Phân tích năng lượng công trình với BIM

Phân tích năng lượng với BIM đang trở thành xu hướng của thiết kế xây dựng hiện nay. Chúng ta không chỉ đơn thuần thiết kế công trình đáp ứng chỉ tiêu về mặt kết cấu, kiến trúc xây dựng, nay thiết kế mang tính bền vừng và thiết kế công trình xanh đã trở nên dần phổ biến tại Việt Nam và trên thế giới. Bài viết hy vọng sẽ giúp bạn đọc phần nào hiểu hơn về nhiệm vụ phân tích năng lượng công trình sử dụng mô hình thông tin công trình (BIM). Một số tiêu chuẩn hiện nay: LEED ở Bắc Mỹ, BREEAM ở Anh, Green Star ở Úc, BEAM Plus ở Hồng Kong. Ở giai đoạn thiết kế ban đầu, phân tích năng lượng dựa trên khối Mass, sau đó phân tích dựa trên mô hình chi tiết (tường, sàn, mái, cửa đi, cửa sổ...) ở các giai đoạn sau.

Một số công cụ BIM (BIM Tools) dùng để phân tích năng lượng:

Một số quy trình phân tích năng lượng:

Trong đó:

• gbXML: là các dữ liệu phục vụ cho việc phân tích năng lượng.
• DOE-2: là công cụ phân tích năng lượng công trình, tính toán việc sử dụng năng lượng theo từng giờ.
• XML, IDF, INP: các định dạng file lưu trữ dữ liệu.
• Với dữ liệu công trình dạng gbXML, GBS sử dụng tiêu chuẩn mặt định ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineer), gồm ASHRAE 90.1, ASHRAE 90.2, ASHRAE 62.1, và dữ liệu CBECS (Commercial Building Energy Consumption Survey).
• Kiểu công trình: mặc định các thiết lập về mật độ công suất thiết bị (EPD), ánh sáng (LPD), tỷ lệ luồng không khí bên ngoài…
• Thời gian sử dụng công trình: thiết lập dựa trên ASHRAE.
• Project Location, weather condition: dựa trên Google Map, gồm 1.6 triệu trạm khí tượng, khoảng cách giữa các vùng lân cận là <14km.

Một vài thông số GBS (Green Building Studio) về khí hậu theo giờ trong năm:

• Global horizontal radiation: bức xạ ngang toàn cầu (wh/m2)
• Direct normal radiation: bức xạ pháp tuyến (wh/m2)
• Diffuse horizontal radiation: khuếch tán bức xạ ngang (wh/m2)
• Total sky cover: độ phủ mây
• Dry bulb temperature: nhiệt độ bầu khô (0C)
• Dew point temperature: nhiệt độ điểm sương (0C)
• Relative humidity: độ ẩm tương đối (%)
• Pressure: Áp lực (Pa)
• Wind Direction: Hướng gió (0)
• Wind Speed: Tốc độ gió (m/s)

• Diện tích sàn, cường độ sử dụng năng lượng, tổng chi phí điện, chi phí năng lượng hàng năm, lượng điện, nhiên liệu sử dụng hàng năm.

• Mức độ tiết kiệm năng lượng tiềm năng.

• Phân tích ánh sáng:

• Phân tích lượng nước tiêu thụ: dựa trên số lượng người trong công trình, kiểu công trình, ko dựa trên số lượng thiết bị.

• Phân tích đường đi của mặt trời & khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời:

• Lượng tiêu thụ năng lượng tải làm mát hàng tháng:

• Các lợi ích thụ động của công trình dựa trên thiết kế cơ sở:

• Phân tích năng lượng để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng các vật liệu thay thế (ví dụ thay đổi cấu tạo tường, sàn...)

Đánh giá chung:

• Sử dụng tiêu chuẩn và các số liệu khảo sát tại Mỹ để phân tích.
• Là công cụ hiệu quả và đáng tin cậy.
• Đối với các công trình ngoài nước Mỹ, các số liệu đầu vào cần phải được xem xét kỹ lưỡng.