NGHIÊN CỨU VỀ NHÀ Ở DÙNG NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN VÀ TÁI TẠO TẠI HÀ NỘI

Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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.
1

Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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, sông Thao và sông
Lô của nước ta đều ở mức thấp nhất trong lịch sử.
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,

2

Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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 25 - 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.
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 tự nhiên,
năng lượng tái tạo trong công tác thiết kế, xây dựng và vận hành công trình
nhà ở thấp tầng tại Hà Nội.

3


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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.

Phương pháp luận nghiên cứu:
Luận văn sử dụng các phương pháp luận sau:
- Thu thập những thông tin về vấn đề thiết kế và xây dựng, vi khí hậu , mức
độ tiêu thụ điện và gas trong nhà ở thấp tầng.
- Khảo sát thống kê số liệu tiêu thụ năng lượng của một số nhà ở thấp tầng
tại Hà Nội.
- Phương pháp nội suy, phương pháp chuyên gia.
- Lựa chọn một khu vực minh họa cho kết quả nghiên cứu
- Tổng hợp, phân tích, đề xuất kiến nghị.

4


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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

sự tiêu thụ năng lượng, hướng đến bảo vệ môi trường và 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 lại lợi ích cho người sử dụng trong việc giảm chi phí điện

năng và tăng chất lượng sống.

5


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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, gió,
song biển, thác nước….
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
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.

6


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

1.1.1 Các nguồn năng lượng tự nhiên và tái tạo
1.3.4.2Năng 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.
2.3.4.2Năng 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

Hình 1-1. Sơ đồ phương pháp khai
thác địa nhiệt

khoảng 10 GW công suất điện địa nhiệt được lắp đặt trên thế giới đến năm
2007, cung cấp 0.3% nhu cầu điện toàn cầu. Thêm vào đó, 28 GW công suất

7


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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.
3.3.4.2Năng 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.
4.3.4.2Năng 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
Hình 1-2. Bản đồ vận tốc gió theo
và vì thế là khác nhau về áp suất mà không khí giữa xích đạo và 2 cực cũng
mùa

như không khí giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm của Trái Đất di động tạo
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

8


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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
1.3.4.2Nhà 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 doanh buôn
bán, còn các tầng trên dùng cho

Hình 1-3. Nhà ở liền kề phố.

9


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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
Hình 1-4. Nhà ở liền kề sân vườn

sân sau (chiếm khoảng 30%
đến 40% lô đất ).

2.3.4.2Nhà 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

Hình 1-5. Phối cảnh biệt thự

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 đa. Nhưng

10


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

giờ đây các dự án đã cho phép nhà biệt thự được xây dựng tối đa là 65% diện
tích đất.

Hình 1-6. Mặt bằng tầng 1 biệt thự
3.3.4.2Nhà 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


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

Hình 1-7. Nhà ở truyền thống
1.1.3 Khả năng 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

Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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 25 - 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


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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

Hình 1-8. Nhà máy điện mặt trời

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, 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
14


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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).
(Nguồn: />
•

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.

Hình 1-9. Nhà máy điện gió

(Nguồn:
/>

15


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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: />
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

Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

-

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

Hình 1-10. Khu nhà ở BedZED

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]

17


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

Project Name: BedZED (Beddington Zero Energy Development)
Year: 2002
Owner: Peabody Trust
Location: Beddington,
Surrey, England, UK
Building Type: MultiUse
Type: Extensive
System: Single Source
Provider
Size: 10000 sq.ft.

Hình 1-11. Tổng thể khu nhà ở BedZED

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

18


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

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. [30]
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 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


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

+ Thông gió tự nhiên kết hợp tua bin gió sẽ giảm tiêu thụ điện từ lưới điện
+ Mái cách nhiệt. [29]

Hình 1-12. Hình ảnh lắp đặt những tấm panel mặt trời trong
khu nhà Hockerton - Anh

-

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.

20


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

+ Quan điểm kiến trúc sinh thái, sử dụng năng lượng hiệu quả của một
số kiến trúc sư trên thế giới.
Kiến trúc sư Kenneth Yeang (Malaysia):
Ông được là một trong những KTS thiên tài có tính thách thức và cách tân
trong thiết kế nhà xứ nhiệt đới. Ông cho rằng việc tiêu hao năng lượng thấp
có thể cải thiện chất lượng cuộc sống của người sử dụng và sự nhạy bén cao
độ đối với địa hình đều phải bắt nguồn từ tự phản ứng trước môi trường xung
quanh của kiến trúc.
Ông là một trong số những kiến trúc sư đã trung thành với quan điểm về
kiến trúc trong mối quan hệ hữu cơ với tự nhiên từ thiết kế các công trình
thấp tầng đến các công trình cao tầng hiện đại. Theo quan điểm của ông khi
thiết kế người KTS xem xét tập hợp các quan hệ tương tác giữa công trình với
địa điểm xây dựng và phải phân tích được một cách kĩ càng những mối quan
hệ nào là thích hợp với từng địa điểm và từng thời gian cụ thể.
Kiến trúc sư Charles Corea (Ấn Độ)
Ông là một trong số những kiến trúc sư hàng đầu của kiến trúc đương đại
của Ấn Độ. Ông đưa ra 5 quan điểm trong thiết kế kiến trúc, nhất là đối với

thiết kế nhà ở - trong hoàn cảnh mà phần đông người dân không dùng điều
hòa nhiệt độ:
+ Bố cục mặt bằng có mái hiên xung quanh: không gian sinh hoạt chính
trong nhà có khoảng không gian đệm là hàng hiên trước khi tiếp xúc với môi
trường bên ngoài. Vì vậy, việc tiếp xúc giữa môi trường trong và ngoài nhà
qua cửa đi và cửa sổ của ngôi nhà không bị đột ngột gây bất lợi cho sức khỏe.
+ Trong điều kiện khí hậu có gió mát, không gian giao thông đóng vai trò
ống hút gió. Các không gian sinh hoạt được bố trí xung quanh trục giao
thông. Vì vậy tất cả các phòng trong ngôi nhà được thông gió. [1]

21


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

+ Lô gia được tổ chức như một không gian đệm bảo vệ cho không gian
sinh hoạt bên trong không bị thiêu đốt bởi ánh sáng hướng tây, nhưng vẫn đáp
ứng được yêu cầu thông gió. [1]
+ Chia nhỏ khối tích xây dựng thành những đơn vị nhỏ hơn bằng các lối có
mái che và sân trong. Việc tổ chức này sẽ tạo điều kiện cho gió thổi qua các
khu vực khác nhau của công trình tạo nên sự thông thoáng tối đa
+ Trong trường hợp nhà chia lô, lúc đó thông gió của ngôi nhà hoàn toàn
dựa vào hai đầu hồi nhà và mái. Vì vậy, để cho việc thông gió đạt hiệu quả
phương án thiết kế cần tạo được sự chênh lệch áp suất để hút gió. [1], [31]
[32], [33].
1.3 Tổng quan về nhà ở thấp tầng sử dụng năng lượng tự nhiên và tái
tạo tại Việt Nam
1.3.1 Tình hình năng lượng tại Việt Nam
Trong bối cảnh đó, các chuyên gia kinh tế năng lượng đã dự báo đến trước
năm 2020, Việt Nam sẽ phải nhập khoảng 12%-20% năng lượng, đến năm

2050 lên đến 50%-60%, chưa kể điện hạt nhân. Tình hình năng lượng hiện
nay của chúng ta, trong lĩnh vực điện năng chủ yếu dựa vào nhiệt điện và thủy
điện. Thủy điện tuy có tiềm năng phát triển nhưng lại phụ thuộc vào thời tiết,
nếu phát triển quá lớn chưa thể lường trước những biến đổi về dòng chảy tác
động tiêu cực đến môi trường sinh thái. Điện hạt nhân còn đang trong quá
trình chuẩn bị phương án…
Về xăng dầu, hiện nay chúng ta vẫn phải nhập khẩu, nhà máy lọc dầu Dung
Quất đưa vào sử dụng năm 2009, mới chỉ cung cấp được khoảng trên 5 triệu
tấn xăng dầu cho giao thông vận tải trong tổng số nhu cầu 15-17 triệu tấn, vẫn
phải nhập trên 10 triệu tấn. Đến năm 2020, khi đưa tiếp 2 nhà máy lọc dầu
vào hoạt động chúng ta có chừng 15-16 triệu tấn xăng dầu trong tổng nhu cầu

22


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

30-35 triệu tấn. Vẫn phải nhập ít nhất 15 triệu tấn! Rõ ràng, hiện nay chúng ta
chưa tự chủ được nhiều trong vấn đề năng lượng. Trong khi đó, những tác
động của thiếu điện hay tăng giá xăng đều ảnh hưởng xấu lập tức đến nền
kinh tế.
Hiện nay nhiều nước trên thế giới và các nước ASEAN cũng đang hành
động để tăng cường an ninh năng lượng. Và lời giải cho bài toán, đó cũng là
các năng lượng tái tạo và tìm ra nguồn năng lượng mới. Điều đó có thể xóa đi
hàng loạt cuộc chiến tranh dầu mỏ, hay những cuộc khủng hoảng dầu mỏ…
Bên cạnh yếu tố giá thành năng lượng, đây lại là một đóng góp rất đáng quan
tâm của những nguồn năng lượng mới. (Nguồn: SGGP Online)
1.3.2 Thực trạng nhà ở thấp tầng tại Việt Nam và Hà Nội
Từ năm 1954 đến năm 1965 ngành xây dựng Việt Nam góp phần đáng kể
trong xây dựng nói chung trong đó có nhà ở mới cho công nhân viên chức nhà

nước. Sau khi chiến tranh kết thúc (1975) công cuộc tái thiết đất nước, mở
rộng đô thị diễn ra nhanh chóng. Nhà ở luôn là nhu cầu cấp bách đối với đời
sống cán bộ công nhân
viên và nhân dân tại các đô
thị. Bước sang cơ chế thị
trường xóa bỏ bao cấp về
nhà ở với phương thức ban
đầu là " nhà nước và nhân
dân cùng làm", nhà nước
cấp đất từ 45-60m2 cho
một hộ để dân tự xây. Kết

Hình 1-13. Kiến trúc nhà ở tự phát

quả là kiến trúc hỗn tạp
của các khu nhà chia lô không những chưa đóng góp vào vẻ đẹp đô thị mà

23


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

đồng thời với sự thiếu đồng bộ của hạ tầng kĩ thuật gây ra sự ô nhiễm môi
trường.
Trong những năm gần đây sự xây dựng các khu nhà ở mới, các khu đô thị
mới phát triển. Khu đô thị mới được xây dựng hoàn chỉnh đồng bộ về cơ sở
hạ tầng kĩ thuật, hạ tầng xã hội trong một môi trường tự nhiên tốt đó là các
khu ở hiện đại có tiện nghi sinh hoạt cộng đồng tốt. Các căn hộ độc lập khép
kín đảm bảo thông thoáng, chiếu sáng tự nhiên. [1]
Cùng với nhịp độ phát triển nhà ở thấp tầng, cao tầng trên cả nước. Hiện

nay ở Hà Nội đã và đang triển khai trên 60 dự án các khu nhà ở mới hỗn hợp
từ nhà cao tầng đến thấp tầng như khu nhà Bắc Linh Đàm, khu đô thị mới
Định Công, Đại Kim, Khu Trung Hòa Nhân Chính, Trung Yên, Pháp Vân Tứ
Hiệp, Thanh Trì... tuy nhiên cùng với sự phát triển trên là những ảnh hưởng
môi trường gây ra bởi lĩnh vực xây dựng ngày càng nghiêm trọng. Phần lớn
nhà ở được xây dựng bằng kết cấu không thân thiện với môi trường gây ra
những sự lãng phí rất lớn về mặt năng lượng. Quy hoạch tổng thể thiếu tính
bền vững. Các giải pháp về tổ chức mặt bằng, nội thất, mặt đứng, tổ chức
không gian, hình thức kiến trúc chưa chú ý nhiều đến tính bền vững, thích
ứng khí hậu và hiệu quả về mặt năng lượng. [14]
Chất lượng nhà ở không ngừng được nâng cao với nhiều khu nhà mới
được hình thành đã góp phần vào việc chỉnh trang đô thị, tạo ra chỗ ở bền
vững như khu nhà ở Linh Đàm, Định Công, Làng Quốc tế Thăng Long tại Hà
Nội; Khu đô thị mới Nam Sài Gòn, Phú Mỹ Hưng tại Tp.HCM...). Nhà ở phát
triển đa dạng với các loại nhà biệt thự, nhà vườn, nhà liền kề, nhà chung cư
cao tầng, với kiến trúc đẹp và cơ cấu căn hộ hợp lý. Riêng tỷ lệ nhà chung cư
tại các đô thị trên cả nước đạt 3,72%, trong đó Hà Nội đạt 16,64%; Hải Phòng
đạt 5,8%; Đà Nẵng đạt 2,1%; Tp.HCM đạt 6,13%... ( Báo KINH DOANH số 83, ra
ngày 02/04/2011)

24


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

Hình 1-14. Biểu đồ thống kê nhà ở
Nguồn: ( Báo KINH DOANH số 83, ra ngày 02/04/2011)
( />%9F-t%C4%83ng-cao-%E1%BB%9F-th%C3%A0nh-th%E1%BB%8B )

1.3.3 Sự phát triển nhà ở sử dụng năng lượng tái tạo trong nhà ở thấp

tầng tại Hà Nội
1.3.3.1 Thực trạng sự quan tâm đến vấn đề sử dụng năng lượng trong
thiết kế nhà ở tại Hà Nội
Xét trên phương diện lý luận và thực tiễn trong 30 năm trở lại đây luôn tồn
tại hai xu hướng trái ngược nhau, một bên là xu hướng kiến trúc gắn bó với
khí hậu, hiệu quả về mặt năng lượng, ngược lại một bên nghiên cứu kiến trúc
hiện đại thế giới xong lại thiếu sự cân nhắc chọn lựa cho thích hợp với điều
kiện Việt Nam.
•

Xu hướng kiến trúc gắn bó với khí hậu, hiệu quả về mặt

năng lượng

25