Giải pháp nhà ở thấp tầng sd năng lượng tái tạo ở HN

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI CẢM ƠN 1
Đề tài “ Nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo tại
Hà Nội” được xuất phát từ quan điểm dưa ra những cách giải quyết
một trong những vấn đề mang tính thời sự hiện nay về việc sử dụng
năng lượng năng lượng tự nhiên trong các công trình xây dựng. Đây
là một đề tài không mới, nhưng những cách giải quyết một trong
những cách giải quyết sẽ luôn mới và luôn có xu hướng thay đổi theo
sự phát triển chung. Chính vì vậy, có những trở ngại để xây dựng
nghiên cứu một đề tài có ý nghĩa 1
PHẦN MỞ ĐẦU 2
Lý do chọn đề tài 2
Mục tiêu nghiên cứu 4
Đối tượng nghiên cứu 5
Nội dung nghiên cứu 5
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5
PHẦN A: NỘI DUNG 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ Ở THẤP TẦNG SỬ DỤNG
NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ TÁI TẠO TRÊN THẾ GIỚI VÀ
VIỆT NAM 6
1.1 Các khái niệm cơ bản 6
1.1.1 Các nguồn năng lượng tự nhiên và tái tạo 7
1.1.2Phân loại nhà ở thấp tầng 9
1.1.3 Khả năng áp dụng công nghệ sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo trong nhà ở
12
1.2 Tổng quan về nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới 13
1.2.1 Tình hình năng lượng trên thế giới 13
1.2.2 Tình hình sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới: 14
1.2.3 Kinh nghiệm sử dụng năng lượng tái tạo trong nhà ở thấp tầng trên thế giới 16
1.3 Tổng quan về nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo tại Việt Nam

22
1.3.1 Tình hình năng lượng tại Việt Nam 22
1.3.2 Thực trạng nhà ở thấp tầng tại Việt Nam và Hà Nội 23
1.3.3 Sự phát triển nhà bền vững, sử dụng năng lượng tái tạo trong nhà ở thấp tầng tại
Hà Nội 24
1.3.3.1 Thực trạng sự quan tâm đến vấn đề sử dụng năng lượng trong thiết kế nhà ở
tại Hà Nội 24
1.3.3.2 Rào cản và tính ưu việt của thiết kế kiến trúc sử dụng năng lượng tái tạo cho
nhà ở thấp tầng, những vấn đề nghiên cứu cần đặt ra 27
1.3.4 Kinh nghiệm sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo trong nhà ở tại Việt Nam . 29
1.4 Phương pháp luận nghiên cứu 37
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CHO VIỆC THIẾT KẾ NHÀ Ở
THẤP TẦNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ TÁI TẠO
39
2.1 Nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo, nhà ở hiệu suất năng lượng 39
2.1.1 Kiến trúc nhà ở sinh thái và bền vững 39
2.1.2 Kiến trúc nhà ở hiệu suất năng lượng 40
2.1. 3 Kiến trúc nhà ở năng lượng thấp 41
2.1.4 Nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo – tiết kiệm năng lượng 43
2.2 Điều kiện tự nhiên tại Hà Nội 45
2.3 Những yếu tố cơ bản trong thiết kế nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên
và tái tạo 47
2.3.1 Hướng công trình 47
2.3.2 Sự đối lưu không khí – Tổ chức thông gió tự nhiên 48
2.3.3 Thiết kế che nắng và chiếu sáng sử dụng ánh sáng tự nhiên 49
2.3.4 Khai thác các kinh nghiệm truyền thống 50
2.3. 5 Thiết kế lớp vỏ công trình 51
2.3.6 Sử dụng năng lượng tái tạo: Năng lượng mặt trời , năng lượng gió, địa nhiệt,
biogas 53
2.4 Cơ sở pháp lý, quy chuẩn tiêu chuẩn về tiết kiệm năng lượng 53

2.5 Yếu tố văn hoá xã hội 54
2. 6 Một số công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo 56
2.6.1 Công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời 56
2. 6.2 Công nghệ sử dụng năng lượng gió 58
2.6.3 Hầm biogas 61
2. 6.4 Công nghệ sử dụng năng lượng địa nhiệt 63
CHƯƠNG 3: KIẾN NGHỊ CÁC GIẢI PHÁP QUY HOẠCH, KIẾN
TRÚC NHÀ Ở THẤP TẦNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TỰ
NHIÊN VÀ TÁI TẠO TẠI HÀ NỘI 65
3.1 Quan điểm cần phát triển nhà ở sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo 65
3.2 Đề xuất các giải pháp quy hoạch, kiến trúc nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự
nhiên và tái tạo 66
3.2.1 Giải pháp quy hoạch, cây xanh và khoảng trống 66
3.2.2 Giải pháp thiết kế thụ động 71
3.3 Kiến nghị một số giải pháp sử dụng năng lượng tái tạo 79
3.3.1 Ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời cho nhà ở thấp tầng 79
3.3.2 Ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng gió cho nhà ở thấp tầng 84
86
3.3.3 Ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng Biogas cho nhà ở thấp tầng 86
3.3.4 Ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng địa nhiệt 88
3.3.5 Một số đề suất ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo vào trong nhà lô:
89
PHẦN B: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94
KẾT LUẬN 94
KIẾN NGHỊ 95
PHỤ LỤC 96
Tài liệu tham khảo tiếng Việt 96
Tài liệu tham khảo tiếng Anh 98
Danh mục hình vẽ:
Hình 1-1. Sơ đồ khai thác địa nhiệt.

Hình 1-2. Bản đồ vận tốc gió.
Hình 1-3. Nhà ở liền kề phố
Hình 1-4. Nhà ở liền kề sân vườn.
Hình 1-5. Phối cảnh nhà biệt thự
Hình 1-6. Mặt bằng tầng 1 biệt thự.
Hình 1-7. Nhà ở truyền thống.
Hình 1-8. Nhà máy điện mặt trời.
Hình 1-9. Nhà máy điện gió.
Hình 1-10. Khu nhà ở BEDZED.
Hình 1-11. Tổng thể khu nhà ở BEDZED.
Hình 1-12. Hình ảnh lắp đặt những tấm panel mặt trời trong khu nhà
Hockerton_Anh.
Hình 1-13. Kiến trúc nhà ở tự phát.
Hình 1-14. Nhà ở truyền thống của cư dân đồng bằng bắc bộ.
Hình 1-15. Cách bố trí không gian kiến trúc trong nhà ở truyền thống.
Hình 1-16. Nhà ở thời Pháp thuộc.
Hình 1-17. Một góc Hà Nội xưa nhìn từ trên cao.
Hình 1-18. Biệt thự phong cách miền trung nước Pháp trên phố Lê Hồng
Phong.
Hình 1-19. Biệt thự tần cổ điển đế chế trên phố Trần Hưng Đạo.
Hình 2-1. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng của các loại nhà trong một năm.
Hình 2-1. Biểu đồ mặt trời tại Hà Nội V=21,1độ Bắc.
Hình 2-3. Ứng dụng của pin năng lượng mặt trời.
Hình 2-4. Nguyên lý hoạt động của bình thái dương năng.
Hình 2-5. Cấu tạo tuabin gió.
Hình 2-6. Quá trình hình thành khí biogas.
Hình 2-7. Cấu tạo hầm biogas.
Hình 2-8. Ứng dụng khí biogas trong đời sống.
Hình 2-9. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện địa nhiệt.
Hình 3-1. Giải pháp bố cục xen kẽ và sân trong.

Hình 3-2. Tạo không gian sân trong và trồng cây xanh cho công trình.
Hình 3-3. Cách bố trí cây trước nhà.
Hình 3-4. Sự tác động của cây xanh tới nhiệt độ của công trình.
Hình 3-5. Bố trí cửa và vách ngăn đảm bảo thông gió.
Hình 3-6. Ảnh hưởng của việc bố trí hàng rào tới việc gió vào nhà.
Hình 3-7. Khoảng mở thông gió tự nhiên: sân trong và giếng trời.
Hình 3-8. Thông gió kết hợp lấy sang cho công trình.
Hình 3-9. Khoảng mở thông gió tự nhiên: sảnh và hiên.
Hình 3-10. Các kiểu gió xuyên phòng khi thay đổi vị trí và độ rộng cửa thoát
gió.
Hình 3-11. Thông gió từ hướng Nam sang hướng bắc thông qua giếng trời và
không có giếng trời.
Hình 3-12. Thông gió theo trục đứng của công trình.
Hình 3-13. Chọn kết cấu che nắng cho tám hướng ở Hà Nội.
Hình 3-14. Bố trí sân vườn phía trước và cây xanh phía trên ban công.
Hình 3-15. Giải pháp lấy sáng tự nhiên.
Hình 3-16. Góc di chuyển của mặt trời trong một năm.
Bảng 3-17. Bức xạ mặt trời trực tiếp trên bề mặt ngang tại Hà Nội
Hình 3-18. Cách lắp pin năng lượng mặt trời trên mái và các phương án bố trí
pin lưu trữ điện mặt trời.
Hình 3-19. Các phương pháp dùng lam che nắng gắn pin năng lượng mặt trời.
Hình 3-20. Bố trí pin năng lượng mặt trời một cách linh hoạt.
Hình 3-21. Pin năng lượng mặt trời tích hợp đung nước nóng kết hợp chiếu
sáng tự nhiên.
Hình 3-22. Lắp đặt tuabin gió trên nóc nhà
Hình 3-23. Lắp đặt tuabin gió kết hợp cầu hút nhiệt
Hình 3-24. Hệ thống thông gió kết hợp tuabin điện
Hình 3-25. Bố trí tận dụng phân, rác thải hữu cơ tạo ra khí biogas, phục vụ
cho sinh hoạt.
Hình 3-26. Làm mát và sưởi ấm bằng năng lượng địa nhiệt

Hình 3-27. Giải pháp kết hợp năng lượng mặt trời, năng lượng gió,
và thu nước mưa.
LỜI CẢM ƠN
Đề tài “ Nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo tại Hà
Nội” được xuất phát từ quan điểm dưa ra những cách giải quyết một trong
những vấn đề mang tính thời sự hiện nay về việc sử dụng năng lượng năng
lượng tự nhiên trong các công trình xây dựng. Đây là một đề tài không mới,
nhưng những cách giải quyết một trong những cách giải quyết sẽ luôn mới và
luôn có xu hướng thay đổi theo sự phát triển chung. Chính vì vậy, có những
trở ngại để xây dựng nghiên cứu một đề tài có ý nghĩa.
Đầu tiên tôi xin bầy tỏ long biết ơn sâu sắc đối với GS. TS. KTS
Nguyễn Hữu Dũng người đã tháo gỡ những khó khăn trong suốt quá trình
nghiên cứu, đã giúp đỡ, hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn. Đồng thời trong
quá trình nghiên cứu này tôi nhận được sự giúp đỡ rất lớn của TS. KTS
Hoàng Bích Lan. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đối với tiến sĩ.
Đồng thời tôi cũng xin cảm ơn giám đốc KTS Bùi Quý Ngọc văn phòng
tư vấn và chuyển giao công nghệ xây dựng trường Đại học Kiến Trúc Hà
Nội, Th.S Trần Mạnh Trần Mạnh Cường chủ nhiệm xưởng 9 Văn Phòng tư
vấn của trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội nơi tôi đang làm việc vì đã tạo
điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này theo đúng kế hoạch của trường.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè với
những đóng góp của họ cho toàn bộ quá trình nghiên cứu dù liên quan trực
tiếp hay gián tiếp đến đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn.
1
PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Vấn đề sử dụng năng lượng hiệu quả là một vấn đề toàn cầu hiện nay.
Việt Nam là một nước đang phát triển với tốc độ nhanh và nhu cầu sử dụng
năng lượng là rất lớn.

Việc tạo ra nguồn năng lượng phục vụ nhu cầu của chúng ta cần tiêu
tốn rất nhiều sức lực và năng lượng, đồng thời cũng gây ảnh hưởng xấu đến
môi trường sống của chúng ta. Hiểm hoạ nóng lên của trái đất, dẫn đến hiện
tượng băng tan ở các vùng cực của trái đất. Các nguồn năng lượng bị cạn kiệt,
môi trường ô nhiễm nặng nề, thiếu nước sinh hoạt trầm trọng….
- Hội nghị về biến đổi khí hậu toàn cầu diễn ra vào ngày 3-12 ở Bali
Indonesia nêu lên những hậu quả của biến đổi khí hậu trong đó một trong
những nguyên nhân chủ yếu là việc sử dụng quá nhiều năng lượng tạo ra các
tác nhân gây biến đổi khí hậu toàn cầu một cách nghiêm trọng. Hội thảo cũng
đưa ra những giải pháp cấp bách mang tính toàn cầu là sử dụng năng lượng
hiệu quả, khai thác những nguồn năng lượng mới có khả năng tái tạo, không
ảnh hưởng đến môi trường giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng
hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt. Giảm lượng khí thải khi ô xít cacbon và
các nguồn khí gây hiệu ứng nhà kính khác.
- Hội thảo khoa học về năng lượng Đan Mạch tổ chức vào giữa tháng
11/2007 tại Hà Nội. Trong đó Đan Mạch tự đặt nhiệm vụ cho mình là tìm và
khai thác các nguồn tài nguyên năng lượng ngay tại nước mình như nắng, gió,
thủy triều, địa nhiệt, sinh khối; không sử dụng nhưng công nghệ mà nguyên
liệu hoàn toàn phụ thuộc vào nước ngoài. Chương trình an ninh năng lượng
quốc gia được đặt chung với chương trình bảo vệ môi trường, thành một hệ
thống hoàn chỉnh, tương tác đa chiều.
2
Trong tất cả các lĩnh vực trong đó có kiến trúc tiết kiệm năng lượng
(sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo) đang trở thành vấn đề quan tâm
hàng đầu trên thế giới hiện nay. Vấn đề biến đổi khí hậu đang diễn ra ngày
càng trầm trọng trên toàn thế giới mà nguyên nhân chủ yếu là việc sử dụng
năng lượng gây tác động xấu đến sự biến đổi này. Các chương trình hành
động tiết kiệm năng lượng đang diễn ra ở khắp các quốc gia toàn cầu.
- Tại Hội nghị LHQ về biến đổi khí hậu diễn ra tại Copenhagen (Đan
Mạch) vào tháng 12 năm 2009, Dự thảo đặt mục tiêu giữ cho nhiệt độ Trái đất

không tăng quá 1,5°C hoặc 2°C so với thời kỳ tiền công nghiệp, để ngỏ 3 sự
lựa chọn về hạn mức cắt giảm khí thải toàn cầu vào năm 2020 so với năm
1990, gồm các mục tiêu 50%, 80% và 95%.
Ở Việt Nam trong ngành kiến trúc nói riêng vấn đề tiết kiệm năng
lượng hiệu quả cũng đã được quan tâm từ lâu nhưng phần lớn là các giải pháp
kiến trúc thích ứng khí hậu truyền thống chưa thực sự hiệu quả trong thời đại
ngày nay. Đặc biệt trong nhà ở thấp tầng ở Việt Nam điều này càng ít được
quan tâm.
Cũng theo EVN, nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao. Chỉ riêng tháng
5 vừa qua, phụ tải toàn hệ thống trung bình đạt khoảng 285 triệu kWh/ngày
(tăng hơn 15% so với cùng kỳ năm 2009), sản lượng điện ngày cao nhất đạt
tới gần 290 triệu kWh/ngày - một con số quá lớn. Cùng đó, tình hình thời tiết
diễn biến phức tạp, những năm gần đây nắng nóng kéo dài diễn ra trên diện
rộng cũng ảnh hưởng không nhỏ đến ngành điện. Mùa khô năm nay, dòng
chảy từ thượng nguồn Trung Quốc vào 3 nhánh sông Đà, sô ng Thao và
sông Lô của nước ta đều ở mức thấp nhất trong lịch sử.
3
Thời gian vừa qua, một số nhà máy nhiệt điện lớn như Cẩm Phả, Sơn
Động, Hải Phòng 1, Quảng Ninh 1 liên tục gặp sự cố, phải ngừng hoạt động
để đại tu, sửa chữa, gây thiếu hụt khoảng 1.000 MW. Theo Bộ Công Thương,
100% các dự án nhà máy nhiệt điện chậm tiến độ, có dự án chậm tới 5-6 năm,
khiến kế hoạch cung cấp điện theo dự kiến không đảm bảo.
Nhu cầu về nhà ở tại các đô thị Việt Nam phát triển mạnh và đa dạng,
nhưng bên cạnh đó, nhu cầu về năng lượng, và môi trường sống là rất lớn, nó
ảnh hưởng trực tiếp đến việc sử dụng năng lượng của người dân, và khả năng
đáp ứng của các nhà cung cấp.
Khả năng tiết kiệm năng lượng trong các ngôi nhà thấp tầng:
Theo các chuyên gia, tiềm năng tiết kiệm năng lượng tại các khu nhà ở thấp
tầng tương đối lớn, khoảng 10 - 40%. Các khu nhà ở thấp được xây dựng sau
với quy mô lớn thì việc thực hiện tiết kiệm năng lượng sẽ tốt hơn nếu như các

khu nhà ở thấp tầng này có hệ thống nước nóng mặt trời, hệ thống điều hoà
không khí, cửa sổ dùng kính cách nhiệt
“Chính vì lí do đó mà việc nghiên cứu về nhà ở sử dụng năng lượng tự
nhiên và tái tạo tại Hà Nội là hết sức cần thiết.”
Mục tiêu nghiên cứu
Nhằm tạo những giải pháp quy hoạch, kiến trúc sử dụng năng lượng
hiệu quả, tạo ra môi trường vi khí hậu tiện nghi phù hợp với người ở.
Đề xuất giải pháp kiến trúc áp dụng năng lượng tự nhiên, năng lượng
tái tạo tận dụng triệt để năng lượng từ tái tạo như: gió, mặt trời, nước mưa,
nhằm tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường sinh thái.
4
Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Nhà ở thấp tầng tại Hà Nội.
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu khả năng sử dụng năng lượng tái tạo
trong công tác thiết kế, xây dựng và vận hành công trình nhà ở thấp tầng tại
Hà Nội.
Nội dung nghiên cứu
Nội dung: Nghiên cứu về vấn đề sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới
và Việt Nam, ứng dụng trong nhà ở thấp tầng để tìm ra mô hình phù hợp nhất
với điều kiện thực tế
Các giải pháp kiến trúc sử dụng kĩ thuật truyền thống hoặc công nghiệp
dựa trên nền tảng kiến trúc hiện tại như công nghệ số, các kĩ năng trong cách
thức sử dụng vật liệu mới, chiến lược tái tạo hàng loạt những sản phẩm xây
dựng hoặc hiểu biết về tiến trình lịch sử của kết cấu nhà ở trong môi trường tự
nhiên, nhằm đưa ra mô hình nhà ở phù hợp với môi trường khí hậu ở Hà Nội.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái tạo sẽ giảm gánh
nặng về năng, hướng đến phát triển bền vững.
- Đóng góp một phần vào thực hiện các chương trình hành động tiết
kiệm năng lượng Quốc gia.

- Nhằm hạn chế tối đa sự phụ thuộc vào công nghệ máy móc, nhiên liệu
nhập từ nước ngoài.
- Đem đến lợi nhuận cho người sử dụng, tăng chất lượng sống.
5
PHẦN A: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ Ở THẤP TẦNG SỬ
DỤNG NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ TÁI TẠO TRÊN
THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.1 Các khái niệm cơ bản
Theo luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả số 502010QH12 ngày
28/06/2010
Tài nguyên năng lượng không tái tạo gồm than đá, khí than, dầu mỏ, khí
thiên nhiên, quặng urani và các tài nguyên năng lượng khác không có khả
năng tái tạo.
Tài nguyên năng lượng tái tạo gồm sức nước, sức gió, ánh sáng mặt trời,
địa nhiệt, nhiên liệu sinh học và các tài nguyên năng lượng khác có khả năng tái
tạo.
Năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là năng lượng từ những
nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn. Nguyên tắc cơ
bản của việc sử dụng năng lượng tái sinh là tách một phần năng lượng từ các
quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào trong các sử dụng kỹ
thuật. Các quy trình này thường được thúc đẩy đặc biệt là từ Mặt Trời.
Trong cách nói thông thường, năng lượng tái tạo được hiểu là những
nguồn năng lượng hay những phương pháp khai thác năng lượng mà nếu đo
bằng các chuẩn mực của con người thì là vô hạn. Vô hạn có hai nghĩa: Hoặc
là năng lượng tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành cạn kiệt vì sự sử
dụng của con người (thí dụ như năng lượng Mặt Trời) hoặc là năng lượng tự
6
tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục (thí dụ như năng lượng sinh khối)
trong các quy trình còn diễn tiến trong một thời gian dài trên Trái Đất.

1.1.1 Các nguồn năng lượng tự nhiên và tái tạo
1.1.1.1 Năng lượng mặt trời:
Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất
phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt hạ nguyên tử
khác phóng ra từ ngôi sao này. Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho
đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm
nữa.
Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển
các quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên Trái Đất. Ngay ngoài khí
quyển Trái Đất, cứ mỗi một mét vuông diện tích vuông góc với ánh nắng Mặt
Trời, chúng ta thu được dòng năng lượng khoảng 1.400 joule trong một giây.
Năng lượng bức xạ điện từ của Mặt Trời tập trung tại vùng quang phổ
nhìn thấy. Mỗi giây trôi qua, Mặt Trời giải phóng ra không gian xung quanh.
1.1.1.2 Năng lượng địa nhiệt:
Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái
Đất. Năng lượng này có nguồn gốc từ
sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ
hoạt động phân hủy phóng xạ của các
khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời
được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất.
Chúng đã được sử dụng để nung và tắm
kể từ thời La Mã cổ đại, nhưng ngày
nay nó được dùng để phát điện. Có
khoảng 10 GW công suất điện địa nhiệt
được lắp đặt trên thế giới đến năm
7
Hình 1-1. Sơ đồ phương pháp khai
thác địa nhiệt
2007, cung cấp 0.3% nhu cầu điện toàn cầu. Thêm vào đó, 28 GW công suất
nhiệt địa nhiệt trực tiếp được lắp đặt phục vụ cho sưởi, spa, các quá trình công

nghiệp, lọc nước biển và nông nghiệp ở một số khu vực.
1.1.1.3 Năng lượng thuỷ triều:
Năng lượng thủy triều hay điện thủy triều là lượng điện thu được từ
năng lượng chứa trong khối nước chuyển động do thủy triều. Hiện nay một số
nơi trên thế giới đã triển khai hệ thống máy phát điện sử dụng năng lượng
thuỷ triều.
1.1.1.4 Năng lượng gió:
Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí
quyển Trái Đất. Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng
mặt trời. Sử dụng năng lượng gió là một
trong các cách lấy năng lượng xa xưa
nhất từ môi trường tự nhiên và đã được
biết đến từ thời kỳ Cổ đại.
Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt
Trái Đất không đồng đều làm cho bầu
khí quyển, nước và không khí nóng
không đều nhau. Một nửa bề mặt của
Trái Đất, mặt ban đêm, bị che khuất
không nhận được bức xạ của Mặt Trời và
thêm vào đó là bức xạ Mặt Trời ở các
vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các
cực, do đó có sự khác nhau về nhiệt độ
và vì thế là khác nhau về áp suất mà không khí giữa xích đạo và 2 cực cũng
như không khí giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm của Trái Đất di động tạo
8
Hình 1-2. Bản đồ vận tốc gió theo
mùa
thành gió. Trái Đất xoay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không khí và
vì trục quay của Trái Đất nghiêng đi (so với mặt phẳng do quỹ đạo Trái Đất
tạo thành khi quay quanh Mặt Trời) nên cũng tạo thành các dòng không khí

theo mùa.
Do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis được tạo thành từ sự quay quanh
trục của Trái Đất nên không khí đi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không
chuyển động thẳng mà tạo thành các cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau
giữa Bắc bán cầu và Nam bán cầu. Nếu nhìn từ vũ trụ thì trên Bắc bán cầu
không khí di chuyển vào một vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ và
ra khỏi một vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ. Trên Nam bán cầu thì chiều
hướng ngược lại.
1.1.2 Phân loại nhà ở thấp tầng
1.1.2.1 Nhà ở liên kế:
Đây là loại nhà thường gặp ở thành phố nhỏ, thị trấn phục vụ những gia
đình thị dân. Để đảm bảo tính kinh tế và tiết kiệm đất cho thành phố, mỗi gia
đình chỉ có 2 hướng tiếp xúc trước và sau với thiên nhiên. Mỗi gia đình sẽ
được sử dụng diện tích không gian suốt từ tầng trệt đến tầng thượng ( khối
nhà thường cao từ 2 dến 3 tầng ). Ngoài diện tích dành cho nhà ở còn có diện
tích cho sân vườn ( với tỷ lệ từ
20% đến 30% diện tích lô đất ).
Loại nhà này thường có diện tích
đất trung bình từ 60 - 120m2 và
thường chia làm hai loại như sau :
- Nhà ở liền kề phố: Nhà có
mặt tiền trực tiếp liên hệ với hè
phố để lợi dụng tầng trệt kinh
9
Hình 1-3. Nhà ở liền kề phố.
doanh buôn bán, còn các tầng trên dùng cho việc sinh hoạt và nghỉ ngơi của
gia đình. Nhà chỉ có sân trong ( chiếm 20% đến 25% lô đất).
Nhà liền kề sân vườn : Là loại
nhà có vườn phía trước và sân
có thể ở phía sau, mặt tiền từ

6 đến10m, hình thức giống
nhà liền kề phố nhưng nhà
được lùi vào khoảng 3m so
với hàng rào, có vườn trước
sân sau (chiếm khoảng 30%
đến 40% lô đất ).
1.1.2.2 Nhà biệt thự:
Đây là loại nhà
thấp tầng ( 1 đến 3 tầng
) cũng có sân vườn bao
quanh, phục vụ cho gia
đình có đời sống kinh
tế cao, thu nhập dồi
dào. Ngôi nhà nằm
trong khuôn viên có rào
dậu cổng riêng với khoảng diện tích trung bình từ 300 - 800m2 chủ yếu được
xây dựng bằng những vật liệu sang trọng và kiên cố. Biệt thự cần có các công
trình phụ như garage ôtô ( cho từ 1- 2 xe ), chỗ ở cho người phục vụ hay chổ
để dụng cụ làm vườn v.v cùng sân thoáng vườn cảnh và cây bóng mát để
nghỉ ngơi ngoài trời. Mật độ xây dựng trên lô đất khoảng 25% đến 40% là tối
10
Hình 1-5. Phối cảnh biệt thự
Hình 1-4. Nhà ở liền kề sân vườn
đa. Nhưng giờ đây các dự án đã cho phép nhà biệt thự được xây dựng tối đa là
65% diện tích đất.

1.1.2.3 Nhà ở truyền thống ( nhà ở dân gian):
Nhà ở dân gian đã trải qua một quá trình chuyển biến từ nhà sàn đến nhà
nền đất. Nhà nền đất vùng xuôi có kết cấu khung tre hay gỗ, thường làm vách
và lợp bằng tranh, rạ hay lá dừa nước; nếu là kết cấu khung gỗ loại tốt lại

thường được lợp bằng ngói, tường bao quanh bằng gạch với vì kèo gỗ.
Khuôn viên nhà bao gồm: nhà chính, nhà phụ (nhà ngang, nhà bếp) và
chuồng gia súc cùng sân, vườn, ao, giếng hoặc bể nước và hàng rào, tường
vây quanh, cổng ngõ. Nhà chính thường có số gian lẻ (1, 3 hay 5) cùng với 1
hoặc 2 chái. Nhà chính thường quay về hướng nam, hướng này có thể đón ánh
nắng khi trời lạnh, đón được gió mát để giải nồng. Phía trước thường trồng
cây có tán cao đề làm cảnh, đón gió tốt. Phía sau, trồng cây bụi để ngăn gió
lạnh.
11
Hình 1-6. Mặt bằng tầng 1 biệt thự
1.1.3 Khả năng áp dụng công nghệ sử dụng năng lượng tự nhiên và tái
tạo trong nhà ở
Điều kiện tự nhiên ở Việt Nam rất thuận lợi cho sử dụng năng lượng
mặt trời với 2.000-2.500 giờ nắng mỗi năm tương đương gần 44 triệu tấn dầu
quy đổi, nhưng lâu nay Việt Nam lại chưa khai thác hợp lý nguồn tài nguyên
này. Không những vậy, nguồn năng lượng gió và địa nhiệt sẵn có và khá dồi
dào, là một trong những nguồn năng lượng của tương lai.
Hiện nay tỷ lệ nhà thấp tầng tại Hà Nội chiếm khoảng hơn 80%. Ngoài
ra Việt Nam có tỉ lệ điện dùng cho ánh sáng sinh hoạt chiếm tỉ lệ 41,7%.
Trong khi đó tỉ lệ này ở các nước chiếm 15-23%. Vân Nam - Trung Quốc: 12-
13%, Hàn Quốc: 14,4%, Đài Loan: 21,7%, Thái Lan: 22%, Ba Lan: 22,5%.
Tỷ lệ điện dùng cho ánh sáng sinh hoạt cao là một yếu tố chính gây mất cân
đối của hệ thống điện trong giờ cao điểm tối, ảnh hưởng xấu đến hiệu quả đầu
tư hệ thống điện, và cả nhu cầu dùng điện lâu dài của người dân.
12
Hình 1-7. Nhà ở truyền thống
Trong một ngôi nhà, các thành phần sử dụng năng lượng bao gồm hệ
thống điều hoà không khí, hệ thống chiếu sáng, và các thiết bị phụ trợ khác
như bơm nước, thông gió Theo các chuyên gia, tiềm năng tiết kiệm năng
lượng tại các khu nhà ở thấp tầng tương đối lớn, khoảng 10 - 40%. Các khu

nhà ở thấp được xây dựng sau với quy mô lớn thì việc thực hiện tiết kiệm
năng lượng (TKNL) sẽ tốt hơn nếu như các khu nhà ở thấp tầng này có hệ
thống nước nóng mặt trời, hệ thống điều hoà không khí, cửa sổ dùng kính
cách nhiệt
1.2 Tổng quan về nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới
1.2.1 Tình hình năng lượng trên thế giới
Thế giới sẽ lâm vào một cuộc khủng hoảng năng lượng nghiêm trọng trong
vòng một phần tư thế kỷ tới nếu như cơ sở hạ tầng của ngành công nghiệp dầu
khí toàn cầu không được nhanh chóng nâng cấp, cơ quan năng lượng quốc tế
IEA vừa lên tiếng cảnh báo.
Theo bản báo cáo thường niên Triển vọng năng lượng thế giới của IEA, căn
cứ theo xu hướng tiêu thụ hiện tại, nhu cầu năng lượng toàn cầu sẽ tăng lên
tới trên 50% vào trước năm 2030, mức tăng mà nguồn cung hiện tại không thể
nào theo kịp. (Nguồn: Washingtonpost, 11/2005 )
Hiện nhiều nguồn năng lượng có thể phục hồi, như năng lượng địa nhiệt,
nhiên liệu sinh học hoặc năng lượng thủy triều, được dự đoán sẽ có bước
nhảy vọt, và các loại năng lượng tái sinh đến năm 2050 sẽ bắt đầu thách thức
sự thống trị hiện nay của các loại nhiên liệu hoá thạch. năng lượng sinh học
và thuỷ điện hiện được sử dụng nhiều nhất.
Hội đồng năng lượng gió toàn cầu dự đoán, gió có thể cung cấp 34% lượng
điện của thế giới vào năm 2050. Cũng không chịu thua kém, năng lượng mặt
13
trời được đánh giá cũng đóng vai trò quan trọng trong thời gian tới. Theo dự
đoán của Hội đồng năng lượng có thể phục hồi của Mỹ, năng lượng tái tạo
chiếm 25% tổng lượng năng lượng sử dụng trên toàn cầu vào năm 2025, trong
khi Hiệp hội ngành công nghiệp mặt trời của Đức tính toán cầu tiêu thụ năng
lượng mặt trời sẽ tăng so với nhiên liệu hoá thạch vào gần cuối thập kỷ này.
1.2.2 Tình hình sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới:
* Tại Châu Âu: Theo thống kê thì các nước châu Âu đang có rất nhiều chiến
lược sử dụng năng lượng tai tạo thay thế năng lượng hoá thạch truyền thống:

• Đan Mạch: Đang hướng tới mục tiêu trở thành một quốc gia không sử
dụng nhiên liệu hóa thạch, đồng thời được biết đến là nước xuất khẩu công
nghệ năng lượng lớn nhất tại châu Âu và là nơi khai sinh công nghệ sản xuất
điện từ gió. Hiện số tua bin gió mà một số công ty lớn như Vestas, Siemens,
Gamesa tại Đan Mạch xuất khẩu chiếm đến hơn 30% số tua bin gió trên toàn
thế giới. Hướng phát triển năng lượng sạch tại Đan Mạch cũng nhận được sự
hỗ trợ mạnh về mặt tài chính từ một số tổ chức như ATP Pension Fund,
14
Hình 1-8. Nhà máy điện mặt trời
DONG Energy, và AP Pension. Có thể nói Đan Mạch là một ví dụ điển hình
trong việc sử dụng “công nghệ sạch”, một số tổ chức như Copenhagen
Capacity (Cơ quan xúc tiến đầu tư Copenhagen), Copenhagen Cleantech
Cluster và Cleantech Scandinavia, tạo điều kiện thuận lợi cho các doanh
nghiệp tìm kiếm cơ hội mở rộng hoạt động kinh doanh, hợp tác quốc tế, thu
hút đầu tư, cũng như việc tìm kiếm đối tác trong nghiên cứu và phát triển
(R&D).
• Đức: Là một trong những nước đi tiên phong trong việc phát triển năng
lượng sạch, và hiện được coi là “trung tâm điện mặt trời” thế giới bởi hơn
50% trong tổng số nguồn điện mặt trời trên toàn cầu được tạo ra và sử dụng
tại Đức. Để có được điều này, trước hết phải kể đến chính sách ưu tiên sử
dụng năng lượng sạch của Chính phủ Đức. Trong năm 2009, nguồn năng
lượng sạch đã đạt tỷ trọng 15% trong tổng sản lượng điện tiêu dùng tại nước
này. Đức cũng là một trong số những quốc gia ở châu Âu đầu tư khá mạnh
tay trong lĩnh vực năng lượng sạch, với số vốn lên đến 383 triệu USD - tăng
217% so với năm 2008. “Chiến lược công nghệ cao” của Chính phủ Đức, với
ước tính chi phí lên đến 15 tỷ
euro trong giai đoạn từ năm
2006 - 2009, đã góp phần giải
quyết việc làm cho hơn
260.000 công nhân trong ngành

công nghiệp năng lượng. Mục
tiêu của Đức là sẽ sản xuất 50%
sản lượng điện từ gió và năng
lượng mặt trời vào năm 2050.
15
Hình 1-9. Nhà máy điện gió
Thụy Điển: Là một quốc gia có tầm nhìn bao quát về hướng phát triển năng
lượng sạch, với 43,3% mức năng lượng tiêu thụ là năng lượng tái sinh. Thụy
Điển có thể tự hào với bạn bè quốc tế về hai dự án “thành phố phát triển bền
vững”, đó là Tomorrow tại Stockholm, trong đó Malmo có thể coi là một ví
dụ điển hình về “thành phố xanh”, bởi 39,9% mức tiêu thụ năng lượng là
năng lượng tái sinh. Trong giai đoạn từ 1990 - 2008, GDP của Thụy Điển
tăng 48%, trong khi đó lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính giảm 9%. Những
chính sách ưu tiên của Chính phủ, cùng với hoạt động của một số tổ chức về
môi trường quốc tế như Society of Nature Conservation, WWF, Greenpeace,
là một trong những động lực chính thúc đẩy công nghệ sạch của Thụy Điển
phát triển. Ngoài ra, sự hỗ trợ về mặt tài chính cho một số tổ chức như AP7
Pension Fund, Northzone Ventures, Sustainable Technologies Funds và SEB
Venture Capital, có thể dễ dàng thấy rằng Thụy Điển là một quốc gia có tiềm
năng phát triển mạnh mẽ công nghệ sạch.
(Nguồn: />nghe-sach-hang-dau-trai-dat-8002-10534.html)
1.2.3 Kinh nghiệm sử dụng năng lượng tái tạo trong nhà ở thấp tầng trên
thế giới
+ Kinh nghiệm nghiên cứu từ những dự án xây dựng.
Những nỗ lực hướng đến sự bền vững là chủ đề toàn cầu hiện nay. Tuy
nhiên, đã có nhiều tổ chức của nhiều Quốc gia nghiên cứu về bền vững, nhà ở
sử dụng năng lượng tái tạo trong nhiều năm.
16
- Khu nhà Bedzed-Anh
Giữa năm 1990 kiến trúc sư Bill Dunster thiết kế nhà sử dụng năng

lượng mặt trời. Sau đó ông phát triển thành khu nhà có vườn trên mái. Một
thời gian sau ông hợp tác với Chris Twinn đề xuất mô hình nhà ở không sử
dụng nguồn năng lượng hóa thạch. Đề xuất của hai ông được sự hỗ trợ của
Bioregional, Sutton Council, the World Wildlife Fund và BedZED
(Beddington Zero Energy Development) phát triển mô hình này như một mô
hình nhà ở mẫu cho sự
giảm thiểu khí các bon
trong phát triển đô thị.
Dự án xây dựng bởi
BedZED bao gồm 84
ngôi nhà hoàn thành vào
năm 2002. Quan điểm
thiết kế ở đây cũng tương
đồng với ngôi nhà ở của
Vale nhưng những
nguyên tắc này được áp
dụng cho khu đô thị đông đúc. Các ngôi nhà quay về hướng nam với kết cấu
bê tông cách nhiệt, hệ thống thông gió tự nhiên trên mái nhà. ở đây đã sử
dụng rộng rãi vật liệu tái chế. Mỗi căn hộ mở ra không gian vườn kết hợp
vườn tận dụng không gian trên mái, toàn bộ tạo thành một hệ sinh thái. [30]
Project Name: BedZED (Beddington Zero Energy Development)
Year: 2002
Owner: Peabody Trust
Location: Beddington, Surrey, England, UK
17
Hình 1-10. Khu nhà ở BedZED
Building Type: Multi-Use
Type: Extensive
System: Single Source
Provider

Size: 10000 sq.ft.
Slope: 1%
Access: Accessible,
Private
Submitted by:
Greenroofs.com
Designers/Manufacturers
of Record:
Architect: Bill Dunster architects ZEDfactory Ltd
Developer: Peabody Trust
Environmental Consultant: BioRegional Development Group
Các ngôi nhà trong khu dân cư này có kiến trúc khá hiện đại, từng căn
hộ có vườn riêng. Cửa sổ sử dụng loại kính 3 lớp và những bức tường dày
nửa mét luôn giữ nhiệt độ ôn hòa quanh năm. Một hệ thống thông gió đưa
không khí trong lành vào trong mỗi nhà và giữ lại hơi nóng của không khí đi
ra ngoài, hệ thống này có thể giảm tới 70% hơi nóng. Các nhà trồng cây
hướng về phía Nam để giữ lại ánh sáng và hơi nóng của mặt trời. Ngoài ra
tấm kính năng lượng mặt trời. Hầu hết vật liệu sử dụng ở đây là vật liệu có
khả năng tái chế cao, năng lượng hàm chứa thấp. Ví dụ như dầm thép được
lấy từ công trình đã bị phá hủy. Toàn bộ các vật liệu được khai thác gần như
tại chỗ, trong vòng bán kính không quá 35km.
Tại Mĩ, các công trình "ngốn" khoảng 40% năng lượng - cao hơn 10% so với
các phương tiện giao thông - và thải ra cùng một tỉ lệ khí CO
2
. Khi cả thế giới
18
Hình 1-11. Tổng thể khu nhà ở BedZED
đang tìm cách thích ứng với cuộc sống không có những nguồn nhiên liệu
hydrocacbon giá rẻ, thì việc cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng ngày càng
trở nên quan trọng. BedZED và những sáng kiến khác cho thấy việc giảm bớt

năng lượng tiêu thụ không nhất thiết phải cần đến những công nghệ quá cao,
đôi lúc chỉ cần một sự thiết kế thông minh là đủ. Chìa khóa nằm ở việc tìm ra
những cách đơn giản nhất có thể để tối ưu hóa hiệu suất sử dụng năng lượng.
Đơn giản cũng có nghĩa là rẻ: chi phí xây dựng một ngôi nhà trong khu
BedZED không đắt hơn so với một ngôi nhà bình thường, nhưng giá sẽ giảm
nếu xây nhiều ngôi nhà cùng lúc.
- Khu nhà Hockerton- Anh:
Là một mô hình khu nhà sinh thái như một bằng chứng cho hình thức kiến
trúc thân thiện môi trường và sử dụng năng lượng hiệu quả:
+ Tiết kiệm 90% so với những ngôi nhà bình thường.
+ Độc lập sử dụng và xử lý nước bằng cách sử dụng hệ thống thu nước
mưa từ mái và hệ thống sử lý nước để có thể dùng được.
+ Sưởi ấm bằng địa nhiệt.
+ Tiết kiệm 70% năng lượng sưởi ấm
+ Sử dụng cửa sổ hai lớp cách nhiệt bên ngoài
+ Tường dày 300mm
19
+ Thông gió tự nhiên kết hợp tua bin gió sẽ giảm tiêu thụ điện từ lưới điện
+ Mái cách nhiệt. [29]
Khu nhà Nakajima - Nhật Bản
Gồm 12 nhà ở hai tầng chia làm 6 block được xây dựng năm 1999. Công trình
được thiết kế bởi KTS Yasumitu Maturiaga là hình ảnh điển hình của mô hình
kiến trúc sinh thái, sử dụng năng lượng hiệu quả trong đô thị. Với lối đi lại có
cây xanh, những mương nước nhỏ, không gian dành cho giao thông kết nối
cộng đồng tạo ra cuộc sống sinh thái thân thiện với môi trường, bảo vệ sự đa
dạng sinh thái của người ở. Khu nhà được thiết kế hiệu quả năng lượng với
vườn trên mái, tính toán thông gió tự nhiên. Mái hiên, khoảng mở được cân
nhắc dựa trên tính toán đường dịch chuyển của mặt trời. Vật liệu sử dụng có
năng lượng hàm chứa thấp và thân thiện với môi trường, khả năng tái sử dụng
cao.

+ Quan điểm kiến trúc sinh thái, sử dụng năng lượng hiệu quả của
một số kiến trúc sư trên thế giới.
20
Hình 1-12. Hình ảnh lắp đặt những tấm panel mặt trời trong
khu nhà Hockerton - Anh