THIẾT KẾ CẢI TIẾN HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG Stefan UlrichBeck

Khái niệm của nghiên cứu này nhằm minh hoạ cho chiến lược thiết kế giúp tăng hiệu quả của việc sử dụng năng lượng cho các toà nhà. Điểm đầu tiên là kế hoạch sàn cho khu căn hộ mà không cần có bất cứ cải tiến nào trong thiết kế. Những gợi ý tiếp theo sẽ được đưa ra theo từng bước một.

Trang 1

THIẾT KẾ CẢI TIẾN HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG

Ông Stefan UlrichBeck

Giám đốc kỹ thuật Cty Baumschlager Eberle và Giám đốc điều hành văn phòng Baumschlager Eberle Hồng Kông

Trang 2

Mục lục

Xây dựng bên ngoài toà nhà và xây dựng

Trang 3

Phần mở đầu

Mục đích của nghiên cứu này nhằm minh họa cho chiến lược thiết kế giúp tăng hiệuquả của việc sử dụng năng lượng cho các tòa nhà Điểm đầu tiên là kế hoạch sàn chokhu căn hộ mà không cần có bất cứ cải tiến nào trong thiết kế Nhứng gợi ý tiếp theo

sẽ được đưa ra theo từng bước một

Khái niệm năng lượng sẽ được phát triển theo ba bước chính Giai đoạn đầu sẽ mô tảmức độ tiện nghi và sự ảnh hưởng của nó đối với năng lượng.Trong giai đoạn hai sẽđưa ra những gợi ý về xây dựng bên ngoài và cấu trúc xây dựng Và giai đoạn ba thìgiải quyết về hệ thống kỹ thuật

Những điều kiện cố định cho việc lắp hệ thống sưởi bên trong là giá trị cơ bản cho tòanhà Gồm có:

_Hệ thống sưởi bằng ánh sáng nhân tạo

_Hệ thống sưởi nơi cư trú

_Hệ thống sưởi bằng thiết bị điện gia dụng

_Mật độ cư trú

_Sắp xếp cư trú

Trang 4

Nghiên cứu ban đầu

Khí hâu từng vùng ảnh hưởng trực tiêp tới điều kiện

phòng ở vì nhiệt độ bên ngoài, bức xạ mặt trời, v.v… Xây

dựng bên ngoài toà nhà có thế coi là một lớp vỏ bọc góp

phần giúp căn phòng đạt được những điều kiến lý tưởng

nhất

Khí hậu đặc trưng của Thượng Hải là:

Nhiệt độ vào mùa hè lên tới 35 độ

Nhiệt độ thấp nhất là -7 độ

Rất ẩm vào mùa hè

Đây là thiết kế hệ thống sưởi, làm mát và chống ấm cho

khí hậu Thượng Hải

Nhiệt độ tiêu chuẩn

Đặc tính

Độ chặt 1.24 ( bên ngoài tới khu vực)

Tỷ lệ của sổ và tường 60%

Cửa kính

Trang 7

Đặc tính

Khí hâu từng vùng ảnh hưởng trực tiếp tới điều kiện

phòng ở vì nhiệt độ bên ngoài, bức xạ mặt trời, v.v…

Xây dựng bên ngoài toà nhà có thế coi là một lớp vỏ

bọc góp phần giúp căn phòng đạt được những điều

kiến lý tưởng nhất

Khí hậu đặc trưng của Thượng Hải là:

•Nhiệt độ vào mùa hè lên tới 35 độ

•Nhiệt độ thấp nhất là -7 độ

•Rất ẩm vào mùa hè

Đây là thiết kế hệ thống sưởi, làm mát và chống ấm

cho khí hậu Thượng Hải

Trang 8

Đặc tính

giữ cho tòa nhà luôn ở nhiệt độ dễ chịu nhất Ngoài ra

còn phải có hiệu quả trong việc tiêt kiệm năng lượng

Theo các nghiên cứu quốc tế thì nhiệt độ phòng từ 20

đến 28 độ là dễ chịu

Trang 9

Đặc tính

Cửa kính

Độ chặt

1.24( Khu vực bao)

Độ chặt của tòa nhà rất quan trọng trong việc làm giảm

năng lượng tiêu thụ Mục tiêu là một tòa nhà có kết

cấu chặt tỷ lệ không gian mở thấp Nên tránh những

khoảng không gian mở ra bên ngoài không cần thiết

Trang 10

Đặc tính

Cửa kính

Độ chặt/đặc

1.14 (Khu vực bao)

Độ chặt/đặc của tòa nhà rất quan trọng trong việc làm

giảm năng lượng tiêu thụ Mục tiêu là một tòa nhà có

kết cấu chặt tỷ lệ không gian mỏ thấp Nên tránh

những khoảng không gian mở ra bên ngoài không cần

Trang 11

Đặc tính

Cửa kính

Kết Cấu

Tích nhiệt trung bình

Nhiệt lượng của toà nhà ảnh hưởng tới nhiệt độ bên

trong từng căn phòng Kết cấu nặng giữ nhiệt độ

nóng và lạnh lâu nhất nên sẽ làm giảm hiệu quả sưởi

hoặc làm mát Mục tiêu là tránh việc bao phủ kết

cấu nặng như trần nhà xi măng

Trang 12

Đặc tính

Cửa kính

Kết Cấu

Tích nhiệt nhiều

Nhiệt lượng của tòa nhà ảnh hưởng tới nhiệt độ bên

trong từng căn phòng Kết cấu nặng giữ nhiệt

độ nóng và lạnh lâu nhất nên sẽ làm giảm hiệu

quả sưởi hoặc làm mát Mục tiêu là tránh sự

bao phủ kết cấu nặng như là trần nhà xi măng

Gợi ý thiết kế

1 Tránh các trần lơ lửng

2 Kết cấu nặng áp dụng cho các tường phía bên

trong ngôi nhà sẽ tốt hơn là xây bằng gỗ nhẹ

Trang 13

Đặc tính

Cửa kính

Tỷ lệ cửa sổ và tường

Tỷ lệ cửa sổ và tường 60%

Kích thước của cửa sổ luôn luôn cân bằng giữa việc

tránh ánh nắng mặt trời quá nhiều và tránh việc

thiếu ánh sáng Trong những tòa nhà hiện hay thì tỷ

lệ giữa tường và cửa sổ là 60%

Trang 14

Tỷ lệ cửa sổ và tường

Tỷ lệ cửa sổ trên tường 40%

Kích thước của cửa sổ luôn luôn cân bằng giữa việc

tránh ánh nắng mặt trời quá nhiều và tránh việc

thiếu ánh sáng Với các tòa dân cư thì điều kiện tốt

Cửa kính

Trang 15

Cửa kính

U- giá trị 2.8[W/m2a] (Kính đôi thường)

g- giá trị 0.78[- ] ( không có lớp phủ đặc

biệt ngoài kính)

Từ phối cảnh năng lượng, cửa sổ là phần yếu của mặt

đứng bởi vì sự liên quan của luồng nhiệt cao vào mùa

đông và nhiệt lượng vào mùa hè

Đặc tính

Cửa kính

Trang 16

Từ phối cảnh năng lượng, cửa sổ là phần yếu của mặt

đứng do sự liên quan của luồng nhiệt cao vào mùa

đông và nhiệt lượng vào mùa hè Cửa sổ tối ưu nhất

trong trường hợp này là mang ít đặc tính của giá trị U

và ít đặc tính của giá trị g Tấm kính vuông to gấp ba

lần trên thị trường có giá trị U từ 0.7 W/m2K và giá trị

Cửa kính

Trang 17

Bóng đổ

Không có bóng đổ

Tòa nhà không có bóng mặt trời Một số ban công

được thiết lập, lấp những khoảng trống bằng cửa số

Đặc tính

Cửa kính

Trang 18

Bóng đổ

Bóng đổ di động ( Fc=0.2)

Bóng đổ là cần thiết để tránh bức xạ mặt trời vào mùa

mát Bóng đổ có thể được phân loại thành hệ thống

bóng đổ cố định và bóng đổ di động Ngoài ra còn có

loại kết hợp giữa hai hệ thống trên Hệ thống bóng đổ

cố định có ưu điểm là gồm những phần không di động

được Nó có thể chắn được ánh nắng bằng thiết kế

thông minh phản chiếu lại vị trí chiếu của ánh nắng

Cửa kính

Trang 19

Mái cách nhiệt

0.80 W/m2K (cách 5cm)

Sự cách nhiệt là cần thiết để giảm năng lượng cần cho

việc sưởi ấm Tòa nhà này không có sự cách nhiệt

Đặc tính

Cửa kính

Trang 20

Mái cách nhiệt

0.18 W/m2K (cách 25cm)

Sự cách nhiệt là cần thiết để giảm năng lượng cần cho

việc sưởi ấm Mái nhà cách biệt có hiệu quả đặc biệt

bởi khí nóng bốc lên trên cao và trần nhà sẽ nóng hơn

Đặc tính

Cửa kính

Trang 21

Tường cách nhiệt

1.00 W/m2K (gạch dày 15 cm)

Sự cách nhiệt là cần thiết để làm giảm năng lượng tiêu

thu cho việc điều hòa nhiệt độ phòng Cần tránh khí

nóng bằng việc tăng sự cách nhiệt Cần phải quan tâm

tói việc cách nhiệt cho tường bởi tường bao quanh

phần lớn bề mặt ngoài của căn nhà

Đặc tính

Cửa kính

Trang 22

Tường cách nhiệt

0.20 W/m2K (gạch dày 15cm, 20cm cách nhiệt)

thu cho việc điều hòa nhiệt độ phòng Cần tránh khí

nóng bằng việc tăng sự cách nhiệt Cần phải quan tâm

tới việc cách nhiệt cho tường bởi tường bao quanh

phần lớn bề mặt ngoài của căn nhà

Thiết kế minh họa

1 Cân nhắc tới sự phân chia nhiệt tại các ô ban

công Kết cấu tĩnh nên hướng vào sự cách nhiệt

cục bộ Tức là xây dựng ban công không phụ

thuộc vào tòa nhà sẽ tốt hơn

2 Nên tránh để ban công ở hướng Bắc vì sẽ đón

Cửa kính

Trang 23

Sàn cách nhiệt

2 W/m2K ( không cách nhiệt)

thụ cho việc điều hòa nhiệt độ phòng Trong phần lớn

trường hợp thì sàn nhà liền kề với tầng trệt hoặc những

Cửa kính

Trang 24

Sàn cách nhiệt

0.3 W/m2K ( 10cm cách nhiệt)

thụ cho việc điều hòa nhiệt độ phòng Trong phần lớn

trường hợp thì sàn nhà liền kề với tầng trệt hoặc những

phòng không nóng Nhiệt độ càng cao thì sự cách nhiệt

Cửa kính

Trang 25

Mặt đứng kín khí

0.51/h ( không kín khí)

Một lượng năng lượng lớn tiêu hao do việc xâm nhập

khí lạnh vào trong khu nhà Một tòa nhà kín có thể

giúp giải quyết vấn đề này

Đặc tính

Cửa kính

Trang 26

Mặt đứng kín khí

0.12 1/h ( không kín khí)

Một lượng năng lượng lớn tiêu hao do việc xâm nhập

khí lạnh vào trong khu nhà Một tòa nhà kín có

thể giúp giải quyết vấn đề này

Cửa kính

Trang 27

Cửa sổ có thể mở được

Cửa sổ không mở được

Cửa sổ có thể mở là một phần quan trọng của tiện nghi

căn hộ đối với người sử dụng Tuy nhiên việc mở cửa

sổ cũng làm tăng lượng năng lượng tiêu thụ

Đặc tính

Cửa kính

Trang 28

Cửa sổ có thể mở được

Cửa sổ mở được

Cửa sổ có thể mở là một phần quan trọng của tiện nghi

căn hộ đối với người sử dụng Cửa sổ mở có thể làm

giảm năng lượng tiêu dùng cho việc điều hòa làm mát

phòng khi mà nhiệt độ bên ngoài đủ mát

Đặc tính

Cửa kính

Trang 29

Phân phối năng lượng

Bộ tản nhiệt và hệ thống làm mát

Phân phối năng lượng mô tả quả trình làm mát hoặc

làm ấm căn phòng Nó được phân loại trên cơ sở hệ

thống nước và khí Hệ thống nước như bộ tản nhiệt,

các bộ phần cách nhiệt và sàn nhà có điểm mạnh là

khiến nhiệt độ tiêu chuẩn được giữ lâu hơn và tiêu hao

ít năng lượng hơn

Hệ thống thông khí phải được thiết kế để vừa đảm bảo

vệ sinh vừa tiết kiệm năng lượng

Đặc tính

Cửa kính

Trang 30

Phân phối năng lượng

Hệ thống sưởi sàn nhà + thông gió

Đặc tính

Cửa kính

Trang 31

Sự chuyển hoán năng lượng

Sự chuyển hoán năng lượng

Sự chuyển hoán năng lượng cho biết nguốn gốc của khí nóng và sự giảmchức năng ( của các thiết bị làm nóng và làm mát) của tòa nhà

Nhu cầu về năng lượng cơ bản:

Năng lượng cần thiết cho việc vận hành tòa nhà bao gồm năng lượngcho các trang thiết bị, năng lượng luân chuyển bị mất đi và năng lượngdùng cho các thiết bị điện

Tòa nhà:

Bề ngoài của tòa nhà không được cải tạo( giống

như tòa chung cư đặc trưng năm 2000)

Hơi nước dùng để sưởi

Các thiết bị làm mát

Trang 32

Sự chuyển hoán năng lượng

Sự chuyển hoán năng lượng

Sự chuyển hoán năng lượng cho biết nguốn gốc của khí nóng và sự giảm chức năng ( của các thiết bị làm nóng và làm mát) của tòa nhà

•Sử dụng các nguyên liệu tự nhiên như địa nhiệt, năng lượng mặt trời, gió, v.v…

•Sử dụng hầu hết những máy móc thiết bị có hiệu quả

Nhu cầu về năng lượng cơ bản:

Năng lượng cần thiết cho việc vận hành tòa nhà bao gồm năng lượng cho các trang thiết bị, năng lượng luân chuyển bị mất đi và năng lượng dùng chocác thiết bị điện

Dịch vụ toà nhà:

Cải thiện bề ngoài căn nhà

Bơm nhiệt với vòng đôi

Làm lạnh trực tiếp( vòng đôi chôn dưới đất) + thiết

bị làm mát

Trang 33

ĐÁNH GIÁ

Nhu cầu năng lượng cần thiết để sưởi và làm

mát của toà nhà chưa được cải thiện ban đầu

Mỗi chiến lược đều được minh họa bằng biểu

đồ trên

Nhu cầu năng lượng cần thiết để sưởi và làm mát tòa nhà của toà nhà được cải thiệnMỗi chiến lược đều được minh họa bằng biểu đồ trên Minh họa thể hiện cách sử dụng năng lượng cầnthiết Chưa bao gồm tính hiệu quả và hệ thống kí thuật

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	7,01 MB