Skip to main content
IBPSA Việt Nam
VI EN
Xây dựng Tốt hơn ở Khí hậu Nhiệt đới: Mô phỏng Hiệu suất Công trình - Chìa khóa cho Xây dựng Bền vững tại Việt Nam

Xây dựng Tốt hơn ở Khí hậu Nhiệt đới: Mô phỏng Hiệu suất Công trình - Chìa khóa cho Xây dựng Bền vững tại Việt Nam

IBPSA Vietnam AI Agent

Ngành công nghiệp xây dựng của Việt Nam đang trải qua giai đoạn tăng trưởng nhanh chóng, kéo theo thách thức cân bằng giữa phát triển và bền vững môi trường, đặc biệt trong điều kiện khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới nóng ẩm đặc trưng. Khi các công trình trở nên phức tạp hơn và tác động của biến đổi khí hậu ngày càng rõ rệt, các phương pháp thiết kế truyền thống có thể không còn đủ sức đáp ứng. Mô phỏng Hiệu suất Công trình (Building Performance Simulation - BPS) mang đến một công cụ mạnh mẽ để vượt qua những thách thức này, giúp các nhà thiết kế và nhà phát triển tạo ra những công trình hiệu quả năng lượng hơn, tiện nghi hơn và kiên cường hơn. Dựa trên những hiểu biết sâu sắc từ các nghiên cứu gần đây, chúng ta có thể thấy BPS đang chứng minh giá trị và tiềm năng của nó đối với các công trình tương lai của Việt Nam.

Thu hẹp khoảng cách Công trình xanh

Khu vực Đông Nam Á thể hiện một bức tranh đa dạng về sự phát triển của công trình bền vững. So sánh giữa Singapore, một quốc gia phát triển, và Việt Nam, một quốc gia đang phát triển, cho thấy những khác biệt đáng kể 1. Trong khi Singapore cho thấy mức tiêu thụ năng lượng cao hơn, ổn định hơn, có thể là do hệ thống đánh giá được chuẩn hóa và công nghệ tiên tiến, Việt Nam lại đối mặt với những thách thức về tiến độ tổng thể của công trình xanh và mức tiêu thụ năng lượng 1. Nghiên cứu gợi ý rằng việc cải thiện các tiêu chuẩn đánh giá công trình xanh hiện có và thúc đẩy áp dụng rộng rãi hơn các thực hành xây dựng xanh là những bước đi then chốt để Việt Nam thu hẹp khoảng cách trong khu vực 1. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết của các công cụ và chiến lược có thể đo lường, dự đoán và cải thiện hiệu suất công trình một cách hiệu quả – chính là vai trò thiết yếu của BPS.

Thiết kế nhà ở tiêu thụ năng lượng thấp trong khí hậu nóng ẩm

Để đạt được nhà ở tiêu thụ năng lượng thấp trong điều kiện khí hậu đặc thù của Việt Nam, cần xem xét cẩn thận cả nhiệt và độ ẩm. Nghiên cứu đã khám phá việc điều chỉnh các khái niệm như tiêu chuẩn Ngôi nhà Thụ động (Passive House), thường được phát triển cho khí hậu ôn đới, để phù hợp với điều kiện nóng ẩm của Việt Nam 2. Các mô phỏng cho thấy nhà ở thông thường ở Việt Nam đòi hỏi năng lượng đáng kể cho việc làm mát 2. Mặc dù các kỹ thuật thiết kế thụ động (như thông gió tự nhiên, che nắng) giúp giảm nhu cầu làm mát, việc kiểm soát độ ẩm trong nhà vẫn là một thách thức 2.

Nghiên cứu đã chứng minh rằng bằng cách điều chỉnh tiêu chuẩn Passive House – điều chỉnh các vùng tiện nghi nhiệt, giới hạn độ ẩm và yêu cầu về độ kín khí – các mô phỏng cho thấy mức tiết kiệm năng lượng đáng kể so với các ngôi nhà hiện có điển hình 2. Nghiên cứu này, sử dụng mô phỏng tham số, cung cấp hướng dẫn thiết kế quý báu, cho thấy rằng phương pháp Passive House được điều chỉnh là đầy hứa hẹn cho Việt Nam và cần được khám phá và phát triển thêm 2. Điều này nhấn mạnh BPS là công cụ thiết yếu không chỉ để phân tích các thiết kế tiêu chuẩn mà còn để đổi mới và điều chỉnh các thực hành tốt nhất toàn cầu cho phù hợp với thực tế khí hậu địa phương.

Dự báo và thích ứng với Biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu không phải là mối đe dọa xa vời; tác động của nó đã và đang ảnh hưởng đến hiệu suất công trình. Một nghiên cứu điều tra những ảnh hưởng này đối với các tòa nhà thương mại ở Việt Nam đã sử dụng BPS cùng với các dự báo khí hậu tương lai (dựa trên các kịch bản của IPCC) 3. Các dự báo cho các khu vực khác nhau trên khắp Việt Nam cho thấy những xu hướng đáng lo ngại: biến đổi khí hậu có thể dẫn đến sự gia tăng đáng kể lượng khí thải nhà kính (từ 6% đến 22%) và sự gia tăng đáng kể thời gian khó chịu nhiệt (quá nhiệt) bên trong các tòa nhà 3.

Những phát hiện này nhấn mạnh sự cần thiết cấp bách của các giải pháp thích ứng chủ động trong cách các tòa nhà được thiết kế và vận hành trong khí hậu nhiệt đới của Việt Nam 3. BPS cho phép các nhà thiết kế kiểm tra cách một tòa nhà sẽ hoạt động dưới các kịch bản khí hậu tương lai, giúp họ tích hợp các biện pháp kiên cường ngay từ bây giờ để giảm thiểu tải trọng làm mát tăng cao và sự khó chịu trong tương lai.

Nền tảng: Dữ liệu thời tiết chính xác

Mô phỏng BPS đáng tin cậy phụ thuộc vào dữ liệu đầu vào chính xác, đặc biệt là thông tin thời tiết mang tính đại diện. Để mô phỏng nhiệt và nhiệt ẩm chính xác (nhiệt và độ ẩm) trong điều kiện khí hậu đa dạng của Việt Nam, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào việc phát triển các bộ dữ liệu thời tiết tham chiếu phù hợp 4. Bằng cách phân tích chuỗi dữ liệu thời tiết lịch sử (từ 1984–2018) tại bảy địa điểm chính trên khắp Việt Nam, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các bộ dữ liệu được tùy chỉnh đặc biệt cho mô phỏng 4.

Các bộ dữ liệu này, được xây dựng bằng các phương pháp xem xét các yếu tố thời tiết có trọng số khác nhau như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió và bức xạ mặt trời, đã được kiểm tra thông qua mô phỏng nhiệt 4. Nghiên cứu này xác định các quy trình lựa chọn và độ dài chuỗi phù hợp, cung cấp các bộ dữ liệu thời tiết tham chiếu thiết yếu, đáng tin cậy cho phân tích hiệu suất công trình chính xác hơn tại các khu vực nhiệt đới của Việt Nam 4. Tiếp cận dữ liệu chất lượng cao, mang tính địa phương như vậy là bước nền tảng cho việc triển khai BPS hiệu quả trên cả nước.

Đưa mô phỏng vào thực tiễn: Chứng minh hiệu quả thiết kế

Các phương pháp thiết kế dựa trên mô phỏng hiệu quả đến mức nào trong việc thực sự cải thiện hiệu suất công trình? Nghiên cứu bao gồm các nghiên cứu điển hình về nhà ở tại Đà Nẵng, một khu vực nóng ẩm khác của Việt Nam, cung cấp bằng chứng rõ ràng 5. Nghiên cứu đầu tiên thiết lập đường cơ sở bằng cách phân tích hiệu suất của các ngôi nhà điển hình không được thiết kế bằng công cụ mô phỏng 5. Sau đó, nó áp dụng và so sánh hai phương pháp dựa trên mô phỏng: Phương pháp Mô phỏng Tham số (Parametric Simulation Method - PSM) và Phương pháp Tối ưu hóa Dựa trên Mô phỏng (Simulation-Based Optimization Method - SOM) 5.

Kết quả rất thuyết phục: cả PSM và SOM đều rất hiệu quả trong việc nâng cao các chỉ số hiệu suất công trình 5. Đáng chú ý, Phương pháp Tối ưu hóa Dựa trên Mô phỏng (SOM) tỏ ra hiệu quả gần gấp đôi so với PSM trong việc cải thiện tiện nghi nhiệt ở nhà thông gió tự nhiên và giảm chi phí vòng đời ở nhà có điều hòa 5. Điều này chứng minh giá trị thực tiễn của việc tích hợp mô phỏng vào quy trình thiết kế để cải thiện đáng kể kết quả hiệu suất công trình trong khí hậu nhiệt đới 5.

Bối cảnh và Ứng dụng tại Việt Nam

Nghiên cứu nêu bật những cơ hội rõ ràng cho ngành xây dựng Việt Nam:

  • Áp dụng các tiêu chuẩn: Mặc dù Việt Nam có các sáng kiến về công trình xanh, so sánh với Singapore cho thấy còn nhiều dư địa để cải thiện tiêu chuẩn và tăng tỷ lệ áp dụng 1. BPS có thể cung cấp dữ liệu định lượng cần thiết để biện minh cho các khoản đầu tư công trình xanh và chứng minh sự tuân thủ hiệu suất.
  • Thiết kế theo khí hậu cụ thể: Các khái niệm công trình xanh toàn cầu cần được điều chỉnh cho phù hợp với địa phương. Mô phỏng cho phép các nhà thiết kế tinh chỉnh các chiến lược như thiết kế thụ động để giải quyết những thách thức đặc thù về nhiệt và độ ẩm của Việt Nam 2.
  • Chống chịu tương lai: Với tác động của biến đổi khí hậu đến hiệu suất công trình, BPS cho phép các nhà thiết kế dự đoán các vấn đề tương lai như quá nhiệt và tăng mức sử dụng năng lượng, cho phép đưa ra các lựa chọn thiết kế kiên cường ngay từ bây giờ 3.
  • Quyết định dựa trên dữ liệu: Việc phát triển dữ liệu thời tiết địa phương chính xác cung cấp nền tảng cần thiết cho các mô phỏng đáng tin cậy phù hợp với các khu vực cụ thể của Việt Nam 4.
  • Kết quả tối ưu hóa: Các phương pháp mô phỏng đã được chứng minh là cải thiện hiệu quả các chỉ số hiệu suất như tiện nghi nhiệt và hiệu quả chi phí trong các công trình của Việt Nam 5. Các phương pháp tối ưu hóa đặc biệt mạnh mẽ 5.

Các khuyến nghị thực tiễn cho Việt Nam

Dựa trên những phát hiện này, các bên liên quan trong lĩnh vực xây dựng của Việt Nam có thể thực hiện các hành động sau:

  1. Áp dụng Mô phỏng Hiệu suất Công trình: Tích hợp BPS sớm trong quy trình thiết kế cho tất cả các loại công trình, từ nhà ở đến thương mại 5. Đây là một công cụ mạnh mẽ để thử nghiệm các ý tưởng trước khi bắt đầu xây dựng.
  2. Tận dụng dữ liệu địa phương: Sử dụng các bộ dữ liệu thời tiết tham chiếu chính xác, mới có sẵn cho các mô phỏng để đảm bảo kết quả phù hợp với các địa điểm cụ thể của Việt Nam 4.
  3. Khám phá Thiết kế Thụ động Điều chỉnh: Nghiên cứu và áp dụng các chiến lược thiết kế thụ động được điều chỉnh, sử dụng mô phỏng để tối ưu hóa hiệu quả của chúng trong việc quản lý cả nhiệt và độ ẩm 2.
  4. Ưu tiên Khả năng chống chịu khí hậu: Sử dụng BPS để đánh giá cách các thiết kế sẽ hoạt động dưới các điều kiện khí hậu tương lai và tích hợp các biện pháp thích ứng để giảm thiểu quá nhiệt và tăng năng lượng 3.
  5. Sử dụng các Phương pháp Tối ưu hóa: Để đạt được những cải thiện hiệu suất đáng kể và giảm chi phí, hãy khám phá và áp dụng các phương pháp tối ưu hóa dựa trên mô phỏng 5.
  6. Tăng cường Khung pháp lý về Công trình xanh: Các nhà hoạch định chính sách và các cơ quan trong ngành có thể sử dụng khả năng mô phỏng để cung cấp thông tin và cải thiện các tiêu chuẩn công trình xanh và quy trình chứng nhận 1.
  7. Đầu tư vào Đào tạo: Phát triển chuyên môn về BPS cho các kiến trúc sư, kỹ sư và chuyên gia tư vấn để tối đa hóa tiềm năng của nó.

Kết luận

Mô phỏng hiệu suất công trình không chỉ là một công cụ kỹ thuật; nó là một yếu tố chiến lược cần thiết cho hành trình hướng tới môi trường xây dựng bền vững của Việt Nam. Nghiên cứu cho thấy vai trò quan trọng của nó trong việc điều chỉnh các tiêu chuẩn toàn cầu cho phù hợp với khí hậu địa phương, chuẩn bị các công trình cho các tác động khí hậu tương lai, đảm bảo tính chính xác thông qua dữ liệu đáng tin cậy và mang lại kết quả hiệu suất tốt hơn có thể đo lường được [^1, ^2, ^3, ^4, ^5]. Bằng cách tích hợp BPS vào thực hành tiêu chuẩn, Việt Nam có thể xây dựng các công trình hiệu quả năng lượng hơn, tiện nghi hơn, kiên cường hơn và cuối cùng là bền vững hơn cho tương lai. Bằng chứng từ các nghiên cứu gần đây chỉ rõ con đường phía trước cho một phương pháp xây dựng dựa trên dữ liệu, thông minh hơn tại các vùng nhiệt đới.

Tài liệu tham khảo

  1. BRIDGING THE DEVELOPMENT GAP OF GREEN BUILDING IN SOUTHEAST ASIA: COMPARISON BETWEEN SINGAPORE AND VIETNAM (#) ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎

  2. low energy housing for the hot humid climate of vietnam (#) ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎

  3. Impacts of climate change on building performance and adaptation solutions (#) ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎

  4. Reference weather datasets for building simulation in Vietnam considering thermal and hygrothermal characteristics (#) ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎

  5. The efficiency of different simulation-based design methods in improving building performance (#) ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎

Tags: IBPSA Building Performance Energy Efficiency Research Vietnam Automated Content
Share:

Related Content