Xu hướng Công trình cân bằng năng lượng – Zero Energy Buildings (ZEBs)

Các công trình cân bằng năng lượng – Zero Energy Buildings (ZEBs) hiện đang là xu hướng tiên phong nổi bật để giải quyết bài toán tìm kiếm các cấu trúc thân thiện với môi trường và tiết kiệm năng lượng.

Công trình cân bằng năng lượng ZEB
Tòa nhà Văn phòng Tony Fruit, Thành phố Hồ Chí Minh

Đúng như tên gọi của nó, Các công trình cân bằng năng lượng là những tòa nhà có khả năng tạo ra lượng năng lượng bằng với lượng tiêu thụ, hay năng lượng ròng bằng không. Các tòa nhà và công trình xây dựng chiếm gần 40% lượng khí thải carbon toàn cầu. Ngoài ra, các tòa nhà cũng tiêu thụ khoảng 36% tổng năng lượng tiêu thụ thế giới và lượng điện sử dụng trong lĩnh vực xây dựng hiện chiếm khoảng 55% toàn cầu. Vì vậy, các tòa nhà này tích hợp các công nghệ tiên tiến và các chiến lược thiết kế để giảm thiểu tối đa mức tiêu thụ năng lượng đồng thời khai thác các nguồn năng lượng tái tạo để đáp ứng nhu cầu năng lượng còn lại.

Qua bài viết này, NCSE sẽ giúp người đọc làm quen với các khái niệm cốt lõi của ZEB, làm sáng tỏ tầm quan trọng cũng như nguyên tắc thiết kế và tác động của chúng đối với tương lai của ngành xây dựng.

Cân bằng năng lượng – ZEB là gì?

Các tòa nhà sử dụng năng lượng ròng bằng không hoặc gần bằng không (ZEB) là những tòa nhà có hiệu quả năng lượng cao và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo để đáp ứng nhu cầu năng lượng. Qua đó, tổng lượng năng lượng mà tòa nhà sử dụng bằng với lượng năng lượng tái tạo được tạo ra tại chỗ hàng năm.
Các tòa nhà cân bằng năng lượng giúp giảm tác động và bảo vệ môi trường, có tính bền vững và ổn định, đồng thời cải thiện an ninh năng lượng, tăng sự thoải mái cho người sử dụng và giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì.
Các hạng mục tiêu thụ năng lượng hàng đầu trong các tòa nhà là hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC); hệ thống chiếu sáng; các máy nước nóng, tủ lạnh, tủ đông, máy sấy và các thiết bị điện tử khác.

Công trình cân bằng năng lượng ZEB
Các công trình xanh phát triển nhanh tại Việt Nam trong nhữn năm gần đây

Các Phương pháp tiếp cận cân bằng năng lượng

Chiến lược thụ động

Các chiến lược thụ động bao gồm Thiết kế bền vững thụ động & Kỹ thuật tiết kiệm năng lượng. Có rất nhiều công nghệ phù hợp để có thể áp dụng dựa trên yêu cầu và ngân sách của tòa nhà.
Thiết kế kiến trúc:
Những vấn đề cần cân nhắc chính là yếu tố địa lý (vĩ độ, kinh độ, độ cao) và khí tượng (nhiệt độ, độ ẩm, thời gian nắng, tốc độ gió) của tòa nhà.
– Hướng tòa nhà
– Bố trí cửa sổ
– Lấy gió và làm mát tự nhiên
– Vật liệu cách nhiệt và phản xạ ánh sáng
Mục tiêu là hướng đến thiết kế tòa nhà lý tưởng, lấy sáng và thông gió tự nhiên.
Tiết kiệm năng lượng:
– Sử dụng đèn huỳnh quang hoặc đèn LED hiệu suất cao
– Điều khiển hệ thống ánh sáng bằng cảm biến
– Hệ thống HVAC hiệu quả để sưởi ấm và làm mát
– Điều khiển bật / tắt máy tính và thiết bị văn phòng tự động
– Các thiết bị tiết kiệm năng lượng khác

Trường Thiết kế và Môi trường NUS 4
Trường Thiết kế và Môi trường NUS 4 (SDE4) ở Singapore là tòa nhà đầu tiên ở Đông Nam Á được trao Chứng nhận Zero Energy

Chiến lược chủ động:

Khi nhu cầu năng lượng của tòa nhà đã được cắt giảm một phần bằng các chiến lược thụ động, phần phụ tải còn lại có thể được đáp ứng bằng cách sử dụng các chiến lược chủ động, thông qua Năng lượng tái tạo và hệ thống lưu trữ.
Năng lượng tái tạo
Đây là một thành phần quan trọng của các tòa nhà cân bằng năng lượng ZEB. Năm nguồn năng lượng tái tạo chính thường thấy là:
Năng lượng mặt trời
– Hệ thống nhiệt mặt trời
– Địa nhiệt
– Tuabin gió
– Năng lượng sinh khối
Hệ thống pin lưu trữ cho năng lượng tái tạo:
Đây là hệ thống pin để lưu trữ và góp phần quản lý hiệu quả và tối ưu hóa khả năng của hệ thống năng lượng tái tạo.

Công trình cân bằng năng lượng và Công trình xanh

Các công trình xanh tập trung vào việc giảm hoặc loại bỏ các tác động đối với môi trường, bằng cách tiết kiệm nước, giảm chất thải, sử dụng vật liệu xây dựng tái chế, tăng chất lượng sống, chất lượng không khí và khả năng thích ứng môi trường trong thiết kế, xây dựng và vận hành.
LEED là một chương trình chứng nhận công trình xanh phổ biến được sử dụng trên toàn thế giới.

Trong khi đó, các tòa nhà cân bằng năng lượng ZEB hướng đến mục tiêu chính là tạo ra lượng năng lượng tái tạo bằng với lượng năng lượng sử dụng nhằm giảm phát thải khí nhà kính. Các công trình cân bằng năng lượng không nhất thiết phải là công trình xanh.

Trung tâm Năng lượng Tái tạo Hanergy
Trung tâm Năng lượng Tái tạo Hanergy là Tòa nhà đạt LEED Zero Carbon đầu tiên trên thế giới

Những thách thức và triển vọng trong tương lai

Mặc dù có nhiều lợi thế, việc áp dụng rộng rãi cân bằng năng lượng ZEB phải đối mặt với những thách thức lớn như chi phí đầu tư ban đầu cao, các rào cản pháp lý và cần các chuyên gia có nhiều kinh nghiệm. Tuy nhiên, khi công nghệ phát triển và tính bền vững trở thành ưu tiên hàng đầu, tương lai của lĩnh vực cân bằng năng lượng sẽ tiếp tục có triển vọng cao hơn nữa,
Các tòa nhà cân bằng năng lượng đại diện cho sự thay đổi quan trọng trong ngành xây dựng hướng tới một tương lai bền vững và tiết kiệm năng lượng hơn. Khi thế giới vật lộn với những thách thức của biến đổi khí hậu, việc hiểu các nguyên lý của cân bằng năng lượng là rất quan trọng để đón đầu xu hướng phát triển của xây dựng bền vững.


Đăng ký theo dõi Fanpage NCSE để liên tục cập nhật các thông tin mới nhất.
? 621 Nguyễn Hữu Trí, Tân Túc, Bình Chánh, TPHCM
☎ 0776 780 808
? https://ncse.vn