Kinh nghiệm tích hợp công nghệ vào kiến trúc văn phòng theo hướng sử dụng tiết kiệm năng lượng tại một số thành phố ở Việt Nam và các nước có điều kiện tương đồng ..... 29 CHƯƠNG 2: CƠ S
Trang 1BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-
HỌ VÀ TÊN : NGUYỄN XUÂN HOÀNG KHÓA: 2008-2011 LỚP: 2008K2 - HUẾ
GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC VĂN PHÒNG THEO HƯỚNG TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG TẠI
THÀNH PHỐ HUẾ
CHUYÊN NGÀNH: KIẾN TRÚC
MÃ SỐ: 60.58.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KIẾN TRÚC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS NGUYỄN MINH SƠN
HÀ NỘI - 2011
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thành bài Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ này, tôi xin cám ơn quý thầy cô trường Đại học Kiến trúc Hà Nội đã trang bị cho tôi những kiến thức và lý luận trong suốt quá trình học tại trường
Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS.KTS Nguyễn Minh Sơn, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, góp ý tận tình cho tôi trong quá trình hoàn thành bài Luận văn thạc sỹ này
Ngoài ra,trong quá trình thu thập tài liệu làm luận văn, Viện Kiến trúc Nhiệt đới đã tạo điều kiện và cung cấp cho tôi các tài liệu liên quan đến bài viết để tôi hoàn thành tốt luận văn của mình Tôi xin cám ơn!
Hà Nội, ngày 18 tháng 02 năm 2011
Học viên
NGUYẾN XUÂN HOÀNG
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của chính bản thân, các nội dung và kết quả chưa đuợc công bố trong công trình nghiên cứu nào khác
Hà Nội, ngày 18 tháng 02 năm 2011
Học viên
NGUYỄN XUÂN HOÀNG
Trang 4MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
DANH MỤC HÌNH
PHẦN 1: PHẦN MỞ ĐẦU 1
Lý do chọn đề tài 1
Mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu 2
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3
Nội dung nghiên cứu 3
Phương pháp nghiên cứu 3
Hướng kết quả nghiên cứu 3
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4
PHẦN 2: NỘI DUNG 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VĂN PHÒNG THEO HƯỚNG SỬ DỤNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TẠI THÀNH PHỐ HUẾ 5
1.1 Các khái niệm cơ bản 5
1.1.1 Khái niệm kiến trúc hiệu suất năng lượng 5
1.1.2 Khái niệm văn phòng năng lượng thấp (Low energy office) 5
1.1.3 Khái niệm thiết kế thụ động 10
1.1.4 Khái niệm thiết kế chủ động 12
1.2 Thực trạng văn phòng tại thành phố Huế 12
1.2.1 Quy hoạch - kiến trúc 12
1.2.2 Công nghệ 16
1.3 Kinh nghiệm tích hợp công nghệ vào kiến trúc văn phòng theo hướng sử dụng tiết kiệm năng lượng tại một số thành phố ở Việt Nam và các nước có điều kiện tương đồng 18
Trang 51.3.1.Việt Nam 18
1.3.2 Các nước có điều kiện tương đồng 22
1.4 Các vấn đề cần giải quyết về quy hoạch, kiến trúc văn phòng làm việc tại thành phố Huế 29
1.4.1 Quy hoạch - kiến trúc 29
1.4.2 Công nghệ 29
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC TRONG VIỆC NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG CHO KIẾN TRÚC VĂN PHÒNG THEO HƯỚNG SỬ DỤNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TẠI THÀNH PHỐ HUẾ 31
2.1 Cơ sở pháp lý 31
2.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến kiến trúc văn phòng theo hướng sử dụng tiết kiệm năng lượng tại thành phố Huế 32
2.2.1 Điều kiện tự nhiên 32
2.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 35
2.2.3 Công nghệ 36
2.3 Những thách thức của năng lượng toàn cầu 44
2.4 Khả năng 44
2.4.1 Quy hoạch - kiến trúc 45
2.4.2 Công nghệ 46
CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC VĂN PHÒNG THEO HƯỚNG SỬ DỤNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TẠI THÀNH PHỐ HUẾ 48
3.1 Quan điểm, mục tiêu 48
3.1.1 Quan điểm 48
3.1.2 Mục tiêu 49
3.2 Các tiêu chí 49
3.2.1 Quy hoạch - kiến trúc 49
3.2.2 Công nghệ 49
Trang 63.3 Đề xuất các giải pháp tích hợp công nghệ cho kiến trúc văn phòng
theo hướng sử dụng tiết kiệm năng lượng tại thành phố Huế 50
3.3.1 Giải pháp quy hoạch - kiến trúc 50
3.3.2 Giải pháp công nghệ 70
3.4 Ví dụ minh chứng 79
PHẦN 3 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 PHẦN 4 : TÀI LIỆU THAM KHẢO 87
Trang 7DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Sự thay đổi của tổng lượng nhiệt bức xạ mặt trời chiếu đến
bề mặt công trình khi tỷ lệ cạnh và chiều cao thay đổi cho nhà có V=1000m3 46 Bảng 3.1 Kích thước tối ưu về bức xạ mặt trời của nhà chữ nhật có thể tích 63 Bảng 3.2 Một số cấu tạo điển hình thay thế cho tường gạch dày 220mm 70
Trang 8DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ bố trí công trình không hợp lý 13
Hình 1.2 Trụ sở văn phòng công ty kinh doanh nhà 14
Hình 1.3 Văn phòng cho thuê, công ty xây lắp Thừa Thiên Huế 15
Hình 1.4 Hệ thống điều hòa không khí quá nhiều 16
Hình 1.5 Nội thất văn phòng làm việc sử dụng trang thiết bị thông thường 17 Hình 1.6 Hệ thống cấp nước thông thường 18
Hình 1.7 Phối cảnh "tòa nhà xanh" Vincom Center tại TP HCM 19
Hình 1.8 Sơ đồ bố trí hệ thống kính Low-E 19
Hình 1.9 Phối cảnh "tòa nhà xanh" Vincom Center tại TP HCM 20
Hình 1.10 Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội 21
Hình 1.11 Sơ đồ hệ lam ngang che chắn nắng và mưa tạt 21
Hình 1.12 Tháp Menaga ở Kuala Lurmpur 22
Hình 1.13 Tháp Menaga ở Kuala Lurmpur 23
Hình 1.14 Chung cư Met ở Thái Lan 24
Hình 1.15 Đưa cây xanh lên mặt đứng chung cư Met 25
Hình 1.16 Chung cư Met ở Thái Lan 25
Hình 1.17 Nội thất chung cư Met ở Thái Lan 26
Hình 1.18 Khoảng không đệm tạo sự thông thoáng 26
Hình 1.19 Một góc mặt đứng chung cư Met ở Thái Lan 27
Hình 1.20 Chung cư Met nhìn qua bóng nước 28
Hình 2.1 Vật liệu kính Low-e 37
Hình 2.2 Cấu tạo tấm 3D 38
Hình 2.3 Các lớp vật liệu làm giảm sự truyền nhiệt 38
Hình 2.4 Các mảng tường được lắp ghép bằng tấm 3D 38
Hình 2.5 Sơ đồ năng lượng sạch 40
Trang 9Hình 2.6 Pin mặt trời để thu năng lượng 41
Hình 2.7 Hệ thống pin năng lượng mặt trời 41
Hình 2.8 Turbine gió tạo ra điện năng 42
Hình 2.9 Không gian đệm giải quyết việc lọc không khí trong phòng 43
Hình 2.10 Một số giải pháp quy hoạch kiến trúc hợp lý 45
Hình 3.1 Sơ đồ bố trí công trình kết hợp mảng xanh hợp lý 50
Hình 3.2 Sơ đồ mặt cắt công trình kết hợp mảng xanh hợp lý 51
Hình 3.3 Chiều cao và khoảng cách nhà hợp lý : L=H1 53
Hình 3.4 Bố cục quy hoạch sân vườn, mặt nước để thông gió tốt 54
Hình 3.5 Bố cục quy hoạch theo địa hình 55
Hình 3.6 Bố cục quy hoạch theo hướng Bắc – Nam, Đông Nam 58
Hình 3.7 Giải pháp kiến trúc bố trí sân trong 60
Hình 3.8 Sơ đồ tạo bóng râm và thông gió công trình hợp lý 60
Hình 3.9 Thông gió xuyên tầng qua giếng trời 62
Hình 3.10 Thông gió tự nhiên qua mặt cắt ngang của công trình 65
Hình 3.11 Các dạng che chắn nắng cố định 66
Hình 3.12 Các dạng che chắn nắng không cố định 67
Hình 3.13 Hành lang xung quanh để hạn chế nắng hắt, mưa tạt 67
Hình 3.14 Giải pháp trồng cây xanh trên mái công trình 68
Hình 3.15 Cửa kính nhiều lớp 73
Hình 3.16 Sơ đồ bố trí pin mặt trời để thu năng lượng 76
Hình 3.17 Sơ đồ bố trí turbine gió để tạo ra điện năng 77
Hình 3.18 Hệ thống cấp nước tiết kiệm năng lượng 78
Hình 3.19 Bản đồ vị trí công trình trong tổng thể khu đô thị hành chính 79
Hình 3.20 Mặt bằng tổng thể công trình văn phòng 80
Hình 3.21 Mặt bằng tầng trệt văn phòng làm việc 81
Hình 3.22 Mặt bằng tầng điển hình văn phòng làm việc 82
Trang 10Hình 3.23 Bố trí hệ thống công nghệ năng lượng sạch 82
Hình 3.24 Lắp đặt pin mặt trời trên mặt đứng để thu năng lượng 83
Hình 3.25 Tổ chức nhiều cây xanh trên mặt đứng 83
Hình 3.26 Một vài tổ chức không gian kiến trúc công trình 84
Trang 11PHỤ LỤC
Trang 121
PHẦN 1: PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài:
Trong mấy thập kỷ qua, nhân loại đã và đang trải qua các biến động bất thường của khí hậu toàn cầu Trên bề mặt Trái đất, khí quyển và thủy quyển không ngừng nóng lên làm xáo động môi trường sinh thái, đã và đang gây ra nhiều hệ lụy với đời sống loài người
Chúng ta đang phải đối mặt với những vấn đề về khủng hoảng năng lượng, nguy cơ mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu và sự ấm lên của bầu khí quyển trái đất…tất cả những điều này luôn là mối bận tâm không chỉ đối với những người hoạt động trong lĩnh vực bảo vệ môi trường mà cũng đang trở thành vấn đề nóng trong cả các ngành khác và của toàn xã hội
Theo Viện Quan Sát Thế Giới, nhà cửa tiêu thụ hơn 40% năng lượng được sử dụng trên thế giới mỗi năm vẫn đang tiếp diễn, thải ra bầu khí quyển 1/3 lượng CO2 và 2/5 hợp chất tạo nên mưa axit Tại Hoa Kì, những tòa nhà
sử dụng khoảng 1/6 lượng nước sạch được tiêu thụ mỗi năm và một phần tư lượng gỗ được thu hoạch Những ngôi nhà thải ra khoảng một nửa fluorocarbons mà thoát tới tầng khí quyển cao hơn và phá hủy lớp ozone mà che chở chúng ta khỏi tia cực tím của mặt trời Khoảng 40% rác thải của chúng ta tới từ những dự án xây dựng Chúng ta nhận thấy những con số thống kê mà những tòa nhà chịu trách nhiệm cho rất nhiều dạng của sự biến đổi khí hậu Chúng nắm phần lớn lớn lao với tài nguyên của thế giới, phần lớn là không thể tái chế và có hạn, và chúng gây nguy hại sức khỏe và hạnh phúc của con người
Hiện tại, Trái đất đang từng ngày từng giờ nóng lên với tốc độ như vậy với chiều hướng có thể còn nhanh hơn nữa Hệ quả đồng hành với việc bề mặt Trái đất nóng lên luôn luôn là sự tan những khối băng vĩnh cửu ở hai đầu địa cực và trên đỉnh những dãy núi cao Nhưng có lẽ chưa bao giờ tốc độ
Trang 132
tan băng lại diễn ra với tốc độ nhanh và quy mô lớn như ngày nay Băng tan
và nhiệt độ tăng làm nở thể tích trung bình của nước được coi như hai nguyên nhân chính dẫn đến mực nước đại dương cao dần lên, làm tràn ngập các đồng bằng thấp ven biển…
Vấn đề đặt ra là: làm thế nào để chúng ta hạn chế được ảnh hưởng của những biến đổi khí hậu đến cuộc sống chúng ta?
Trước đây, khi thiết kế và xây dựng gần như tất cả đều chưa nghĩ tới tiết kiệm và sử dụng hiệu quả năng lượng, đó là vấn đề thiếu tính thực tế và tính kinh tế Tuy nhiên, trong tình trạng khủng hoảng về năng lượng, tài nguyên và môi trường thiên nhiên hiện nay thì “kiến trúc theo hướng sử dụng tiết kiệm năng lượng” chính là điều mà ai cũng phải quan tâm vì nó có lợi cho con người
Riêng đối với Huế - là một thành phố vườn, cả thành phố là một công viên vĩ đại, ở đâu cũng thấy được một màu xanh mát dịu của sông, hồ, đồi núi, cỏ cây và đặc biệt là người xưa rất quan tâm đến sự thưa thoáng của không gian kiến trúc, nhưng hầu như tất cả các văn phòng ở Huế đều chưa mang lại sự hiệu quả về sử dụng năng lượng và chưa thực sự mang âm hưởng “xanh” của Huế, vấn đề tiết kiệm năng lượng chưa được chú ý và
quan tâm nhiều hơn Vì những lý do trên, tôi đã quyết định chọn đề tài “Giải pháp kiến trúc văn phòng theo hướng sử dụng tiết kiệm năng lượng tại thành phố Huế” làm đề tài nghiên cứu của mình
Mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu:
* Mục đích : Tìm kiếm giải pháp kiến trúc văn phòng trên cơ sở sự tích hợp công nghệ nhằm giảm thiểu năng lượng sử dụng trong công trình
* Nhiệm vụ : nghiên cứu lựa chọn công nghệ, ứng dụng các loại vật liệu mới, công nghệ tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm tài nguyên và thân thiện với môi trường cho kiến trúc văn phòng
Trang 143
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
* Đối tượng nghiên cứu:
- Văn phòng làm việc tại thành phố Huế
- Tích hợp công nghệ hữu ích ứng dụng cho kiến trúc văn phòng làm việc tại thành phố Huế
* Phạm vi nghiên cứu:
- Về không gian : đề tài nghiên cứu kiến trúc văn phòng trong phạm vi thành phố Huế
- Về thời gian: đề tài nghiên cứu đến năm 2020
Nội dung nghiên cứu:
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đề ra trên đây cần phải giải quyết những nội dung cơ bản sau đây:
- Nghiên cứu hệ thống lý thuyết về sử dụng tiết kiệm năng lượng
- Điều tra khảo sát, đánh giá thực trạng kiến trúc văn phòng nói chung và kiến trúc văn phòng tại thành phố Huế nói riêng cũng như bài học kinh nghiệm của các nước có điều kiện tương đồng theo hướng tiết kiệm năng lượng
- Nghiên cứu các cơ sở khoa học có liên quan
- Đề xuất các giải pháp kiến trúc văn phòng trên cơ sở tích hợp công nghệ nhằm giảm thiểu sử dụng năng lượng trong công trình
Phương pháp nghiên cứu:
- Điều tra thực trạng, thu thập dữ liệu, các thông tin trong các tài liệu sách vở, thông tin qua mạng, internet về vấn đề sử dụng tiết kiệm năng lượng đối với văn phòng
Hướng kết quả nghiên cứu:
- Nghiên cứu quy hoạch - kiến trúc và nghiên cứu lựa chọn tích hợp công nghệ tiết kiệm năng lượng trong tòa nhà văn phòng
Trang 15THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội
TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN
Trang 1685
PHẦN 3 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
> Kết luận:
Tiết kiệm năng lượng trong thiết kế, xây dựng và sử dụng công trình
có ý nghĩa rất quan trọng trong công cuộc xây dựng và phát triển kinh tế của đất nước Đây là một vấn đề đã và đang được các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước quan tâm, nhận rõ tầm quan trọng và ý nghĩa của vấn đề, việc nghiên cứu đề tài “Giải pháp kiến trúc văn phòng theo hướng sử dụng tiết kiệm năng lượng tại thành phố Huế” không những trên lý luận khoa học mà còn gắn với vấn đề thực tế Bởi từ thực tiễn việc thiết kế xây dựng công trình văn phòng tại thành phố Huế luôn gặp những vấn đề liên quan đến kiến trúc nhiệt đới cần giải quyết như: Thông gió, che nắng, che mưa, ô nhiễm môi trường…Nó không chỉ liên quan đến vấn đề hiệu quả kinh tế, xã hội, thẩm
mỹ kiến trúc mà liên quan đến các hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn trong chiến lược tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường của quốc gia
Luận văn đã nêu lên phần nào tầm quan trọng cũng như xu hướng phát triển của kiến trúc văn phòng theo hướng sử dụng tiết kiệm năng lượng trên thế giới nói chung, Việt Nam và đặc biệt là thành phố Huế nói riêng
Với phạm vi nghiên cứu là một luận văn tốt nghiệp thạc sỹ thì các thực nghiệm thực tế không có điều kiện để thử nghiệm, áp dụng cho các vấn
đề nghiên cứu Tất cả các cơ sở khoa học đều dựa trên các tài liệu đã nghiên cứu trong nước và quốc tế Tuy nhiên qua luận văn này đã giúp học viên có cách đánh giá tổng quan và có phương pháp luận khoa học để giải quyết một vấn đề khoa học tạo thuận lợi trong công tác quy hoạch và thiết kế kiến trúc với một số phương pháp mới như:
• Tổng quan, đánh giá thực trạng;
• Đúc kết kinh nghiệm quốc tế và trong nước;
Trang 1786
• Tổng kết và lý luận thực tiến các vấn đề liên quan
Đó là cơ sở khoa học cho việc đề xuất những giải pháp kiến trúc văn phòng theo hướng sử dụng tiết kiệm năng lượng tại thành phố Huế, đó là :
• Đề xuất các giải pháp quy hoạch - kiến trúc hợp lý;
• Đề xuất các giải pháp công nghệ và tích hợp chúng lại nhằm giảm thiểu năng lượng cho tòa nhà
Qua những vấn đề trình bày trên thì khi thiết kế kiến trúc công trình văn phòng theo hướng tiết kiệm năng lượng thì phải tìm kiếm giải pháp kiến trúc trên cơ sở sự tích hợp các công nghệ nhằm giảm thiểu năng lượng cho công trình, đồng thời xem những công nghệ được chọn là một trong những thành phần kiến tạo lên công trình
> Kiến nghị:
• Cần sớm xây dựng và ban hành các tiêu chuẩn, quy phạm quy định hướng dẫn cụ thể rõ ràng liên quan đến vấn đề tiết kiệm năng lượng trong công trình văn phòng
• Nhà nước nên làm rõ việc đánh giá, thưởng phạt trong vấn đề thiết kế tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường
• Nhà nước và đặc biệt là thành phố Huế nên có những chính sách cụ thể để khuyến khích phát triển văn phòng theo hướng sử dụng tiết kiệm năng lượng
• Xây dựng tiêu chí đánh giá để gắn biển tòa nhà tiết kiệm năng lượng