Mô phỏng Năng lượng Công trình (BES)

Mô phỏng năng lượng toàn bộ công trình sử dụng các công cụ máy tính để mô phỏng năng lượng tiêu thụ của một công trình xuyên suốt một năm vận hành. Trong nhiều trường hợp, kiến trúc sư và chủ công trình có ít kinh nghiệm trong việc mô hình hóa năng lượng và chưa biết cách tận dụng công cụ tuyệt vời này để có thêm thông tin cho thiết kế và quá trình ra quyết định. Khi được sử dụng đúng cách, mô hình hóa năng lượng có thể giúp tối ưu hóa thiết kế công trình và giúp đội thiết kế phân cấp ưu tiên đầu tư vào các biện pháp có tác động lớn nhất tới lượng điện năng tiêu thụ của công trình.

Mô phỏng Năng lượng Công trình được sử dụng để:

  • Dự đoán lượng điện năng tiêu thụ trong quá trình vận hành của tòa nhà
  • Tối ưu hóa thiết kế bằng cách chọn lọc sử dụng các biện pháp giảm chi phí vận hành hàng năm
  • Giúp đội thiết kế đưa ra các quyết định có cơ sở về các biện pháp tiết kiệm năng lượng được thực hiện trong dự án
  • Chứng minh thiết kế tuân thủ theo quy chuẩn
  • Đạt điểm trong tiêu chí LEED EA 1 “Tối ưu hóa Hiệu suất Năng lượng”


Mô hình hóa năng lượng là một quá trình liên tục được hoàn thiện và bổ sung các thông số theo sát tiến trình thiết kế của một công trình để trở nên chính xác hơn.

• Xuyên suốt giai đoạn thiết kế ý tưởng của một dự án, mô hình hóa năng lượng là một dữ liệu cực kỳ có giá trị. Một người lập mô hình năng lượng giỏi có thể nhanh chóng tạo ra một mô hình đơn giản, ví dụ như thiết lập một khu vực duy nhất cho mỗi loại hình cư trú lớn. Các quyết định được đưa ra sớm trong thiết kế có tác động lớn nhất đến mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của tòa nhà, chẳng hạn như: hình dạng tòa nhà, hướng, hình khối, diện tích cửa sổ và đặc điểm lớp vỏ bao che. Đáng tiếc rằng những thông tin này hiếm khi được tham vấn sớm trong quá trình thiết kế, khi mà đây là giai đoạn dễ dàng điều chỉnh nhất để xây dựng một công trình hiệu quả năng lượng.

• Trong giai đoạn thiết kế cơ sở, mô hình hóa năng lượng cho phép các bên tham gia vào quá trình thiết kế tập trung nguồn lực vào các chiến lược tiết kiệm năng lượng khả thi nhất. Nhìn thấy mức tiêu thụ năng lượng của một tòa nhà được chia nhỏ theo từng loại nhiên liệu, mục đích sử dụng và thành phần tòa nhà cho phép đội ngũ thiết kế tập trung vào các mục đích sử dụng năng lượng chính. Ví dụ, xin hãy tưởng tượng một mô hình thiết kế cơ sở cho thấy kết quả như biểu đồ sau:




Trong trường hợp phân tích này, phụ tải làm mát không gian và chiếu sáng nội thất chiếm hơn 50% mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của tòa nhà. Do vậy, các biện pháp tăng hiệu quả năng lượng nên tập trung vào hai loại này. Tốt nhất là tập trung vào các giải pháp giảm phụ tải làm mát. Chúng tôi biết rằng nếu phụ tải làm mát giảm, thì năng lượng dùng cho quạt và máy bơm cũng sẽ giảm, bởi vì sẽ có ít năng lượng được luân chuyển xung quanh tòa nhà hơn. Chúng tôi cũng biết rằng hệ thống làm mát phải loại bỏ cả năng lượng sinh ra do chiếu sáng, do đó nếu giảm năng lượng chiếu sáng thì cũng sẽ làm giảm năng lượng làm mát.

Bước hợp lý tiếp theo là xem xét cụ thể thành phần của phụ tải làm mát cho tòa nhà. Trong trường hợp phân tích này, hai thành phần lớn nhất của phụ tải làm mát là nhiệt lượng từ bức xạ mặt trời qua cửa sổ và nhiệt năng từ hệ thống chiếu sáng. Vậy các biện pháp khả thi có thể bao gồm: xem xét diện tích cửa sổ ở mỗi hướng, hệ thống chiếu sáng hiệu quả và hệ thống điều khiển, sử dụng kính với hệ số nhận nhiệt lượng mặt trời (SHGC) thấp hơn, biện pháp che nắng v.v.



• Trong quá trình phát triển thiết kế, mô hình năng lượng cho phép các nghiên cứu tham số được thực hiện. Các chuyên gia có thể đề xuất các biện pháp tiết kiệm năng lượng cụ thể bằng cách thay đổi một thành phần (ví dụ: mật độ công suất chiếu sáng, độ dày cách nhiệt, kính SHGC, hiệu suất thiết bị HVAC, hệ thống điều khiển, v.v.) tại một thời điểm để ước tính tác động của nó đến mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của tòa nhà.

• Trong giai đoạn làm hồ sơ xây dựng, mô hình hóa năng lượng cho phép so sánh thiết kế được đề xuất với thước đo cơ sở phù hợp với quy chuẩn.



Phần mềm Mô phỏng Năng lượng Công trình

Các chuyên gia mô phỏng năng lượng của GreenBIM Engieerning sử dụng phần mềm tiên tiến nhất để tiến hành Mô phỏng Năng lượng toàn bộ Công trình chính xác và đưa ra các đề xuất giá trị cho đội thiết kế dự án. Nhóm lập mô hình năng lượng sử dụng Autodesk’s Revit để tạo ra mô hình 3D đơn giản của công trình dựa trên các bản vẽ thiết kế kiến trúc. Mô hình Thông tin Công trình (BIM) được tạo ra có chứa các thông tin về không gian, khu vực HVAC, vỏ công trình, phụ tải (con người, hệ thống chiếu sáng và thiết bị) và lịch trình vận hành.

Thông qua lược đồ mở Green Building XML (gbXML) , các tính chất của công trình lưu trữ trong mô hình 3D của Revit được xuất sang một công cụ phân tích kỹ thuật. Mô phỏng Năng lượng Chi tiết Toàn công trình được thực hiện trên các công cụ chuyên dụng như:

eQuest v3.65, với bộ máy mô phỏng xuất phát từ phiên bản DOE-2 mới nhất.
Trane Trace 700
Energy Plus


LEED và Mô phỏng Năng lượng Công trình

Hiệu suất năng lượng là một yếu tố tối quan trọng của một thiết kế tích hợp cho công trình xanh. Hệ thống Xếp hạng Dẫn đầu về Thiết kế Năng lượng và Môi trường (LEED™) của Hội đồng Công trình Xanh Hoa Kỳ yêu cầu mô hình hóa năng lượng để đánh giá việc sử dụng năng lượng của một tòa nhà và định lượng chi phí tiết kiệm được dựa trên thiết kế

Tất cả các mô hình năng lượng được thực hiện bởi đội ngũ GreenBIM Engineering đều được phê chuẩn bởi Viện Chứng nhận Công trình Xanh (GBCI).