CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN TRONG NHÀ Ở CAO TẦNG HƯỚNG ĐẾN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG - PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG
1.5. KHAI THÁC THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN TRONG CÔNG TRÌNH HƯỚNG ĐẾN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG - PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG
1.5.1. Năng lượng sử dụng trong công trình
Năng lượng sử dụng trong công trình xây dựng bao gồm năng lượng sử dụng trong suốt vòng đời của công trình:
- Giai đoạn xây dựng (Manufacturing phase): bao gồm năng lượng sử dụng cho quá trình sản xuất, vận chuyển vật liệu xây dựng và trang thiết bị trong công trình, năng lượng sử dụng trong quá trình xây dựng và cải tạo công trình, …
- Giai đoạn sử dụng (Use phase): bao gồm năng lượng sử dụng để duy trì điều kiện tiện nghi cho công trình, bảo dưỡng thường xuyên của công trình. Cụ thể là là năng lượng sử dụng để sưởi ấm, TG, điều hòa không khí, nước nóng, chiếu sáng, các trang thiết bị phục vụ tiện nghi của con người và công việc, …
- Giai đoạn phá hủy (Demolition phase): bao gồm năng lượng dùng để phá hủy công trình (khi công trình đã hết hạn sử dụng), vận chuyển vật liệu thải ra khỏi công trình, hoàn trả hiện trạng khu đất để phục vụ các mục đích khác, …
Theo các nghiên cứu về năng lượng trong vòng đời công trình, năng lượng sử dụng trong giai đoạn sử dụng công trình chiếm từ 80% đến 90% của tổng mức năng lượng tiêu thụ của công trình (năng lượng sử dụng trong giai đoạn xây dựng công trình chiếm từ 10% đến 20%) [79].
1.5.2. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong công trình
Tính cấp thiết của sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong công trình xây dựng
Ngày nay, vấn đề năng lượng đã và đang đặt ra những thách thức lớn cho sự phát triển của mỗi quốc gia và nhân loại, đó là: cạn kiệt các nguồn năng lượng hóa thạch;
giá của các loại năng lượng sơ cấp tăng cao; ứng phó với hiện tượng biến đổi khí hậu trong sử dụng năng lượng; ấn đề an ninh năng lượng quốc gia; khả năng tiếp cận năng lượng cho tất cả mọi người; ...
Trong bối cảnh đó, vấn đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã trở thành chính sách quan trọng hàng đầu của các quốc gia. Và việc sử dụng năng lượng tiết kiệm
và hiệu quả trong các công trình xây dựng đã trở nên cấp thiết và là xu hướng tất yếu trong các chính sách phát triển nhằm hướng đến sự PTBV cho đất nước.
Một số hướng nghiên cứu về hiệu năng trong công trình
Nghiên cứu hiệu năng công trình nhằm đưa ra các giải pháp thiết kế và xây dựng các công trình kiến trúc có khả năng TKNL sử dụng trong suốt vòng đời của công trình hoặc hướng đến công trình có mức tiêu thụ năng lượng bằng không. Đây là vấn đề đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.
Một số hướng nghiên cứu chính hiện nay:
- Sử dụng các công cụ mô phỏng hiệu năng trong quá trình thiết kế và sử dụng.
- Nghiên cứu cải thiện hiệu năng cho công trình ở giai đoạn thiết kế xây mới hoặc cải tạo công trình.
- Nghiên cứu định mức năng lượng cho các loại hình công trình kiến trúc.
- Nghiên cứu các giải pháp TKNL cho công trình trong quá trình vận hành khai thác: chiếu sáng tự nhiên, TGTN, sưởi ấm, …
- Phát triển các hệ thống vận hành thông minh cho công trình.
Trong đó, nghiên cứu các giải pháp thiết kế kiến trúc nhằm khai thác hiệu quả TGTN, hạn chế sử dụng năng lượng - TKNL là một trong những giải pháp cơ bản, quan trọng và hiệu quả nhất cho các thể loại công trình xây dựng, đặc biệt là loại hình công trình NOCT.
1.5.3. Vấn đề tiết kiệm năng lượng và phát triển bền vững trong xây dựng TKNL có vai trò quan trọng, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng, giảm phát thải khí nhà kính (tác nhân gây biến đổi khí hậu toàn cầu), bảo vệ môi trường sinh thái, sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên năng lượng của các quốc gia. Do đó, TKNL là một trong những giải pháp then chốt trong chiến lược PTBV của các quốc gia.
Ở Việt Nam, vấn đề khai thác hợp lý và sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên - trong đó có TKNL - là các mục tiêu cụ thể được nêu trong “Chương trình Nghị sự 21 của Việt Nam” và “Chiến lược PTBV Việt Nam, giai đoạn 2011-2020” [25], [27].
Xây dựng là ngành tiêu tốn nhiều năng lượng trong suốt vòng đời tồn tại của công trình, có thể tới 40% tổng năng lượng tiêu thụ của mỗi quốc gia [9]. Vì vậy, thiết kế xây dựng các công trình sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là một giải pháp cơ bản
và quan trọng nhất nhằm hướng đến sự PTBV trong kiến trúc xây dựng nói riêng và mục tiêu PTBV nói chung của các quốc gia.
Với định hướng PTBV, Việt Nam đã ban hành nhiều văn bản pháp quy về thiết kế kiến trúc hướng đến hiệu quả năng lượng trong công trình (mục 2.2.1.2). Đây là những cơ sở pháp lý quan trọng để thiết kế các công trình kiến trúc TKNL hướng đến PTBV.
Trong các bộ công cụ đánh giá công trình xanh phổ biến hiện nay, các tiêu chí về sử dụng năng lượng hiệu quả, tận dụng và tái tạo nguồn năng lượng, … đều có số điểm rất cao trong thang điểm đánh giá, như: mục năng lượng - trong công cụ LOTUS MFR, công cụ đánh giá dùng cho Nhà CC trên 4 tầng của Hội đồng công trình xanh Việt Nam - có số điểm là 31 (chiếm 28.7% tổng số điểm); tiêu chí về Tận dụng và tái tạo nguồn năng lượng - trong công cụ LEED (của Mỹ) - có số điểm là 35 (chiếm 31,8% tổng số điểm); …
Như vậy, TKNL là giải pháp then chốt để hướng đến PTBV cho công trình và việc TKNL trong vòng đời của công trình là một tiêu chí quan trọng để xác định một công trình PTBV.
1.5.4. Khai thác thông gió tự nhiên trong công trình hướng đến tiết kiệm năng lượng - phát triển bền vững
TGTN trong công trình - sử dụng các nguồn lực tự nhiên để tạo sự chuyển động cho không khí trong nhà - sẽ tạo ra môi trường tiện nghi và thân thiện cho người sử dụng, … đồng thời thay thế hoặc hạn chế việc sử dụng các thiết bị TG làm mát cho công trình. Vì vậy, khai thác hiệu quả TGTN trong công trình sẽ góp phần quan trọng trong việc TKNL trong quá trình sử dụng công trình.
Khai thác TGTN trong công trình hướng đến TKNL - PTBV, bao gồm các bước lựa chọn vị trí xây dựng, đưa ra giải pháp thiết kế (quy hoạch và kiến trúc) công trình, lựa chọn chiến lược TG cho công trình và giải pháp vận hành trong quá trình sử dụng công trình nhằm khai thác tối đa các nguồn lực tự nhiên (áp lực gió, sức đẩy nổi không khí - trong đó, tập trung vào nghiên cứu áp lực gió); hạn chế việc sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch; tạo môi trường tiện nghi, thân thiện, tự nhiên cho người sử dụng;
hạn chế các tác hại cho môi trường. Các mục tiêu này đều hướng đến mục tiêu tổng quát, đó là sự PTBV cho công trình kiến trúc nói riêng và cho đô thị nói chung.