Các công trình ở Việt Nam đang ngày càng tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và chiếm tỷ trọng lớn hơn trong tổng mức tiêu thụ năng lượng quốc gia. Mỗi năm, nước ta có thêm khoảng 80 đến 90 triệu m2 sàn công trình mới. Trong đó, khu vực công trình thương mại, khách sạn, văn phòng có mức độ tăng nhanh cả về số lượng và quy mô (trung bình và lớn). Nếu như năm 2003, lĩnh vực công trình dân dụng chỉ chiếm khoảng 22,4% tổng mức tiêu thụ năng lượng của quốc gia thì đến nay, con số này cũng đã xấp xỉ 40% [1], tương đương với các nước phát triển. Với mức tăng trưởng tiêu thụ điện lên đến 400% trong vòng 10 năm qua (theo kết quả khảo sát tại các thành phố lớn của Trung tâm Nghiên cứu và phát triển về tiết kiệm năng lượng), rõ ràng tiết kiệm năng lượng (TKNL) trong lĩnh vực công trình dân dụng ngày càng có ý nghĩa quan trọng, quyết định đến sự ổn định chính sách năng lượng vĩ mô và sự bền vững môi trường.

Tuy nhiên, trên thực tế việc thiết kế, xây dựng và vận hành của phần lớn các công trình xây dựng ở nước ta chưa có sự quan tâm đúng mực đến các giải pháp hiệu quả năng lượng. Trong thiết kế, việc chọn giải pháp vỏ bao che (đặc biệt là vẫn còn sử dụng các loại kính có cấu tạo, màu sắc và khả năng cách nhiệt không phù hợp), vật liệu, trang thiết bị chủ yếu đáp ứng yêu cầu chức năng, thẩm mỹ mà bỏ qua yếu tố hiệu quả năng lượng. Khảo sát cho thấy: “98% tòa nhà xây trong năm năm trở lại đây không có cách nhiệt, 75% sử dụng một lớp kính, 41% có tỷ lệ kính trên tường – WWR – lớn hơn 0.25, 37% có điều hòa nhiệt độ sử dụng hệ thống điều hòa không khí trung tâm và 25% có các loại quạt và máy bơm với tốc độ khác nhau” [2]. Trong xây dựng, khâu nghiệm thu còn chưa thực hiện tốt. Trong quản lý vận hành, nhiều cán bộ quản lý chưa được huấn luyện chuyển giao để có thể vận hành hiệu quả tòa nhà.

Trên thực tế, nhiều công trình xây dựng không quan tâm đến vấn đề TKNL đang phải vất vả đương đầu với việc cắt giảm tiêu thụ điện năng vận hành. Có thể kể ra đây một vài ví dụ như: Công trình Bệnh viện 500 giường – 9 tầng Long An mới xây được 5 năm, nhưng tiêu tốn nhiều điện năng, thu không đủ bù chi, khiến tỉnh phải kêu gọi các đơn vị tư vấn tìm các phương án “chữa cháy” để cải tạo; Trung tâm hành chính Thành phố Đà Nẵng với vỏ bao che toàn kính, không thông gió tự nhiên và che nắng khiến điện năng tiêu thụ tăng cao vào mùa nóng, phát sinh các vấn đề về chất lượng không khí trong nhà,…; Bệnh viện đa khoa 500 giường tỉnh Yên Bái xây dựng mới, sử dụng điều hòa trung tâm, mỗi năm ngốn khoảng 40 tỷ đồng tiền điện, 3 tỷ đồng tiền nước [3]; Bệnh viện đa khoa An Giang 600 giường mới xây, mỗi tháng ngốn khoảng 3 tỷ đồng tiền điện, thu không đủ bù chi, phải tiết giảm vận hành [4]…

Theo kinh nghiệm của nhiều chuyên gia [5], các công trình sắp xây dựng cũng như các công trình đã vận hành ở Việt Nam đều có tiềm năng TKNL khá lớn, ước tính như sau:

– Đối với các công trình xây dựng mới, nếu áp dụng đồng bộ các giải pháp thiết kế vỏ bao che thích ứng khí hậu, sử dụng các vật liệu TKNL, lắp đặt và vận hành các trang thiết bị có hiệu suất năng lượng cao, cán bộ quản lý năng lượng có năng lực tốt thì có thể TKNL khoảng 30% đến 40 %;

– Đối với các công trình đang vận hành, nếu tiến hành kiểm toán năng lượng và sau đó triển khai áp dụng các giải pháp TKNL dựa trên kết quả kiểm toán thì có thể TKNL từ 15% đến 25%.

Để giảm mức độ tiêu thụ năng lượng trong công trình xây dựng, các đơn vị liên quan cần phải có một giải pháp đồng bộ từ thiết kế, xây dựng, trang thiết bị, vật liệu, vận hành,… và cần bắt đầu từ khâu tư vấn thiết kế.

Các KTS dường như vẫn đang đứng ngoài cuộc?!

Để đánh giá thực trạng của việc thực hiện Quy chuẩn QCXD 09:2005 về công trình sử dụng năng lượng hiệu quả, Bộ Xây dựng đã phối hợp với tổ chức IFC tiến hành điều tra, khảo sát thực tế ở 6 Sở Xây dựng, 7 công ty tư vấn thiết kế, các phòng thẩm định, phòng cấp phép và các cán bộ lãnh đạo. Kết quả cho thấy: Mặc dù hầu hết đều thừa nhận lợi ích của việc áp dụng Quy chuẩn này, nhưng 90% cán bộ của Sở chưa xem xét đối chiếu xem bản thiết kế có đáp ứng QCXD 09:2005 hay không vì điều này không ảnh hưởng đến quá trình cấp phép xây dựng và cũng không có chế tài xử lý. 10% cán bộ còn lại chỉ xem xét các quy định về chiếu sáng vì khá đơn giản. Đáng ngại hơn là 100% đơn vị – cá nhân làm tư vấn không tham khảo QCXD 09:2005 trong quá trình thiết kế.

Bài toán công trình TKNL không đơn thuần là bài toán kinh tế, mà còn thể hiện trách nhiệm của giới thiết kế đối với môi trường, với sự bền vững cho các thế hệ sau này. Nó đồng thời cũng thể hiện trình độ thiết kế và sự hội nhập với những chuẩn mực thiết kế quốc tế. Do đó, đã đến lúc giới KTS, Kỹ sư thiết kế không thể đứng ngoài “cuộc chơi” này.

Một số công ty tư vấn thiết kế nước ngoài đã nhìn thấy tiềm năng và khoảng trống trong thị trường Việt Nam và nhanh chân chiếm thị phần. Những tên tuổi lớn có thể kể đến là Boydens Engineering Vietnam, Nippon Koei, Sansei Vietnam,… Các công ty trong nước cũng đang cố gắng chen chân vào lĩnh vực này, nhưng thường có khó khăn về nhân sự do KTS Việt Nam đáp ứng được các yêu cầu thiết kế kiến trúc, những còn hạn chế về khoa học công trình,… Những yêu cầu của thị trường dường như chỉ mới bắt đầu tác động đến hệ thống đào tạo KTS, nên chưa thể cho “ra lò” những con người đủ đáp ứng tiêu chuẩn của thị trường. Những KTS muốn trang bị kiến thức về TKNL thì vừa khó, vừa không có nhiều lựa chọn do thiếu những đơn vị đủ năng lực đứng ra đào tạo.

Xây dựng định mức tiêu thụ năng lượng và xác định hiệu suất sử dụng năng lượng

Hiệu suất sử dụng năng lượng của một công trình thường được đo lường bằng cách so sánh hiệu suất năng lượng của nó với một tập hợp mẫu các công trình tương tự, thông thường là một định mức (benchmark) được tính toán từ tập hợp mẫu. Do năng lượng tiêu thụ của công trình có liên quan mật thiết với khí hậu, định mức tiêu thụ năng lượng cần làm cho từng vùng khí hậu, trừ các trường hợp công trình công nghiệp.

Một cách khác, một công trình làm mẫu điển hình (prototype building hoặc reference building) có thể được sử dụng như là một định mức. Ví dụ điển hình là Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) đã phát triển 16 loại công trình xây dựng tham chiếu (đáp ứng Quy chuẩn quốc gia về hiệu quả năng lượng ANSI/ASHRAE/IES Standard 90.1) cho hầu hết các kiểu tòa nhà thương mại trên 16 địa điểm, đại diện cho tất cả các vùng khí hậu của Hoa Kỳ. Tất cả các công trình mẫu điển hình này có thể dễ dàng được các nhà phát triển tiếp cận qua website: https://www.energycodes.gov/development/commercial/prototype_models#IECC, giúp cho việc đánh giá tiềm năng TKNL trở nên thuận lợi và minh bạch.
Hiện nay có khá nhiều cách xây dựng định mức năng lượng cơ bản, trong đó những cách phố biến nhất có thể kể đến gồm có [6]:

1. Hệ thống xếp hạng, ví dụ: Hệ thống phân hạng EnergyStar của Hoa Kỳ;
2. Mô hình phân phối, sử dụng giá trị ở giữa và các khoảng xác suất phần trăm;
3. Mô hình hồi quy;
4. Mô hình hồi quy sử dụng sai số chuẩn của một phép hồi quy, hoặc EUI (energy use intensity) trung bình của một tập hợp mẫu;
5. Các mô hình điển hình.

Những mô hình này thường xây dựng định mức dưới dạng một chỉ số EUI, thường là kWh/m2/năm (kWh/ft2.năm), MJ/m2/năm (Btu/ft2.năm), hay tương tự. Việc dùng các loại đơn vị đo này giúp cho các nhà quản lý dễ hiểu được hệ thống định mức. Ngoài ra, một loại đơn vị đo khác cũng có thể được sử dụng với độ chính xác cao hơn, nhưng việc thu thập dữ liệu phức tạp hơn, đó là đơn vị có dạng kg CO2/m2/năm. Một vài định mức có thể có thêm chỉ dẫn cụ thể về tỷ lệ phần trăm năng lượng được sử dụng bởi các mục đích sử dụng khác nhau trong công trình.

Mục tiêu của việc xây dựng định mức năng lượng là:
– Phổ biến thông tin và kiến thức liên quan tới mức tiêu hao năng lượng và phát thải khí nhà kính trung bình (hoặc tối ưu) của loại hình công trình có định mức năng lượng;
– Hỗ trợ các cơ quan quản lý trong việc hoạch định chính sách và quản lý các công trình xây dựng sử dụng nhiều năng lượng;
– Giúp các nhà phát triển (chủ đầu tư, bất động sản…) và các đối tượng liên quan khác dễ dàng nắm bắt thông tin về hiện trạng và định hướng tiêu thụ năng lượng của các loại công trình xây dựng xây dựng ở từng vùng khí hậu;
– Cung cấp thông tin tham chiếu cho người hành nghề thiết kế (KTS, kỹ sư,…), các nhà sản xuất (thiết bị điện, máy lạnh, đèn,…) và các nhà nghiên cứu, sinh viên của các trường đại học có quan tâm tới vấn đề năng lượng công trình xây dựng.

Những kết quả bước đầu ở Việt Nam trong xây dựng định mức năng lượng

Những định mức năng lượng đầu tiên được Bộ Công thương ban hành áp dụng cho các ngành sản xuất công nghiệp. Cụ thể các thông tư 19, 20 và 38/2016/TT-BCT quy định định mức tiêu hao năng lượng trong ngành công nghiệp sản xuất bia và nước giải khát, ngành công nghiệp thép, ngành nhựa.

Trong lĩnh vực kiến trúc dân dụng, Bộ Xây dựng đã khởi động những bước đi đầu tiên. Bộ, USAID – VCEP cùng với các Sở Xây dựng các thành phố lớn đã lập danh sách các công trình có tổng diện tích sàn 2500 m2 trở lên, xây dựng trong vòng 10 năm gần đây. Dữ liệu của hơn 1400 công trình các loại, đại diện cho 3 vùng khí hậu chính của Việt Nam đã được thiết lập (Miền Bắc: 490 công trình; Miền Trung: 316 công trình; Miền Nam: 623 công trình). Dự án đã tiến hành phân tích sơ bộ suất tiêu hao năng lượng trung bình của các công trình được khảo sát tại TP HCM và Cần Thơ. Tuy nhiên, mỗi loại công trình chỉ được khảo sát từ 3 đến 5 mẫu, chưa đáp ứng độ chính xác cần thiết.

Một ví dụ là thành phố Seatle (Hoa Kỳ), có báo cáo xây định mức tiêu thụ năng lượng cho các loại hình công trình. Đây là một trong những thành phố đầu tiên của Hoa Kỳ thực hiện và áp dụng định mức năng lượng vào chính sách quản lý, buộc các chủ công trình báo cáo hiệu suất sử dụng năng lượng định kỳ. Năm 2013, Seatle khảo sát 3216 công trình các loại và xây dựng được định mức năng lượng chính xác [7]. Kết quả thể hiện trong hình bên dưới.

Với sự tăng trưởng nóng trong lĩnh vực du lịch, dịch vụ, công trình khách sạn ở Đà Nẵng tăng trưởng nhanh, trong khoảng 600 khách sạn đã xây dựng. Chúng tôi tiến hành một dự án nghiên cứu xây dựng định mức năng lượng cho khối khách sạn ở Đà Nẵng. Kết quả mức tiêu hao năng lượng bình quân mà chúng tôi thu được vào khoảng 77 kWh/m2/năm. Trong khi đó, con số tương ứng ở Hà Nội là 218 kWh/m2./năm và TP HCM là 221 kWh/m2/năm (4 – 5 sao) và 115 kWh/m2/năm (3 sao – 1 mẫu khảo sát). Các con số có sự khác biệt do ở Hà Nội và thành phố HCM, các khảo sát thực hiện trên khách sạn 4 và 5 sao, trong khi ở Đà Nẵng chúng tôi khảo sát tất cả các nhóm khách sạn. Kết quả này nói chung thấp hơn rất nhiều so với kết quả của thành phố Seatle, 271 kWh/m2.năm, nơi có khí hậu ôn đới [7].

Khi xây dựng định mức, kết quả khảo sát trên nhiều công trình cho phép phân tích xác suất phân bố của các mức hiệu quả năng lượng, từ đó phân hạng công trình theo mức hiệu quả năng lượng (tương tự như kiểu Energy Star của Hoa Kỳ). Bằng cách làm này, nghiên cứu của chúng tôi ở Đà Nẵng cho thấy khách sạn loại A (nhóm 25% tốt nhất) cần có mức tiêu thụ nhỏ hơn 52 kWh/m2.năm; loại B (hiệu suất trên mức trung bình) cần có mức tiêu thụ nhỏ hơn 71 kWh/m2.năm; loại C (hiệu suất dưới mức trung bình) cần có mức tiêu thụ nhỏ hơn 98 kWh/m2.năm; và loại D (hiệu suất thấp nhất) có mức tiêu thụ nhiều hơn 98 kWh/m2.năm. Kết quả thể hiện trong hình bên dưới. Kết quả này có thể áp dụng để dán nhãn năng lượng các công trình khách sạn trên địa bàn Đà Nẵng. Kết quả này cũng là kim chỉ nam để các KTS, Kỹ sư thiết kế công trình hướng tới nhằm đạt mục tiêu Kiến trúc khách sạn TKNL. Các khách sạn ở Đà Nẵng được coi là TKNL nếu thuộc vào loại A hoặc B.

Dự án nghiên cứu của chúng tôi còn cho thấy sự thay đổi nhu cầu năng lượng của khách sạn ở Đà Nẵng trong 1 năm. Kết quả cho thấy vào các tháng hè tiêu thụ năng lượng tăng cao và giảm vào các tháng 1 và 2, có thể tham khảo trong việc quản lý và vận hành các hệ thống cấp năng lượng.

Triển vọng và những thách thức

Hiện nay, ở nước ta chưa có định mức tiêu hao năng lượng cho các loại công trình ở các vùng khí hậu quốc gia. Chúng ta càng chưa thể có các định mức năng lượng cho các loại công trình Hiệu quả năng lượng, gần Zero năng lượng,…

Còn khá nhiều rào cản khiến vấn đề thiết kế công trình TKNL chưa được quan tâm đúng mức. Cụ thể là nguồn nhân lực thực thi chương trình TKNL, ở Bộ và Sở Xây dựng các địa phương còn thiếu, yếu và không có bộ phận chuyên trách, đặc biệt ở các địa phương; việc áp dụng QCVN 09:2013 rất hạn hữu mà chưa có chế tài bắt buộc; các công trình sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, công trình xanh chưa nhận được cơ chế ưu đãi đáng kể,…; sự tham gia của ngân hàng, quỹ TKNL, các tổ chức tín dụng,… vào việc TKNL trong công trình rất hạn hữu; mô hình Công ty dịch vụ năng lượng ESCO chỉ mới ở giai đoạn khởi động; chưa triển khai hoạt động chứng nhận dán nhãn năng lượng đối với các công trình.

Nếu có phương pháp hợp lý (có thể tham khảo cách thực hiện của Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ – phương pháp mô hình tham chiếu và mô phỏng năng lượng), các định mức năng lượng có thể được xây dựng nhanh chóng và phát huy tác dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đem lại hiệu quả to lớn. Ngoài ra, Liên minh Châu Âu EU cũng ban hành sắc lệnh EPBD 2010/31/EU bắt buộc các quốc gia thành viên phải:
– Thiết lập mức hiệu suất năng lượng tối thiểu cho công trình mới và công trình cải tạo lớn;
– Áp dụng việc dán nhãn năng lượng cho công trình;
– Đảm bảo rằng đến năm 2020, tất cả công trình xây dựng mới phải là công trình gần Zero năng lượng (nZEB);
– Thiết lập các yêu cầu tối thiểu đối với các hệ thống kỹ thuật công trình (sưởi, điều hòa, thông gió, nước nóng) và chế độ giám sát thường xuyên đối với sưởi và điều hòa;
– Đảm bảo việc tuân thủ và kiểm soát bằng hệ thống kiểm soát độc lập.

Chúng ta cùng hy vọng Bộ Xây dựng sẽ sớm thực hiện có hiệu quả việc xây dựng định mức và các triển khai các hoạt động có liên quan, đưa kiến trúc tiết kiệm năng lượng vào thực tiễn.

TS. KTS. Nguyễn Anh Tuấn
P. Trưởng khoa Kiến trúc, trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng
ThS. KTS. Nguyễn Xuân Trung
khoa Kiến trúc, trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng
ThS. KTS. Lương Xuân Hiếu
P. Trưởng khoa Kiến trúc, trường Đại học Duy Tân

(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 07/2017)