2.4 Cơ sở pháp lý, quy chuẩn tiêu chuẩn về tiết kiệm năng lượng
Phát triển bền vững đã được quan tâm ở Việt Nam từ đầu những năm 1990.
Chính phủ đã ban hành "kế hoạch Quốc gia về môi trường và phát triển bề vững giai đoạn 1991-2000 tại quyết định số 187-CT ngày 12/6/1991. Cùng trong mối quan tâm chung với cộng đồng thế giới, Việt Nam tham gia hội nghị thượng đỉnh ở Rio và cam kết thực hiện chương trình nghị sự 21 ở Việt Nam.
Đối với vấn đề tiết kiệm năng lượng, ủy ban thường vụ Quốc hội khóa X đã ban hành Pháp lệnh số 02/1998/PL-UBTVQH10 ngày 26/2/1998 về việc thực hành tiết kiệm chống lãng phí. Pháp lệnh quy định "Mọi công dân có nghĩa vụ thực hành tiết kiệm trong sản xuất tiêu dùng ". Chính phủ đã có nghị định số 102/2003/NĐ-CP ngày 3/9/1003 về " sử dụng năng lượng tiết kiệm và có hiệu quả ". Trong đó đối với lĩnh vực xây dựng:"Tổ chức cá nhân tham gia tư vấn thiết kế, đầu tư, xây dựng có trách nhiệm tận dụng các điều kiện tự nhiên hoặc các giải pháp cấu tạo kiến trúc thích hợp, bố trí hợp lý các trang thiết bị nhằm giảm tiêu hao năng lượng".
Luật điện lực đã được quốc hội khóa IX thông qua, có hiệu lực thi hành từ 1/7/2005 trong đó đã dành một chương (chương III)quy định về tiết kiệm trong phát điện, truyền tải, phân phối và sử dụng.
Trong lĩnh vực kiến trúc Bộ Xây Dựng đã ban hành Quy chuẩn QCXDVN 09:2005 "Quy chuẩn xây dựng Việt Nam - các công trình sử dụng năng lượng có hiệu quả ". Bên cạnh đó, Bộ xây dựng cũng có một số quy định tiêu chuẩn
về một số vấn đề cụ thể như: Thông gió- điều tiết không khí - sưởi ấm(TCXD VN 5937:1995), nhà ở và công trình công cộng - các thông số vi khí hậu trong vùng (TCXDVN 306:2004). Tóm lại, hệ thống các văn bản quy phạm và các quy chuẩn về các vấn đề thiết kế kiến trúc tiết kiệm năng lượng, thiết kế kiến trúc bảo vệ môi trường sinh thái còn chưa đâỳ đủ dẫn đến còn nhiều khó khăn trong thực tiễn phát triển kiến trúc hiệu quả năng lượng trong xã hội. [4], [5]
Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả số 502010QH12 ngày 28/06/2010 (Luật số: 50/2010/QH12). Luật này quy định về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; chính sách, biện pháp thúc đẩy sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; quyền, nghĩa vụ, trách nhiệm của tổ chức, hộ gia đình, cá nhân trong sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Luật này áp dụng đối với tổ chức, hộ gia đình, cá nhân sử dụng năng lượng tại Việt Nam.
2.5 Yếu tố văn hoá xã hội
- Thói quen làm việc và giao tiếp của người Hà Nội:
Trong quá trình phát triển nhà ở thấp tầng, người ta đã hình thành ý thức về yếu tố văn hoá truyền thống tại địa phương, trong việc xác lập hình thức kiến trúc nhà ở với tư cách là một thể loại công trình quan trọng trong đô thị hiện đại. Mối liên hệ với truyền thống có thể được biểu hiện dưới nhiều hình thức khác nhau như tổ chức không gian, khai thác đặc điểm kiến trúc đặc trưng hay tông mầu trong cơ cấu đô thị sẵn có... Ngoài ra phong tục tập quán và lối sống cũ cũng ảnh hưởng đến thiết kế kiến trúc nhà ở, đặc biệt là trong cách thức tổ chức không gian giao thông, không gian giao lưu văn hoá.... Lối sống quen thuộc cổ truyền của người Việt, cũng giống như các cộng đồng dân cư khác là theo phương ngang, với các quan hệ xóm giềng, làng xã, họ mạc.
Nhà ở không chỉ là nơi trú mưa che nắng, mà còn là nơi tư duy, sáng tạo, nơi giao lưu cùng bạn bè, làng xóm, nơi mà con người ta được quyền thể hiện rừ cỏi tụi của mỡnh; là nơi thư gión, nghỉ ngơi sau những giờ làm việc căng thẳng ngoài xã hội. Đó là nơi cần có những không gian tràn đầy thiên nhiên, giúp thư giãn tâm hồn. Nhà ở là nơi gắn bó thân thiết với con người, nơi mà họ sống, gắn bó phần lớn thời gian của cuộc đời mình ở đó. Chính vì vậy nhà ở cần phải thiết kế sao cho hoà nhập tối đa với thiên nhiên, thân thiện với môi trường và bà con lối xóm.
Hà Nội có lịch sử hình thành và phát triển từ khá lâu, nhưng quá trình hình thành đô thị hoá thực sự mới bắt đầu. Quy hoạch tổng thể phát triển đô thị Hà Nội chủ yếu mới dựa trên cơ sở đáp ứng các mục tiêu kinh tế văn hoá xã hội, và hoạch định không gian hành chính mà chưa thực sự dựa trên các yếu tố phát triển bền vững trong quá trình đô thị hoá.
Hà Nội đang chuyển từ một thành phố tiêu dùng sang một thành phố công nghiệp – dịch vụ. Kết quả điều tra một mẫu 70 gia đình, được chọn ngẫu nghiên cho thấy 5 nhóm nghề nghiệp chính: thợ thủ công ( 8,5%), người làm dịch vụ và buôn bán ( 40%), công nhân viên chức nhà nước (31%), người về hưu và các ngành nghề khác (20%).
Tóm lại, đặc điểm của cư dân Hà Nội là có rất nhiều nguồn gốc xuất xứ khác nhau, nhưng trong quá trình sinh sống, hoà nhập, lâu dần cũng ảnh hưởng lẫn nhau. Những dị biệt, có nguồn gốc địa phương, như thổ ngữ, tác phong cách ăn mặc.... nhanh chóng bị mai một; những tính trội như lối sống phong cách ứng xử, phong tục tập quán, được tiếp thu, phát triển thành thói quen, lâu dần trở thành tính cách chung của đa số người dân đô thị ở Hà Nội, trong đó có thói quen gắn bó với thiên nhiên, với cảnh quan bên ngoài nhà, thích tiếp xúc tiếp cận với cây xanh, mặt nước, luôn tìm mọi cách đưa cây
thiên nhiên ngày càng xa rời con người, làm con người nảy sinh tâm lý khao khát thiên nhiên, muốn được trở lại sống trong lòng thiên nhiên.
2. 6 Một số công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo 2.6.1 Công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời 2.2.1.1Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời:
Về nguồn năng lượng mặt trời, do có vị trí địa lý thuận lợi, Việt Nam nằm trong khoảng 80-230 vĩ độ Bắc thuộc khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa. Số giờ nắng trung bình khoảng 2000 ÷ 2500 giờ/năm, tổng năng lượng bức xạ mặt trời trung bình khoảng 150kCal/cm2.năm, tiềm năng lý thuyết được đán/852dh giá khoảng 43,9 tỷ TOE/năm. Có thể sử dụng năng lượng mặt trời theo các dạng như: Pin mặt trời để phát điện, hệ thống đun nước nóng mặt trời, lò sấy bằng năng lượng mặt trời... Điều đó làm giảm tải cho điện lưới quốc gia, và tiết kiệm chi phí cho người tiêu dùng và nhà nước cho việc sản xuất điện vào giờ cao điểm.
2.2.1.2 Pin năng lượng mặt trời Ngày nay nguồn năng lượng sạch là năng lượng mặt trời được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các thể loại công trình xây dựng. Vì công nghệ sản xuất pin năng lượng mặt trời không còn khó và chi phí không còn đắt như trước nữa, Trong một tương lai gần. Pin năng lượng mặt trời sẽ được ứng dụng để tiết kiệm năng lượng trong các công trình xây dựng.
Trong số các hệ thống sản xuất điện
Hình 2-4. Ứng dụng của pin năng lượng mặt trời
năng từ năng lượng mặt trời hiện có thì công nghệ sử dụng pin quang điện là tiên tiến nhất. Pin quang điện là các thiết bị phi cơ học chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng có thể sử dụng trực tiếp.
Từ giàn pin mặt trời, ánh sáng được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng điện một chiều (DC). Dòng điện này được dẫn tới bộ điều khiển là một thiết bị điện tử có chức năng điều hoà tự động các quá trình nạp điện vào ắc-quy và phóng điện từ ắc-quy ra các thiết bị điện một chiều (DC). Trường hợp công suất giàn pin đủ lớn, trong mạch điện sẽ được lắp thêm bộ đổi điện để chuyển dòng một chiều thành dòng xoay chiều (AC), chạy được thêm nhiều thiết bị điện gia dụng (đèn, quạt, radio, TV…).
Phần lớn pin quang điện làm bằng silicon, va co 3 loại pin quang điện chính dùng trong thương mại hiện có trên thị trường hiện nay: đơn tinh thể, đa tinh thể, màng phim mỏng.
2.2.1.3Bình thái dương năng:
Nguyên lý hoạt động:
Bình hoạt động theo nguyên lý tuần hoàn tự nhiên. Bình bảo ôn được đặt cao hơn dàn ống hấp thụ năng lượng mặt trời. Khi bức xạ mặt trời chiếu vào ống hấp thụ, nhiệt độ nước nằm bên trong ống tăng lên nhanh chóng, mật độ các phân tử nước dãn ra làm cho trọng lượng riêng của phần nước nóng này giảm xuống. Nước nóng nhẹ hơn này sẽ tự chuyển động lên phía đầu trên của ống hấp thụ và đi sang bình bảo ôn. Đồng thời lúc này phần nước lạnh, có tỷ trọng lớn hơn nằm ở phía đáy bình bảo ôn sẽ chyển động sang ống và di chuyển về phía đáy của ống để lấp chỗ trống. Phần nước lạnh này đến lượt mình lại được làm nóng nhờ bức xạ mặt trời do ống hấp thụ thu được và chuyển động lên trên đầu ống và về trở lại bình bảo ôn.
Lưu chuyển nước nóng-lạnh như trên diễn ra một cách tự nhiên, liên tục làm nước lạnh chứa trong bình bảo ôn được đun nóng.
Nguyên lý tuần hoàn tự nhiên được mô phỏng trong mô hình sau:
2. 6.2 Công nghệ sử dụng năng lượng gió
Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất. Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời.
Sử dụng năng lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự nhiên và đã được biết đến từ thời kỳ Cổ đại.
Năng lượng gió đã được sử dụng từ hằng trăm năm nay. Con người đã dùng năng lượng gió để di chuyển thuyền buồm hay khinh khí cầu, ngoài ra năng lượng gió còn được sử dụng để tạo công cơ học nhờ vào các cối xay gió.
Ý tưởng dùng năng lượng gió để sản xuất điện hình thành ngay sau các phát minh ra điện và máy phát điện. Lúc đầu nguyên tắc của cối xay gió chỉ được biến đổi nhỏ và thay vì là chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng cơ học thì dùng máy phát điện để sản xuất năng lượng điện. Khi bộ môn cơ học dòng chảy tiếp tục phát triển thì các thiết bị xây dựng và hình dáng của các cánh quạt cũng được chế tạo đặc biệt hơn. Ngày nay người ta
Hình 2-5. Nguyên lý hoạt động của bình thái dương năng.
gọi đó tuốc bin gió, khái niệm cối xay gió không còn phù hợp nữa vì chúng không còn có thiết bị nghiền. Từ sau những cuộc khủng hoảng dầu trong thập niên 1970 việc nghiên cứu sản xuất năng lượng từ các nguồn khác được đẩy mạnh trên toàn thế giới, kể cả việc phát triển các tuốc bin gió hiện đại.
Vì gió không thổi đều đặn nên năng lượng điện phát sinh từ các tuốc bin gió chỉ có thể được sử dụng kết hợp chung với các nguồn năng lượng khác để cung cấp năng lượng liên tục. Chúng ta cần kết hợp với dự trữ bằng cách tích trữ năng lượng gió tạo ra bằng các thiết bị lưu trữ như: dùng gió để bơm nước lên các hồ chứa nước, hoặc nén khí
vào bình sử dụng khi cần lại xả khí để tạo ra nguồn năng lượng cần thiết, hoặc lưu vào ắc quy...
Cấu tạo tuabin gió:
Bao gồm các phần chính sau đây:
- Anemometer: Bộ đo lường tốc độ gió và truyền dữ liệu tốc độ gió tới bộ điểu khiển.
- Blades: Cánh quạt. Gió thổi qua các cánh quạt và là nguyên
nhân làm cho các cánh quạt chuyển động và quay.
- Brake: Bộ hãm (phanh). Dùng để dừng rotor trong tình trạng khẩn cấp bằng điện, bằng sức nước hoặc bằng động cơ.
- Controller: Bộ điều khiển. Bộ điều khiển sẽ khởi động động cơ ở tốc độ gió khoảng 8 đến 14 dặm/giờ tương ứng với 12 km/h đến 22 km/h và tắc động cơ khoảng 65 dặm/giờ tương đương với 104 km/h bởi vì các máy phát này có thể phát nóng.
Hình 2-6. Cấu tạo tuabin gió
- Gear box: Hộp số. Bánh răng được nối với trục có tốc độ thấp với trục có tốc độ cao và tăng tốc độ quay từ 30 đến 60 vòng/ phút lên 1200 đến 1500 vòng/ phút, tốc độ quay là yêu cầu của hầu hết các máy phát điện sản xuất ra điện. Bộ bánh răng này rất đắt tiền nó là một phần của bộ động cơ và tuabin gió.
- Generator: Máy phát. Phát ra điện
- High - speed shaft: Trục truyền động của máy phát ở tốc độ cao . - Low - speed shaft: Trục quay tốc độ thấp .
- Nacelle: Vỏ. Bao gồm rotor và vỏ bọc ngoài, toàn bộ được dặt trên đỉnh trụ và bao gồm các phần: gear box, low and high - speed shafts, generator, controller, and brake. Vỏ bọc ngoài dùng bảo vệ các thành phần bên trong vỏ.
Một số vỏ phải đủ rộng để một kỹ thuật viên có thể đứng bên trong trong khi làm việc.
- Pitch: Bước răng. Cánh được xoay hoặc làm nghiêng một ít để giữ cho rotor quay trong gió không quá cao hay quá thấp để tạo ra điện.
- Rotor: Bao gồm các cánh quạt và trục.
- Tower: Trụ đỡ Nacelle. Được làm bằng thép hình trụ hoặc thanh dằn bằng thép. Bởi vì tốc độ gió tăng lên nếu trụ càng cao, trụ đỡ cao hơn để thu được năng lượng gió nhiều hơn và phát ra điện nhiều hơn.
- Wind vane: Để xử lý hướng gió và liên lạc với "yaw drive" để định hướng tuabin gió.
- Yaw drive: Dùng để giữ cho rotor luôn luôn hướng về hướng gió chính khi có sự thay đổi hướng gió.
- Yaw motor: Động cơ cung cấp cho "yaw drive" định được hướng gió.
Các tuabin gió hiện nay được chia thành hai loại:
- Một loại theo trục đứng giống như máy bay trực thăng.
- Một loại theo trục ngang .
Các loại tuabin gió trục ngang là loại phổ biến có 2 hay 3 cánh quạt.
Tuabin gió 3 cánh quạt hoạt động theo chiều gió với bề mặt cánh quạt hướng về chiều gió đang thổi. Ngày nay tuabin gió 3 cánh quạt được sử dụng rộng rãi.
Nguyên lý hoạt động của các tuabin gió:
Các tuabin gió tạo ra điện như thế nào?
Các tuabin gió hoạt động theo một nguyên lý rất đơn giản. Năng lượng của gió làm cho 2 hoặc 3 cánh quạt quay quanh 1 rotor. Mà rotor được nối với trục chính và trục chính sẽ truyền động làm quay trục quay máy phát để tạo ra điện.
Các tuabin gió được đặt trên trụ cao để thu hầu hết năng lượng gió. Ở tốc độ 30 mét trên mặt đất thì các tuabin gió thuận lợi: Tốc độ nhanh hơn và ít bị các luồng gió bất thường.