3.1. Thực trạng về số lƣợng tòa nhà TKNL trên địa bàn Hà Nội hiện nay
Trong giai đoạn đẩy mạnh đơ thị hóa tại thủ đơ Hà Nội hiện nay, số lượng các tịa nhà như cơng sở, trung tâm thương mại, khách sạn, ... cũng phát triển mạnh. Tuy nhiên các đô thị lớn ở nước ta đang đứng trước một thực trạng là thiếu điện phục vụ nhu cầu tiêu dùng của người dân và điều đó tác động khơng nhỏ đối với việc đáp ứng nhu cầu hoạt động của các tòa nhà, khách sạn, trung tâm thương mại là những phụ tải lớn của ngành điện tại những thành phố lớn. Theo dự báo, tốc độ tăng trưởng của các tòa nhà ngành xây dựng đạt từ 12 - 16%/năm, tương ứng với mức tiêu thụ năng lượng và tài nguyên trong khu vực xây dựng tăng cao với tổng năng lượng tiêu dùng chiếm tới 20 - 24% tổng năng lượng quốc gia. Chỉ tính riêng Hà Nội trong 5 năm gần đây đã có hàng trăm dự án khu đơ thị mới cùng với các cơng trình nhà ở căn hộ cao tầng, khách sạn cao tầng, cao ốc văn phịng, trung tâm thương mại có diện tích sàn trên 10.000m2
và có mức tiêu thụ điện năng lớn hơn 1-2 triệu kWh/năm [16].
Một khảo sát của USAID trong khn khổ Chương trình năng lượng sạch USAID – Thúc đẩy tiết kiệm năng lượng trong ngành xây dựng đối với hơn 400 tòa nhà có diện tích sàn trên 2.500m2 trên địa bàn thành phố Hà Nội cho thấy, tỷ lệ các tòa nhà thuộc loại hình phức hợp chiếm đa số (185 tịa nhà), kế đến là loại hình tịa nhà chung cư chiếm 25% (109 tòa), còn lại hơn 150 tịa nhà thuộc các loại hình như trường học, cơng sở, bệnh viện, văn phòng,... [15]
Biểu đồ 3.1. Tỷ lệ các loại cơng trình trên 2.500m2 sàn tại Hà Nội năm 2016 (Nguồn: Sở Xây dựng Hà Nội)
Các loại hình tịa nhà được phân chia thành 16 loại hình (thể hiện trong Biểu đồ 3.1). Nhóm khảo sát của USAID đã nhóm gộp lại thành 6 loại hình tịa nhà để phục vụ cho việc khảo sát, phân tích về tiêu dùng năng lượng cho các loại hình tịa nhà này. Qua đó phân chia các tịa nhà thành các loại:
+ Tòa nhà văn phòng gồm các tòa nhà văn phòng thương mại (BC01, BC02, BC03, BC04 và BC16);
+ Tòa nhà khách sạn (BC05, BC06);
+ Tòa nhà bệnh viện (BC07, BC08, BC09); + Tòa nhà trường học (BC10, BC11); + Tòa nhà TTTM (BC12, BC13); + Tòa nhà chung cư (BC14, BC15).
Theo khảo sát của USAID, về cơ cấu tiêu thụ năng lượng theo loại hình tịa nhà, tỷ lệ tiêu thụ năng lượng theo các loại hình tịa nhà có diện tích mặt sàn
2.500m2 tại thành phố Hà Nội được thể hiện cụ thể tại Biểu đồ 3.2 dưới đây. Theo đó, tỉ lệ tổng tiêu thụ năng lượng (gồm năng lượng điện, than, dầu FO, LGP6
- đơn vị Gcal) tại các loại hình trung tâm thương mại, khách sạn, văn phòng chiếm tỉ lệ lớn nhất (hơn 70%); bệnh viện, trường học và chung cư có tỷ lệ tổng tiêu thụ năng lượng đạt mức hơn 20% trên tổng số các tòa nhà được thống kê.
Biểu đồ 3.2. Cơ cấu tiêu thụ năng năng lượng theo các loại hình tịa nhà năm 2016 (Nguồn: Sở Xây dựng Hà Nội)
Qua quá trình tìm hiểu và phỏng vấn sâu một số chuyên gia thuộc Trung tâm tiết kiệm năng lượng Hà Nội ECC7 – Sở Công thương Hà Nội, hiện chưa có con số thống kê chính xác tổng số các tòa nhà được xây dựng cũng như số lượng các tòa nhà đánh giá là tòa nhà tiết kiệm năng lượng trên địa bàn thủ đô Hà Nội. Theo ước tính, từ năm 2014, mỗi năm thành phố Hà Nội có từ 10 - 15 tịa nhà được cơng nhận là cơng trình sử dụng năng lượng hiệu quả, chiếm tỉ lệ khoảng 15% so với số lượng cơng trình xây dựng được xây mới trên địa bàn thành phố mỗi năm [16]. Từ năm
2010, Trung tâm tiết kiệm năng lượng ECC Hà Nội được UBND TP.Hà Nội giao nhiệm vụ tư vấn hỗ trợ doanh nghiệp thực hiện kiểm tốn, tiết kiệm năng lượng và thực hiện cơng tác lập hồ sơ để được cơng nhận danh hiệu cơng trình hiệu quả năng lượng. Đối tượng là các doanh nghiệp sử dụng năng lượng trọng điểm trong sản xuất cơng nghiệp cũng như các cơng trình xây dựng trên địa bàn Hà Nội. Năm 2017 (tính đến tháng 10), đã có 10 đơn vị đã hoàn thành hồ sơ và 5 đơn vị đang hoàn thiện hồ sơ để được công nhận. Tất cả các đơn vị này đã được thực hiện khảo sát tình hình sử dụng năng lượng và thực hiện kiểm tốn trước khi lập hồ sơ cơng nhận danh hiệu cơng trình hiệu quả năng lượng. Về thúc đẩy bảo tồn năng lượng trong các hoạt động cơng nghiệp và xanh hóa nguồn sản xuất, phân phối điện năng, trên địa bàn thành phố có 11 cơ sở đang thực hiện xây dựng hệ thống quản lý năng lượng. Bên cạnh đó, tư vấn xây dựng hồ sơ dự thi cho 6 tòa nhà tham dự cuộc thi “Quản lý năng lượng hiệu quả trong cơng nghiệp và tịa nhà” và “Tịa nhà hiệu quả năng lượng” do Bộ Công Thương tổ chức [16].
3.2. Thực trạng tình hình tiêu thụ năng lƣợng tại các tòa nhà TKNL khu vực nội thành Hà Nội
Trong mục này, thực trạng tình hình tiêu thụ năng lượng tại các tòa nhà TKNL được đánh giá dựa trên hai nguồn dữ liệu bao gồm 1- Kết quả khảo sát của Trung tâm khuyến công và tư vấn phát triển công nghiệp - ECC Hà Nội năm 2016 đối với 50 tòa nhà tại khu vực nội thành Hà Nội (Chi tiết tại Phụ lục 4) được phân chia theo 6 loại hình tịa nhà (đã đề cập tại Mục 3.1 ở trên) và 2- Kết quả phỏng vấn sâu các chuyên gia, nhà quản lý hành chính các tịa nhà tiết kiệm năng lượng, Ban quản lý tòa nhà tiết kiệm năng lượng trên địa bàn Hà Nội (Mẫu bảng câu hỏi phỏng vấn tại Phụ lục 1 và 3). Kết quả được thể hiện sau đây:
3.2.1. Về cơ cấu sử dụng năng lƣợng trong các tòa nhà TKNL tại khu
vực nội thành phố Hà Nội
Trong một tòa nhà, các thành phần sử dụng năng lượng bao gồm hệ thống điều hịa khơng khí, hệ thống chiếu sáng, hệ thống thiết bị điện, hệ thống thang máy và các thiết bị phụ trợ khác như bơm nước, thơng gió… Năng lượng sử dụng trong
các tồ nhà cao tầng chủ yếu vẫn là năng lượng điện. Tuy nhiên, tỷ trọng các loại thiết bị tiêu thụ năng lượng trong các tịa nhà có sự khác nhau nhưng khơng đáng kể giữa các loại hình tịa nhà hay chức năng sử dụng như: văn phòng, khách sạn, trung tâm thương mại….
Mặc dù vậy, kết quả điều tra khảo sát nhìn chung cho thấy, gần như tồn bộ các hệ thống thiết bị trong các tòa nhà đều sử dụng điện năng để hoạt động. Trong đó, điều hịa khơng khí là hệ thống tiêu thụ năng lượng nhiều nhất trong các hệ thống thiết bị. Theo sau đó là hệ thống chiếu sáng cũng chiếm một tỉ trọng lớn trong phần tiêu thụ năng lượng. Một số hệ thống khác như hệ thống thang máy, bơm, thơng gió... có tỉ lệ tiêu thụ năng lượng gần bằng nhau.
Biểu đồ 3.3. Phân bố sử dụng điện năng của các hệ thống thiết bị (Nguồn: Tổng hợp từ tài liệu của trung tâm ECC Hà Nội)
Năng lượng chính sử dụng tại các Trung tâm thương mại chủ yếu là điện năng phục vụ cho hệ thống chiếu sáng, chạy các động cơ, ngồi ra cịn có sử dụng dầu FO để chạy máy phát điện, một số Trung tâm có sử dụng gas để nấu ăn. Thống kê tiêu thụ các dạng năng lượng tại các loại hình tịa nhà được khảo sát như sau:
Bảng 3.1. Cơ cấu các dạng năng lƣợng sử dụng tại 50 tòa nhà đƣợc khảo sát STT Loại hình tịa nhà Số lƣợng khảo sát Tỷ lệ sử dụng điện (%) Tỷ lệ sử dụng gas (%) Tỷ lệ sử dụng dầu FO (%) Tỷ lệ sử dụng than (%) 1 Tòa nhà văn phòng 23 98,8 0,9 0,3 - 2 Khách sạn 15 83,8 3,6 11,9 0,7 3 TTTM 9 98,9 0,6 0,5 - 4 Tỉ lệ trung bình 93 1,7 4,2 0,2
Nguồn: Tổng hợp từ tài liệu của ECC Hà Nội
Qua Bảng 3.1, năng lượng duy trì cho mọi hoạt động chính của các tịa nhà là điện năng, điện năng chiếm đến 93% trong tổng năng lượng tiêu thụ. Còn lại một phần nhỏ các dạng năng lượng khác như dầu FO: 4,2%; Gas: 1,7%. Do đó đánh giá hiện trạng sử dụng năng lượng tại các tịa nhà thương mại đã khảo sát, ta có thể đơn giản hóa bằng việc đánh giá hiện trạng sử dụng điện năng tại các đơn vị này.
3.2.2. Thực trạng thiết bị sử dụng năng lƣợng tại các tòa nhà
Hiệu suất tiêu hao năng lượng phụ phuộc rất lớn vào tính hiện đại của các thiết bị tiêu dùng điện được lắp đặt. Vì vậy, để đánh giá thực trạng TKNL trong các tòa nhà cần phải làm rõ thực trạng các thiết bị tiêu dùng điện được lắp đặt. Kết quả thông tin thu được qua điều tra, khảo sát cho thấy thực trạng các trang thiết bị tiêu dùng điện trong các tịa nhà ở Hà Nội được trình bày chi tiết như dưới đây.
3.2.2.1. Hệ thống điều hịa khơng khí
Hầu hết tại các tịa nhà được khảo sát đều sử dụng hệ thống điều hòa trung tâm đan xen với điều hòa cây và điều hòa cục bộ. Hệ thống lạnh trung tâm chiếm đa số, cũng đa dạng về cả công suất – phụ thuộc vào quy mơ tịa nhà, lẫn hãng sử dụng. Có thể chia làm 2 loại chính là “Chiller giải nhiệt”và “VRV”.
Hệ thống Chiller giải nhiệt nước tại Pacific Palace
Hệ thống điều hòa trung tâm (chiller giải nhiệt nước) tại TTTM Tràng Tiền
Hệ thống trung tâm VRV
Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống điều hịa khơng khí Chiller và VRV tại một số cơng trình tịa nhà TKNL (Nguồn: Từ tài liệu của Trung tâm ECC Hà Nội )
Đối với những tòa nhà đã đi vào hoạt động lâu năm thì hệ thống điều hịa trung tâm thường là chiller (có thể là giải nhiệt gió hoặc giải nhiệt nước). Số năm sử dụng của các hệ thống này trung bình từ 7 đến 9 năm. Với một số tòa nhà vừa thực hiện cải tạo như Hilton hay Trung tâm thương mại Tràng Tiền thì hệ thống điều hịa trung tâm còn mới, đi vào hoạt động được hơn 1 năm.
Với những đơn vị là tòa nhà văn phòng, đặc biệt mới đi vào hoạt động trong khoảng thời gian từ 5 năm trở lại đây thì xu hướng sử dụng hệ thống điều hòa trung tâm là VRV trở nên phổ biến do những lợi ích của hệ thống này mang lại như: tiện
Bảng 3.2. So sánh một số tính năng hệ thống điều hịa trung tâm VRV và Chiller TT Tiêu chí so sánh Hệ thống Chiller Hệ thống VRV 1 Năng suất lạnh
Năng suất lạnh của một Chiller có thể từ vài chục kW đến hàng chục ngàn kW.
Năng suất lạnh của dàn nóng loại VRV-III 54HP là 148kW. Tuy nhiên một cơng trình có thể sử dụng khơng hạn chế số dàn nóng do đó năng suất lạnh là khơng có giới hạn. Hiện nay đã có loại VRF dàn nóng tới 64HP với năng suất lạnh khoảng 186kW.
2 Những lĩnh vực ứng dụng hiệu quả
Các tịa nhà cao tầng hoặc các cơng trình lớn có nhu cầu cấp lạnh 24/24 như khách sạn, khu liên hợp thể thao, bệnh viện,…với diện tích sàn trên 20.000m2, năng suất lạnh trên 3.000 kW. Nhu cầu lạnh phải tương đối ổn định.
VRV đặc biệt thích hợp và tiết kiệm năng lượng cho các ứng dụng lạnh cục bộ, phân tán, không ổn định như tòa nhà văn phòng cho thuê và cần tính tiền điện riêng biệt…
3 Cơng nhân vận hành
Cần có một đội cơng nhân vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thường xuyên với trình độ cao vì phải kết hợp giữa Chiller với hệ thống tháp giải nhiệt, bơm nước lạnh, vận hành lị hơi…
Khơng cần công nhân vận hành vì hệ thống có thể làm việc hoàn toàn tự động gần giống như máy điều hòa hai cụm gia dụng.
4 Khả năng tự động
Khó tự động hóa hơn vì phải kết hợp giữa nhiều hệ thống.
Rất cao vì chỉ có một hệ tuần hoàn gas lạnh gần giống máy điều hòa hai cụm gia dụng. 5 Khả năng
chạy giảm tải
Khả năng chạy giảm tải. Rất dễ dàng và có thể điều chỉnh được xuống 3 ÷ 10% năng suất lạnh, hầu như khơng
có tổn thất năng lượng. 6 Độ phức tạp của công tác vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa Cao vì có nhiều hệ thống: lạnh, nước, lị hơi, hóa chất thiết bị tẩy rửa bình ngưng và tháp giải nhiệt, xử lý nước,…
Rất đơn giản vì chỉ cần vệ sinh dàn nóng, dàn lạnh.
7 Độ ồn Tiếng ồn lớn do máy nén lớn, bơm nước và tháp giải nhiệt lớn, tuy nhiên có thể khắc phục.
Thấp do máy nén công suất nhỏ, quạt công suất nhỏ.
8 Tuổi thọ và độ tin cậy của máy nén
Cao do tốc độ thấp. Trung bình, do tốc độ cao.
9 Khả năng rị rỉ mơi chất
Không. Có, tuy nhiên gas lạnh an toàn, nồng độ cho phép 1,44kg/m3 và có nhiều biện pháp bảo đảm an toàn. 10 Ảnh hưởng do thải nhiệt dàn nóng
Nếu dùng tháp giải nhiệt có thể gây rêu mốc, ẩm ướt.
Khơng vì khơng khí nóng được xả lên trời.
11 Giá vận hành
Cao vì cần nhiều cơng nhân và nhiều loại vật liệu phụ.
Thấp vì hầu như được tự động hóa hồn tồn.
12 Tiêu tốn điện năng để chạy máy
Cao Thấp hơn (theo các thống kê thực tế, thấp hơn khoảng 30%).
13 Vốn đầu tư ban đầu
Tương đương Tương đương (trước đây cao hơn hệ chiller từ 20 ÷ 30%).
Nguồn: ims.com.vn
Hệ thống BMS (intelligent Building Management System) là một hệ thống đồng bộ cho phép điều khiển và quản lý mọi hệ thống kỹ thuật trong toà nhà như hệ thống điện, hệ thống cung cấp nước sinh hoạt, điều hồ thơng gió, cảnh báo mơi trường, an ninh, báo cháy - chữa cháy …, đảm bảo cho việc vận hành các thiết bị
trong tịa nhà được chính xác, kịp thời, hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm chi phí vận hành. Đối với những đơn vị khơng có hệ thống điều khiển BMS thì việc vận hành hệ thống điều hòa trung tâm trên đều thực hiện bằng tay và được các cán bộ trong tổ kĩ thuật đảm nhiệm. Do đó việc linh hoạt trong vận hành là không cao, thêm nữa việc vận hành thường là theo kinh nghiệm nên hệ thống chưa hoạt động tiết kiệm.
Những đơn vị đã có hệ thống BMS thì việc vận hành dễ dàng và tiện lợi hơn rất nhiều. Việc điều khiển hồn tồn thơng qua hệ thống máy tính nên cũng khơng yêu cầu nhiều về nhân lực. Tuy nhiên, nhiệt độ đặt tại các đơn vị được khảo sát thường là cố định. Nghĩa là nhiệt độ đặt không thay đổi trong cả một mùa (thường đặt tại 25o
C) cho dù nhiệt độ ngoài trời thay đổi. Đây là một điểm lãng phí vì việc vận hành tối ưu hệ thống điều hịa khơng khí cần phải tính tốn dựa trên tác động của nhiệt độ ngoài trời và một số yếu tố khác. Nghĩa là khi nhiệt độ ngoài trời thay đổi (theo ngày, hoặc theo giờ trong ngày) thì nhiệt độ đặt cũng phải thay đổi theo. Nghiên cứu đã chứng minh, khi nhiệt độ đặt thay đổi 10oC thì lượng điện năng tiêu thụ giảm được là từ 3 – 5% [22]. Do đó, linh hoạt trong chế độ điều chỉnh nhiệt độ đặt tại những thời điểm khác nhau sẽ giúp tiết kiệm một lượng năng lượng đáng kể.
Vận hành tối ưu hệ thống điều hòa trung tâm cũng bao gồm cả việc tránh thất thốt lượng khơng khí lạnh ra bên ngồi và tận dụng triệt để nhiệt lạnh từ khơng khí thải trong tòa nhà. Để giải quyết vấn đề thất thoát nhiệt lạnh ra môi trường bên ngồi thì giải pháp lắp đặt quạt cắt gió tại cửa ra vào được thực hiện khá phổ biến tại các đơn vị khảo sát. Vấn đề tận dụng nhiệt lạnh từ khơng khí thải cịn khá mới, được áp dụng tại số ít đơn vị trong diện khảo sát. Trong số các tịa nhà khảo sát, có 2 tịa nhà mới thực hiện nâng cấp hệ thống điều hòa trung tâm là Trung tâm thương mại Tràng Tiền và Khách sạn Hilton đã sử dụng thiết bị “Bánh xe trao đổi nhiệt” để