(Xây dựng) - Công trình cân bằng năng lượng là công trình có hiệu quả sử dụng năng lượng cao, đồng thời sử dụng năng lượng tái tạo để sản xuất ra năng lượng đủ để bù cho năng lượng tiêu thụ từ lưới điện mỗi năm. Đây là tiêu chí của các nhà đầu tư xây dựng cũng như các KTS hướng tới kỷ nguyên của công trình xanh, tiết kiệm năng lượng xanh.
 |
Công trình ZEB BCA Singapore.
Công trình cân bằng năng lượng – Zero Energy Building (ZEB), đầu tiên sẽ là dấu ấn quan trọng không chỉ cho các nhà đầu tư theo đuổi các giá trị bền vững, mà còn là dấu mốc cho quá trình tiến tới Net Zero 2050 của Việt Nam. Trong đó, SBVN là một chương trình phi lợi nhuận, được tài trợ bởi các quỹ chống biến đổi khí hậu quốc tế, được triển khai bởi Tổ chức xã hội SBVN, hỗ trợ kỹ thuật do Edeec, Công ty tư vấn hàng đầu về hiệu quả năng lượng Việt Nam (là đơn vị cam kết cung cấp các hỗ trợ kỹ thuật và giới thiệu phương án tài chính hiệu quả nhất cho các công trình Zero Energy Building tại Việt Nam).
Chi phí bao nhiêu cho một công trình cân bằng năng lượng?
Chi phí cho một công trình cân bằng năng lượng so với các công trình thông thường chưa có con số thống kê đầy đủ. Những khảo sát ban đầu cho thấy chi phí có thể tăng lên rất nhiều. Tuy vậy, đã có những công trình tại Trung Quốc, Ấn Độ, Singapore… các nước có điều kiện khí hậu tương tự Việt Nam, có tổng mức đầu tư không tăng và thậm chí thấp hơn so với các công trình tương tự trên thị trường.
Công trình dù chất lượng hơn bao nhiêu đi nữa và ít tác động môi trường hơn nhiều so với thông thường mà chi phí tăng lên ở mức vượt ngoài khả năng của nhà đầu tư hay không thỏa mãn bài toán kinh doanh thì nó sẽ… không được hình thành. Vì vậy, khi nói về công trình cân bằng năng lượng Net Zero Energy (công trình mà năng lượng sinh bởi năng lượng tái tạo có thể bù đắp cho năng lượng mà nó tiêu thụ trong một năm), một xu thế mà cả thế giới đều đang mong muốn đạt tới, thì một câu hỏi quan trọng mà rất nhiều nhà đầu tư và đội ngũ thiết kế muốn quan tâm đó là: Chi phí sẽ thay đổi thế nào hay tăng lên bao nhiêu?
Khi xem xét rất nhiều công trình Cân bằng năng lượng Net Zero, có thể thấy rằng con số chi phí tăng lên hay giảm xuống này rất phong phú.
Khảo sát của EDEEC và SBVN về chi phí công trình Cân bằng năng lượng Net Zero Energy Building qua ba công trình cụ thể đã cho những thông số thú vị và hữu ích.
Công trình cân bằng năng lượng không chỉ dành cho “Những nhà có điều kiện”
“Không chỉ trên lời nói, mà phải bằng hành động”. Đó là ý kiến của KTS Phạm Trung, Giám đốc văn phòng Tư vấn Thiết kế STD Design Consultant khi nói về chủ đề năng lượng xanh hay tiết kiệm năng lượng trong xây dựng. Trong đó cụ thể từ các công trình ở Singapore, Trung Quốc, Ấn Độ trong việc hình thành tương lai ngành xây dựng trên thế giới. Có hai cách để đạt mục tiêu tiết kiệm năng lượng: Thứ nhất chúng ta phải giảm thiểu tiêu thụ năng lượng, thứ hai là đưa ra các phương án sản sinh năng lượng. Đó chính là cốt lõi trong cân bằng năng lượng mà các KTS “thực chiến” luôn hướng tới cho các công trình con đẻ của mình. Cụ thể là toà nhà Chic Vid House nằm tại Quận Gò Vấp của đội ngũ STD Designs thực hiện với lối tiếp cận tối giản bằng cách tạo thêm “ sức nặng” cho mặt tiền và giảm những chi tiết thừa bên trong tận dụng tối đa ưu đãi của tự nhiên nhằm tiết kiệm năng lượng cho toà nhà từ ánh sáng, gió, nhiệt năng …”
Công trình ZEB BCA Singapore chẳng khác nào đứa con cưng của bộ Xây dựng Singapore. Đây là dự án tiêu biểu của BCA và là tòa nhà tiêu thụ năng lượng ròng bằng không đầu tiên tại Singapore. (BCA là một cơ quan thuộc Chính phủ Singapore dưới Bộ Xây dựng Quốc gia, được giao nhiệm vụ phát triển các công nghệ xanh nhằm đạt mục tiêu làm cho 80% tòa nhà tại Singapore trở thành tòa nhà xanh vào năm 2030). Công trình này được cải tạo từ tòa nhà hiện có và được khởi tạo với hai mục tiêu chính: Phục vụ như một phòng thí nghiệm cho việc tích hợp các công nghệ thiết kế, xây dựng xanh vào các tòa nhà hiện có; Trở thành một trung tâm nghiên cứu về công nghệ xây dựng tiết kiệm năng lượng và các tòa nhà xanh.
Sau 5 năm hoạt động và căn chỉnh, dự án đã đạt được mục tiêu đề ra là năng lượng ròng tiêu thụ bằng không, hay năng lượng tạo ra bù được cho năng lượng tiêu thụ, nhưng vẫn đảm bảo tiện nghi nhiệt và chiếu sáng cho người ở. Rất nhiều công nghệ tiên tiến tại thời điểm đó được tập trung tại đây. Ví dụ như công trình này áp dụng nhiều công nghệ pin mặt trời cùng một lúc. Tại bức tường dọc theo cầu thang dẫn lên sân thượng dành cho khách có 5 loại công nghệ pin mặt trời khác nhau. Điều này giúp các nhà nghiên cứu của BCA đánh giá được công nghệ nào phù hợp với điều kiện khí hậu của Singapore.
 |
 |
Các tấm pin mặt trời trên mái nhà, đáp ứng 90% diện tích yêu cầu để sản xuất đủ điện cho công trình.
 |
Hệ thống lam che nắng gắn pin quang điện mặt trời phía trên.
 |
 |
Sử dụng tấm pin mặt trời bán trong suốt lên các vách kính đặt tại cầu thang. Độ rọi trung bình đo được cho không gian sau kính pin mặt trời là 100 lux.
Ngoài ra, đây là công trình cải tạo với khối nhà xây từ ban đầu có bề ngang dầy, tạo thành các không gian sâu, khiến cho nhiều phòng có các không gian xa cửa số bị thiếu ánh sáng mặt trời. Một loạt các công nghệ được áp dụng để các không gian có đủ ánh sáng tự nhiên, như các ống dẫn sáng (light pipe) để thu ánh sáng cả theo phương đứng và phương ngang.
 |
Hệ thống đường ống dẫn ánh sáng theo phương thẳng đứng và phương ngang
 |
 |
 |
Hệ thống đường ống dẫn ánh sáng nằm ngang, dẫn ánh sáng vào sâu trong công trình từ mặt đứng phía đông. Hệ thống này bao gồm các họng thu ánh sáng tại mặt đứng phía đông.
 |
 |
Vòm thu sáng đặt trên mái nhà cho hệ thống lấy sáng thẳng đứng đường kính 1m.
Ngoài những giải pháp được áp dụng để cải tạo công trình như trên, nhiều công nghệ quan trọng cũng được áp dụng để đảm bảo mục tiêu tiết kiệm năng lượng điện cho các toà nhà một cách tối đa. Then chốt là những công nghệ mới nhất dành cho các thiết bị đèn, thông gió, điều hoà giúp đáp ứng nhu cầu của từng cá nhân thay vì của cả một phòng, thiết bị cung cấp khí tươi từ hệ thống điều hòa đặt tại từng bàn làm việc, hệ thống điều khiển tự động hiện đại nhất, công nghệ Kính điện thông minh thay đổi độ trong suốt hay mờ đục vận hành theo điều khiển...
 |
Đèn, điều hòa được cá nhân hóa thay vì dung chung cho toàn bộ không gian, vừa tăng hiệu quả năng lượng vừa tăng tiện nghi (3 ảnh dưới). Ánh sáng tự nhiên qua các hệ thống gương dẫn sáng vào sâu trong nhà qua các lỗ mở trên trần (2 ảnh trên).
Với mục tiêu biến công trình thành một trung tâm nghiên cứu về công nghệ xây dựng tiết kiệm năng lượng nên các công nghệ tốt nhất hợp lý nhất được nghiên cứu áp dụng tại đây dù có thể làm tăng chi phí đầu tư xây dựng công trình nhưng chi phí và thiết bị lắp đặt là hoàn toàn phù hợp với mục tiêu ban đầu đặt ra của BCA và bộ Xây dựng Singapore.
Trong đó, tại Việt Nam Bộ Xây dựng cũng đưa ra năng lượng tiêu hao chỉ riêng ngành Xây dựng chiếm khoảng 40% tổng lượng năng lượng tiêu thụ quốc gia. Đây được dự báo là ngành có khả năng sử dụng năng lượng gia tăng nhanh nhất gây ra thách thức lớn về môi trường cho toàn xã hội. Ảnh hưởng trực tiếp đến sự nóng lên toàn cầu. Vì vậy việc ứng dụng mô hình tiết kiệm năng lượng cũng như sử dụng vật liệu xanh trong các công trình là rất cần thiết.
Không tăng chi phí đầu tư ban đầu, kinh nghiệm trên thế giới
Theo KTS Trương Duy Anh – Nguyên Phó Viện trưởng Viện nghiên cứu và phát triển đô thị xanh Việt Nam thì khái niệm CTX được dựa trên rất nhiều tiêu chí theo các tiêu chuẩn Lotus, Leed (Mỹ), Singaore... Đây là một chủ đề lớn và đã được thảo luận rất nhiều, tuy nhiên về góc độ ứng dụng tiết kiệm năng lượng cho các công trình xây dựng thì điểm qua các công trình tiêu biểu trên thế giới.
Như Avasara Academy là một trường nội trú tọa lạc trong thung lũng nông nghiệp đá cuội ở Maharashtra, Ấn Độ. Công trình giảm tiêu thụ năng lượng 80% so với các công trình tương tự khác tại Ấn Độ, 20% còn lại được bù đắp phần lớn bởi pin mặt trời PV trên mái. Pin mặt trời trên mái đáp ứng 85% năng lượng tiêu thụ công trình, chủ yếu dành cho các quạt trần và đèn chiếu sáng.
Có thể nói Avasara Academy có một khát vọng lớn lao, đạt được công trình Net Zero cân bằng năng lượng với một ngân sách đầu tư khiêm tốn. Vì vậy, quá trình thiết kế được thực hiện với sự chú ý tỉ mỉ đến từng chi tiết, nghiên cứu kỹ lưỡng, áp dụng nhiều giải pháp kỹ thuật sáng tạo đã giúp công trình đạt được mục tiêu ban đầu Net Zero Energy, cùng với tiện nghi nhiệt, chiếu sáng được đảm bảo. Công trình được thiết kế hướng tới sự đơn giản nhưng tinh tế, tỉ mỉ và áp dụng nhiều sáng tạo khoa học kỹ thuật.
 |
Các lớp gỗ được sử dụng như một lớp áo ngoài cùng để giảm nhiệt bức xạ mặt trời chiếu vào công trình. Sử dụng vật liệu địa phương tạo thành một lớp mành che nắng, thiết kế đơn giản này lại là một giải pháp tăng hiệu quả năng lượng hợp lý, giúp tiết kiệm chi phí mà vẫn mang lại vẻ thẩm mỹ riêng cũng như tăng tiện nghi sống.
Công trình không sử dụng hệ thống làm mát cơ khí. Vậy không gian được làm mát ra sao? Chính là việc tận dụng từ hơi mát từ lòng đất. Một hệ thống dòng không khí chạy từ bên ngoài hút vào các đường ống sát mặt đất để làm mát không khí, sau đó được dẫn về các lớp học và được kéo lên trên mái bởi một ống hút gió, vận hành nhờ gió và nhiệt mặt trời. Hệ thống này được thiết kế tỉ mỉ, kỹ lưỡng thông qua tất cả các không gian sử dụng trong tòa nhà, không khí mát được luân chuyển tạo ra môi trường học tập và sinh sống tiện nghi thoải mái quanh năm cho các học sinh và giáo viên. Kiến trúc công trình bê tông tinh xảo và vật liệu nội thất đá địa phương tạo thành các khối nhiệt, giúp giữ mát cho các không gian sử dụng, tạo thành nền nhiệt độ thấp (hơn so với bên ngoài) và ổn định bên trong tòa nhà.
 |
Các tấm pin mặt trời quang điện trên mái nhà cung cấp điện cho quạt trần và đèn chiếu sáng trong tòa nhà, trong khi hệ thống nước nóng bằng năng lượng mặt trời cung cấp nước nóng sinh hoạt. Sự phối hợp các yếu tố này giúp giảm khoảng 85% nhu cầu năng lượng của tòa nhà.
 |
 |
 |
Nhiều không gian công cộng được thiết kế mở, tận dụng triệt để ánh sáng tự nhiên giúp giảm tiêu thụ năng lượng cho các hệ thống đèn điện, vừa giảm chi phí xây dựng, vừa giảm tiêu thụ điện năng.
Dẫn gió làm mát - không sử dụng hệ thống điều hòa
Đây là một công trình Cân bằng năng lượng không sử dụng hệ thống điều hòa không khí làm mát mà vẫn đảm bảo tiện nghi, nhờ “dẫn gió qua đất rồi mới vào phòng” để làm mát.
Còn các công trình cao tầng sử dụng hệ thống điều hòa thông gió thì công trình Cân bằng năng lượng có nhất thiết phải tăng chi phí đầu tư ban đầu?
Công trình IBR Trụ sở Viện nghiên cứu công nghệ xây dựng Thâm Quyến cho câu trả lời rằng: Không nhất thiết phải tăng chi phí, thậm chí công trình này còn giảm chi phí xây dựng so với các công trình cùng loại khác ở Thâm Quyến. Chi phí xây dựng của tòa nhà, ở mức $689/m2, thấp hơn so mức đầu tư trung bình của các cấu trúc thương mại xây mới ở Thâm Quyến.
 |
Trụ sở Viện nghiên cứu công nghệ xây dựng Thâm Quyến IBR.
Quá trình nghiên cứu công nghệ kỹ lưỡng để chọn lọc ra những công nghệ hiệu quả cả về năng lượng và chi phí giúp cho công trình đạt mức hiệu quả năng lượng cao mà không tăng chi phí. Hơn 40 công nghệ bền vững được tích hợp vào tòa nhà chi phí thấp, năng lượng thấp thông qua việc sử dụng các nguyên tắc thiết kế tích hợp. Nhóm chuyên gia đã nghiên cứu khoảng 100 công nghệ thiết kế và chọn lọc ra áp dụng 40 công nghệ. Chính quá trình thiết kế tích hợp - tất cả các bộ môn làm việc với nhau ngay từ đầu hướng tới một mục đích chung đóng vai trò quyết định để tìm ra các giải pháp công nghệ hiệu quả cả về chi phí đầu tư và năng lượng.
Ngay từ đầu, hình dạng công trình và cách thức bố trí không gian được nghiên cứu cẩn thận, để đón được gió biển tối đa và cản phần lớn bức xạ mặt trời vào mùa nóng. Đây là giải pháp không tốn chi phí nhưng giúp giảm tải nhiệt và năng lượng tiêu thụ tương ứng. Thay vì là một khối nhà đặc bao bọc bởi kính, thì công trình có nhiều không gian mở dưới một mái che lớn cả phương đứng và phương ngang. Điều này giúp tạo thành nhiều khối nhà khác nhau và xếp chồng lên nhau và có 12 không gian mở ngoài trời giúp tăng thông gió tự nhiên, chiếu sáng tự nhiên và tiếp xúc với thiên nhiên.
 |
Sử dụng ánh sáng tự nhiên và thông gió tự nhiên đã giảm đáng kể tải trọng năng lượng cho hệ thống điều hòa không khí và chiếu sáng, những yếu tố thường là nguyên nhân chính gây tiêu thụ năng lượng cao nhất trong các tòa nhà văn phòng.
 |
 |
 |
Nhiều không gian công cộng được chuyển đổi thành không gian sử dụng thông gió tự nhiên thay vì điều hòa cơ khí. Phòng ăn, phòng thể thao, phòng họp nhỏ, tiếp khách đặt ngoài trời như là giữa những khu vườn trên cao, giúp giảm tải năng lượng điều hòa thông gió, đèn chiếu sáng nhưng lại tăng giá trị trải nghiệm cho người ở.
 |
Thâm Quyến nằm ở gần biển nên có thể tận dụng gió biển để làm mát, và đội ngũ thiết kế cũng không bỏ qua yếu tố này tận dụng tối đa lợi thế địa phương. Các cửa sổ cũng được thiết kế để linh hoạt tùy chọn sẽ sử dụng điều hòa hay thông gió tự nhiên thay vì mặc định là một văn phòng cửa kín và chỉ chạy điều hòa thông gió quanh năm suốt tháng.
Thiết kế kết cấu của tòa nhà cũng giúp giảm chi phí xây dựng. Đa số các tòa nhà thương mại ở Shenzhen sử dụng nền móng cọc, một quyết định thiết kế dựa trên sự quen thuộc và an toàn. Tòa nhà này thay vào đó sử dụng nền móng bè, giúp giảm đáng kể chi phí và thời gian xây dựng bằng cách loại bỏ việc khoan cọc, nhưng vẫn đáp ứng đầy đủ các quy định kiểm tra và thử nghiệm về an toàn.
Có thể nói rằng, chi phí công trình phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Nhưng một công trình tốt (năng lượng và tiện nghi) và chi phí không tăng lên vẫn được xây nên khi hội tụ đủ các yếu tố như: chất xám được sử dụng đúng lúc đúng chỗ; đội ngũ thiết kế kỹ thuật có đủ thời gian, năng lực, am hiểu thị trường địa phương để nghiên cứu tìm tòi giải pháp kỹ thuật “ngon, bổ, rẻ”; quy trình thiết kế thông minh các bộ môn tư vấn làm việc cùng nhau ngay từ đầu hướng tới mục tiêu chung thông nhất công trình Net Zero với chi phí đầu tư thấp nhất.
Về chương trình SBVN Sustainable Building Vietnam:
Sustainable Building Vietnam (SBVN) là một chương trình phi lợi nhuận, được tài trợ bởi quỹ chống biến đổi khí hậu quốc tế và triển khai bởi tổ chức xã hội SBVN, hỗ trợ kỹ thuật bởi Edeec - công ty tư vấn hàng đầu về hiệu quả năng lượng tại Việt Nam. Mục tiêu của SBVN là thúc đẩy hiệu quả năng lượng trong xây dựng thông qua việc nâng cao nhận thức, xây dựng năng lực và chia sẻ chuyên môn tại Việt Nam. SBVN Net Zero Pilot Project là một trong 04 sáng kiến chính của SBVN hướng tới giúp Việt Nam có những công trình cân bằng năng lượng Net Zero Energy đầu tiên, trong đó vẫn đảm bảo tiện nghi cho người ở và hiệu quả đầu tư ban đầu cho các nhà đầu tư. Đặc biệt là tiết kiệm tối đa điện năng trong quá trình vận hành các toà nhà.
Thanh Huyền
Theo
