Nằm trong chuỗi series phân tích chuyên sâu của SBVN, bài viết Phần 6 tiếp tục mổ xẻ case study thực tiễn về quy trình tối ưu hóa thiết kế năng lượng cho Tòa nhà đạt chuẩn LEED Gold và tiết kiệm tối đa chi phí đầu tư.

1. Thông tin chung của dự án

  • Công trình: Tòa nhà văn phòng và dịch vụ thương mại
  • Địa điểm: Hà Nội
  • Mục tiêu: Leed GOLD
  • Công việc thực hiện: Kiểm tra, đánh giá tiềm năng hiệu quả năng lượng, đề xuất cải thiện hiệu năng và giảm chi phí đầu tư thông qua mô phỏng năng lượng chuyên sâu.

2. Một số vấn đề tiêu điểm cần lưu ý tại thời điểm SBVN tiếp nhận hồ sơ dự án

Khi tiếp nhận hồ sơ thiết kế, SBVN đã nhận diện được 3 rủi ro lớn có thể gây lãng phí dòng tiền và làm giảm tiện nghi của tòa nhà:

  • Sai số trong tính toán tải lạnh: Thiết kế cũ chỉ tính toán dựa trên các chỉ số trung bình (W/m2), dẫn đến việc cộng thiếu phụ tải. Sau khi SBVN kiểm toán lại bằng phần mềm mô phỏng, công suất lạnh thực tế cần thiết là 4,222 kW, thay vì mức ~3,100 kW trong báo cáo cũ. Nếu không phát hiện sớm, hệ thống điều hòa sẽ không đủ mát khi tòa nhà vận hành tối đa.
  • Hệ thống xử lý không khí tươi (PAU) không đạt yêu cầu khử ẩm: Công suất khử ẩm của PAU trong thiết kế ban đầu chỉ đạt 28.2 kW (thấp hơn nhiều so với yêu cầu 43.07 kW. Với khí hậu nóng ẩm của Hà Nội, sai lệch này sẽ dẫn đến hiện tượng nồm ẩm, mốc tường và gây khó chịu cho người sử dụng, làm mất giá trị của một tòa nhà hạng A.
  • Sai lệch về mật độ người trong thiết kế và mô phỏng hiện hành: Khu vực thương mại đang được tính toán với mật độ 1.4 m2/người (quá dày so với thực tế vận hành). Việc chỉ số này quá cao vô tình làm tăng tải lạnh giả, dẫn đến việc phải mua máy móc công suất lớn không cần thiết, gây lãng phí CAPEX.

3. Các giải pháp tối ưu hóa thiết kế năng lượng giúp cải thiện hiệu quả dự án

Thay vì chạy theo các thiết bị đắt tiền, SBVN tập trung vào “chất xám kỹ thuật” thông qua các chiến lược tối ưu hóa thiết kế năng lượng để nâng cao sự phối hợp giữa lớp vỏ và hệ thống máy móc, chạy các thông số để thử nghiệm 03 trường hợp phân tích dưới đây:

Biểu đồ so sánh mức tiết kiệm năng lượng giữa phương án cơ sở và phương án tối ưu của SBVN.
Hình 1: Các phương án so sánh chính

Bảng trên thể hiện các kịch bản tối ưu được xây dựng theo hướng nâng cấp tuần tự, trong đó mỗi phương án là sự kết hợp của nhiều giải pháp kỹ thuật từ lớp vỏ, thông gió đến hệ thống HVAC. Từ các cấu hình này, SBVN lựa chọn và làm rõ những giải pháp cốt lõi có tác động lớn nhất đến hiệu quả năng lượng và chi phí vận hành của công trình:

  1. Tối ưu hóa hình khối và lớp vỏ (Facade): Dự án sử dụng kính có hệ số hấp thụ nhiệt (SHGC) là 0.22 và độ truyền sáng (VLT) 0.4. Đây là màng lọc quan trọng giúp ngăn bức xạ nhiệt mặt trời vào mùa hè nhưng vẫn đảm bảo ánh sáng tự nhiên cho văn phòng, giảm đáng kể phụ tải cho hệ thống điều hòa.
  2. Hệ thống HVAC hiệu suất cao: SBVN đề xuất chuyển sang sử dụng dòng VRF High COP. Đặc biệt, hệ thống PAU được nâng cấp thành PAU hồi nhiệt hiệu suất cao. Giải pháp này tận dụng luồng khí mát thải ra từ tòa nhà để làm lạnh sơ bộ khí tươi từ môi trường, giúp hệ thống hoạt động nhẹ nhàng hơn.
  3. Chiến lược thông gió tự nhiên: Một điểm đột phá trong đề xuất là thiết lập mở 15% diện tích kính khi nhiệt độ ngoài trời trong khoảng 14°C – 26°C. Đây là khoảng thời gian “vàng” của thời tiết Hà Nội, giúp tòa nhà tự làm mát mà không cần chạy máy lạnh, mang lại cảm giác dễ chịu và tiết kiệm năng lượng tối đa.
  4. Hiệu chỉnh nhiệt độ vận hành thông minh: Thay vì cài đặt mặc định 24°C, SBVN đề xuất duy trì nhiệt độ phòng ở mức 27°C kết hợp kiểm soát độ ẩm chặt chẽ. Điều này thực tế mang lại cảm giác tiện nghi nhiệt tốt hơn và giúp giảm tới hàng tỷ đồng tiền điện mỗi năm.
SBVN Showcase #6 - Tối ưu hóa thiết kế năng lượng cho tòa nhà LEED Gold
Hình 2: Mô hình nhiệt vật lý, hướng chủ đạo bắc-nam

4. Kết quả kinh tế và kỹ thuật của các giải pháp

Việc ứng dụng mô phỏng năng lượng không chỉ giúp dự án này đạt LEED Gold mà còn mang lại những con số kinh tế ấn tượng:

  • CAPEX : Tiết kiệm lên đến 16.1 tỷ VNĐ (~43.6%) tiền mua sắm thiết bị HVAC. Nhờ phát hiện ra các sai số và tối ưu hóa tải lạnh, Chủ đầu tư không còn phải mua những cỗ máy dư thừa công suất.
SBVN Showcase #6 - Tối ưu hóa thiết kế năng lượng thông qua mô phỏng HVAC
Hình 3: Chi phí đầu tư hệ thống điều hòa (Tỷ VNĐ). Chi phí tính riêng cho dàn nóng, dàn lạnh, chi phí nâng cấp PAU thành PAU hồi nhiệt, chưa kể chi phí cho dây nối, ống gió và các thiết bị phụ trợ khác
  • Mật độ năng lượng: Thiết kế hiện trạng tiết kiệm 14.7% tổng năng lượng vận hành của công trình so với mức cơ sở. Phương án sử dụng hồi nhiệt tấm tiêu thụ nhiều năng lượng hơn so với thiết kế hiện trạng, tiêu hao thêm khoảng 550 triệu/ năm. 
SBVN Showcase #6 - Tối ưu hóa thiết kế năng lượng và giảm OPEX
Hình 4: Mật độ năng lượng (kWh/m2/năm)
  • OPEX: Tiết kiệm 2.54 tỷ VNĐ/năm tiền điện. Số tiền này có thể coi là lợi nhuận ròng tăng thêm cho Chủ đầu tư trong suốt vòng đời dự án.
SBVN Showcase #6 - Tối ưu hóa thiết kế năng lượng và giảm chi phí vận hành
Hình 5: Tổng chi phí vận hành (Tỷ VNĐ/năm)
  • Năng lượng vận hành:
    • Sử dụng dòng VRF high COP giảm khoảng 800 triệu chi phí vận hành so với sử dụng dòng VRF thông thường.
    • Phương án sử dụng hồi nhiệt hiệu suất cao có thể giảm lên đến 2.54 tỷ chi phí vận hành so với thiết kế hiện trạng (tương đương Giảm từ 39% đến 44.5% tổng năng lượng tiêu thụ so với mức cơ sở).
  • Lượng phát thải Carbon: Việc giảm lượng năng lượng tiêu thụ hàng năm làm giảm lượng phát thải Carbon do quá trình vận hành công trình. So với mức cơ sở, thiết kế hiện trạng giảm khoảng 380 tấn CO2/năm. Việc sử dụng các phương án tiết kiệm năng lượng có thể làm Giảm 1,131 tấn CO2/năm, góp phần quan trọng vào mục tiêu Net Zero và các cam kết ESG của doanh nghiệp.
SBVN Showcase #6 - Tối ưu hóa thiết kế năng lượng, giảm tiêu thụ carbon
Hình 6: Lượng phát thải carbon

5. Kết luận

SBVN Showcase #6 - Tối ưu hóa thiết kế năng lượng cho công trình văn phòng
Hình 6: Năng lượng tiêu thụ và chi phí vận hành của hiện trạng và phương án tối ưu

So với mức cơ sở của ASHRAE, thiết kế hiện trạng có thể giảm 15% tổng năng lượng tiêu thụ khi vận hành công trình.

Việc sử dụng hồi nhiệt tấm (phương án 1) cho thấy không hiệu quả trong việc tiết kiệm năng lượng (mức tiêu thụ năng lượng tăng 207 MWh, tương đương 560 triệu mỗi năm so với hiện trạng).

So với các dòng VRF phổ thông, dòng VRF high COP cho khả năng giảm lượng điện tiêu thụ tốt hơn, tiết kiệm lên đến 800 triệu mỗi năm.

Sử dụng hồi nhiệt có hiệu suất cao với hồi nhiệt cao cùng với dòng VRF high COP có thể giảm công suất lạnh cần thiết lên đến 1290.6 kW so với thiết kế hiện trạng, từ đó giúp giảm được lượng năng lượng tiêu thụ và chi phí vận hành công trình mỗi năm (tiết kiệm khoảng 736.8 MWh, tương đương 2.54 tỷ)

Việc thực hiện tối ưu hóa thiết kế năng lượng và ứng dụng mô phỏng chuyên sâu ngay từ giai đoạn tiền thiết kế không chỉ là công cụ bắt buộc để đạt chứng chỉ xanh, mà còn là màng lọc kỹ thuật quan trọng giúp Chủ đầu tư loại bỏ lãng phí, tối ưu dòng tiền đầu tư và đảm bảo biên độ sinh lời cao nhất trong suốt vòng đời dự án.