CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài Chúng ta thấy rằng năng lượng có vai trò rất quan trọng trong các hoạt động kinh tế và đời sống. Đấy chính là động lực của các nghành kinh tế, là nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày. Nền kinh tế ngày càng phát triển, xã hội ngày càng văn minh hiện đại thì các nhu cầu về sử dụng năng lượng cũng ngày càng lớn hơn rất nhiều, trong đó tiêu thụ điện năng là một vấn đề rất lớn.
Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế thế giới và sự ra tăng dân số như hiện nay thì việc đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng trở nên khó khăn hơn rất nhiều khi các nguồn nhiên liệu tự nhiên đang dần cạn kiệt, trong khi việc khai thác các nguồn năng lượng tái sinh còn quá nhiều hạn chế. Việt Nam là một trong số các quốc gia có nguồn tài nguyên năng lượng nghèo nàn, song việc khai thác và sử dụng lại không tối ưu và có thể nói là hiện nay chúng ta đang đứng trước ngưỡng cửa của thiếu năng lượng trầm trọng. Do đó, việc nâng cao hiệu quả sử dụng và tiết kiệm năng lượng là vấn đề hết sức cấp bách và cần phải được tiếp cận một cách toàn diện và khoa học. Việc sử dụng năng lượng còn quá nhiều lãng phí do nhiều nguyên nhân khác nhau, dẫn đến làm tăng giá thành sản phẩm và dẫn đến khả năng cạnh tranh về giá cả của sản phẩm rất hạn chế.
Nhà nước đang triển khai ban hành khung pháp lý cần thiết và chương trình mục tiêu quốc gia về tiết kiệm năng lượng trong các lĩnh vực sản xuất, sinh hoạt, các toà nhà và một số lĩnh vực kinh tế. Tình trạng sử dụng năng lượng chưa hiệu quả đang diễn ra đồng đều ở khắp các ngành công nghiệp. Cụ thể đối với ngành công nghiệp xi măng, nông nghiệp có thể tiết kiệm 50% mức tiêu hao năng lượng hiện tại nếu ứng dụng giải pháp TKNL hoặc đổi mới công nghệ sản xuất; kế đến công nghiệp gốm sứ 35%; công nghiệp dệt may 30%; tòa nhà thương mại 25%; chế biến thực phẩm và công nghiệp thép 20%; cuối cùng là cấp thoát nước 15%. [1] 2 Tại Việt Nam năng lượng tiêu thụ cho khu vực các toà nhà, đặc biệt các công trình nhà ở và công cộng cao tầng chiếm khoảng 23 - 24% (năm 1994) trên tổng số năng lượng tiêu dùng quốc gia.
Tỷ lệ này đã tăng lên trong thập niên vừa qua, khi các đô thị đặc biệt, loại 1 và 2 đã phát triển nhanh chóng và nguồn vốn đầu tư nước ngoài đã gia tăng một cách đáng kể. Kinh nghiệm quốc tế cho thấy, tại nhiều nước phát triển, khi tỷ lệ cơ cấu kinh tế thay đổi, tỷ lệ dịch vụ tăng lên trên 40 – 50%, thì tỷ lệ năng lượng sử dụng trong các toà nhà sẽ chiếm từ 35 – 40% tổng năng lượng tiêu dùng. Để đáp ứng được các mục tiêu phát triển kinh tế với tốc độ tăng trưởng khá cao cũng như công cuộc công nghiệp hoá-hiện đại hoá đất nước, nhu cầu năng lượng vì vậy cũng tăng trưởng với tốc độ cao trên 10%/năm, đặc biệt nhu cầu điện tăng rất cao 15-20%/năm, tạo ra áp lực lớn đối với nguồn cung cấp điện. Làm thế nào để có thể thỏa mãn các nhu cầu về năng lượng của hiện tại mà không ảnh hưởng tới phát triển trong tương lai đang là vấn đề cấp thiết của hầu hết các nước đang phát triển như Việt Nam.
Do vậy, tiết kiệm năng lượng được coi là mục tiêu quan trọng hàng đầu và cũng là giải pháp hữu hiệu cho vấn đề năng lượng trong tương lai. Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã được chứng minh là biện pháp rẻ hơn trong nhiều trường hợp, một ví dụ đơn giản chi phí bỏ ra để tiết kiệm được 1 kWh điện năng ít hơn nhiều so với chi phí đầu tư để sản xuất ra 1 kWh trong các nhà máy điện 1. Phương pháp nghiên cứu của đề tài Các số liệu khảo sát gần đây cho thấy: đối với một hệ thống khách sạn 3 sao trở lên, chi phí điện năng cung cấp cho bình nóng lạnh chiếm khoảng 30% tổng tiêu hao điện năng của toàn khách sạn, 50 % cho hệ thống điều hoà không khí trung tâm và khoảng 20% lượng tiêu thụ còn lại là cho ánh sáng.[2] Với số lượng khách sạn 3 sao ước tính tại Việt nam là vào khoảng 230, việc sử dụng năng lượng kém hiệu quả đã và đang gây ra một gách nặng lớn cho các nhà đầu tư trong lĩnh vực này. Do vậy, cần thiết phải nghiên cứu và xây dựng các mô hình và hệ thống - thiết bị năng lượng với các giải pháp tổng hợp sau đây: 3 Tiết kiệm điện năng trong hệ thống điều hoà không khí.
Tiết kiệm điện cho các loại động cơ bơm-quạt-máy nén. Tiết kiệm điện trong chiếu sáng. Nghiên cứu và ứng dụng hệ thống đun nóng nước bằng năng lượng mặt trời kết hợp với cấp nhiệt trung tâm cho tòa nhà. Từ các yếu tố đó tôi tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu mô hình tòa nhà hiệu quả năng lượng.
Ứng dụng cho khu vực tòa nhà cao tầng ở Việt Nam”, nhằm mục đích nghiên cứu và đề xuất các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả, giảm ô nhiễm môi trường trong các tòa nhà cao tầng và khách sạn ở Việt Nam bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và từ phương pháp nghiên cứu lý thuyết đó ứng dụng thực nghiệm cụ thể tại một vài cơ sở điển hình. Mục tiêu của đề tài Với mục đích đề xuất, nghiên cứu phân tích về thực trạng và phương án giải quyết áp dụng để sử dụng năng lượng được tiết kiệm hiệu quả và bảo vệ môi trường đối với các TNCT, luận văn này gồm các mục tiêu chủ yếu sau: Nghiên cứu, hoàn thiện mô hình quản lý năng lượng trong toà nhà. Khảo sát, đánh giá hiện trạng cung cấp và sử dụng năng lượng trong toà nhà cao tầng ở Việt Nam. Nghiên cứu và phân tích các cơ hội sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả cho các hệ thống điều hòa và thông gió trong các tòa nhà cao tầng / khách sạn.
Nghiên cứu và phân tích các cơ hội sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả cho hệ thống chiếu sáng trong các tòa nhà cao tầng / khách sạn. Khảo sát thực tế tại một vài toà nhà cao tầng/ khách sạn ở Việt Nam để nhận dạng và đề xuất các giải pháp tiết kiệm hiệu quả năng lượng thông qua công tác quản lý hoặc kỹ thuật. 4 CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC TOÀ NHÀ CAO TẦNG 2. Nghiên cứu, hoàn thiện mô hình quản lý năng lượng trong toà nhà.
Quản lý năng lượng trong các toà nhà cao tầng. Một quy luật chung mà chúng ta không là ngoại lệ đó là khi xã hội phát triển thì nhu cầu của con người cần có sự tiện nghi thoải mái trong cuộc sống, mà nhu cầu đó sẽ ngày càng đòi hỏi cao hơn và nó là sự luỹ tiến của xã hội phát triển. Sống và làm việc trong môi trường hiện đại, đầy đủ tiện nghi, thoải mái là điều kiện cần và đủ mà mọi người mong muốn có được. Do vậy, ngày nay các toà nhà công sở cũng như các cao ốc ngày càng được xây dựng rất nhiều nhằm đáp ứng nhu cầu cuộc sống cũng như môi trường làm việc tiện nghi của con người.
Bên cạnh sự tiện nghi, thoải mái, vấn đề lớn đặt ra cho chúng ta là chi phí năng lượng phải trả cũng ngày một tăng. Ở góc độ khác, khi chúng ta sử dụng nhiều năng lượng thì lượng khí nhà kính phát thải ra môi trường cũng gia tăng cao dẫn tới tác hại đến môi trường. Vì vậy, để đảm bảo tiện nghi trong quá trình làm việc nhưng với chi phí năng lượng ở mức thấp nhất và hạn chế tối đa các tác động đến môi trường, việc sử dụng năng lượng TK & HQ trong các toà nhà là rất cần thiết. Nhu cầu sử dụng năng lượng trong các công trình phụ thuộc các yếu tố khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm tương đối, tốc độ gió, số lần trao đổi không khí trong một đơn vị thời gian, cường độ bức xạ và trực xạ của mặt trời, cường độ và độ rọi của ánh sáng tự nhiên.), với sự tiến bộ của khoa học công nghệ xây dựng và yêu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống, khái niệm Công trình có hiệu suất năng lượng được sử dụng để mô tả các công trình xây dựng, các toà nhà được quy hoạch, thiết kế, thi công và trang thiết bị nội ngoại thất và vận hành hợp lý, sử dụng TKNL mà vẫn đảm bảo những yêu cầu về tiện nghi sử dụng và các chức năng hoạt động theo yêu cầu.
Mặt khác không gian kiến trúc và hoạt động của công trình hoà hợp và không ảnh hưởng tới hệ sinh thái môi trường chung quanh. 5 - Hệ thống quản lý năng lượng trong các tòa nhà cao tầng. Khái niệm: Hệ thống QLNL trong một toà nhà gồm có: cơ cấu nhân sự được tổ chức theo một mô hình quản lý nhất định, trong đó thể hiện rõ chức năng, nhiệm vụ của mỗi bộ phận cũng như của từng thành viên; quy trình và các công cụ thực hiện việc theo dõi, thống kê, thiết lập các mục tiêu TKNL cho toà nhà và kế hoạch thực hiện mục tiêu, đánh giá kết quả đạt được. - Thực trạng về công tác quản lý năng lượng trong các tòa nhà cao tầng.
Thực trạng có hay không một hệ thống QLNL trong các TNCT ở Việt Nam. Hiện tại, trong phần lớn tòa nhà cao tầng chưa có nhân sự riêng cho QLNL và các chính sách về năng lượng. Việc QLNL chưa được chú trọng, thông thường mỗi toà nhà chỉ có một người phụ trách kỹ thuật, người phụ trách kỹ thuật này thường chỉ chịu trách nhiệm quản lý về thiết bị, sửa chữa bảo dưỡng bảo trì thiết bị chứ chưa có những biện pháp để QLNL. Điều này hoàn toàn khác với chức năng nhiệm vụ của người QLNL.
Để thiết lập việc QLNL hiệu quả trong mỗi tổ chức, các tổ chức phải bắt đầu từ trên xuống dưới, từ giám đốc đến người công nhân của tổ chức. Bộ máy hoạt động và chính sách của mỗi tổ chức là những yếu tố hết sức quan trọng cho việc thực hiện các hoạt động QLNL hiệu quả và là những nhân tố quan trọng cho sự thành công của quá trình QLNL.