Mô hình tòa nhà LCA từ dưới lên: Công cụ cho các kịch bản quản lý tòa nhà trong tương lai
Bottom-up LCA building stock model: Tool for future building-management scenarios
| Tác giả | Rhythima Shinde, Aleksandra Kim, Stefanie Hellweg |
| Ngày đăng tải | 27/12/2023 |
| DOI | https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.140272 |
| Nguồn bài nghiên cứu | Science Direct |
| Từ khóa | Tòa nhà
Đánh giá vòng đời (LCA) Tác động vật chất Tác động vận hành Công cụ người dùng Kịch bản |
1 – GIỚI THIỆU
Các tòa nhà dân cư đóng góp đáng kể vào tác động môi trường toàn cầu. Nghiên cứu này giới thiệu một mô hình đánh giá tác động từ vật liệu xây dựng (embodied impacts) và từ nhu cầu sưởi ấm (operational impacts) cho tất cả các tòa nhà dân cư ở Thụy Sĩ. Mô hình này dựa trên một mô hình dự trữ tòa nhà có độ phân giải cao, ước tính nhu cầu sưởi ấm không gian dựa trên thuộc tính tòa nhà và dữ liệu vị trí. Trong công trình này, nghiên cứu bổ sung các tác động của việc khai thác, sản xuất, vận chuyển và xử lý các thành phần xây dựng (sàn, mái, tường, trần và cửa sổ). Mô hình của nghiên cứu đi kèm với tham số mặc định cụ thể cho từng tòa nhà và địa điểm, nhưng được phát triển như một công cụ cho phép các kiến trúc sư và nhà quy hoạch điều chỉnh dữ liệu tòa nhà và địa điểm với thông tin cụ thể để tăng độ chính xác của đánh giá môi trường cho các tòa nhà hiện tại và các kịch bản quản lý tòa nhà trong tương lai. Nghiên cứu đã áp dụng mô hình cho mười tòa nhà Thụy Sĩ và đánh giá một loạt các kịch bản quản lý tòa nhà để minh họa việc áp dụng công cụ. Kết quả cho thấy mô hình của nghiên cứu ước tính các giá trị tương đối chính xác về độ truyền nhiệt, nhu cầu sưởi ấm không gian, và các tác động biến đổi khí hậu từ hoạt động và vật liệu cho các tòa nhà được xem xét. Kết quả mô hình chi tiết cho mười tòa nhà trong nghiên cứu vượt trội so với phiên bản mô hình đơn giản hóa với các giá trị mặc định chung cho thành phần vật liệu xây dựng (sử dụng các nguyên mẫu tòa nhà phân nhóm theo độ tuổi), nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thêm thông tin chi tiết về vật liệu trong các đánh giá vòng đời tòa nhà. Do đó, cần tập trung vào việc có được các danh mục vật liệu chính xác của các tòa nhà trong các nghiên cứu tương lai. Mô hình phát triển ở đây cho phép tích hợp các danh mục vật liệu chi tiết như vậy, ghi đè các giá trị mặc định được cung cấp.
2 – MÔ TẢ HỆ THỐNG
Hệ thống năng lượng cải tiến gồm:
– Bơm nhiệt nguồn nước (WSHP): Sử dụng nhiệt độ ổn định của nước từ các nguồn khác nhau như hồ, sông hoặc ao, nhằm tăng hiệu quả năng lượng và giảm chi phí vận hành.
– Các tấm PVT: Kết hợp sản xuất điện và nhiệt, giúp nâng cao hiệu suất tổng thể của hệ thống.
– Hệ thống lưu trữ năng lượng nhiệt (TES): Bao gồm hai đơn vị lưu trữ nhiệt, một ở phía nguồn và một ở phía tải của bơm nhiệt, giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống.
3 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
– Mô hình hóa và mô phỏng: Sử dụng các phần mềm như TRNSYS và Simulink để mô phỏng các kịch bản quản lý tòa nhà.
– Thử nghiệm thực tế: Áp dụng mô hình cho mười tòa nhà tại Thụy Sĩ và đánh giá các kịch bản quản lý tòa nhà.
4 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
– Độ chính xác: Mô hình ước tính chính xác nhu cầu sưởi ấm không gian và các tác động về biến đổi khí hậu từ hoạt động và vật liệu.
– Tác động tổng thể: Mô hình cho thấy sự cần thiết của việc có dữ liệu chi tiết về vật liệu để đánh giá chính xác vòng đời của tòa nhà.
– Hiệu suất bơm nhiệt (COP): Hệ thống WSHP đạt COP trung bình hàng năm là 6.1.
– Tiết kiệm năng lượng sơ cấp (PES): Tiết kiệm 36% năng lượng sơ cấp từ các tấm PVT.
– Hiệu quả tổng thể: Nâng cao hồ sơ năng lượng của các tòa nhà dân cư nhiều gia đình, giảm phát thải CO2 và tăng tỷ lệ sử dụng năng lượng tái tạo.
5 – KẾT LUẬN
Nghiên cứu này chứng minh tính khả thi và hiệu quả của việc kết hợp WSHP và PVT trong việc cải thiện hiệu suất năng lượng của các tòa nhà dân cư nhiều gia đình. Kết quả của nghiên cứu có thể được mở rộng và áp dụng cho các khu vực khác có điều kiện khí hậu tương tự, góp phần vào mục tiêu trung hòa carbon của EU vào năm 2050.
