Hướng đến công trình xây dựng phát thải Các-bon thấp theo mô hình tòa nhà năng lượng bằng không (ZEB): Kinh nghiệp từ Nhật Bản

Tóm tắt

Xu hướng toàn cầu về giảm phát thải carbon đang thúc đẩy ngành xây dựng hướng tới các công trình phát thải ròng bằng 0 (PTRO), với 30% năng lượng toàn cầu tiêu thụ bởi các tòa nhà và 26% lượng CO2 thải ra từ các hoạt động này. Nhật Bản đã triển khai các mô hình Tòa nhà năng lượng bằng không (Zero-Energy Building - ZEB) và Nhà ở năng lượng bằng không (Zero-Energy House - ZEH) nhằm tăng cường hiệu suất năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính thông qua sử dụng năng lượng tái tạo, bơm nhiệt, và chiếu sáng tiết kiệm điện. Mô hình ZEB, với các cấp độ như ZEB Ready và Nearly ZEB, là giải pháp tiềm năng để Việt Nam học hỏi và áp dụng theo lộ trình Quyết định 385/QĐ-BXD. Việt Nam đã cam kết giảm ít nhất 25% phát thải KNK vào năm 2030 và phát triển cơ sở hạ tầng cho công trình ZEB từ nay đến 2050. Các giải pháp từ Nhật Bản không chỉ giúp tối ưu hóa năng lượng mà còn mang lại bài học quý giá để Việt Nam triển khai các tiêu chuẩn xây dựng phát thải thấp.

Giới thiệu

Trong bối cảnh toàn cầu hóa hiện nay, việc giảm phát thải khí nhà kính (KNK) và ứng phó với biến đổi khí hậu đang trở thành một nhiệm vụ quan trọng, đòi hỏi sự tham gia tích cực từ mọi quốc gia và ngành công nghiệp. Đặc biệt, lĩnh vực xây dựng là một trong những ngành tiêu thụ năng lượng lớn nhất và góp phần không nhỏ vào lượng phát thải KNK toàn cầu. Cả Việt Nam và Nhật Bản đều nhận thức sâu sắc về tầm quan trọng của việc phát triển các công trình xây dựng phát thải các-bon thấp và hướng đến mô hình Tòa nhà năng lượng bằng không (ZEB). Trong khi Nhật Bản đã đạt được nhiều thành tựu và kinh nghiệm thực tiễn trong việc triển khai các công trình ZEB, Việt Nam mới chỉ bắt đầu xây dựng cơ sở dữ liệu, thực hiện các cam kết quốc tế và đề ra mục tiêu cho ngành xây dựng và quản lý công trình.

Tại Việt Nam, sự cam kết giảm phát thải KNK đã được thể hiện rõ qua Báo cáo Đóng góp quốc gia tự quyết định (NDC) năm 2022, theo đó quốc gia này cam kết giảm phát thải khí nhà kính không điều kiện từ 9% lên 15.8% và có điều kiện từ 27% lên 43.5% đến năm 2030. Để thực hiện những cam kết này, Chính phủ Việt Nam đã ban hành Nghị định 06/2022/NĐ-CP, đặt mục tiêu giảm phát thải KNK trong lĩnh vực xây dựng [1][2]. Cụ thể, mục tiêu giảm lượng phát thải khí nhà kính trong ngành xây dựng đến năm 2030 là 74,3 triệu tấn CO2 tương đương (CO2eq), một bước đi quan trọng nhằm đưa lĩnh vực này theo hướng phát triển bền vững và thân thiện với môi trường.

Các chỉ tiêu giảm phát thải KNK của Việt Nam bao gồm cả việc nâng cao hiệu suất năng lượng, áp dụng tiêu chuẩn công trình xanh, và sử dụng các công nghệ tiết kiệm năng lượng. Khả năng trong lần cập nhật tiếp theo NDC 2024 Việt Nam đưa mục tiêu tiết kiệm năng lượng trong lĩnh vực xây dựng trong báo cáo sẽ càng thúc đẩy việc xu hướng phát thải cac-bon thấp trong xây dựng và quản lý công trình.

Dù cam kết mạnh mẽ từ phía Chính phủ, Việt Nam vẫn đang ở giai đoạn khởi đầu trong việc triển khai các biện pháp cụ thể, bao gồm việc ban hành các tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật cho các công trình phát thải thấp. Quyết định số 385/QĐ-BXD năm 2022 đề ra các mục tiêu cụ thể cho ngành xây dựng từ 2022 đến 2050, tập trung vào ba lĩnh vực chính: quy hoạch phát triển đô thị và hạ tầng kỹ thuật, sản xuất vật liệu xây dựng, và xây dựng và quản lý công trình[4]. Theo đó, từ năm 2022 đến 2025, Việt Nam sẽ xây dựng các tiêu chí và quy trình đánh giá công trình phát thải các-bon thấp, nhằm đạt được mục tiêu giảm ít nhất 25% lượng phát thải KNK vào năm 2030 so với năm 2020. Đến năm 2050, tất cả các công trình mới tại Việt Nam sẽ phải thực hiện kiểm kê KNK và áp dụng các giải pháp giảm nhẹ phát thải. Đây là bước tiến quan trọng nhằm nâng cao hiệu suất năng lượng và giảm thiểu tác động tiêu cực của các công trình xây dựng đến môi trường.

Ngược lại, Nhật Bản đã có những bước tiến mạnh mẽ hơn trong việc phát triển các công trình ZEB, trở thành một quốc gia tiên phong trong việc áp dụng các công nghệ tiên tiến và biện pháp giảm phát thải khí nhà kính trong ngành xây dựng. Chính phủ Nhật Bản đã đặt mục tiêu đạt được trung hòa carbon vào năm 2050, với chiến lược giảm tiêu thụ năng lượng trong các tòa nhà và thúc đẩy sử dụng năng lượng tái tạo. Lượng phát thải từ các tòa nhà chiếm khoảng 17% lượng phát thải CO2 của Nhật Bản, do đó việc giảm tiêu thụ năng lượng trong các công trình này là một ưu tiên hàng đầu.

Mô hình Tòa nhà năng lượng bằng không (ZEB) được xem là một giải pháp toàn diện và hiệu quả cho mục tiêu giảm phát thải KNK. ZEB là các tòa nhà được thiết kế nhằm giảm thiểu tối đa lượng năng lượng tiêu thụ thông qua việc kết hợp các biện pháp tiết kiệm năng lượng thụ động và chủ động. Các biện pháp này bao gồm sử dụng vật liệu cách nhiệt hiệu quả, hệ thống chiếu sáng LED tiết kiệm điện, cùng với việc sử dụng năng lượng tái tạo như điện mặt trời. Khái niệm ZEB không chỉ dừng lại ở việc giảm thiểu năng lượng tiêu thụ, mà còn nhấn mạnh việc bù đắp phần năng lượng tiêu thụ bằng các nguồn năng lượng tái tạo, nhằm đạt được mức tiêu thụ năng lượng bằng không.

Nhật Bản đã triển khai nhiều loại hình ZEB khác nhau nhằm phù hợp với từng loại công trình. Các loại hình ZEB bao gồm ZEB Ready (giảm ít nhất 50% năng lượng tiêu thụ không tính năng lượng tái tạo), Nearly ZEB (giảm 75-100% năng lượng tiêu thụ tính cả năng lượng tái tạo), và ZEB Oriented (giảm ít nhất 40% năng lượng tiêu thụ cho các tòa nhà lớn như văn phòng và trường học). Đây là những mô hình có tính khả thi cao, giúp giảm chi phí năng lượng, tăng giá trị bất động sản, và duy trì sự thoải mái cho người sử dụng. Quan trọng hơn, ZEB còn đóng vai trò như một giải pháp an toàn và bền vững, giúp các tòa nhà có thể tự cung cấp năng lượng trong trường hợp khẩn cấp như động đất hay mất điện[5], [6], [7].

Việc áp dụng mô hình ZEB tại Nhật Bản không chỉ mang lại lợi ích về mặt kinh tế, mà còn góp phần quan trọng vào mục tiêu giảm phát thải KNK. Các bài học từ Nhật Bản cho thấy, việc triển khai các biện pháp kỹ thuật tiên tiến, kết hợp với chính sách quản lý hiệu quả và nâng cao nhận thức cộng đồng, là chìa khóa để đạt được mục tiêu phát thải thấp trong lĩnh vực xây dựng. Sự thành công của Nhật Bản trong việc triển khai ZEB là một kinh nghiệm quý báu mà Việt Nam có thể học hỏi, đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam đang đối mặt với thách thức lớn trong việc giảm thiểu phát thải KNK từ các công trình xây dựng.

Trên cơ sở những nỗ lực của cả Việt Nam và Nhật Bản, việc hướng đến các công trình xây dựng phát thải các-bon thấp theo mô hình ZEB là một xu hướng không thể đảo ngược. Những bài học từ Nhật Bản không chỉ mang tính thực tiễn cao mà còn là kim chỉ nam để Việt Nam có thể thực hiện cam kết về giảm phát thải KNK và đạt được mục tiêu phát triển bền vững trong tương lai.

Khái niệm tòa nhà năng lượng bằng không (ZEB) tại Nhật Bản là một bước quan trọng trong việc giải quyết nhu cầu ngày càng tăng về hiệu quả năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính (KNK) trong lĩnh vực xây dựng. Dựa trên bảng so sánh các loại hình tòa nhà ZEH và ZEB, các tiêu chuẩn này được phân loại dựa trên tỷ lệ giảm tiêu thụ năng lượng và sự đóng góp của năng lượng tái tạo. Sự phân loại này phản ánh các mức độ nỗ lực và công nghệ khác nhau mà mỗi loại tòa nhà cần áp dụng để đạt được hiệu quả năng lượng cao[8].

Tại Nhật Bản, các tiêu chuẩn ZEB được quy định theo tiêu chuẩn bảo tồn năng lượng năm 2016, trong đó mức tiêu thụ năng lượng cơ bản của các tòa nhà văn phòng được quy định là 1.686 MJ/m²/năm. Để đạt tiêu chuẩn ZEB, một tòa nhà phải giảm ít nhất 50% lượng năng lượng tiêu thụ so với mức tiêu chuẩn này, và đối với mức Nearly ZEB, yêu cầu giảm 75% hoặc nhiều hơn. ZEB không chỉ đơn thuần là một khái niệm thiết kế mà còn là một quy trình có cấu trúc rõ ràng, bao gồm nhiều biện pháp tiết kiệm năng lượng thụ động và chủ động.

Cấu trúc và Tiêu chuẩn của ZEB tại Nhật Bản

Các tòa nhà ZEB tại Nhật Bản được thiết kế với khả năng cách nhiệt cao và độ kín khí để giảm tải nhiệt, giúp giảm nhu cầu sử dụng hệ thống điều hòa không khí. Yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu năng lượng cần thiết cho việc làm mát và sưởi ấm. Bên cạnh đó, các hệ thống cơ khí hiệu suất cao được tích hợp để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Một yếu tố không thể thiếu trong các tòa nhà ZEB là sử dụng năng lượng tái tạo, thường bao gồm điện mặt trời và năng lượng địa nhiệt, giúp giảm sự phụ thuộc vào lưới điện và bù đắp năng lượng tiêu thụ của tòa nhà.

Đặc biệt, phân loại trong khuôn khổ ZEB như ZEB Ready, Nearly ZEB và ZEB Oriented cung cấp những hướng đi linh hoạt cho các tòa nhà có quy mô và chức năng khác nhau. Những tòa nhà lớn như văn phòng, trường học thường gặp nhiều khó khăn hơn trong việc đáp ứng các tiêu chuẩn ZEB do nhu cầu năng lượng cao hơn. Do đó, tiêu chuẩn ZEB Oriented đưa ra yêu cầu giảm ít nhất 40% năng lượng tiêu thụ cho những loại tòa nhà này, giúp các công trình lớn từng bước đạt được hiệu quả năng lượng cao dù chưa thể tích hợp hoàn toàn năng lượng tái tạo.

Việc đạt được tiêu chuẩn ZEB không chỉ là thách thức về công nghệ mà còn đòi hỏi một cách tiếp cận thiết kế tổng thể, có sự tham gia của nhiều bên liên quan. Đối với các công trình mới, quá trình bắt đầu với việc xác định nhu cầu tiêu thụ năng lượng và ngân sách, sau đó tham vấn với các chuyên gia để thực hiện thiết kế đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn ZEB. Sau khi hoàn thành thiết kế, cần phải hoàn tất các thủ tục chứng nhận ZEB để đảm bảo công trình tuân thủ đúng các tiêu chuẩn về hiệu quả năng lượng.

Đối với các tòa nhà cải tạo, quá trình cũng tương tự như xây mới, nhưng cần chú trọng đánh giá chính xác mức năng lượng hiện tại của tòa nhà và xác định những lĩnh vực có thể cải thiện để giảm thiểu năng lượng tiêu thụ. Tính linh hoạt trong các loại ZEB cho phép các tòa nhà ở các giai đoạn phát triển khác nhau hoặc có chức năng khác nhau có thể thực hiện các bước tiến đáng kể để cải thiện hiệu quả năng lượng. Ví dụ, các tòa nhà ZEB Ready đạt mức giảm 50% năng lượng tiêu thụ mà không cần tính đến sự đóng góp của năng lượng tái tạo, là bước đầu tiên hướng tới mục tiêu ZEB toàn diện.

Tiết kiệm năng lượng trong các tòa nhà ZEB dựa trên ba yếu tố chính: kiểm soát tải nhiệt, sử dụng năng lượng tự nhiên, và nâng cao hiệu quả hệ thống thiết bị. Kiểm soát tải nhiệt bao gồm cách nhiệt cao và che chắn bức xạ mặt trời, giúp giảm nhu cầu sử dụng hệ thống sưởi ấm và làm mát. Tận dụng thông gió và ánh sáng tự nhiên giảm thiểu sử dụng năng lượng từ các hệ thống nhân tạo. Cuối cùng, việc nâng cao hiệu quả của các thiết bị như đèn LED và hệ thống điều hòa hiệu suất cao cùng với hệ thống quản lý năng lượng thông minh tối ưu hóa tổng mức tiêu thụ năng lượng, giúp tòa nhà vừa tiết kiệm năng lượng vừa đảm bảo tiện nghi cho người sử dụng.

Chương trình ZEB tại Nhật Bản là minh chứng rõ ràng cho một cách tiếp cận cân bằng và có cấu trúc trong việc đạt được hiệu quả năng lượng trong các công trình xây dựng. Bằng cách cung cấp các tiêu chuẩn từ ZEB Ready đến ZEB Oriented, Nhật Bản đã xây dựng một lộ trình cụ thể để từng bước nâng cao hiệu quả năng lượng của các công trình. Sự kết hợp giữa các biện pháp tiết kiệm năng lượng thụ động và chủ động đảm bảo rằng các tòa nhà có thể giảm thiểu đáng kể lượng năng lượng tiêu thụ, mang lại lợi ích lâu dài về chi phí vận hành và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Bài học từ Nhật Bản trong việc triển khai mô hình ZEB có thể áp dụng rộng rãi ở các quốc gia khác, trong đó có Việt Nam, nơi nhu cầu giảm tiêu thụ năng lượng trong lĩnh vực xây dựng đang ngày càng được nhận thức là ưu tiên quốc gia. Các hướng dẫn, tiêu chuẩn kỹ thuật rõ ràng và các quy định linh hoạt của Nhật Bản không chỉ giúp ZEB trở nên khả thi mà còn mở ra những cơ hội mới để phát triển bền vững trên toàn cầu.

Sự cần thiết và phương pháp để đạt được ZEH

Tiếp theo phân tích về mô hình ZEB trong lĩnh vực xây dựng, mô hình Zero Energy House (ZEH) trong nhà ở cũng mang những đặc điểm và yêu cầu tiết kiệm năng lượng tương tự, nhưng có các mức độ phù hợp với điều kiện cụ thể của từng khu vực. ZEH Oriented là mức cơ bản nhất, yêu cầu giảm ít nhất 20% năng lượng tiêu thụ so với tiêu chuẩn, nhưng không bắt buộc phải tích hợp năng lượng tái tạo. Mức này phù hợp với các khu vực đô thị có diện tích đất nhỏ hẹp hoặc các vùng có khí hậu khắc nghiệt, nơi việc lắp đặt hệ thống tái tạo năng lượng gặp nhiều hạn chế. Điều này giúp đảm bảo rằng ngay cả những khu vực có điều kiện tự nhiên bất lợi cũng có thể tiếp cận mô hình tiết kiệm năng lượng hiệu quả. Trong khi đó, Nearly ZEH nâng cao tiêu chuẩn bằng việc yêu cầu giảm ít nhất 75% năng lượng tiêu thụ, đồng thời yêu cầu tích hợp các hệ thống năng lượng tái tạo như pin mặt trời. Đây là sự kết hợp giữa tiết kiệm năng lượng và tạo ra năng lượng, thích hợp cho những khu vực có điều kiện tự nhiên thuận lợi hơn để triển khai các công nghệ tái tạo. Cuối cùng, tiêu chuẩn ZEH cho nhà ở yêu cầu giảm 100% năng lượng tiêu thụ, đạt mức tự cung cấp năng lượng hoàn toàn. Điều này đòi hỏi sự kết hợp tối ưu giữa các công nghệ tiết kiệm năng lượng và tái tạo, biến các ngôi nhà thành những đơn vị tự vận hành năng lượng, giảm thiểu hoàn toàn việc phụ thuộc vào lưới điện và phát thải carbon.

Các mức độ của ZEH không chỉ mang lại sự linh hoạt trong ứng dụng mà còn cho thấy sự đa dạng trong việc đáp ứng các yêu cầu về tiết kiệm năng lượng ở nhiều điều kiện địa lý khác nhau. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh Nhật Bản hướng tới mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050, với ZEB và ZEH là những thành phần cốt lõi giúp giảm thiểu tiêu thụ năng lượng trong lĩnh vực xây dựng và nhà ở.

Để triển khai mô hình ZEH tại Nhật Bản được triển khai với mục tiêu quan trọng là giảm tiêu thụ năng lượng và phát thải carbon trong lĩnh vực nhà ở, đồng thời góp phần vào mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050. Chương trình hỗ trợ ZEH không chỉ tập trung vào việc xây dựng các ngôi nhà mới với khả năng tiết kiệm và tự cung cấp năng lượng, mà còn hỗ trợ việc cải tạo những ngôi nhà hiện tại để nâng cấp khả năng cách nhiệt và nâng cao hiệu suất năng lượng. Các biện pháp chính bao gồm sử dụng các vật liệu cách nhiệt cao cấp cho tường, cửa ra vào và cửa sổ, đồng thời kết hợp với các hệ thống năng lượng tái tạo như pin mặt trời và hệ thống lưu trữ điện. Chương trình hỗ trợ tài chính với mức 55 vạn yên mỗi căn nhà giúp giảm bớt gánh nặng chi phí, tạo điều kiện để các hộ gia đình áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng. Thông qua việc lắp đặt các thiết bị tiên tiến như hệ thống quản lý năng lượng và các biện pháp sử dụng năng lượng tái tạo, mô hình ZEH đã cho thấy tiềm năng không chỉ trong việc giảm hóa đơn năng lượng mà còn tạo ra các điều kiện sống tiện nghi và bền vững. Điều này nhấn mạnh rằng mô hình ZEH không chỉ đơn thuần là một giải pháp kỹ thuật, mà còn là một phần của chiến lược quốc gia nhằm đạt được các mục tiêu môi trường dài hạn.

Một trường hợp nghiên cứu điển hình

Tòa nhà nghiên cứu nằm ở tỉnh Ibaraki, Nhật Bản, được xây dựng lần đầu vào năm 1992 với mục đích làm cơ sở nghiên cứu. Tòa nhà có diện tích mặt bằng là 1101,53 m², tổng diện tích sàn là 2258,65 m², và chiều cao 13,7 mét, với chiều cao sàn tiêu chuẩn của mỗi tầng là 4,0 mét. Kết cấu của tòa nhà được làm bằng bê tông cốt thép (RC construction), và có ba tầng trên mặt đất[9]. Trong giai đoạn từ 2009 đến 2010, tòa nhà đã được cải tạo để lắp đặt các hệ thống năng lượng tái tạo, bao gồm hệ thống sử dụng nhiệt mặt trời và nhiệt địa nhiệt, nhằm cung cấp năng lượng cho điều hòa không khí và sưởi ấm, đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng. Ngoài ra, hệ thống điện mặt trời cũng được lắp đặt trên mái nhà để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng tái tạo. Mục đích của việc cải tạo là giảm thiểu năng lượng tiêu thụ thông qua các nguồn năng lượng tái tạo, đồng thời đánh giá hiệu suất năng lượng của tòa nhà sau cải tạo.

Hệ thống nguồn nhiệt của tòa nhà bao gồm ba thiết bị chính: máy bơm nhiệt không khí, máy bơm nhiệt nước, và tấm thu nhiệt mặt trời. Máy bơm nhiệt không khí có công suất làm mát và sưởi ấm là 85 kW, với lưu lượng nước lạnh 244 L/phút (12°C đến 7°C) và lưu lượng nước nóng tương tự (40°C đến 45°C). Máy bơm nhiệt nước có công suất làm mát 20 kW và sưởi ấm 24 kW, cung cấp nước lạnh với lưu lượng 70 L/phút (19,1°C đến 15°C) và nước nóng 60 L/phút (30°C đến 36°C), cùng với hệ thống nước làm mát 70 L/phút (22°C đến 27°C) và nước nguồn nhiệt 395 L/phút (12°C đến 7°C). Tấm thu nhiệt mặt trời có diện tích thu nhiệt 2,0 m² với lưu lượng nước tuần hoàn 3 L/phút, thu thập năng lượng mặt trời để làm nóng nước hỗ trợ hệ thống sưởi ấm. Các thiết bị này được tích hợp nhằm tối ưu hóa hiệu suất năng lượng cho tòa nhà. Hình 4 minh họa sơ đồ hệ thống điều hòa không khí của tòa nhà, tập trung vào việc sử dụng năng lượng tái tạo để làm mát và sưởi ấm. Hệ thống này tích hợp các nguồn năng lượng chính như năng lượng mặt trời và năng lượng địa nhiệt, cùng các thiết bị phụ trợ để đảm bảo hoạt động hiệu quả. Năng lượng mặt trời từ các tấm thu nhiệt được dùng vào mùa đông để cung cấp nước nóng cho hệ thống bức xạ nhiệt, trong khi năng lượng địa nhiệt sử dụng nước ngầm có nhiệt độ ổn định (khoảng 16°C) để làm mát tòa nhà vào mùa hè. Khi các nguồn năng lượng tái tạo không đủ đáp ứng nhu cầu, máy bơm nhiệt nước sẽ được kích hoạt, và trong trường hợp cần thiết, máy bơm nhiệt không khí cũng sẽ hỗ trợ để duy trì điều kiện nhiệt độ lý tưởng cho tòa nhà. Hệ thống tấm bức xạ giúp truyền nhiệt hoặc làm mát không khí một cách tự nhiên, giảm sự phụ thuộc vào hệ thống điện. Nhìn chung, sơ đồ này mô tả một hệ thống tích hợp giữa năng lượng tái tạo và công nghệ máy bơm nhiệt, chỉ sử dụng các thiết bị phụ trợ khi cần, tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng từ lưới điện.

Hệ thống quản lý và sử dụng năng lượng của tòa nhà, tập trung vào việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo và các thiết bị hỗ trợ. Tấm pin năng lượng mặt trời được lắp đặt trên mái có khả năng tạo ra điện với sản lượng tích hợp hàng ngày là 46.8 kWh, giúp cung cấp năng lượng trực tiếp cho các thiết bị điện trong tòa nhà và giảm phụ thuộc vào lưới điện quốc gia. Hệ thống thu nhiệt mặt trời có COP 25.3, tạo nước nóng để sử dụng cho sưởi ấm và nước nóng sinh hoạt, đặc biệt trong mùa đông. Hệ thống điều hòa không khí, tách riêng giữa xử lý nhiệt ẩn và nhiệt cảm, sử dụng hệ thống bức xạ trần với COP là 11.2 và hệ thống xử lý nhiệt ẩn có hiệu suất đang được tối ưu hóa. Hệ thống khai thác nhiệt địa nhiệt với COP 49.2 sử dụng nhiệt độ nước ngầm ổn định 16.8°C để làm mát tòa nhà, tích hợp với các hệ thống máy bơm nhiệt nước và không khí. Tất cả các hệ thống này phối hợp để tạo ra và quản lý năng lượng một cách tối ưu, giảm thiểu tiêu thụ năng lượng từ lưới điện và cải thiện hiệu suất năng lượng tổng thể của tòa nhà.

Chương trình mô phỏng BEST (Building Energy Simulation Tool)[10] đã được sử dụng để đánh giá và tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng của tòa nhà sau khi cải tạo. Đây là một công cụ mô phỏng được phát triển bởi Viện Bảo tồn Năng lượng và Môi trường Tòa nhà (IBEC) tại Nhật Bản, giúp dự đoán mức tiêu thụ năng lượng của các hệ thống khác nhau trong tòa nhà như hệ thống điều hòa không khí, chiếu sáng, thông gió và cung cấp nước nóng. BEST cho phép mô phỏng chi tiết năng lượng tiêu thụ theo từng hệ thống và đưa ra các kịch bản tối ưu hóa nhằm giảm thiểu tiêu thụ năng lượng. Kết quả mô phỏng cho thấy, sau khi cải tạo, tổng tiêu thụ năng lượng của tòa nhà là 386 MJ/m²/năm, giảm 77% so với tiêu chuẩn tiêu thụ năng lượng của tòa nhà văn phòng tại Nhật Bản (1.686 MJ/m²/năm), gần đạt trạng thái Zero-Energy Building (ZEB). Tuy nhiên, tiêu thụ năng lượng thực tế trong giai đoạn vận hành từ năm 2013 đến năm 2014 chỉ là 213 MJ/m²/năm, thấp hơn so với mô phỏng do hiệu quả cao của hệ thống năng lượng tái tạo, đặc biệt là hệ thống nhiệt mặt trời. Điều này cho thấy công cụ mô phỏng BEST không chỉ giúp tối ưu hóa thiết kế tòa nhà mà còn là một phương tiện quan trọng trong việc đánh giá và cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng tái tạo.

Kết luận

Việc triển khai các giải pháp xây dựng ZEB và ZEH tại Nhật Bản đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả trong việc giảm tiêu thụ năng lượng và phát thải KNK. Việt Nam có thể học hỏi kinh nghiệm từ Nhật Bản trong việc xây dựng và áp dụng các tiêu chuẩn tiết kiệm năng lượng, sử dụng năng lượng tái tạo, và quản lý năng lượng thông minh. Nghị định 06/2022/NĐ-CP, Quyết định số 385/QĐ-BXD là một bước tiến quan trọng trong việc thiết lập các tiêu chuẩn cho các công trình xây dựng phát thải thấp,tuy nhiên, để đạt được mục tiêu này, Việt Nam cần tiếp tục nỗ lực trong việc nâng cao nhận thức, ban hành các quy định kỹ thuật chi tiết, và thúc đẩy việc áp dụng các công nghệ tiên tiến trong ngành xây dựng, tiến tới phát triển bền vững, giảm phát thải khí nhà kính và đáp ứng các cam kết quốc tế về biến đổi khí hậu.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. N. 2022, “NATIONALLY DETERMINED CONTRIBUTION (NDC) (UPDATED IN2022).”

2. Chính phủ, “Nghị định số 06/2022/NĐ-CP ngày 07 tháng 01 năm 2022 của Chính phủ quy định giảm nhẹ phát thải khí nhà kính và bảo vệ tầng ô-dôn,” no. Số: 01/2022/QĐ-TTg. 2022.

3. “Quyết định 01.2022.QĐ-TTg Ban hành danh mục lĩnh vực, cơ sở phát thải khí nhà kính phải thực hiện kiểm kê khí nhà kính.”.

4. Bộ Xây dựng, “Quyết định 385/QĐ-BXD của Bộ Xây dựng về việc phê duyệt Kế hoạch hành động của ngành Xây dựng ứng phó với biến đổi khí hậu giai đoạn 2022 - 2030, tầm nhìn đến năm 2050 thực hiện cam kết của Việt Nam tại Hội nghị lần thứ 26 các Bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (COP26),” Quyết định, May 2022.

5. https://www.env.go.jp/earth/zeb/detail/01.html, “ZEB.”

6. [https://cleverlyhome.tokyo/column/20231223/, “Định hướng ZEH đô thị là gì? Các tiêu chuẩn cho trợ cấp và diện tích địa điểm nhỏ là gì?,” 2023.

7. https://www.states.co.jp/column/23087/, “ZEH Giải thích về loại nhà ở, lợi ích và hệ thống trợ cấp,” 2024.

8. R. K.Jaysawal, S. Chakraborty,D. Elangovan, and S. Padmanaban, “Concept of netzero energy buildings (NZEB) - A literature review,” Cleaner Engineering and Technology, vol. 11. Elsevier Ltd, Dec. 01, 2022. doi: 10.1016/j.clet.2022.100582.

9. R. Kuwahara, H. Kim, and H. Sato, “Evaluation of Zero-Energy Building and Use of Renewable Energy in Renovated Buildings: A Case Study in Japan,” Buildings, vol. 12, no. 5, May 2022, doi: 10.3390/buildings12050561.

10. https://www.ibecs.or.jp/best/, “BEST Program,” 2024.

11. Short Bio