Ngoài nước phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài trên thế giới, liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài được trích dẫn k
Trang 1Chuyên ngành: Kiến trúc
Mã số: 8580101
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KIẾN TRÚC
Đà Nẵng - năm 2020
Trang 2ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS.KTS NGUYỄN ANH TUẤN
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường ĐH Bách khoa
- Thư viện Khoa Môi Trường, Trường Đại học Bách khoa – Đại học
Đà Nẵng
Trang 3Chương 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC
CỦA ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.1 Ngoài nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài trên thế giới, liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài được trích dẫn khi đánh giá tổng quan)
* Các vấn đề thuộc lĩnh vực liên quan đã được các tác giả nước ngoài nghiên cứu, phong phú và đa dạng, các tác phẩm này sẽ giúp ích rất nhiều về việc mở ra các phương pháp làm việc, lẫn như mở ra các phương pháp luận Các kết quả của các bài nghiên cứu nên được nghiên cứu kỹ, tránh các hiện tượng như thiếu chính xác hay các vấn đề sai số trong nghiên cứu
1.2 Trong nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở Việt Nam, liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài được trích dẫn khi đánh giá tổng quan)
Qua các khảo sát tổng quan trong nước, có thể nói chúng ta đang rất cần các nghiên cứu mô phỏng khí hậu trong tương lai tác động các loại hình công trình khác nhau do các nghiên cứu trong nước còn ít thiếu sự đa dạng để có một cái nhìn tổng thể hay nhiều khía cạnh của biến đổi khí hậu
1.3 Tổng quan về khí hậu Việt Nam và 3 thành phố điển hình: tp Hà Nội, tp Đà Nẵng, tp Hồ Chí Minh
1.4.1 Các khái niệm vật lý ảnh hưởng đến lớp vỏ bao che công trình
Trang 41.4.2 Các phương pháp vỏ bao che thông dụng của công trình thương mại 3 thành phố điển hình: tp Hà Nội, tp Đà Nẵng, tp Hồ Chí Minh
1.5 Các cơ sở khoa học để tiến hành việc mô phỏng khí hậu Việt Nam
Mục tiêu chiến lược:
1.6 Sơ đồ hóa quá trình thực hiện Luận văn
Hình 1.4 Sơ đồ mô hình hóa quá trình thực hiện luận văn
Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CÁCH THỨC GIẢI
QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 IPPC (Intergovernmental Panel on Climate Change) và
Kịch bản biến đổi khí hậu (Climate change Scenarios)
IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change): Hội Đồng
Liên Chính Phủ về Biến Đổi Khí Hậu (IPCC) là một cơ quan liên chính phủ của Liên hợp quốc chuyên cung cấp cho thế giới những thông tin khoa học, khách quan liên quan đến việc hiểu cơ sở khoa học về nguy cơ do con người gây ra biến đổi khí hậu, các tác động và rủi ro tự nhiên, chính trị và kinh tế của nó, và các lựa chọn ứng phó có thể [15]
Hội Đồng Liên Chính Phủ về Biến Đổi Khí Hậu (IPCC) tạo
Trang 5ra một số lượng các kịch bản biến đổi khí hậu: có thể của việc phát
thải khí nhà kính do con người trong tương lai dựa trên xu hướng kinh
tế xã hội, để trù liệu thay đổi khí hậu tương lai cho việc đánh giá tác động và thích ứng Sự thiết lập đầu tiên của kịch bản đã được giới thiệu
trong Báo cáo đặc biệt của IPCC về Kịch bản khí thải (the IPPC
Special Report on Emissions Scenarios or SRES) trong năm 1996 [16]
Hình 2.2 Sơ đồ minh họa các kịch bản SRES
(Nguồn Internet/ Link: https://archive.ipcc.ch/ipccreports/sres/
Sau đó trong năm 2014 IPPC thông qua một loạt kịch bản phát thải mới và tập trung vào kịch bản gọi là “Con Đường Tập Trung Đại Diện” (Representative Concentration Pathways or RCPs)
Hình 2.5 Tất cả các nồng độ tương đương CO 2 trong khí quyển của các tác nhân (tính theo phần triệu trên thể tích (ppmv) theo bốn RCP được sử dụng trong Báo cáo Đánh Giá IPCC Thứ Năm để đưa ra dự đoán (Nguồn Internet/ Link: https://fr wikipedia.org/ wiki/Sc% C3%
Trang 6Con đường tập trung đại diện (RCP) là một quỹ đạo tập trung khí nhà kính (không phải khí thải) được IPCC áp dụng cho Báo cáo đánh giá lần thứ năm (AR5) vào năm 2014 Nó thay thế Báo cáo đặc biệt về các kịch bản phát thải (SRES) được công bố năm 2000 Bốn con đường
đã được chọn cho mô hình và nghiên cứu khí hậu Họ mô tả các tương lai khí hậu khác nhau, tất cả đều được coi là có thể tùy thuộc vào khối lượng khí nhà kính (GHG) phát ra trong những năm tới Bốn RCP, cụ thể là RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 6 và RCP 8.5, được dán nhãn sau một phạm vi có thể của các giá trị cưỡng bức trong năm 2100 (lần lượt là 2,6, 4,5, 6,0 và 8,5 W/m2) [17]
Bảng 2.1 Dự báo tăng nhiệt độ toàn cầu theo báo cáo SYR - AR5 –
HadCM3 (viết tắt của Hadley Center Coupling Model phiên bản 3) là mô hình lưu thông chung Khí Quyển - Đại Dương (Atmosphere-Ocean General Circulation Model or AOGCM) được phát triển tại Trung tâm Hadley ở Vương quốc Anh Đây là một trong những mô hình chính được sử dụng trong Báo Cáo Đánh Giá Thứ Ba của IPCC năm 2001
Trang 72.3 Chuẩn bị bộ dữ liệu thời tiết tương lai
2.3.1 Hạ cấp mô hình Khí hậu toàn cầu (Downscaling Global Climate Model)
Hình 2.8 Phân tích các tài liệu BPS để tiếp cận tác động của biến đổi
khí hậu đến hiệu suất của các tòa nhà [1]
2.3.1.1 Phương pháp động lực (Dynamical downscaling)
2.3.1.2 Phương pháp thống kê (Statistic downscaling)
a Phương pháp biến hình (Morphing)
b Thế hệ ngẫu nhiên (Stochastic Generation)
c Phương pháp hỗn hợp (Hybrid Downscaling)
2.4 Tạo ra các tập tin dữ liệu thời tiết tương lai cho việc mô phỏng công trình
2.4.1 Tạo ra tập tin thời tiết trong tương lai với 3 khoảng thời gian chính 2020s, 2050s và 2080s
2.4.1.1 Phần mềm The CCWoldWeatherGen tool
06/manual_weather_tool.pdf
2 Chuẩn bị 3 file EPW chứa dữ liệu thời tiết điển hình hiện tại của 3 thành phố lớn: Hà Nội, Đà Nẵng và Hồ Chí Minh
3 Tải file HadCM3 tại website của IPCC và làm theo hướng dẫn
của The CCWoldWeatherGen tool
Trang 8https://www.ipcc-data.org/sim/gcm_clim /SRES_TAR/hadcm3_ download.html
4 Dữ liệu được kết xuất là 2 có định dạng EPW và TMY2
Có 3 khoảng thời gian phân tích là: từ 2011- 2040 (gọi là
“2020s”), 2041-2070 (gọi là “2050s”) và 2071-2100 (gọi là “2080s”) Như vậy có tất cả là 9 File EPW và 9 file TMY2 ở đầu ra
2.5 Xây dựng mô hình công trình thương mại biến đổi khí
hậu điển hình Việt Nam (Generating VietNam Typical climate change commercial building model)
2.5.1 Giới thiệu cách xây dựng mô hình bằng phần mềm Sketch up 2017 và Plugin Open Studio (for sketch up 2017)
1 Tải phần mềm của Trimble là Sketch up version 2017 dưới dạng bản dùng thử tại: https://www.sketchup.com/
Tiến hành cài đặt và học cách sử dụng
2.5.2 Tiến hành xây dựng các công trình thương mại điển hình để tiến hành mô phỏng
Sử dụng công cụ Plug in Open Studio trong phiên bản Sketch
up 2017 để xây dựng công trình thương mại biến đổi khí hậu điển hình
Việt Nam để tiến hành mô phỏng
2.6 Giới thiệu cách mô phỏng hiệu suất tòa nhà bằng phần mềm EneryPlus
2.6.1 Tổng quan về EnergyPlus
EnergyPlus là phần mềm phân tích tiêu thụ năng lượng thế hệ
mới thay vì BLAST và DOE-2 Người dùng cần nhập địa điểm, thời tiết, thông tin cơ bản của vỏ bao che tòa nhà, sử dụng nội bộ (bao gồm nhân sự, ánh sáng và thiết bị), dạng cơ bản của điều kiện vận hành
Trang 9HVAC và các thông số nguồn lạnh hoặc nhiệt Sau đó phân tích mô
phỏng năng lượng tòa nhà có thể được EnergyPlus thực hiện trong suốt
cả năm cho toàn bộ tòa nhà
1 Tải tiến hành cài đặt và đọc hướng dẫn sử dụng tại:
https://energyplus.net/
https://energyplus.net/documentation
2 Hệ thống hóa dữ liệu đầu vào
- Các dữ liệu đầu vào đã có gồm 3 mô hình có định dạng đuôi
“.idf”
- Gồm 9 tệp dữ liệu thời tiết đã được chuyển đổi về tương lai dưới tác động của biến đổi khí hậu
2.6.2 Quá trình mô hình hóa bằng EnergyPlus
(1) Cài đặt thông tin
(2) Phân vùng tòa nhà:
(3) Mô hình hóa việc xây dựng tòa nhà:
(4) Chỉnh sửa dữ liệu không gian bên trong:
(5) Nhập hệ thống điều hòa không khí:
(6) Thiết lập yếu tố kinh tế: EnergyPlus:
Hình 2.12 Quá trình tiến hành công việc bằng các phần mềm
2.6.3 Thiết lập lớp vỏ bao che công trình trong EneryPlus
Mô hình ASHRAE: Hiệp Hội Kỹ Sư Sưởi Ấm, Làm Lạnh và
Điều Hòa Không Khí Hoa Kỳ (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers or ASHRAE) là một hiệp hội chuyên nghiệp của Mỹ đang tìm cách thúc đẩy thiết kế và xây dựng hệ thống sưởi ấm, thông gió, điều hòa không khí và làm lạnh (HVAC & R) ASHRAE có hơn 57.000 thành viên tại hơn 132 quốc gia
trên toàn thế giới
Trang 10Tham khảo tiêu chuẩn lớp vỏ bao che công trình tại:
https://www.energyplus.net/sites/default/files/docs/site_v8.3.0/G
ettingStarted/GettingStarted/index.html
http://www.moc.gov.vn/c/document_library/get_file?p_l_id=10499&folderId=29703&name=73919
Những đặc tính cần chú ý tại Tab biên tập IDF Editor để thiết lập lớp vỏ bao che cho công trình
2.7 Phương pháp luận
Tổng quan về dữ liệu đầu vào
1 Có 3 Công trình với định dạng đuôi “.IDF”
2 Có 3 kịch bản biến đổi khí hậu khí hậu HadCM3 cho mỗi
trong 3 Tp Hà Nội, Tp Đà Nẵng, Tp Hồ Chí Minh tương ứng với khoảng thời gian 2020s, 2050s, 2080s tổng 09 kịch bản
3 Biên tập vật liệu với các kịch bản như sau:
+ Giải pháp R-Tự do:
- Tăng R tường từ “Tường gạch rỗng đất sét nung 250mm” trở thành “Tường gạch block bê tông bọt tường đôi 250mm” (Xem bảng
Trang 112.7/Trang45)
- Nếu có mái tăng R mái từ “Mái ngói bê tông cốt thép” trở thành “Mái ngói Polystyrol 30mm” (Xem bảng 2.7/Trang45) Nếu mái phẳng “Mái tấm xốp Polystyrol 30mm” trở thành “Mái cách nhiệt gạch rỗng dày 150mm” (Xem bảng 2.7/Trang45)
- Tăng cường “Lớp mờ” cho kính và “mái che” ngang che dọc
cho cửa sổ và cửa đi (Hình 2.16-2.17-2.18-2.19/Trang 48-49)
+ Giải pháp R-Đồng nhất:
- Tăng R tường từ R-7 hệ RSI trở thành tường có nhiệt trở R-17
hệ R-SI Tăng R mái từ R-7 hệ R-SI trở thành mái có nhiệt trở R-17 hệ R-SI (Bảng 2.10/Trang 50)
- Kính từ 6mm CLEAR lên 12mm CLEAR với tính chất vật lý kèm
theo (Xem bảng 2.10/Trang 50)
Kết xuất số liệu: Kwh/m2 năng lượng làm lạnh cho một năm hay 8760 giờ
- Giải pháp vật liệu tường–mái–vật liệu kính–không có mái che che nắng–thông gió tự nhiên cơ bản xem năng lượng làm lạnh tiêu thụ
- Giải pháp tăng R vật liệu tường xem năng lượng làm lạnh tiêu
thụ
- Giải pháp tăng R vật liệu mái xem năng lượng làm lạnh tiêu thụ
- Giải pháp tăng hệ số SHGC kính – bổ sung mái che nắng ngang và dọc xem năng lượng làm lạnh tiêu thụ
- Giải pháp tăng R tường–mái–vật liệu kính– bổ sung mái che che nắng ngang và dọc–thông gió tự nhiên cơ bản xem năng lượng
làm lạnh tiêu thụ
Tổng số lượng kịch bản phải chạy là 144 lần kịch bản
2.8 Tính năng của Tòa nhà thương mại mô phỏng năng lượng
Bảng 2.4 Tính năng chính của kiểu công trình thương mại lựa chọn
Loại
Nhà hàng Việt Nam
(Công trình tham khảo từ
Mô hình ASHARE Hoa
kỳ, thiết lập vật liệu của
Việt Nam)
Văn phòng quy mô trung bình (Công trình tham khảo từ Mô hình ASHARE Hoa kỳ, thiết lập vật liệu của Việt Nam)
Tòa nhà dịch vụ cho thuê (Mô hình tự thiết lập
và điều chỉnh theo vật liệu Việt Nam)
Diện tích
sàn
511.15 m 2 4,979.6 m 2 1560 m 2
Trang 120.015 m lớp vữa xi măng trát ngoài + 0.220
m Gạch rỗng đất sét nung + 0.015 m lớp vữa
xi măng trát trong Mái Gác sàn mái: được tạo bởi
m + vữa xi măng 0.05 m + vữa
xi măng polimer chống thấm 0.002 m + Bê tông cốt thép 0.12
m + vữa trát xi măng 0.015 m
Xây dựng cấu hình mái: Gạch lá nem 0.015 m + vữa trát xi măng 0.015
m + Tấm polystyrol 0.03
m + vữa xi măng 0.05 m + vữa xi măng polimer chống thấm 0.002 m +
Bê tông cốt thép 0.12 m + vữa trát xi măng 0.015
m
Bê tông 0.1m đổ trực tiếp xuống nền đất + Vữa lát 0.05 m + Gạch phổ thông vữa nhẹ 0.02
0.015 m lớp vữa xi măng trát ngoài + 0.110
m Gạch rỗng đất sét nung + 0.015 m lớp vữa
xi măng trát trong Kiểu làm
Với phần mềm Energy Plus việc kê khai thông tin các lớp tại:
“SurfaceConstruction Elements: Material” (Xem tại Bảng 2.6 Kê
khai thông tin vật lý vật liệu tại: Surface Construction Elements: Material (IDF Editor–EnergyPlus)
Trang 13Sau khi hoàn tất các lớp nhỏ tiến hành sắp xếp các lớp lại để trở
thành một lớp vỏ hoàn chỉnh (Bảng 2.6 Kê khai tại: Surface Construction Elements:Construction (IDF Editor–EnergyPlus)) Cuối cùng đưa các loại vỏ bao che đã kê khai áp vào công trình
và tiến hành mô phỏng
2.8.1.1 Đặc tính vật liệu tường và mái công trình
Theo QCVN 09:2017/BXD quy định yêu cầu đối với tường bao che và mái công trình:
Yêu cầu nhiệt trở R0của phần không xuyên sáng:
- Tường bao ngoài công trình trên mặt đất (phần tường không xuyên sáng) của không gian có điều hòa không khí phải có giá trị tổng nhiệt trở nhỏ nhất của R0.min không nhỏ hơn 0.56 m2K/W;
- Kết cấu mái bằng và mái có độ dốc dưới 150 nằm trực tiếp trên không gian có điều hòa không khí phải có giá trị tổng nhiệt trở R0.min không nhỏ hơn 1 m2K/W
Bảng 2.8 Sự gia tăng nhiệt trở R của tường và mái của Công trình
thương mại cho Giải pháp R-Tự do:
Kiểu tường ban
đầu Giá trị-R cách nhiệt tối thiểu
Kiểu tường nâng cao
Giá trị-R cách nhiệt tăng cường
0.38 m 2 K/W (QCVN 09:2017/BXD)
Tường gạch block bê tông bọt tường đôi
250 mm (bao gồm cả 2 lớp vữa 15 mm) Tường gạch Silicat
0.796 m 2 K/W (QCVN 09:2017/BXD)
0.6 m 2 K/W (QCVN 09:2017/BXD)
0.2195 m 2 K/W đối tấm
Loại mái
Mái cách nhiệt gạch rỗng dày 150
mm
Mái ngói tấm xốp Polystyrol
30 mm
Giá trị-R cách nhiệt tăng cường
3.072 m 2 K/W (QCVN 09:2017/BXD)
1.19 m 2 K/W (QCVN 09:2017/BXD)
Trang 14trần thạch cao (QCVN 09:2017/BXD)
2.8.1.2 Tăng giá trị R-Shade cho tòa nhà thương mại
2.8.1.3 Thiết lập mái che cho tòa nhà thương mại
2.8.2 Giải pháp R-Đồng nhất
Trên toàn thế giới, giá trị R được đưa ra trong đơn vị SI, thường
là Kelvin mét vuông cho mỗi watt hoặc m².K/W (hoặc tương đương để m².°C/W) Tại Hoa Kỳ với việc các đơn vị R-Value được đưa ra trong đơn vị ft².(fahrenheit)°f.h/btu Nó đặc biệt dễ nhầm lẫn giá trị R của Mỹ
và SI, bởi vì giá trị R-ở cả Mỹ và các nơi khác thường được trích dẫn
mà không có đơn vị của mình, ví dụ như "R-3.5" Thông thường, tuy nhiên, các đơn vị chính xác có thể được suy ra từ bối cảnh và độ lớn
của các giá trị Hoa Kỳ R-giá trị khoảng sáu lần SI R-giá trị
Việc chuyển đổi giữa các đơn vị SI và Mỹ-R có giá trị là 1 h.ft²·°F/Btu = 0,176110 K.m²/W, hoặc 1 K m²/W = 5,678263
h·ft²·°F/Btu
Để phân biệt giữa hai đơn vị, một số tác giả sử dụng chữ viết tắt
"RSI"cho các định nghĩa SI
Bảng 2.9 Thống kê giá trị R theo tiêu chuẩn của Hoa kỳ quy đổi sang R
của SI Giá trị R-SI (Hoa kỳ)
Trang 15Bảng 2.10 Sự gia tăng của nhiệt trở R-đồng nhất
Với R-SI là 6 h.ft².°F/Btu tương ứng giá trị 1.05666 m 2 K/W (Tường trong vách nội thất và tường chung)
Loại mái
Xây dựng
cấu hình
mái
Giá trị-R cách nhiệt tối thiểu
Với R-SI là 7 h.ft².°F/Btu tương
ứng giá trị 1.2327 m 2 K/W
Giá trị-R cách nhiệt tăng cường
Với R-SI là 17 h.ft².°F/Btu tương ứng giá trị 2.99387 m 2 K/W (Tường ngoài tường liền kề và tường chung)
Loại
móng
Sàn nền
bê tông
Giá trị R cách nhiệt tối thiểu
Với R-SI là 7 h.ft².°F/Btu tương
ứng giá trị 1.2327 m 2 K/W
Giá trị-R cách nhiệt tăng cường
Với R-SI là 7 h.ft².°F/Btu tương ứng giá trị 1.2327 m 2 K/W