Nghiên cứu thiết kế mô hình nhà ở sinh thái dựa trên nguyên tắc tiết kiệm năng lượng và tận dụng các nguồn tài nguyên tái tạo

à hoan phí các nguồn tài nguyên tái tạo (gió, mặt trời, nước…) dẫn đến nguy cơ cạn kiệt nguồn tài nguyên này trong tương lai gần. Bản chất của sự cạn kiệt các nguồn tài nguyên tái tạo gắn liền với cách mà chúng ta sống. Đó là sự gia tăng dân số loài người, là cách mà loài người tiêu thụ không hợp lý và quá mức các nguồn tài nguyên tái tạo, các hệ thống kinh tế thiếu sự định giá thích hợp cho môi trường, các cấu trúc xã hội không hợp lý, và những yếu kém trong hệ thống pháp lý và nhà nước. Năng lượng tái tạo là một nguồn tài nguyên quan trọng cho phát triển bền vững, việc tìm kiếm những phương thức tiết kiệm tài nguyên (năng lượng) tái tạo là rất cần thiết nếu muốn năng lượng được bảo tồn. Trong những năm gần đây, nhu cầu “sống xanh”, sống hòa hợp thân thiện với môi trường càng được trở nên ưa chuộng. Nhà ở sinh thái là một trong những phương thức tiết kiệm năng lượng. Đặc biệt, những năng lượng tự nhiên, năng lượng sạch, năng lượng tái tạo càng lúc càng được mọi người ưu tiên sử dụng. Trong điều kiện ô nhiễm môi trường xảy ra nhiều như hiện nay, cùng với hiện trạng thiếu thốn về nhà ở, việc xây dựng nhà ở sinh thái sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo như nước mưa, năng lượng mặt trời, gió, năng lượng Biogas là một xu hướng thong minh. Chính vì vậy đề tài: “Nghiên cứu thiết kế mô hình nhà ở sinh thái dựa trên nguyên tắc tiết kiệm năng lượng và tận dụng các nguồn tài nguyên tái tạo” được thực hiện với mục tiêu cải thiện môi trường đô thị, định hình một lối sống mới cho người dân đô thị. 2 Mục đích đề tài Nghiên cứu thiết kế mô hình nhà ở sinh thái dựa trên nguyên tắc tiết kiệm năng lượng và tận dụng các nguồn tài nguyên tái tạo. 3 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là nhà ở sinh thái áp dụng cho Việt Nam, đặc biệt là Tp HCM. 4 Giới hạn đề tài Chỉ thiết kế mô hình cho nhà ở sinh thái với diện tích xây dựng 246 m2 cho 5-6 người thuộc 3 thế hệ (theo kết quả khảo sát về thị hiếu của người dân thành phố Hồ Chí Minh). 5 Nội dung đề tài Gồm các phần sau: Định nghĩa, khảo sát hiện trạng nhà ở sinh thái tại việt nam và trên thế giới. Khảo sát hiện trạng, vai trò và ứng dụng các thiết bị sử dụng nguồn năng lượng tái tạo. Khảo sát thị hiếu của người dân đối với mô hình nhà ở sinh thái tiết kiệm năng lượng. Đánh giá tiềm năng phát triển của nhà ở sinh thái tại Việt Nam. Thiết kế mô hình nhà ở sinh thái tiết kiệm năng lượng. Nhận định hiệu quả khi áp dụng mô hình. Viết báo cáo 6 Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp luận Dựa trên 2 phương pháp: Kỹ thuật môi trường: thông gió, xử lý phân hủy chất thải rắn,… Sản xuất sạch hơn: tiết kiệm năng lượng, tận dụng nguồn tài nguyên tái tạo. 6.2 Phương pháp cụ thể Các phương pháp cụ thể được áp dụng là: Phương pháp điều tra, khảo sát, phỏng vấn. Phương pháp thu thập số liệu. Phương pháp đánh giá. Phương pháp ý kiến chuyên gia. Phương pháp điều tra, khảo sát, phỏng vấn Trên cơ sở thu thập thông tin, sưu tầm điều tra gián tiếp hoặc dựa vào các kết quả điều tra sẵn có trên sách, báo và phương tiện thông đại chúng cùng với việc phân tích, khảo sát, đánh giá hiện trạng nhà ở sinh thái ở Việt Nam và trên thế giới. Từ đó lựa chọn đưa ra các giải pháp thích hợp và khả thi cho việc thiết kế mô hình. Phương pháp thu thập thông tin Tham khảo, tổng hợp các báo cáo về tài nguyên tái tạo (năng lượng tái tạo), các dự án cải tạo quy hoạch khu đô thị sinh thái, các ứng dụng của các thiết bị hoạt động dựa trên nguồn năng lượng này…. Phương pháp thống kê phân tích số liệu Tổng kết, đánh giá, khằng định lại những đặc điểm sinh thái – xã hội của nhà ở cổ truyền  Việt Nam, nghiên cứu về hình khối và hướng nhà tiết kiệm năng lượng, xác định các bước đi trong việc sinh thái hoá thiết kế nhà ở. Phương pháp đánh giá và phương pháp ý kiến chuyên gia. Sử dụng phương pháp điều tra theo dạng phiếu hỏi thăm nhằm khai thác thông tin về nhu cầu nhà ở sinh thái của người dân tại địa phương. Thiết kế mô hình nhà ở sinh thái trên nguyên tắc tiết kiệm năng lượng và tận dụng các nguồn tài nguyên tái tạo. 7 Ý nghĩa đề tài Nghiên cứu lý thuyết, đánh gía tiềm năng của Nhà ở Sinh Thái, đô thị sinh thái. Thiết kế mô hình nhà ở sinh thái dựa trên nguyên tắc tiết kiệm năng lượng và tận dụng các nguồn tài nguyên tái tạo. Đề tài nghiên cứu mang tính thiết thực, khả thi có thể áp dụng trên thực tế. Mô hình là bước đổi mới trong thiết kế, xây dựng nhà ở. Mô hình nhà ở sinh thái không chỉ là phương pháp để tiết kiệm năng lượng, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên tái tạo mà còn tiết kiệm được chi phì xây dựng, vận hành và thân thiện với môi trường, tạo tiền đề cho sự phát triển bền vững trong tương lai. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐÔ THỊ SINH THÁI VÀ NHÀ Ở SINH THÁI ĐÔ THỊ SINH THÁI KHÁI NIỆM CHUNG NHỮNG NGUYÊN TẮC CỦA ĐÔ THỊ SINH THÁI NHỮNG TIÊU CHÍ QUY HOẠCH CỦA ĐÔ THỊ SINH THÁI NHỮNG CHỈ TIÊU XÂY DỰNG ĐÔ THỊ SINH THÁI MỘT SỐ MÔ HÌNH ĐÔ THỊ SINH THÁI NHÀ Ở SINH THÁI KHÁI NIỆM ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN LOẠI NHÀ Ở SINH THÁI TIÊU CHÍ XÂY DỰNG NHÀ Ở SINH THÁI MỘT SỐ MÔ HÌNH NHÀ Ở SINH THÁI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TÌNH HÌNH NHÀ Ở SINH THÁI TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM TÌNH HÌNH NHÀ Ở SINH THÁI TRÊN THẾ GIỚI TÌNH HÌNH NHÀ Ở SINH THÁI Ở VIỆT NAM CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐÔ THỊ SINH THÁI VÀ NHÀ Ở SINH THÁI Đô thị sinh thái Khái niệm chung Thành phố sinh thái là thành phố đảm bảo sự cân bằng với thiên nhiên, hay cụ thể hơn là sự định cư cho phép các cư dân sinh sống trong điều kiện chất lượng cuộc sống nhưng sử dụng tối thiểu các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Thành phố sinh thái bền vững là các đô thị mật độ thấp, dàn trải, được chuyển đổi thành mạng lưới các khu dân cư đô thị mật độ cao hoặc trung bình có quy mô giới hạn được phân cách bởi các không gian xanh. Hầu hết mọi người sinh sống và làm việc trong phạm vi khoảng cách đi bộ và đi xe đạp. Ý tưởng về một đô thị sinh thái ban đầu đã xuất hiện từ cuối thế kỷ XIX dưới tên gọi Thành phố vườn (Garden-City), là một phương án quy hoạch đô thị của Ebenezer Howard nhằm giải quyết các vấn đề môi sinh của đô thị ở thời điểm khởi đầu quá trình hiện đại hóa. Ý tưởng này ngay lập tức trở thành một phong trào lan rộng trong cộng đồng Châu Âu và các nước công nghiệp trên thế giới, và lúc bấy giờ được xem như công cụ hữu hiệu để giải quyết các vấn đề môi trường đô thị đang là hậu quả của quá trình công nghiệp hóa. Đối với các nước công nghiệp, đây là bước tất yếu trong quá trình phát triển nhằm đạt đến một đô thị phát triển bền vững. Nhìn lại lịch sử phát triển, đô thị hóa ở quy mô lớn thực tế là hậu quả của quá trình công nghiệp hóa, phát sinh từ nhu cầu tập trung lực lượng sản xuất để phục vụ sản xuất công nghiệp, tạo thành các khu dân cư đông đúc. Đô thị hóa diễn ra làm phát sinh vô vàn các vấn đề về môi trường tự nhiên và xã hội và kết cục là đòi hỏi các phương án hiện đại hóa để giải quyết các vấn đề đó khi nhu cầu đòi hỏi và điều kiện cho phép. Việc quy hoạch sinh thái đô thị là khâu tiếp theo tất yếu của quá trình hiện đại hóa đô thị. Ở các nước công nghiệp phát triển, quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa rồi đến hiện đại hóa đã diễn ra một cách tự nhiên và tuần tự, nên khái niệm “sinh thái đô thị”, nghĩa là môi trường sinh thái của đô thị nghe quen thuộc, phổ biến hơn và là đối tượng nghiên cứu từ một thập kỷ nay. Trong khi đó ở các nước đang phát triển, quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa, và hiện đại hóa thường diễn ra đồng thời do sự phát triển quá độ thẳng từ những hình thái kinh tế - xã hội lạc hậu thành những hình thái có thể hội nhập được vào nền kinh tế toàn cầu dưới áp lực của toàn cầu hóa. Để giải quyết các vấn đề môi trường đô thị trong bối cảnh phức tạp như vậy đối với các nước đang phát triển, quy hoạch đô thị sinh thái là một giải pháp phù hợp. Đây là giải pháp quy hoạch có tính định hướng, áp dụng vào thực tế những kiến thức mới nhất và kinh nghiệm từng trải của các nước phát triển nhằm hướng thẳng tới một đô thị hiện đại mà không vấp phải những vấn đề về công nghiệp hóa và đô thị hóa bùng phát trên diện rộng. Tóm lại, “sinh thái đô thị” muốn nói đến các điều kiện sinh sống của đô thị mà đối tượng quan tâm là môi trường sinh thái, còn “đô thị sinh thái” là đô thị đạt được những tiêu chí về điều kiện và chất lượng môi trường sống sinh thái, và “quy hoạch đô thị sinh thái” là phương pháp quy hoạch đô thị nhằm đạt được các tiêu chí của chất lượng cuộc sống cao, hướng tới sự phát triển bền vững của đô thị đó. Những nguyên tắc của Đô thị sinh thái Những đô thị sắp xây dựng nên quy hoạch theo kiểu đô thị sinh thái, trong đó có cả khu công nghiệp sinh thái, khu dân cư sinh thái. Có 4 nguyên tắc chính để tạo dựng những thành phố sinh thái: Xâm phạm ít nhất đến môi trường tự nhiên Đa dạng hóa nhiều nhất việc sử dụng đất, chức năng đô thị và các hoạt động khác của con người. Trong điều kiện có thể, cố giữ cho hệ thống đô thị được khép kín và tự cân bằng. Giữ cho sự phát triển dân số đô thị và tiềm năng của môi trường được cân bằng một cách tối ưu. Những tiêu chí quy hoạch của đô thị sinh thái Các tiêu chí quy hoạch đô thị sinh thái có thể được khái quát trên các phương diện sau: kiến trúc công trình, sự đa dạng sinh học, giao thông, công nghiệp và kinh tế đô thị. Về kiến trúc, các công trình trong đô thị sinh thái phải đảm bảo khai thác tối đa các nguồn mặt trời, gió và nước mưa để cung cấp năng lượng và đáp ứng nhu cầu nước của người sử dụng. Thông thường là nhà cao tầng để dành mặt đất cho không gian xanh. Sự đa dạng sinh học của đô thị phải được đảm bảo với các hành lang cư trú tự nhiên, nuôi dưỡng sự đa dạng sinh học và đem lại sự tiếp cận với thiên nhiên để nghĩ ngơi giải trí. Giao thông và vận tải cần hạn chế bằng cách cung cấp lương thực và hàng hóa chủ yếu nằm trong phạm vi đô thị hoặc các vùng lân cận. Phần lớn dân cư đô thị sẽ sống và làm việc trong phạm vi bán kính đi bộ hoặc xe đạp để giảm thiểu nhu cầu di chuyển cơ giới. Sử dụng các phương tiện giao thông công cộng nối liền các trung tâm để phục vụ nhu cầu di chuyển xa hơn của người dân. Chia sẻ ô tô con địa phương cho phép mọi người chỉ sử dụng khi cần thiết. Công nghiệp của đô thị sinh thái sẽ sản xuất ra các sản phẩm hàng hóa có thể tái sử dụng, tái sản xuất và tái sinh. Các quy trình công nghiệp bao gồm cả việc tái sử dụng các sản phẩm phụ và giảm thiểu sự vận chuyển hàng hóa. Kinh tế đô thị sinh thái là một nền kinh tế tập trung sức lao động thay vì tập trung sử dụng nguyên liệu, năng lượng và nước, nhằm duy trì việc làm thường xuyên và giảm thiểu nguyên liệu sử dụng. Để đạt được các tiêu chí trên, cần có những nghiên cứu sâu sắc về điều kiện tự nhiên và xã hội của khu vực hay vùng quy hoạch để đưa ra các giải pháp và quyết định phù hợp. Trong quá trình vận hành, để duy trì và đạt được mục tiêu sinh thái, cần có những biện pháp phối hợp liên ngành như tăng cường khả năng tiếp cận thông tin, nâng cao nhận thức cộng đồng, áp dụng công nghệ sạch, sử dụng các vật liệu xây dựng sinh học, sử dụng các nguồn thiên nhiên có thể tái tạo được (mặt trời, gió), giảm tiêu thụ năng lượng, tránh lãng phí và tái sinh phế thải. Những chỉ tiêu xây dựng đô thị sinh thái Xây dựng một đô thị sinh thái phải đạt những chỉ tiêu sau đây: Có diện tích cây xanh cao, tính trên đầu người 12 – 15 m2 có mảng xanh, bãi cỏ bờ sông, giữa khu dân cư và công nghiệp. Các trục lộ giao thông cũng cần cây xanh, cây che bóng ngăn chặn tiếng ồn, bụi và tăng cường trao đổi oxy. Bảo đảm nguồn nước cấp 150 – 200 lít/ngày/người. Xử lý triệt để nước thải. Hệ thống giao thông và những phương tiện giao thông đảm bảo tiêu chuẩn đường và mật độ đường trên số dân, dành khoảng 30% diện tích cho lưu thông, không gian thoáng. Tăng cường hệ thống giao thông thủy nhưng cần lưu ý các phương tiện giao thông không gây ô nhiễm cho sông rạch. Bố trí quy hoạch khu nhà ở, khu làm việc, khu dịch vụ, chợ, cửa hàng, nơi vui chơi giải trí hợp lý để con người giảm bớt đi lại bằng phương tiện cơ giới. Không cho chất thải làm ô nhiễm môi trường đất, sử dụng quỹ đất thành phố thích hợp để vừa có đất xây dựng cơ sở hạ tầng vừa có đất dành cho khu dân cư, công viên, đất cho rừng phòng hộ môi trường. Không khai thác nước ngầm quá mức gây mất nguồn tài nguyên, ô nhiễm nước ngầm và sụt lún. Bảo đảm sự cân bằng nước tự nhiên trên lưu vực sông xây dựng các đô thị. Quy mô dân số và phát triển kinh tế - xã hội của đô thị được giữ ở mức phù hợp với khả năng “chịu tải” của môi trường và tài nguyên thiên nhiên. Môi trường không khí không vượt quá ô nhiễm cho phép. Hạn chế sử dụng năng lượng nhiên liệu hóa thạch, sử dụng năng lượng mặt trời, năng lượng gió tự nhiên. Diện tích mặt nước (ao, hồ, sông, rạch) cân đối với diện tích dân số đô thị để tạo cảnh quan môi trường và khí hậu mát mẻ. Luôn quy hoạch hồ điều hòa những nơi có thể để hạn chế ngập. Phải cân đối giữa đầu vào (tài nguyên, năng lượng, thực phẩm) và đầu ra (chất thải, sản phẩm công nghiệp, dịch vụ). Thay đổi cách sống đô thị và cách sản xuất để làm sao cho các dòng vật chất, nguyên liệu, năng lượng diễn ra trong chu trình khép kín. Cần có hệ thống giám sát, thông tin môi trường thường xuyên để điều chỉnh kịp thời. Gắn sinh thái đô thị với văn hóa bản địa, tập quán sông nước, với du lịch sinh thái. Xây dựng đô thị sinh thái là vấn đề rất quan trọng, cần thiết và cấp bách, nhất là trong giai đoạn tốc độ đô thị hóa, hiện đại hóa và dấu hiệu suy thoái đô thị ngày một tăng cao như hiện nay. Vì vậy, ta cần xây dựng quy hoạch các đô thị sinh thái ngay từ bây giờ cho các vùng đô thị mới, hoặc sửa chữa, thay đổi trong điều kiện có thể, các đô thị cũ thành đô thị sinh thái theo kiểu “đô thị thân thiện với sinh thái”. Một số mô hình đô thị sinh thái 1.1.5.1 Một số mô hình đô thị sinh thái trên thế giới Hình 1.1 Hình ảnh về khu đô thị sinh thái đầu tiên trên thế giới Trong thời gian gần đây khái niệm "đô thị sinh thái" được nhắc đến nhiều ở Việt Nam. Khái niệm này xuất hiện trên thế giới vào cuối thập kỷ 80, đầu 90 của thế kỷ XX ở các nước phát triển đề cập đến vấn đề chất lượng môi sinh của đô thị với các tiêu chí rất cụ thế nhắm tới việc nâng cao điều kiện và chất lượng sống cho các cư dân đô thị. Khơi nguồn cho trào lưu này là hội thảo quốc tế của Liên hiệp quốc về "Thành phố và sự phát triển bền vững" diễn ra ở Rio de Janeiro, Brasil năm 1992. Sau đó Tổ chức Hợp tác và Phát triển kinh tế thế gới chính thức ban hành một chương trình có tên là "Thành phố sinh thái" được đánh dấu bằng hội nghị thượng đỉnh của Liên hiệp quốc năm 1996. Một thành phố sinh thái là thành phố đảm bảo sự cân bằng với thiên nhiên hay cụ thể hơn là sự định cư cho phép các cư dân sinh sống trong điều kiện chất lượng cuộc sống nhưng sử dụng tối thiểu các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Theo quan điểm của Richard Register về các thành phố sinh thái bền vững, thì đó là các đô thị mật độ thấp, dàn trải, được chuyển đổi thành mạng lưới các khu dân cư đô thị mật độ cao hoặc trung bình có quy mô giới hạn được phân cách bởi các không gian xanh. Hầu hết mọi người sinh sống và làm việc trong phạm vi khoảng cách đi bộ và đi xe đạp. Ý tưởng về một đô thị sinh thái ban đầu đã xuất hiện từ cuối thế kỷ XIX dưới tên gọi Thành phố vườn (Garden-City), là một phương án quy hoạch đô thị của Ebenezer Howard nhằm giải quyết các vấn đề môi sinh của đô thị ở thời điểm khởi đầu quá trình hiện đại hóa. Ý tưởng này ngay lập tức trở thành một phong trào lan rộng trong cộng đồng Châu Âu và các nước công nghiệp trên thế giới, và lúc bấy giờ được xem như công cụ hữu hiệu để giải quyết các vấn đề môi trường đô thị đang là hậu quả của quá trình công nghiệp hóa. Thực tế mô hình nhà ở "vườn, ao, chuồng" của Việt Nam chính là một không gian cư trú sinh thái có chu trình sinh thái khép kín cho các hoạt động kinh tế và sinh hoạt gia đình. Mô hình này chưa thành công vì nhiều yếu tố khách quan, song một phần do áp dụng một cách cứng nhắc vào các điều kiện thực tế khác nhau trên các khu vực địa lý khác nhau. Trung Quốc có tham vọng xây dựng thành phố Dongtan thành đô thị sinh thái đầu tiên trên thế giới trong kế hoạch xây dựng 400 đô thị mới đến năm 2020. Đây sẽ là một thành phố "xanh" thử nghiệm, tái sinh nước và năng lượng, qui mô đến năm 2040 sẽ là 500.000 dân. Thành phố này nằm giữa biển, ở cực Đông của Chongming, không có một toà nhà nào cao quá tám tầng. Mái của các tòa nhà được che phủ bằng các bãi cỏ và cây xanh để điều nhiệt và để tái sinh nước. Thành phố giành cho mỗi người đi bộ một không gian rộng gấp sáu lần Côpenhaghen, một trong những thủ đô thoáng đãng nhất của Châu Âu. Ủy ban khôi phục rừng của Bắc Kinh long trọng cam kết ngày 17 tháng 10 năm 2001 rằng sẽ biến đổi thủ đô Bắc Kinh thành một thành phố sinh thái quốc tế hạng nhất trước năm 2007 nhằm phục vụ tổ chức "Thế vận hội Olimpic xanh" vào năm 2008. Dự án quy hoạch phát triển tiểu khu Christie Walk nằm trong trung tâm buôn bán của thành phố Adelaide, đã phối hợp nhiều yếu tố sinh thái bền vững và nâng cao tính cộng đồng. Diện tích khu đất khoảng 2000 m2, giành cho 27 hộ gia đình với tổng số dân cư khoảng 40 người, địa chỉ số 105, phố Sturt, thành phố Adelaide. Các kết quả mong muốn thu được gồm: bảo tồn nước và năng lượng; tái sử dụng và tái sinh vật liệu; tạo ra các không gian công cộng thân thiện, có lợi cho sức khỏe. Các đặc điểm chính của dự án là: các không gian thân thiện cho người đi bộ; vườn chung, bao gồm cả vườn mái; sản xuất lương thực địa phương trong các khu vườn lương thực công cộng tại chỗ; trữ nước mặt để sử dụng cho các vườn và nước xả vệ sinh; thiết kế thuận lợi với khí hậu/mặt trời để sưởi, làm mát và điều hòa độ ẩm bằng gió, ánh sáng mặt trời và hệ thực vật; nước nóng sử dụng mặt trời; năng lượng quang điện thu bằng các tấm panô lắp đặt vào các hệ khung giàn trên vườn mái; sử dụng các vật liệu tái sinh, không độc hại và tiêu thụ ít năng lượng; giảm thiểu sự phụ thuộc vào ôtô con do bối cảnh nội thành. Dự án được thiết kế dựa trên quan điểm hầu hết dân cư của Úc sống trong các thành phố, do đó cách lựa chọn thiết kế và lối sống sẽ tác động rất lớn đến môi sinh và đến các nguồn tài nguyên thiên nhiên quí báu có hạn. Được thiết kế theo các tiêu chí sinh thái, hai giai đoạn đầu của Christie Walk gồm có bốn nhà mặt phố, sáu căn hộ, bốn nhà ở truyền thống mái rơm, một vườn công có thể cho hoa lợi, một vườn mái (với các điểm nhìn đẹp vào thành phố và các quả đồi), tất cả được đặt trong một không gian đi bộ, được thiết kế cảnh quan đầy sáng tạo. Các phương tiện công cộng phục vụ người dân và thêm một số căn hộ được triển khai vào giai đoạn thứ ba. Nhu cầu năng lượng của các nhà ở được giảm thiểu bằng các cách sử dụng năng lượng mặt trời, sử dụng các vật liệu cách ly rất cao nhưng tiêu thụ năng lượng thấp để chế tạo, và cung cấp nước nóng mặt trời và nhiệt quang điện. Việc tái sinh nước mặt đã giảm nhu cầu sử dụng mạng nước cấp của thành phố. Việc tránh các sản phẩm chứa độc cho người và môi trường cùng với việc loại bỏ các thiết bị điều hòa nhân tạo đem lại các không gian nội thất có lợi cho sức khỏe. Ở Việt Nam, mô hình như vậy rất khó khả thi vì đầu tư ban đầu đòi hỏi khoản kinh phí lớn, (khoảng 4,5 tỉ euro cho một đô thị như ở khu hải cảng cũ Stockholm). Nhưng Việt Nam có điều kiện phát triển mô hình sinh thái gần giống như vậy, chẳng hạn như mô hình TP vườn. Nước ta đang trong quá trình CNH, nền nông nghiệp vẫn là chủ đạo, mục tiêu là phấn đấu đến năm 2020 nước ta cơ bản trở thành nước công nghiệp. Như vậy, từ nay đến 2020 còn chục năm nữa. Hiện nay, đô thị nước ta vẫn còn tình trạng đô thị nông nghiệp, tức là trong nội thành xen cài nông nghiệp và nông nghiệp ngoài ngoại thành. Ngoài ra còn xen cài KCN, khu đô thị mới phát triển. Nếu chính quyền đô thị nơi đó quan tâm đến môi trường, quan tâm đến phát triển bền vững (mô hình đô thị sinh thái cũng chính là mô hình phát triển bền vững), họ sẽ nghĩ đến vấn đề làm sao tránh khai thác quá nhiều tài nguyên thiên nhiên, sử dụng quỹ đất xanh, đất nông nghiệp và không gian mặt nước sao cho hiệu quả, nâng cao chất lượng cuộc sống và nâng cao ý thức của người dân, giải quyết được các vấn đề bất cập của đô thị như rác thải, ngập úng… Nước ta đang trong quá trình CNH, HĐH, quỹ đất nông nghiệp, quỹ đất cho cây xanh và không gian mặt nước vẫn còn và đây là những điều kiện thuận lợi. Như vậy, để làm được TP sinh thái vấn đề phải có kinh phí, có sự chủ động và tham gia của chính quyền và ý thức của người dân. 1.1.5.2 Một số mô hình đô thị sinh thái ở Việt Nam Hiện nay, Ở Việt Nam có một số dự án về đô thị sinh thái đang được triển khai như: a/ Dự án khu đô thị sinh thái Nam Tân Phú Hình 1.2 Phối cảnh dự án Giới thiệu Khu đô thị sinh thái Nam Tam Phú (Giai đoạn 1) có tổng diện tích 93,642 ha, do Liên danh Công ty cổ phần đầu tư Năm Bảy Bảy (NBB) và Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng 533 làm chủ đầu tư (Trong đó, tỷ lệ vốn góp của NBB là 49%). Đây là Khu đô thị sinh thái có qui mô lớn được đầu tư trên địa bàn Xã Tam Phú, Phường An Phú thuộc TP Tam Kỳ tỉnh Quảng Nam (Cách TP Tam Kỳ 2Km về phía Đông). Khu đô thị sinh thái Nam Tam Phú – TECCO533 được đầu tư đồng bộ với các hệ thống hạ tầng kỹ thuật như Giao thông, công trình công cộng, thương mại dịch vụ, nhà ở, công viên với tổng diên tích được phê duyệt là 250,6 ha được chia thành nhiều giai đoạn đầu tư, trong đó giai đoạn 1 là 93,6 ha. Hạ Tầng, dịch vụ Hình 1.3 Minh họa một góc phố trung tâm Sự hình thành Khu đô thị sinh thái Nam Tân Phú đã được Ban quản lý khu Kinh tế mở Chu Lai thống nhất địa điểm và phê duyệt quy hoạch xây dựng chi tiết 1/500. Sau khi hình thành Khu đô thị sinh thái Nam Tam Phú - Giai đoạn 1 sẽ: Phục vụ tái định cư cho các hộ bị giải tỏa do ảnh hưởng bởi các dự án đầu tư xây dựng các công trình cơ sở hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội trên địa bàn thành phố, đáp ứng nhu cầu nhà ở cho người dân TP. Tam Kỳ và tỉnh Quảng Nam, thiết lập các mảng xanh thiên nhiên, góp phần cải thiện đời sống người dân qua việc chuyển dịch kinh tế, tạo nhiều công ăn việc làm mới, tạo động lực phát triển nhanh toàn bộ khu vực phía đông bắc đô thị Tam Kỳ về phía sông Bàn Thạch và biển Đông. Đồng thời, là khớp nối hạ tầng kỹ thuật các dự án quy hoạch có liên quan trong tổng thể thành phố Tam Kỳ hiện tại và Khu đô thị sinh thái Nam Tam Phú trong tương lai. Hình 1.4 Phối cảnh mẫu nhà phố Quy mô Bảng 1.1 Quy mô khu đô thị sinh thái Nam Tân Phú STT LOẠI DIỆN TÍCH (m2) 1 Đất công cộng 68.661 2 Đất ở 390.512 Đất nhà lô phố 156.929 Đất tái định cư 30.933 Đất biệt thự đơn lập 135.769 3 Đất biệt thự xong lập 66.881 4 Đất du lịch thương mại 6.314 5 Đất nhà trẻ 4.21 6 Đất bến bãi 1.676 7 Đất công viên cây xanh – mặt nước 168.993 8 Đất hành chính 11.269 9 Đất giao thông đô thị 301.940 Tổng diện tích đất quy hoạch giai đoạn 1 936.420 Vị trí dự án  Dự án thuộc địa phận xã Tam Phú, Phường An Phú, Thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam. Ranh giới quy hoạch được xác định như sau: Phía Tây Bắc: Giáp đường ĐT 616. Phía Bắc Đông Bắc: Giáp giai đoạn 2 Khu đô thị sinh thái Nam Tam Phú. Phía Đông Nam: Giáp sông Bàn Thạch. Phía Tây Nam: Giáp sông Bàn Thạch. Sơ đồ mặt bằng Hình 1. 5 Sơ đồ mặt bằng b/ Khu đô thị sinh thái Giang Điền ( Đà Lạt của Miền Đông) Giới thiệu dự án Dự án Khu đô thị sinh thái thác Giang Điền với tổng diện tích 118 ha, trong đó diện tích sông suối và hồ điều hòa là 22.432,4 m2 ( chiếm 94,7%), ngụ tại ấp Hòa Bình – Xã Giang Điền – Huyện Trảng Bom – Tỉnh Đồng Nai. Với Chủ đầu tư là Công ty Cổ phần Du Lịch Giang Điền và Cty Cổ phần Dịch Vụ và xây dựng Địa Ốc Đất Xanh hợp tác đầu tư. Hình 1.6 Phối cảnh dự án Khu Đô Thị Dịch Vụ Sinh Thái Giang Điền Vị trí dự án Khu đô thị dịch vụ Du lịch Sinh Thái Thác Giang Điền từ tuyến QL 1A đi vào 2 km từ thị trấn Trảng Bom cách tuyến Quốc Lộ 1A, cách thành phố Biên Hòa : 8km, tiếp giáp với Khu Công Nghệ cao Giang Điền và khu dân cư Suối Son, Cách thị xã Tam Phước – Long Thành 2 km, Cách Sân Golf Long Thành 3 km và sân bay quốc tế Long Thành 8 km. Tuyến đường cao tốc TP HCM – Long Thành – Đầu Dây được quy hoạch xây dựng cách khu Đô thị dịch vụ du lịch sinh thái Giang Điền khoảng 8 km; tuyến đường vành đai 3 TP. Hồ Chí Minh cách khu dự án 5km; mặt tiền khu dự án là tuyến đường nối giữa đường vành đai 3 - quốc lộ 1A - đường cao tốc rộng 45m, chỉ mất 20 phút xe chạy với khoảng cách khoảng 20 Km đến Quận 1 thành phố Hồ Chí Minh. Trên địa bàn chung quanh Khu Đô thị dịch vụ du lịch sinh thái Giang Điền đã quy hoạch và đang hình thành các khu công nghiệp như: Khu công nghiệp Bàu Xéo ở Trảng Bom; khu công nghiệp An Phước; khu công nghiệp Tam Phước; khu công nghiệp xã Lộ 25; khu công nghiệp Lộc An - Bình Sơn; khu công nghiệp Long Thành; khu công nghiệp chuyên ngành Giang Điền. Khu Đô thị dịch vụ du lịch sinh thái Giang Điền đáp ứng đủ nhu cầu ngày càng cao của khách tham quan thuộc tầng lớp trung lưu;các nhu cầu về lưu trú, nghỉ dưỡng cuối tuần và trong các ngày lễ lớn hoặc sinh sống tại đây. Quy hoạch kiến trúc Giang Điền được ví như một Đà Lạt của Miền Đông, Địa bàn có dạng địa hình lượn sóng dọc theo sông Buông mang đặc trưng của vùng Đông Nam Bộ; nơi cao nhất có cao trình +36 m tại khu vực đồi nhìn ra thác Giang Điền và nơi thấp nhất có cao trình là +23 m tại khu vực cầu Giang Điền và khu vực ven suối tre. Độ chia cắt trung bình vào khoảng 350-400 m. Với độ chia cắt trên, dọc theo sông Buông từ Tây qua Đông có 6 đồi và 5 đường phân thủy với những đặc thù riêng biệt. Gồm khu đồi thông, khu Anh Đào, khu đồi xứ, khu bằng lăng, khu đồi cọ. Ngoài ra còn có khu vui chơi thể dục thể thao và giải trí, khu công viên cây xanh, các khu công trình kỹ thuật… Hình 1.7 Phối cảnh dự án Khu vực Đồi Thông sang trọng Hình 1.8 Khu vực đồi thông HÌnh 1.9 Khu đồi anh đào Hình 1.10 Khu đồi sứ Hình 1.11 Khu đồi bằng lăng Hình 1.12 Khu đồi cọ Nhà ở sinh thái Khái niệm chung Nhà ở sinh thái đó là kiến trúc nhà ở được áp dụng các thành tựu khoa học xây dựng hiện đại và sinh thái học trong việc thiết kế hợp lý các yếu tố vật chất cũng như năng lượng của không gian trong và ngoài công trình nhằm chuyển đổi tuần hoàn trong một hệ thống nhất định với hiệu quả cao, tiêu thụ ít năng lượng, cân bằng sinh thái và không gây ô nhiễm môi trường. Không thể không có nhà ở sinh thái nếu không áp dụng hàng loạt các tiến bộ về vật liệu xây dựng, thiết bị, kỹ thuật xây dựng... cũng như các công nghệ mới về thông tin điện tử, năng lượng mới và tái tạo năng lượng, nghĩa là mọi điều kiện cần thiết cho việc sinh thái hoá nhà ở. Chúng ta có thể nêu một số biện pháp cụ thể thường áp dụng như trồng cây trên sân thượng, áp dụng kỹ thuật nhà kính, thông gió tự nhiên, sử dụng năng lượng sạch, nước sạch và công trình xanh ngoài nhà để cung cấp môt môi trường giàu ôxy. Đặc điểm và phân loại nhà ở sinh thái Đặc điểm Nhà ở cổ truyền Việt - một sản phẩm sinh thái - lịch sử Tổ chức không gian điển hình nhà ở Việt truyền thống: ngôi nhà + sân + vườn + ao, một cấu trúc sinh thái đặc trưng. Ngôi nhà chính bao gồm ba hoặc năm gian, nhiều khi thêm hai chái. Nhà là một không gian thống nhất, tạo điều kiện tối ưu cho không khí lưu thông, đặc biệt trong điều kiện khí hậu nóng ẩm. Hàng hiên và sân sạch là những nhân tố chuyển tiếp từ thiên nhiên vào nhà và ngược lại. Vườn không chỉ cung cấp rau quả, củi và vật liệu xây dựng; nó là phương tiện điều tiết khí hậu trong khuôn viên nhà. Ao là một phát minh kỳ lạ về mặt sinh thái của văn minh cư trú Việt: Đào ao lấy đất đắp nền, lấy nơi thả bèo và thả cá; tắm giặt, thoát nước mưa, làm mát không khí. Cấu tạo nhà ở Bắc Bộ và Nam Bộ có sự khác biệt: Nhà ở phía bắc có kết cấu bao che lưỡng tính, bởi nó phải vừa mở tối đa vào mùa hạ và lại vừa khép kín ở chừng mực có thể vào mùa đông. Trong khi đó, kết cấu bao che của nhà ở phía nam lại mỏng manh, bổn phận của nó chỉ thuần túy che mưa chắn nắng. Như vậy, không gian nhà Việt cổ truyền được triển khai theo sơ đồ khép. Cuộc sống cũng diễn ra theo sơ đồ khép. Đầu vào và đầu ra cùng một nơi. Mọi chất thải đều tiêu tan tại chỗ hoặc ngay trên cánh đồng làng. Kiến trúc hầu hết có nguồn gốc hữu cơ, không có móng, cũng tự xóa dấu vết. Thiên nhiên bị dùng cả ngàn vạn năm và trăm kiếp, ít bị suy chuyển. b) Nhà ở hôm nay Căn nhà ở hiện đại, tiện nghi, lại đang đối mặt chính diện với những vấn đề sinh thái, những lo âu và tính toán sinh tử. Thiên nhiên trong vòng một thế kỷ qua biến đổi một cách cơ bản. Tài nguyên cạn kiệt nhanh. Đất bị chiếm dụng và cảnh sắc thiên nhiên biến dạng. Các thông số cơ bản của khí hậu đã thay đổi. Sự cân bằng sinh thái đang bị phá vỡ. Cơ chế những đô thị to nhỏ và những đô thị khổng lồ chiếm lĩnh vị trí từng có của không gian ở cổ truyền, tạo ra những hệ thống quan hệ không gian mới, những khái niệm tỷ lệ xích mới. Ở thôn quê đang lan rộng mô hình nhà ống nhiều tầng. Cái quạt nan thay bằng cái quạt điện. Đến lúc nào đó, nó sẽ phải thay bằng cái máy điều hòa không khí. Ở đô thị, dù là chung cư hay nhà chia lô, nhà ở đang trở thành những cái hộp khép kín, nhờ cậy chủ yếu vào các phương tiện máy móc hao tốn điện năng để tạo nên độ dễ chịu. Các kiến trúc sư và những người làm nhà nói chung đang lãng quên dần hoặc không đoái hoài đến những ưu việt của thiên nhiên, những giải pháp và thủ pháp thông thường nhằm kéo thiên nhiên xích lại gần để tận hưởng nó. c) Nhà ở sinh thái Xây dựng nhà ở sinh thái không chỉ phụ thuộc bởi các giải pháp kiến trúc và giải pháp kỹ thuật cho bản thân ngôi nhà, mà còn phụ thuộc nhiều hơn bởi những cục diện mang tính vĩ mô. Trước hết, nhà ở sinh thái phụ thuộc vào thái độ của chúng ta đối với thiên nhiên thể hiện ở những đặc điểm mang tính chiến lược sau đây: - Thiết kế xây dựng “theo con người”. Điều đó có nghĩa là vừa có bố cục quy hoạch phù hợp với hoạt động của con người xuất phát từ yêu cầu thẩm mỹ và tâm lý để tạo ra môi trường ở, vừa có kích thước không gian phù hợp với cơ thể người, đặc biệt chú ý tới các thành phần: trẻ em, người già và người tàn tật. Công trình phải hài hoà với môi trường xã hội chung quanh về phương diện văn hoá - lịch sử. - Tôn trọng tự nhiên và bảo vệ sinh thái. Điều đó có nghĩa là nhà ở phải tồn tại hài hoà với môi trường tự nhiên và giảm bớt được các ảnh hưởng tiêu cực của môi trường nhân tạo trong việc cân bằng sinh thái. - ._.Sử dụng có hiệu quả và tiết kiệm tài nguyên và năng lượng trong mọi khâu, từ quy hoạch thiết kế, thi công đến sử dụng và quản lý công trình. Kết hợp biện pháp nhân tạo với tự nhiên, kỹ thuật hiện đại với kinh nghiệm truyền thống để nâng cao tối đa hiệu quả sử dụng tài nguyên và năng lượng. - Đảm bảo vệ sinh trong một môi trường lành mạnh, có lợi cho sức khoẻ. Cần sử dụng vật liệu “xanh” không độc hại, bền, tái sử dụng được. Triệt để sử dụng các loại năng lượng sạch trong tự nhiên, tái sử dụng nước, thu gom và xử lý rác thải. Đặc biệt phát huy tác dụng của cây xanh để cải thiện môi trường nhà ở. - Đảm bảo không gian mở và linh hoạt, phù hợp với sự phát triển của chức năng sử dụng, thích ứng với phát triển xã hội. Ưu tiên phát triển cơ cấu kiến trúc và các hệ thống trang thiết bị linh hoạt, dễ bảo dưỡng. Phân loại Thích hợp với các đặc điểm trên đây, hiện hình thành hai loại nhà ở sinh thái: nhà ở xanh và nhà ở lành mạnh. Nhà ở xanh chú trọng phủ xanh môi trường cư trú trong cả năm, chú trọng sử dụng vật liệu xây dựng không gây ô nhiễm môi trường, chú trọng tài nguyên nước và tiết kiệm nước, nhất là nước sinh hoạt, triệt để sử dụng ánh sáng tự nhiên và đèn tiết kiệm năng lượng, khai thác năng lượng mặt trời được sưởi ấm, phân loại và xử lý rác thải để tận dụng ở mức tối ưu. Nhà ở lành mạnh chú trọng hơn đến vai trò của con người trong môi trường sinh thái, đặc biệt chú trọng hai yếu tố ánh sáng tự nhiên và thông gió; các biện pháp ô nhiễm gian bếp và nhà vệ sinh. Tất nhiên, loại hình này còn đòi hỏi chống ồn tốt và cũng phải phủ xanh môi trường bên ngoài như nhà ở xanh nêu trên. Tiêu chí xây dựng nhà ở sinh thái Những tiêu chí xây dựng nhà ở sinh thái bao gồm: Hướng ra và mở tối đa vào thiên nhiên. Sử dụng đất hết sức tiết kiệm, bằng mọi cách giữ lại nhiều đất không bị chiếm cứ bởi xây dựng. Không gian của ngôi nhà phải là không gian thống nhất, không bị xé vụn, tránh những diện tích thiếu ánh sáng tự nhiên và không khí ít lưu thông. Sử dụng nhiều các vật liệu có xuất xứ tự nhiên, đặc biệt vật liệu địa phương. Kéo gần trời đất và thiên nhiên vào nhà, bằng việc thiết kế lôgic, ban công, hàng hiên, mái che; bằng việc bố trí cây xanh ở mọi nơi có thể; biến mái nhà thành vườn cây cỏ. Trồng cây cỏ sân vườn và thiết lập hệ thống phun tưới thường xuyên. Tận dụng tối đa gió tự nhiên, kích thích sự lưu thông của không khí; tăng cường sử dụng ánh sáng tự nhiên. Hạn chế bằng mọi cách việc sử dụng các phương tiện và thiết bị tạo tiện nghi khí hậu và tiện nghi sống nhân tạo. Ưu tiên tối đa cho việc sử dụng các nguồn năng lượng tự nhiên, như năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Kết hợp thông minh các chu trình mở và chu trình khép kín trong một căn nhà ở. Nhà ở sinh thái phải là nhà hô hấp nghĩa là có khả năng điều hòa và lưu thông không khí tốt. Tình hình nhà ở sinh thái trên thế giới và Việt Nam Tình hình nhà ở sinh thái trên thế giới Hình 1.13 Nhà sinh thái thụy điển và Đan Mạch Tại thủ đô Copenhagen của Đan Mạch, những ngôi nhà sinh thái tiêu tốn rất ít năng lượng và thân thiện với môi trường xuất hiện. Năm 1999 người ta đã tạo ra ngôi nhà tự sưởi ấm và chiếu sáng nhờ pin mặt trời - các tấm gương hấp thụ tia nắng phủ gần như kín mái nhà. Mùa Đông lạnh giá thì lò sưởi bắt đầu hoạt động. Khói của củi cháy hoàn toàn được hấp thụ và tái sử dụng để sưởi bầu không khí trong nhà. Nhờ thế mà năng lượng tốn ít hơn, còn lượng khí thải CO2 cũng giảm đi. Hệ thống trao đổi nhiệt phức tạp hút nhiệt lượng thừa trong nhà để chuyển cho vườn kính trồng rau và hoa. Cây cối được bón bằng chất mùn tạo ra từ nhà vệ sinh. Nhà vệ sinh ở đây cũng độc đáo, với bệ xí chia làm hai ngăn - một cho "nhu cầu lớn", một cho "nhu cầu nhỏ"- và có chức năng biến phân thành chất mùn. Nước tưới cho cây trong nhà kính cũng là nước thải từ nhà bếp nhưng đã qua bể lọc bằng cát và vi sinh vật. Những ngôi nhà sinh thái trở thành trào lưu ở Đan Mạch và Thụy ĐiểnTrong thập niên qua tại châu Âu đã xuất hiện cả những khu phố sinh thái dần dần mở rộng thành các thành phố sinh thái. Riêng tại Đan Mạch có 6 điểm dân cư được chính thức công nhận là thành phố sinh thái, gồm cả Copenhagen. Điều này không có nghĩa là thủ đô Đan Mạch chỉ gồm toàn các ngôi nhà sinh thái, song tòa thị chính đã đề ra mục tiêu hết sức nghiêm ngặt về việc giảm mức tiêu thụ năng lượng và chuyển sang sử dụng nguồn năng lượng có thể tái sinh như mặt trời và gió. Ngoài ra, thành phố còn thay đổi cơ cấu giao thông: do lượng xe đạp rất nhiều vào giờ cao điểm mà báo chí phương Tây so sánh Copenhagen bây giờ như Hà Nội và Bắc Kinh trong thập niên 1980. Đan Mạch là quốc gia tiên phong trong trào lưu tiết kiệm năng lượng giờ đã lan ra khắp châu Âu. Hình 1.14 Viên ngọc trắng của Thụy Điển Thành phố nhỏ Malmo bây giờ nổi tiếng nhờ khu nhà sinh thái và tòa nhà chọc trời có tên gọi Chiếc ly xoay do hãng năng lượng khổng lồ Đức E.ON đầu tư.Ở khu sinh thái, có một ngôi nhà hai tầng tràn ngập ánh sáng với ít chi tiết nhắc nhở về chức năng tiết kiệm năng lượng. Thực chất của vấn đề nằm ở các quyết định kỹ thuật hợp lý khó nhận ra bằng mắt thường, chẳng hạn như cửa sổ có ba lớp kính và tường nhà được sưởi ấm rất hiệu quả. Trên phòng gác mái có đường ống gắn với cánh quạt đưa khí nóng chạy vòng vèo trước khi nhả hơi lạnh ra khỏi căn nhà. Đây là cách tiết kiệm năng lượng triệt để. Tất cả nước nóng thải ra từ mùa Hè chảy vào những hang động tự nhiên ngầm dưới đất và chờ đến mùa Đông sẽ được tái sử dụng. Ngôi nhà được nhắc ở trên xây năm 1999 và vào thời điểm đó, nó tiêu thụ năng lượng chỉ bằng phân nửa so với một ngôi nhà bình thường ở Malmo. Bây giờ khoảng cách đó đã được nới rộng ra nhiều. Thêm nữa, giá thị trường của một căn nhà sinh thái hai tầng có mái hiên rộng đứng sát biển cũng chỉ ở mức 5.000 euro. Ưu điểm chính của môi trường này là tiết kiệm năng lượng khi sử dụng năng lượng mặt trời để đun nước, đảm bảo hơn 60% nhu cầu nước nóng cho cả năm. Ưu điểm thứ hai là do sử dụng chung một hệ thống thông gió cho một cụm 4 – 5 toà nhà nên đã giảm tổn thất nhiệt được 20%. Ngoài ra, việc áp dụng thêm các biện pháp hỗ trợ khác như sử dụng kính ít bức xạ, máy trao đổi nhiệt, thiết bị điện có hiệu suất sử dụng cao nên đã tiết kiệm được hơn 60% khí đốt, 30% nước và 20% điện, nhanh chóng bù đắp được chi phí tăng thêm trong giá thành do trang thiết bị mới. Đến nay, loại nhà ở sinh thái này đã lan ra khắp châu Âu. Tại châu Á, bước đầu có những nghiên cứu và xây dựng nhà ở sinh thái. Chẳng hạn, ở Ấn Độ đã xây dựng các nhà hình ống phù hợp với khí hậu, có mái dốc và hệ thống cửa thông gió chạy suốt mặt cắt nhà. Tại đây cũng áp dụng hình thức nhà quay vào phía trong, tránh được ánh nắng chói chang, lấy thông gió nằm ngang qua chính nhà ở một cách hiệu quả. Các kiến trúc sư bản địa cho rằng đây là kiến trúc sinh thái. Các kiến trúc sư Malaysia thì thiên về thiết kế công trình cao tầng, tiết kiệm được 40% năng lượng tiêu thụ và tạo ra những biện pháp độc đáo để người ở có thể tiếp xúc với thiên nhiên ngay cả khi ở các tầng cao chót vót. Các kiến trúc sư Trung Quốc gần đây cũng chú ý tới kiến trúc sinh thái; chẳng hạn ngôi nhà tháp Thượng Hải đã áp dụng thiết ké phỏng sinh để điều tiết khí hậu với các không gian trồng cây xanh, với những tấm màn vừa để điều tiết khí hậu, vừa để che chắn tác động của khí hậu khắc nghiệt với những đĩa thu năng lượng đặt ngay trên nóc nhà. Tình hình nhà ở sinh thái ở Việt Nam Nước ta cũng có những tiền đề và khả năng để áp dụng kiến trúc nhà ở sinh thái, chứ chưa có một công trình nào mang đầy đủ điều kiện của một kiến trúc sinh thái. CHƯƠNG 2: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2.1 KHÁI NIỆM ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG TỪ GIÓ KHÁI NIỆM ỨNG DỤNG 4 NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI 4.1 KHÁI NIỆM 4.2 ỨNG DỤNG 5 TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI VIỆT NAM CHƯƠNG 2: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 2.1 Tổng quan về năng lượng tái tạo 2.1.1 Khái niệm Năng lượng tái tạo là năng lượng được thu từ những nguồn liên tục vô hạn. Hầu hết các năng lương tái tạo điều có nguồn gốc từ mặt trời. 2.1.2 Phân loại Nguồn gốc từ bức xạ mặt trời: gió, mặt trời, thủy điện, sóng,… Nguồn gốc từ nhiệt năng trái đất: địa nhiệt. Nguồn gốc từ hệ động năng trái đất – mặt trăng: thủy triều Các nguồn năng lượng tái tạo nhỏ khác: sinh khối,… Mục đích sử dụng nguồn năng lượng tái tạo: Năng lượng tái tạo sử dụng nguồn năng lượng có sẵn trong thiên nhiên, không gây ô nhiễm môi trường. Năng lượng tái tạo giảm thiểu ô nhiễm và khí thải từ các hệ thống năng lượng truyền thống. Sử dụng năng lương tái tạo sẽ làm giảm hiệu ứng nhà kính. Góp phần vào việc giải quyết các vấn đề về năng lượng. Giảm bớt sự lệ thuộc vào việc sử nguồn các nguồn nhiên liệu hóa thạch. 2.2 Năng lượng mặt trời 2.2.1 Khái niệm 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 từ các hạt nguyên tử khác phóng ra từ mặt trời. 2.2.2 Phân loại 2.2.2.1 Pin mặt trời Hình 2.1 Cấu tạo pin mặt trời Nguyên lý hoạt động: Nguồn điện pin mặt trời Bộ điều khiển Acquy Bộ đổi điện DC -AC Phụ tải Panel mặt trời: điệp áp 12V, có nhiều loại công suất: 30 Wp, 40Wp, 45Wp, 50Wp, 75 Wp, 100Wp, 125 Wp, 150Wp, bộ điều khiển: điều tiết xạc của Acquy, bộ đổi điện: DC từ acquy –AC (110 V – 220 V), công suất 0.3 kVA – 10 kVA. 2.2.2.2 Năng lượng mặt trời sử dụng dưới dạng nhiệt năng a) Nhà máy năng lượng mặt trời Nhà máy điện mặt trời sử dụng bộ hấp thụ năng lượng mặt trời Hình 2.2 Nhà máy nhiệt điện mặt trời sử dụng bộ thu Parabol trụ Hình 2.3 Nhà máy nhiệt điện mặt trời sử dụng hệ thống gương phản xạ Hình 2.4 Hệ thống cấp nước nóng dùng năng lượng mặt trời nhiệt độ thấp Hình 2.5 Hệ thống cấp nước nóng dùng năng lượng mặt trời nhiệt độ cao 2.2.3 Ứng dụng Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ rất sớm, nhưng ứng dụng NLMT vào các công nghệ sản xuất và trên quy mô rộng thì mới chỉ thực sự vào cuối thế kỷ 18 và cũng chủ yếu ở những nước nhiều năng lượng mặt trời, những vùng sa mạc. Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973, NLMT càng được đặc biệt quan tâm. Các nước công nghiệp phát triển đã đi tiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụng NLMT. Các ứng dụng NLMT phổ biến hiện nay bao gồm các lĩnh vực chủ yếu sau: 2.2.3.1 Pin mặt trời Hình 2.6 Pin mặt trời Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ NLMT qua thiết bị biến đổi quang điện. Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ có thể lắp bất kỳ ở đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ. Ứng dụng NLMT dưới dạng này được phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là ở các nước phát triển. Ngày nay con người đã ứng dụng pin NLMT để chạy xe thay thế dần nguồn năng lượng truyền thống. Tuy nhiên giá thành thiết bị pin mặt trời còn khá cao, trung bình hiện nay khoảng 5USD/WP, nên ở những nước đang phát triển pin mặt trời hiện mới chỉ có khả năng duy nhất là cung cấp năng lượng điện sử dụng cho các vùng sâu, xa nơi mà đường điện quốc gia chưa có. Ở Việt Nam, với sự hỗ trợ của một số tổ chức quốc tế đã thực hiện thành công việc xây dựng các trạm pin mặt trời có công suất khác nhau phục vụ nhu cầu sinh hoạt và văn hoá của các địa phương vùng sâu, vùng xa, nhất là đồng bằng sông Cửu Long và Tây Nguyên. Tuy nhiên hiện nay pin mặt trời vẫn đang còn là món hàng xa xỉ đối với các nước nghèo như chúng ta. Hình 2.7 Xe dùng pin mặt trời Hình 2.8 Hệ thống điện mặt trời ở LosAngeles Hình 2.9 Máy bay NLMT Hình 2.10 TiVi LCD dùng pin mặt trời 2.2.3.2 Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời Hình 2.11 Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời Điện năng còn có thể tạo ra từ NLMT dựa trên nguyên tắc tạo nhiệt độ cao bằng một hệ thống gương phản chiếu và hội tụ để gia nhiệt cho môi chất làm việc truyền động cho máy phát điện. Hiện nay trong các nhà máy nhiệt điện sử dụng NLMT có các loại hệ thống bộ thu chủ yếu sau đây: Hệ thống dùng parabol trụ để tập trung tia bức xạ mặt trời vào một ống môi chất đặt dọc theo đường hội tụ của bộ thu, nhiệt độ có thể đạt tới 4000C. Hệ thống nhận nhiệt trung tâm bằng cách sử dụng các gương phản xạ có định vị theo phương mặt trời để tập trung NLMT đến bộ thu đặt trên đỉnh tháp cao, nhiệt độ có thể đạt tới trên 15000C. Hình 2.12 Tháp năng lượng Mặt trời Hệ thống sử dụng gương parabol tròn xoay định vị theo phương mặt trời để tập trung NLMT vào một bộ thu đặt ở tiêu điểm của gương, nhiệt độ có thể đạt trên 15000C. Hiện nay người ta còn dùng năng lượng mặt trời để phát điện theo kiểu “ tháp năng lượng mặt trời - Solar power tower “. Australia đang tiến hành dự án xây dựng một tháp năng lượng mặt trời cao 1km với 32 tuốc bin khí có tổng công suất 200 MW. Dự tính rằng đến năm 2006 tháp năng lượng mặt trời này sẽ cung cấp điện mỗi năm 650GWh cho 200.000 hộ gia đình ở miền Tây Nam New South Wales - Australia, và sẽ giảm được 700.000 tấn khí gây hiệu ứng nhà kính trong mỗi năm. Hiện nay NLMT được ứng dụng khá phổ biến trong lĩnh nông nghiệp để sấy các sản phẩm như ngũ cốc, thực phẩm ... nhằm giảm tỷ lệ hao hụt và tăng chất lượng sản phẩm. Ngoài mục đích để sấy các loại nông sản, NLMT còn được dùng để sấy các loại vật liệu như gỗ. 2.2.3.3 Bếp nấu dùng năng lượng mặt trời Bếp năng lượng mặt trời được ứng dụng rất rộng rãi ở các nước nhiều NLMT như các nước ở Châu Phi. Hình 2.13 Triển khai bếp nấu cơm bằng NLMT Ở Việt Nam việc bếp năng lượng mặt trời cũng đã được sử dụng khá phổ biến. Năm 2000, Trung tâm Nghiên cứu thiết bị áp lực và năng lượng mới - Đại học Đà Nẵng đã phối hợp với các tổ chức từ thiện Hà Lan triển khai dự án (30 000 USD) đưa bếp năng lượng mặt trời - bếp tiện lợi vào sử dụng ở các vùng nông thôn của tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi, dự án đã phát triển rất tốt và ngày càng đựơc đông đảo nhân dân ủng hộ. Trong năm 2002, Trung tâm dự kiến sẽ đưa 750 BTL vào sử dụng ở các xã huyện Núi Thành và triển khai ứng dụng ở các khu ngư dân ven biển để họ có thể nấu nước, cơm và thức ăn khi ra khơi bằng NLMT . 2.2.3.4 Thiết bị chưng cất nước dùng NLMT Hình 2.14 Thiết bị chưng cất nước dùng NLMT Thiết bị chưng cất nước thường có 2 loại: loại nắp kính phẳng có chi phí cao (khoảng 23 USD/m2), tuổi thọ khoảng 30 năm, và loại nắp plastic có chi phí rẻ hơn nhưng hiệu quả chưng cất kém hơn. Ở Việt Nam đã có đề tài nghiên cứu triển khai ứng dụng thiết bị chưng cất nước NLMT dùng để chưng cất nước ngọt từ nước biển và cung cấp nước sạch dùng cho sinh hoạt ở những vùng có nguồn nước ô nhiễm với thiết bị chưng cất nước NLMT có gương phản xạ đạt được hiệu suất cao tại khoa Công nghệ Nhiệt Điện lạnh-Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng. 2.2.3.5 Động cơ Stirling chạy bằng NLMT Hình 2.15 Động cơ Stirling dùng NLMT Ứng dụng NLMT để chạy các động cơ nhiệt - động cơ Stirling ngày càng được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi dùng để bơm nước sinh hoạt hay tưới cây ở các nông trại. Ở Việt Nam động cơ Stirling chạy bằng NLMT cũng đã được nghiên cứu chế tạo để triển khai ứng dụng vào thực tế. Như động cơ Stirling, bơm nước dùng năng lượng mặt trời. Hình 2.16 Bơm nước chạy bằng NLMT Hình 2.17 Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT Ứng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của NLMT là dùng để đun nước nóng. Các hệ thống nước nóng dùng NLMT đã được dùng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Ở Việt Nam hệ thống cung cấp nước nóng bằng NLMT đã và đang được ứng dụng rộng rãi ở Hà Nội, Thành phố HCM và Đà Nẵng. Các hệ thống này đã tiết kiệm cho người sử dụng một lượng đáng kể về năng lượng, góp phần rất lớn trong việc thực hiện chương trình tiết kiệm năng lượng của nước ta và bảo vệ môi trường chung của nhân loại. Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT hiện nay ở Việt nam cũng như trên thế giới chủ yếu dùng bộ thu cố định kiểu tấm phẳng hoặc dãy ống có cánh nhận nhiệt, với nhiệt độ nước sử dụng 600C thì hiệu suất của bộ thu khoảng 45%, còn nếu sử dụng ở nhiệt độ cao hơn thì hiệu suất còn thấp. 2.2.3.6 Thiết bị làm lạnh và điều hoà không khí dùng NLMT Hình 2.18 Tủ lạnh dùng pin mặt trời Trong số những ứng dụng của NLMT thì làm lạnh và điều hoà không khí là ứng dụng hấp dẫn nhất vì nơi nào khí hậu nóng nhất thì nơi đó có nhu cầu về làm lạnh lớn nhất, đặc biệt là ở những vùng xa xôi héo lánh thuộc các nước đang phát triển không có lưới điện quốc gia và giá nhiên liệu quá đắt so với thu nhập trung bình của người dân. Với các máy lạnh làm việc trên nguyên lý biến đổi NLMT thành điện năng nhờ pin mặt trời (photovoltaic) là thuận tiện nhất, nhưng trong giai đoạn hiện nay giá thành pin mặt trời còn quá cao. Ngoài ra các hệ thống lạnh còn được sử dụng NLMT dưới dạng nhiệt năng để chạy máy lạnh hấp thụ, loại thiết bị này ngày càng được ứng dụng nhiều trong thực tế, tuy nhiên hiện nay các hệ thống này vẫn chưa được thương mại hóa và sử dụng rộng rãi vì giá thành còn rất cao và hơn nữa các bộ thu dùng trong các hệ thống này chủ yếu là bộ thu phẳng với hiệu suất còn thấp (dưới 45%) nên diện tích lắp đặt bộ thu cần rất lớn chưa phù hợp với yêu cầu thực tế. Ở Việt Nam cũng đã có một số nhà khoa học nghiên cứu tối ưu hoá bộ thu năng lượng mặt trời kiểu hộp phẳng mỏng cố định có gương phản xạ để ứng dụng trong kỹ thuật lạnh, với loại bộ thu này có thể tạo được nhiệt độ cao để cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ, nhưng diện tích mặt bằng cần lắp đặt hệ thống cần phải rộng. Trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, nhu cầu về năng lượng ngày càng tăng. Trong khi đó các nguồn nhiên liệu dự trữ như than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên và ngay cả thủy điện thì có hạn khiến cho nhân loại đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng. Việc tìm kiếm và khai thác các nguồn năng lượng mới như năng lượng hạt nhân, năng lượng địa nhiệt, năng lượng gió và năng lượng mặt trời là một trong những hướng quan trọng trong kế hoạch phát triển năng lượng, không những đối với những nước phát triển mà ngay cả với những nước đang phát triển. Năng lượng mặt trời (NLMT)- nguồn năng lượng sạch và tiềm tàng nhất - đang được loài người thực sự đặc biệt quan tâm. Do đó việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời và triển khai ứng dụng chúng vào thực tế là vấn đề có tính thời sự. Việt Nam là nước có tiềm năng về NLMT, trải dài từ vĩ độ 8” Bắc đến 23” Bắc, nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, với trị số tổng xạ khá lớn từ 100-175 kcal/cm1.năm (4,2 -7,3GJ/m2năm) do đó việc sử dụng NLMT ở nước ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn. Thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam hiện nay chủ yếu là hệ thống cung cấp điện dùng pin mặt trời, hệ thống nấu cơm có gương phản xạ và đặc biệt là hệ thống cung cấp nước nóng kiểu tấm phẳng hay kiểu ống có cánh nhận nhiệt. Nhưng nhìn chung các thiết bị này giá thành còn cao, hiệu suất còn thấp nên chưa được người dân sử dụng rộng rãi. Hơn nữa, do đặc điểm phân tán và sự phụ thuộc vào các mùa trong năm của NLMT, ví dụ: mùa đông thì cần nước nóng nhưng NLMT ít, còn mùa hè không cần nước nóng thì nhiều NLMT do đó các thiết bị sử dụng NLMT chưa có tính thuyết phục. Sự mâu thuẫn đó đòi hỏi chúng ta cần chuyển hướng nghiên cứu dùng NLMT vào các mục đích khác thiết thực hơn như: chưng cất nước dùng NLMT, dùng NLMT chạy các động cơ nhiệt (động cơ Stirling), nghiên cứu hệ thống điều hòa không khí dùng NLMT... Hệ thống lạnh hấp thụ sử dụng NLMT là một đề tài hấp dẫn có tính thời sự đã và đang được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước nghiên cứu, nhưng vấn đề sử dụng bộ thu NLMT nào cho hiệu quả và thực tế nhất thì vẫn còn là một đề tài cần phải nghiên cứu, vì với các bộ thu kiểu tấm phẳng hiện nay 1000C thì hiệu suất rất thấp (nếu sử dụng ở nhiệt độ cao 80 <45%) do đó cần có một mặt bằng rất lớn để lắp đặt bộ thu cho một hệ thống điều hòa không khí bình thường. Vấn đề sử dụng NLMT đã được các nhà khoa học trên thế giới và trong nước quan tâm. Mặc dù tiềm năng của NLMT rất lớn, nhưng tỷ trọng năng lượng được sản xuất từ NLMT trong tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới vẫn còn khiêm tốn. Nguyên nhân chính chưa thể thương mại hóa các thiết bị và công nghệ sử dụng NLMT là do còn tồn tại một số hạn chế lớn chưa được giải quyết : Giá thành thiết bị còn cao: vì hầu hết các nước đang phát triển và kém phát triển là những nước có tiềm năng rất lớn về NLMT nhưng để nghiên cứu và ứng dụng NLMT lại đòi hỏi vốn đầu tư rất lớn, nhất là để nghiên cứu các thiết bị làm lạnh và điều hòa không khí bằng NLMT cần chi phí quá cao so với thu nhập của người dân ở các nước nghèo. Hiệu suất thiết bị còn thấp: nhất là các bộ thu năng lượng mặt trời dùng để cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thu cần nhiệt độ cao trên 850C thì các bộ thu phẳng đặt cố định bình thường có hiệu suất rất thấp, do đó thiết bị lắp đặt còn cồng kềnh chưa phù hợp với nhu cầu lắp đặt và về mặt thẩm mỹ. Các bộ thu có gương parabolic hay máng parabolic trụ phản xạ bình thường thì thu được nhiệt độ cao nhưng vấn đề định vị hướng hứng nắng theo phương mặt trời rất phức tạp nên không thuận lợi cho việc vận hành. Việc triển khai ứng dụng thực tế còn hạn chế: về mặt lý thuyết, NLMT là một nguồn năng lượng sạch, rẻ tiền và tiềm tàng, nếu sử dụng nó hợp lý sẽ mang lại lợi ích kinh tế và môi trường rất lớn. Việc nghiên cứu về lý thuyết đã tương đối hoàn chỉnh. Song trong điều kiện thực tiễn, các thiết bị sử dụng NLMT lại có quá trình làm việc không ổn định và không liên tục, hoàn toàn biến động theo thời tiết, vì vậy rất khó ứng dụng ở quy mô công nghiệp. Đặc biệt là trong kỹ thuật lạnh và điều tiết không khí, vấn đề nghiên cứu đưa ra bộ thu năng lượng mặt trời để cấp nhiệt cho chu trình máy lạnh hấp thụ đã và đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nhằm đưa ra bộ thu hoàn thiện và phù hợp nhất để có thể triển khai ứng dụng rộng rãi vào thực tế. Năng lượng gió Khái niệm Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển của trái đất. Gió được sinh ra là do nguyên nhân mặt trời đốt nóng khí quyển. Vì vậy năng lượng gió là hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời. Phân loại và ứng dụng Các thông số chính: Kết hợp MF gió công suất 150 – 300 W cùng với giàn năng lượng mặt trời, Tuabin gió 3 cánh làm bằng gỗ hoặc Composite, cột tháp: 3 – 4 chân, cột đơn có dây néo, MF không cần hợp số, điện áp ra DC. Hình 2.19 Mô hình hệ thống phát điện gió gia đình Các thông số:. Kết hợp MF gió công suất một vài kW với giàn năng lượng mặt trời hoặc MF điện Diezel, điện phát ra đưa lên lưới 220V. Hình 2.20 Mô hình hệ thống phát điện gió cụm dân cư Năng lượng sinh khối Khái niệm Là năng lượng thu được từ các phụ phẩm Nông Nghiệp, chất thải có nguồn gốc hữu cơ. Hình 2.21 Những con đường biến đổi sinh khối Ứng dụng Sản xuất điện từ sinh khối: điện từ rác thải, nước thải, điện sinh học. Làm nhiên liệu từ sinh khối: sản xuất viên nhiên liệu, lên men sản xuất khí sinh học ( Biogas, Ethanol, Methanol), làm nhà máy điện sinh khối. Hình 2.22 Hầm BIOGAS Hình 2.23 Thanh nhiên liệu từ sinh khối Tiềm năng năng lượng tái tạo tại Việt Nam Vùng Giờ nắng trong năm Bức xạ ( Kcal/cm2/năm) Ứng dụng Đông Bắc 1500 – 7000 100 – 125 Thấp Tây Bắc 150 – 1900 125 – 150 Trung bình Bắc Trung Bộ 1700 – 2000 140 – 160 Tốt Tây Nguyên và Nam Trung Bộ 2000 – 2600 150 – 175 Rất tốt Nam Bộ 2200 – 2500 130 – 150 Rất tốt Trung bình cả nước 1700 - 2500 100 – 175 Tốt Năng lượng mặt trời Bảng 2.1 Số liệu về bức xạ năng lượng mặt trời tại Việt Nam (Nguồn: Khoa Điện – Điện Tử, Bài Giảng Năng Lượng Tái Tạo, 2008, NXB Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật) Thủy Điện Nhỏ Tồng tiềm năng thủy điện nhỏ được xác định khoảng 1800 – 2000 MW. Trong đó: Loại công suất 0.1 – 10 MW có 500 trạm, tổng công suất tương đương 1400 – 1800 MW chiếm hơn 80 % tổng điện năng thủy điện nhỏ. Loại công suất < 100 KW có khoảng 2500 trạm với tổng công suất tương đương 100 – 200 MW chiếm 7 – 10% tồng thủy điện nhỏ. Loại công suất < 5kW đã được khai thác sử dụng rộng rãi. Năng lượng gió Những khu vực có tiềm năng lớn như: dọc bờ biển trên các đảo, các khu vực có gió địa hình. Vận tốc gió trung bình năm khoảng 2-7.5 m/s ( độ cao 10 – 12 m), dọc bờ biển và các đảo có vận tốc gió 4.5 - 7.5 m/s, có mật độ gió trung bình từ 800 – 4500 kWh/m2. Khu vực có năng lượng gió tốt nhất: Bạch Long Vĩ, Trường Sa, Ninh Thuận,… Năng lượng sinh khối Tổng trữ lượng 70 – 80 tấn/ năm. Trong đó: gỗ là 25 triệu tấn chiếm 33%, phế phẩm công lâm nông nghiệp 54 triệu tấn chiếm khoảng 67 %. Nguồn: có hai nguồn quan trọng trấu và bã mía. Trấu 100 nhà máy xây 6.5 triệu tấn/ năm gần 75-100MW điện, hiện chỉ sử dụng cho 7 -9 % cho thủ công, đun nấu. Bã mía 43 nhá máy đường, 4.5 triệu tấn/ năm gần 200 – 250 MW điện, 80% đã dùng phát điện. Biểu đồ 2.1 Trữ lượng dầu tương đương trong một năm từ các phụ phẩm nông nghiệp (Nguồn: Khoa Điện – Điện Tử, Bài Giảng Năng Lượng Tái Tạo, 2008, NXB Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật) Khí sinh học Bảng 2.2 Tiềm năng khí sinh học Nguồn nguyên liệu Tiềm năng (triệu m3) Dầu tương đương (triệu TOE) Tỷ lệ % Phụ phẩm cây trồng 1788,973 0,894 36,7 Rơm rạ 1470,133 0,735 30,2 Phụ phẩm các cây trồng khác 318,840 0,109 6,5 Chất thải của gia súc 3055,678 1,528 63,3 Trâu 441,438 0,221 8,8 Bò 495,864 0,248 10,1 Lợn 2118,376 1,059 44,4 Tổng 4844,652 2,422 100 (Nguồn: Khoa Điện – Điện Tử, Bài Giảng Năng Lượng Tái Tạo, 2008, NXB Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật) Tổng tiềm năng 10.000 triệu tấn m3/năm. Trong đó: từ người là 623 triệu m3/năm, chiếm 6,3%, từ gia súc là 3.062 triệu m3/năm chiếm 31%, phế thải khác là 6.269 triệu m3/năm chiếm 63% đang phát triển mạnh mẽ ở nước ta. Năng lượng địa nhiệt Có hơn 300 nguồn nước nóng nhiệt độ từ 30 – 1500C. Trong đó Tây Bắc là 78 nguồn chiếm 26%, trung bộ 73 nguồn chiếm 20%, Nam trung bộ 61% nguồn nhiệt ở nhiệt độ cao, tiềm năng 200-400mW mới được nghiên cứu khai khác. Biểu đồ 2.2 Tỷ lệ phần trăm số nguồn nước nóng của từng vùng Do vậy tiềm năng năng lượng tái tạo tại Vệt Nam vô cùng phong phú được thống kế như sau: Bảng 2.3 Tổng kết tài nguyên năng lượng tái tạo tại Việt Nam STT LOẠI VỊ TRÍ CÔNG SUẤT ĐƠN VỊ Năng lượng mặt trời 1 Bức xạ mặt trời trung bình 5 kWh/m2/ngày. 2 Số giờ nắng trung bình 2000 đến 5000 h/năm Năng lượng gió 1 Năng lượng gió Trên các đảo 800 đến 1400 kWh/m2/năm 2 Khu vực duyên hải trung bộ 500 đến 1000 kWh/m2/năm 3 Các cao nguyên và vùng nhỏ hơn 500 kWh/m2/năm Năng lượng sinh khối 1 Dầu 43 đến 46 Triệu TOE/năm 2 Khí sinh học 10 Tỷ m3/ năm 3 Biogas 0,4 Triệu TOE/năm Năng lượng thủy điện 1 Thủy điện nhỏ 4000 MW 2 Thủy điện nhỏ và cực nhỏ Vùng núi phía bắc, Miền Trung và Tây Nguyên 2900 MW (Nguồn: Khoa Điện – Điện Tử, Bài Giảng Năng Lượng Tái Tạo, 2008, NXB Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật). CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH NHÀ Ở SINH THÁI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI TRONG NHÀ Ở SINH THÁI MÔ HÌNH NHÀ Ở SINH THÁI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI 2.1 NHÀ MẶT TRỜI 2.2 NHÀ VÒM 2.3 NHÀ LẮP RÁP HIỆN TRẠNG NHÀ Ở SINH THÁI TẠI VIỆT NAM HIỆN TRẠNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI VIỆT NAM CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH NHÀ Ở SINH THÁI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 3.1 Giải pháp kiến trúc hiện đại trong nhà ở sinh thái Hiện nay theo xu hướng của thế giới, kiến trúc nhà ở sinh thái không chỉ phụ thuộc vào các giải pháp kiến trúc và giải pháp kỹ thuật cho bản thân ngôi nhà mà còn phụ thuộc nhiều hơn bởi cục diện mang tính vĩ mô. Dựa vào những ưu việt của thiên nhiên, những giải pháp kiến trúc hiện đại của con người đã kéo được thiên nhiên lại gần như: trồng cỏ trên mái nhà, đưa thiên nhiên vào nhà, đưa gió vào công trình,… 3.1.1 Trồng cỏ trên mái nhà Mô hình: Hình 3.2 Cấu trúc vật liệu trồng cỏ trên mái nhà Hình 3.1 Trồng cỏ trên mái nhà Kỹ thuật trồng cỏ: LỚP THẤM NƯỚC LỚP GIỮ NƯỚC TRẦN NHÀ MÀNG CHỐNG THẤM CỎ LỚP ĐẤT Hình 3.3 Kỹ thuật trồng cỏ 3.1.2 Đưa gió vào công trình Mô hình: Hình 3.4 Hướng gió vào nhà Hướng gió thông thoáng đi qua các phòng khách, học, làm việc và ra ngoài qua cửa chính, cửa sổ, cửa mái, tránh đi qua phòng ngủ. 3.1.3 Lam che nắng, lấy sáng cho công trình Hình 3.5 Trụ sở Gazprom (nga) Được xây dựng dựa trên nguyên tắc tận dụng tối đa nguồn sáng từ mặt trời, sử dụng hệ thống kính chiếu sáng, tăng cường độ chiếu sáng tối đa vào ban ngày và tiết kiệm điện năng vào ban đêm. Một số mô hình nhà ở sinh thái tiết kiệm năng lượng Những căn nhà thú vị nhất đang được xây dựng ngày nay rất tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường. 3.2.1 Nhà mặt trời (Solar House) Dù chỉ là những căn nhà nhỏ nhưng chúng được cung cấp 100% năng lượng mặt trời. Mặc dù bên trong căn nhà không rộng hơn 240 m2 nhưng những khoảng hành lang và sân nhỏ lại tạo cảm giác thông thoáng. Sử dụng năng lượng duy nhất từ mặt trời, những căn nhà này tự cung cấp đủ năng lượng để chạy TV, máy vi tính, máy giặt, bếp lò, máy điều hòa và những tiện nghi khác.  Hình 3.6 Nhà mặt trời Bên trong căn nhà có một thác nước với giải pháp hấp thu độ ẩm trong không khí. Không khí khô giúp chúng ta dễ chịu hơn, vì vậy không cần đến máy điều hòa không khí. Bên ngoài là sàn nhà với những chỗ ngồi và chậu cây. Căn nhà mặt trời này được thiết kế với những căn phòng có thể hoán đổi, nhờ vậy chủ nhân có thể bố trí từng căn phòng phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình. Sinh viên Đại học Cornell đã tạo nên một mái vòm ánh sáng để hỗ trợ những tấm hấp thu, ống nhiệt năng lượng mặt trời. Thiết kế ngôi nhà mặt trời với hồ nước trên mái nhà để cung cấp cho máy bơm tản nhiệt. Căn nhà mặt trời của Viện Kĩ thuật Georgia sử dụng ánh sáng để chuyển đổi và mở ra không gian sống. Bức tường trong suốt khiến không gian như rộng ra. Bức tường trong suốt của căn nhà mặt trời này tỏa sáng trong đêm. Hình 3.7 Nhà mặt trời từ tấm cách nhiệt Hàng rào với 120 ống góp nhiệt mặt trời được lắp trong căn nhà mặt trời. Để mở rộng tối đa không gian và khả năng linh hoạt, ngôi nhà mặt trời được sắp xếp thành những khu vực sinh hoạt thay vì chia phòng. Hình 3.8 Nhà mặt trời mái hắt bằng gỗ sồi 3.2.2 Nhà vòm (Geodesic Dome) Phía trên căn nhà sử dụng năng lượng mặt trời này, mái hắt bằng gỗ sồi tạo nên bóng mát và không gian riêng biệt. Căn nhà cũng của Darmstadt. Căn nhà được bao phủ bằng cửa chớp gỗ. Mái hắt trên của chớp có tấm năng lượng mặt trời điều khi._.