I. Thiết kế chiếu sáng tự nhiên Tổng quan và mục tiêu
Phần này tập trung vào thiết kế chiếu sáng tự nhiên cho công trình, đặc biệt là tại HCMUTE. Đề tài nghiên cứu xây dựng quy trình thiết kế chiếu sáng tận dụng ánh sáng tự nhiên (CSTN) dựa trên phần mềm Revit và DIAlux Evo. Mục tiêu chính là tối ưu hóa ánh sáng tự nhiên trong kiến trúc, giảm thiểu chi phí năng lượng và tạo môi trường làm việc thân thiện. Thiết kế kiến trúc HCMUTE được xem xét như một ví dụ điển hình. Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của việc sử dụng ánh sáng tự nhiên và so sánh với các giải pháp chiếu sáng nhân tạo truyền thống. Công trình xanh HCMUTE là một hướng đi phù hợp với mục tiêu này. Việc giảm thiểu ô nhiễm ánh sáng cũng là một yếu tố quan trọng được đề cập.
1.1 Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp, phân tích, tổng hợp và quy nạp. Nghiên cứu bao gồm việc đánh giá 8 phần mềm mô phỏng năng lượng và thiết kế chiếu sáng, lựa chọn Revit và DIAlux Evo để phân tích ánh sáng tự nhiên trong công trình mẫu. Quy trình cụ thể cho từng phần mềm được xây dựng và áp dụng. Kết quả mô phỏng được phân tích, so sánh ưu nhược điểm của hai phần mềm. Cuối cùng, một quy trình kết hợp Revit và DIAlux Evo được đề xuất để thiết kế chiếu sáng ban ngày, tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên. Việc tối ưu hóa ánh sáng tự nhiên được xem là trọng tâm của nghiên cứu. Giải pháp chiếu sáng tự nhiên tối ưu sẽ được đề xuất dựa trên kết quả phân tích. Tính toán ánh sáng tự nhiên là một phần quan trọng của quy trình này.
1.2 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là một công trình nhà xưởng cải tạo thành văn phòng tại Nhơn Trạch, Đồng Nai. Công trình này được thiết kế theo hướng công trình xanh HCMUTE, với nhiều cửa kính lấy sáng. Hệ thống chiếu sáng nhân tạo hiện có đã được thiết kế tiết kiệm năng lượng, nhưng chưa được đánh giá về khả năng tích hợp ánh sáng tự nhiên. Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của việc kết hợp ánh sáng tự nhiên vào hệ thống chiếu sáng hiện tại. Thiết kế bản vẽ HCMUTE cho công trình này được sử dụng làm cơ sở phân tích. Việc phân tích ánh sáng tự nhiên sẽ giúp đánh giá hiệu quả của việc tận dụng ánh sáng tự nhiên trong môi trường làm việc thực tế. Nghiên cứu tập trung vào việc giảm thiểu ô nhiễm ánh sáng và nâng cao hiệu quả năng lượng.
II. Cơ sở lý thuyết về chiếu sáng tự nhiên
Phần này trình bày lý thuyết về chiếu sáng tự nhiên (CSTN) và ánh sáng tự nhiên (ASTN). CSTN được định nghĩa là việc sử dụng ánh sáng tự nhiên để chiếu sáng không gian, bổ sung hoặc thay thế ánh sáng nhân tạo. Ánh sáng ban ngày bao gồm ánh sáng trực tiếp từ mặt trời và ánh sáng khuếch tán từ bầu trời. Ưu điểm của CSTN là tiết kiệm năng lượng, thân thiện môi trường và tạo cảm giác thoải mái. Tuy nhiên, CSTN cũng có nhược điểm như sự thay đổi cường độ ánh sáng trong ngày và các vấn đề về chói lóa. Nghiên cứu đề cập đến các tiêu chuẩn chiếu sáng tự nhiên và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của CSTN, bao gồm cả vật liệu xuyên sáng và cửa sổ thông gió. Hiệu quả năng lượng HCMUTE cũng là một mục tiêu quan trọng trong việc nghiên cứu CSTN.
2.1 Ưu điểm và nhược điểm của CSTN
CSTN mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm năng lượng đáng kể, giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì hệ thống chiếu sáng nhân tạo, giảm lượng khí thải carbon, góp phần bảo vệ môi trường. Ánh sáng tự nhiên tốt cho sức khỏe con người, cải thiện tâm trạng và năng suất làm việc. Tuy nhiên, CSTN cũng có những hạn chế. Cường độ và hướng chiếu sáng thay đổi liên tục theo thời gian trong ngày và các mùa trong năm, gây khó khăn trong việc kiểm soát ánh sáng. Ánh sáng mặt trời trực tiếp có thể gây chói lóa, ảnh hưởng đến thị lực và sự thoải mái của người sử dụng. Việc thiết kế và bố trí không gian để tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên đòi hỏi kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm. Một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến hiệu quả của CSTN, bao gồm vị trí địa lý, hướng nhà, loại vật liệu xây dựng, và thiết kế cửa sổ. Hiệu quả năng lượng HCMUTE sẽ được cải thiện nếu giải pháp CSTN được áp dụng hiệu quả.
2.2 Công nghệ mô phỏng năng lượng và thiết kế chiếu sáng
Công nghệ mô phỏng đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế chiếu sáng tự nhiên. Các phần mềm như Revit và DIAlux Evo cho phép mô phỏng chính xác cường độ và phân bố ánh sáng tự nhiên trong không gian, hỗ trợ quá trình thiết kế. Mô hình chiếu sáng tự nhiên giúp người thiết kế dự đoán hiệu quả của các giải pháp và tối ưu hóa thiết kế. Việc sử dụng phần mềm này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí so với phương pháp truyền thống. Phần mềm thiết kế chiếu sáng hỗ trợ việc tính toán chính xác lượng ánh sáng cần thiết, giúp đảm bảo chất lượng chiếu sáng và tiết kiệm năng lượng. Việc chọn lựa phần mềm phù hợp sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác và hiệu quả của quá trình mô phỏng. Phần mềm Revit và phần mềm DIAlux Evo được lựa chọn trong nghiên cứu này dựa trên các tính năng vượt trội và khả năng đáp ứng yêu cầu của đề tài. Quá trình thiết kế chiếu sáng được hỗ trợ tối đa nhờ công nghệ hiện đại.
III. Áp dụng phần mềm và phân tích kết quả
Phần này tập trung vào việc áp dụng phần mềm Revit và DIAlux Evo để phân tích ánh sáng tự nhiên trong công trình mẫu. Quy trình áp dụng chi tiết cho từng phần mềm được trình bày. Phân tích ánh sáng tự nhiên được thực hiện để đánh giá hiệu quả của CSTN trong các điều kiện khác nhau. Kết quả mô phỏng từ hai phần mềm được so sánh và đánh giá. Giải pháp chiếu sáng tối ưu được đề xuất dựa trên kết quả phân tích. Tính toán ánh sáng tự nhiên được thực hiện để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn chiếu sáng. Mái che nắng và các yếu tố khác ảnh hưởng đến ánh sáng tự nhiên được xem xét. Cửa sổ thông gió cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh ánh sáng tự nhiên.
3.1 Phân tích ánh sáng tự nhiên sử dụng Revit
Phần mềm Revit được sử dụng để mô phỏng ánh sáng tự nhiên trong công trình. Quy trình nhập dữ liệu, thiết lập thông số mô phỏng và phân tích kết quả được mô tả chi tiết. Phân tích ánh sáng tự nhiên giúp đánh giá hiệu quả của các giải pháp thiết kế trong việc tận dụng ánh sáng tự nhiên. Kết quả mô phỏng bao gồm độ rọi, độ chói, và phân bố ánh sáng trong không gian. Các yếu tố ảnh hưởng đến ánh sáng tự nhiên, như hướng nhà, loại vật liệu, và thiết kế cửa sổ, được xem xét trong quá trình phân tích. Mô hình chiếu sáng tự nhiên được tạo ra bằng Revit cho phép người thiết kế trực quan hóa và đánh giá hiệu quả của CSTN. Thiết kế chiếu sáng nội thất HCMUTE cũng có thể được tối ưu hóa bằng cách sử dụng kết quả phân tích này. Vật liệu xuyên sáng được lựa chọn phù hợp để tối đa hóa hiệu quả ánh sáng tự nhiên.
3.2 Phân tích ánh sáng tự nhiên sử dụng DIAlux Evo
Tương tự như Revit, DIAlux Evo được sử dụng để mô phỏng ánh sáng tự nhiên. Quy trình áp dụng phần mềm được trình bày chi tiết. Kết quả mô phỏng từ DIAlux Evo được phân tích để đánh giá hiệu quả của CSTN. So sánh kết quả từ hai phần mềm giúp đánh giá tính chính xác và độ tin cậy của các mô phỏng. Phân tích ánh sáng tự nhiên từ DIAlux Evo cung cấp thông tin chi tiết về độ rọi, độ chói và phân bố ánh sáng trong không gian. Giải pháp chiếu sáng tự nhiên được đề xuất dựa trên kết quả phân tích từ cả hai phần mềm. Thiết kế chiếu sáng ngoại thất HCMUTE cũng có thể được cải thiện bằng cách áp dụng kết quả phân tích này. Hiệu quả năng lượng HCMUTE được đánh giá dựa trên kết quả mô phỏng.
IV. Đánh giá kết quả và giải pháp chiếu sáng
Phần này tổng hợp kết quả phân tích từ hai phần mềm, so sánh ưu nhược điểm của mỗi phần mềm. Giải pháp chiếu sáng tối ưu được đề xuất dựa trên kết quả phân tích. Tính toán chi phí tiết kiệm năng lượng khi áp dụng CSTN được thực hiện. Chi phí xây dựng công trình được xem xét trong quá trình đánh giá giải pháp. Tiết kiệm năng lượng chiếu sáng là một mục tiêu chính của nghiên cứu. Nghiên cứu cũng xem xét các yếu tố khác như ánh sáng tự nhiên và sức khỏe, ánh sáng tự nhiên và môi trường. Hướng nhà và vị trí cửa sổ thông gió cũng được xem xét ảnh hưởng đến ánh sáng tự nhiên.
4.1 So sánh ưu nhược điểm hai phần mềm
So sánh ưu điểm và nhược điểm của Revit và DIAlux Evo trong việc mô phỏng ánh sáng tự nhiên. Đánh giá độ chính xác, tính năng, và khả năng sử dụng của mỗi phần mềm. Lựa chọn phần mềm phù hợp với từng giai đoạn thiết kế. Phần mềm thiết kế chiếu sáng nào hiệu quả hơn trong việc tính toán ánh sáng tự nhiên và giảm thiểu ô nhiễm ánh sáng. Thiết kế chiếu sáng tự nhiên nào đáp ứng tốt hơn các tiêu chuẩn chiếu sáng tự nhiên. Hiệu quả năng lượng HCMUTE sẽ được nâng cao nhờ lựa chọn phần mềm phù hợp. Việc đánh giá các giải pháp chiếu sáng tự nhiên được thực hiện dựa trên các tiêu chí khách quan, dựa trên kết quả phân tích từ hai phần mềm.
4.2 Giải pháp chiếu sáng và tính toán chi phí
Đề xuất giải pháp chiếu sáng tối ưu kết hợp ánh sáng tự nhiên và ánh sáng nhân tạo. Tính toán chi phí tiết kiệm năng lượng khi áp dụng giải pháp. Chi phí xây dựng công trình được xem xét. Tiết kiệm năng lượng chiếu sáng được định lượng. Giảm thiểu ô nhiễm ánh sáng cũng được đánh giá. Hiệu quả năng lượng HCMUTE được cải thiện. Lợi ích chiếu sáng tự nhiên về kinh tế và môi trường được nhấn mạnh. Nghiên cứu cũng đề cập đến quy trình thiết kế chiếu sáng hiệu quả.
V. Kết luận và hướng phát triển
Phần này tóm tắt kết quả nghiên cứu, nêu rõ những đóng góp của đề tài. Đề xuất các hướng phát triển cho các nghiên cứu tiếp theo. Nghiên cứu đề cập đến việc mở rộng ứng dụng thiết kế chiếu sáng tự nhiên cho các loại công trình khác. Ứng dụng chiếu sáng tự nhiên ở quy mô lớn hơn. Tiêu chuẩn chiếu sáng tự nhiên cũng cần được cập nhật. Nghiên cứu chiếu sáng tự nhiên cần được tiếp tục để nâng cao hiệu quả CSTN ở Việt Nam. Trường Đại học HCMUTE có thể là nơi áp dụng các nghiên cứu này.
