TP.HCM ln có vai trị quan trọng q trình phát triển thị góp vai trò quan trọng xu hướng PTBV Hiện nay, COVP chưa có nhiều ứng dụng giải pháp sử dụng HQNL nhằm hướng đến PTBV Vì vậy, sách cần tập trung đẩy mạnh và đồng quy chế xây dựng bền vững đáp ứng tiêu chuẩn cơng trình xanh HQNL MĐTU xem tập hợp giải pháp thiết kế VBC giải hoặc số vấn đề HQNL Các nghiên cứu đã chỉ nhiều lợi ích việc khai thác tiềm MĐTU, nhiều ứng dụng thực tế mang đến hiệu quả cao đã cho thấy vai trò khả khai thác HQNL nhiều loại hình cơng trình khơng chỉ COVP nhà dân dụng, hộ, hay nhà cơng nghiệp Vì thế, cần phổ cập rộng rãi hình thức MĐTU đến nhiều loại hình chức Khơng có kiểu hình MĐTU sử dụng cho tất cả COVP, vị trí, kiểu hình chịu ảnh hưởng tác động khác mơi trường thơng gió, nhiệt, độ ẩm hay xạ Vấn đề này đặt nhiệm vụ việc khai thác phân tích thơng tin chi tiết điều kiện tự nhiên mô phỏng thực nghiệm Các kiện khai thác là sở cho việc lựa chọn giải pháp MĐTU phù hợp DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO N Q Minh (2017), “Kiến trúc hiệu quả lượng (Kỳ 1): Khái niệm chung", Tạp chí Kiến Việt, số 8/2017, Việt Nam International Energy Agency (2019), “Electricity Information 2019” IEA Publications, Franch International Energy Agency (2021), “Renewable electricity – Renewable Energy Market Update 2021”, IEA Publications, Franch Trần Thành Vũ (2016), “Công trình zero energy - Khái niệm, nhu cầu giải pháp”, Tạp chí Kiến trúc, Số 7/2016, Hà Nội Nguyễn Anh Tuấn, Trần Thị Thục Linh (2016), “KTS với xu hướng thiết kế Kiến trúc hiệu lượng”, Tạp chí Kiến trúc số 7/2016, Việt Nam F Bisegna, L Evangelisti, P Gori, C Guattari, and B Mattoni, “Chapper 3-From Efficient to Sustainable and Zero Energy Consumption Buildings,” Handbook of Energy Efficiency in Buildings: A Life Cycle Approach, Elsevier, Netherlands Nguyễn Quang Minh (2019), “Nhà thụ động (Passive house) - Từ mơ hình lý thuyết Đức đến ứng dụng thực tiễn Việt Nam - Tạp chí Kiến Trúc”, số 1/2019, Việt Nam R Romano, L Aelenei, D Aelenei, and E S Mazzucchelli, “What is an adaptive faỗade? Analysis of recent terms and definitions from an international perspective”, Journal of Facade Design and Engineering Vol.6, No.3, pp.65-76, TU Delft Open, Netherlands D Aelenei, L Aelenei, and C P Vieira, Adaptive Faỗade: Concept, Applications, Research Questions”, Energy Procedia, Vol.91, pp 269-275, Elsevier BV, UK 10 Người lao động (2012), “Thị trường cao ốc văn phịng TP Hồ Chí Minh: Bối cảnh khó khăn, sống khỏe”, Tạp chí Tài chính, TP Hồ Chí Minh 11 International Energy Agency (2021), “Empowering ‘Smart Cities’ toward net zero emissions”, Elsevier, UK 12 Lê Quốc Thắng (2019) “Hình thức cao ốc văn phịng Thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn từ năm 1990 đến nay”, Luận văn Thạc sĩ kiến trúc, Trường Đại học Kiến trúc TP.HCM 13 Nguyễn Việt An (2010) “Vỏ bao che cao ốc văn phòng Tp.HCM”, Luận văn Thạc sĩ kiến trúc, Trường Đại học Kiến trúc TP.HCM 14 Phạm Hùng Cường (2014) “Giải pháp kiến trúc xanh cho cao ốc văn phòng Tp.HCM”, Luận văn Thạc sĩ kiến trúc, Trường Đại học Kiến trúc TP.HCM 15 G Craighead, “High-Rise Building Definition, Development, and Use”, High-Rise Security and Fire Life Safety, pp 1-26, Elsevier, UK 16 E Halawa et al (2018), A review on energy conscious designs of building faỗades in hot and humid climates: Lessons for (and from) Kuala Lumpur and Darwin”, Renewable & Sustainable Energy Reviews, Vol.82, pp 2147–2161, Elsevier, UK 17 Roel C.G.M Loonen, Jose Miguel Rico-Martinez, Fabio Favoino, and Brzezicki Marcin (2015), Design for faỗade adaptability – Towards a unified and systematic characterization”, Advanced Building Skins, pp 1274-1284, Bern, Switzerland 18 A Tabadkani, A Roetzel, H X Li, and A Tsangrassoulis (2021), “Design approaches and typologies of adaptive facades: A review”, Automation in Construction, Vol.120, pp 103450, Elsevier, Netherlands 19 Laura Aelenei, Brzezicki Marcin, Ulrich Knaack, and Andreas Luible (2015), “Adaptive facade network – Europe”, TU Delft Open, Netherlands 20 A L S Chan (2011), “Energy and environmental performance of building faỗades integrated with phase change material in subtropical Hong Kong”, Energy and Buildings, Vol 43, No 10, pp 2947–2955, Elsevier, Netherlands 21 A Tabadkani, M Valinejad Shoubi, F Soflaei, and S Banihashemi (2019), “Integrated parametric design of adaptive facades for user’s visual comfort”, Automation in Construction, Vol 106, pp 102857, Elsevier, Netherlands 22 B P Jelle, A Hynd, A Gustavsen, D Arasteh, H Goudey, and R Hart (2012), “Fenestration of today and tomorrow: A state-of-the-art review and future research opportunities”, Solar Energy Materials & Solar Cells, Vol 69, No 1, pp 1-28, Elsevier, Netherlands 23 T V Nguyen and Y Q Nguyen (2021), “Performance of a solar chimney configuration to achieve equal flow rate for ventilation of three-story building”, IOP Conf Ser Mater Sci Eng., Vol 1109, No.1, IOP Publishing, Phillipines 24 Tung Van Nguyen, Y Quoc Nguyen, Huynh Nhat Trieu (2020), “A solar chimney for natural ventilation of a three-story buildings”, Int Conf Mod Mech Appl., Springer, Singapore 25 M.-T T Huynh et al (2020), “Prediction of flow field in a solar chimney using ANFIS technique”, Conf Ser Mater Sci Eng., Vol 1109, No 1, IOP Publishing, Phillipines 26 Jiri Sedlak and Miloš Kalousek (2001), “Energy saving solar facade for non-residential buildings for climatic condition in the Czech republic” 27 S Reichert, A Menges, and D Correa (2015), “Meteorosensitive architecture: Biomimetic building skins based on materially embedded and hygroscopically enabled responsiveness”, Computer-Aided Design, Vol.60, pp 50-69, Elsevier, UK 28 T M Lawrence and D Gattie (2018), “Chapter - Policies, Recommendations and Standards (International Technical Standards, Main Laws and Regulations; EU Directives; Energy Labeling)”, Handbook of Energy Efficiency in Buildings: A Life Cycle Approach, Elsevier, Netherlands 29 N Q Minh (2017), “Kiến trúc hiệu quả lượng (Kỳ 1): Cơ sở đánh giá ", Tạp chí Kiến Việt, số 8/2017, Việt Nam 30 Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Xuân Trung, and Lương Xuân Hiếu (2017), “Định mức lượng cơng trình - Bước khởi đầu hướng đến Kiến trúc tiết kiệm lượng”, Tạp chí Kiến trúc, Số 7/2017, Hà Nội 31 Arab Forum for Environment and Development (2012), “Environmental Housekeeping Handbook for Office Buildings in the Arab Countries”, Technical Publications and AlBia Wal Tanmia, Liban 32 Nguyễn Lê Minh Quân (2019), “Kiến trúc hiệu lượng - Energy efficient architecture khả ứng dụng vào cơng trình cơng cộng thành phố Hồ Chí Minh”, Luận văn Thạc sĩ kiến trúc, Trường Đại học Kiến trúc TP.HCM 33 W Feng et al (2019), “A review of net zero energy buildings in hot and humid climates: Experience learned from 34 case study buildings”, Renewable & Sustainable Energy Reviews, Vol 114, Elsevier, UK 34 T M Lawrence and D Gattie (2018), “Chapter - Policies, Recommendations and Standards (International Technical Standards, Main Laws and Regulations; EU Directives; Energy Labeling)”, Handbook of Energy Efficiency in Buildings: A Life Cycle Approach, pp 5-73, Elsevier, Netherlands 35 Phạm Thị Hải Hà (2018), “Giải Pháp Kiến Trúc Thụ Động Theo Phương Pháp Tính Hiệu Quả Năng Lượng Lớp Vỏ Bao Che Nhà Chung Cư”, Luận án Tiến sĩ, Đại học xây dựng, Hà Nội 36 Lê Quân (2017), “Giải pháp thiết kế lớp vỏ cho công trình văn phịng cao tầng - phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới yêu cầu tiết kiệm lượng”, Luận văn Thạc sĩ kiến trúc, Trường Đại học Kiến trúc TP.HCM 37 Colin Chan Kwai Keung (2016), “Giải pháp sử dụng hiệu quả lượng thiết kế kiến trúc”, Tạp chí Kiến trúc, Số 8/2016, Hà Nội 38 A B Besir and E Cuce (2018), “Green roofs and facades: A comprehensive review”, Renewable & Sustainable Energy Reviews, Vol.82, pp.915–939, Elsevier, UK 39 T Kubota and S Ahmad (2018), “Wind Environment Evaluation of Neighborhood Areas in Major Towns of Malaysia”, Journal of Asian Architecture and Building Engineering, Vol.5, No.1, pp 199-206, Taylor & Francis, UK 40 T Kubota and D T H Chyee (2016), “Potential of Passive Cooling Techniques for Modern Houses in the Tropical Climate of Malaysia – Analysis of the Indoor Thermal Environment for Various Ventilation Strategies”, International Journal of Ventilation, Vol.9, No.1, pp.11-24, Taylor & Francis, UK 41 J Xiong and A Tzempelikos (2016), “Model-based shading and lighting controls considering visual comfort and energy use”, Solar Energy, Vol.134, pp 416-428, Elsevier, UK 42 ASHRAE (2019), “Advanced Energy Design Guide for Small to Medium Office Buildings”, Ashrae Publisher, US 43 W Feng et al (2019), “A review of net zero energy buildings in hot and humid climates: Experience learned from 34 case study buildings”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol.114, pp.109303 44 International Energy Agency (2016), “Energy Technology Perspectives 2016- Towards Sustainable Urban Energy Systems” IEA Publications, Franch 45 UNDP (2016), Energy Efficiency Improvement in Commercial and High-Rise Residential Buildings in Viet Nam, Ha Noi 46 The Council on Tall Buildings and Urban Habitat (2015), “An All-Time Record 97 Buildings of 200 Meters or Higher Completed in 2014”, CTBUH Publisher, US 47 T Dip and Y Completions (2020), “Tall Buildings in 2020: COVID-19 Contributes To Dip in Year-On-Year Completions”, CTBUH Publisher, US 48 S Y Mousavi (2017), “The Process of Creating Generations of High-Rise Buildings in the World”, International Conference on Advanced Research in Science, Engineering and Technology, p.9, Turkey 49 T V Nguyen, H P Danh, and T Q Trí (2021), “Nghiên cứu tối ưu hóa cấu kiện mặt đứng cơng trình kiến trúc phương pháp NSGA-II”, CITA, Đà Nẵng 50 S Y Song, J S Yi, and B K Koo (2008), “Insulation plan of aluminum curtain wallfastening unit for high-rise residential complex”, Building and Environment, Vol.43, No.7, pp.310–1317, Elsevier, US 51 J M Oh, J H Song, J H Lim, and S Y Song (2016), “Analysis of Building Energy Savings Potential for Metal Panel Curtain Wall Building by Reducing Thermal Bridges at Joints Between Panels”, Energy Procedia, Vol.96, pp.696–709, Elsevier, US 52 Colliers (2021), “Moscow Research Forum Announces New Office Classification Criteria”, Colliers publisher, Russia 53 E M Erebor, E O Ibem, I C Ezema, and A B Sholanke (2021), “Energy Efficiency Design Strategies in Office Buildings: A Literature Review”, IOP Conf Ser Earth Environ Sci., Vol.665, No.1, pp 012025, IOP Publisher, UK 54 J Mardaljevic, L Heschong, and E Lee (2009), “Daylight metrics and energy savings”, Light Res Technol., Vol.41, No.3, Sage Publications, UK 55 T Van Nguyen, L H Tien, and T Q Truong (2021), “A novelty prediction approach of natural daylight in classroom using ANFIS model”, ICEM, Vol.1, pp.1–8, IOP Publishing, UK 56 M Addington and D L Schodek (2005), “Smart materials and new technologies : for the architecture and design professions”, Routledge Publisher 57 R C G M Loonen, M Trčka, D Cóstola, and J L M Hensen (2013), “Climate adaptive building shells: State-of-the-art and future challenges”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol.25, pp 483–493, Elsevier, UK 58 Cục Thống kê TP Hồ Chí Minh (2019), “Niên giám thống kê TP Hồ Chí Minh 2019”, TP.HCM 59 Nhịp sống kinh tế Việt Nam & Thế giới (2021), “Thành phố Hồ Chí Minh sẵn sàng với tâm để phát triển”, Tạp chí điện tử Hội Khoa học Kinh tế Việt Nam, Hà Nội 60 World Bank (2021), “The World Bank In Vietnam”, Hà Nội 61 Cổng thơng tin điện tử phủ TP.HCM (2011), “Văn hóa xã hội”, TP.HCM 62 Bộ Cơng Thương (2020), “Việt Nam quốc gia tích cực xây dựng thành phố thông minh”, Hà Nội 63 Nguyễn Thị Vân Hương (2019), “Thành phố thông minh: Xu hướng phát triển giới Việt Nam”, Tạp chí Kiến trúc số 9/2019, Hà Nội 64 The Council on Tall Buildings and Urban Habitat (2014), “Case Study: Pearl River Tower, Guangzhou, China”, CTBUH Publisher, US 65 A Karanouh and E Kerber (2015), “Innovations in dynamic architecture”, Journal of Facade Design and Engineering, Vol.3, No.2, pp 185–221, TU Delft Open, Netherlands 66 Department for Education and Skills (2015), “Building bulletin 93 - Acoustic design of schools: performance standards” TSO Publisher, UK