Ai cũng biết tấm lợp lấy sáng truyền lượng lớn ánh sáng tự nhiên vào bên trong công trình, nhà ở, giúp tạo môi trường chiếu sáng thân thiện với sức khỏe con người, và giảm chi phí cũng như lượng điện năng tiêu thụ. Câu hỏi đặt ra là tiết kiệm được bao nhiêu năng lượng cụ thể và lợi ích kinh tế đem lại như thế nào? Để trả lời một câu hỏi cụ thể thì chúng ta cần những con số chi tiết, nhưng quan trọng là con số đó phải từ nguồn uy tín, từ các công trình nghiên cứu khoa học chứ không phải số khống, hay thậm chí là nói suông không số liệu. Thấu hiểu điều đó, Nhựa Nam Việt xin trích dẫn bài nghiên cứu công bố vào năm 2018 của các nhà khoa học Đức tại Đại Học khoa học ứng dụng Stuggart về vấn đề này. Bạn đọc có thể xem phần Kết luận ở cuối bài.
I. Tóm tắt phương pháp
Đối tượng nghiên cứu là một nhà thi đấu TDTT sử dụng tấm lợp lấy sáng sợi thủy tinh tại thành phố Fürth, Cộng hòa Liên bang Đức. Các nhà khoa học dùng phần mềm 3D để mô phỏng trường hợp công trình này không sử dụng tấm lợp lấy sáng và so sánh lượng năng lượng tiêu thụ giữa các trường hợp được mô phỏng và thực tế. Lý do chọn tấm lợp composite sợi thủy tinh là do ưu thế vượt trội về độ bền và tuổi thọ của loại vật liệu này (Xem thêm So sánh nhựa composite FRP và các loại khác)
Để đo độ chiếu sáng, người ta dùng một thông số tạm dịch là “Chỉ tiêu độ chiếu sáng” (Target Illuminance), đo bằng đơn vị lx. Theo tiêu chuẩn Đức DIN V 18599-10:2016-10, một nhà thi đấu phải có “Chỉ tiêu độ chiếu sáng” tối thiểu là 300 lx. Trong thực tế, ánh sáng nhân tạo luôn được dùng và thường nâng mức chỉ tiêu lên 500 lx hoặc 700 lx, nên các mức này cũng được thử nghiệm mô phỏng. Nhìn chung, 700 lx là lượng thực tế thường thấy trong nhà thi đấu này.
Độ truyền sáng τv được tính theo tiêu chuẩn DIN EN 410:2011-04 cho kết quả trung bình là 0.72%. Thông số này đối với ánh sáng tự nhiên khi không có tôn sáng được tính là 0.83%. Độ truyền sáng tự nhiên được tính dựa vào lượng ánh sáng truyền vào bên trong trong một ngày bầu trời nhiều mây che phủ (u ám).
Bảng 1 cho thấy 18 trường hợp được mô phỏng với các thông số khác nhau. Phần công trình nhô ra bên ngoài bao phủ bằng kính được gọi là Façade.
Hình 1. Façade
Thông số kế tiếp là “Hành vi kiểm soát ánh sáng” (gọi tắt là Kiểm soát). Kiểm soát “Bật/tắt” (b/t) nghĩa là khả năng cao người dân sẽ tắt công tắc đèn điện khi độ chiếu sáng bên trong vượt quá 300 lx. Hành vi này không phụ thuộc vào một thời gian biểu cố định nào cả và là để mô phỏng hành vi thực tế. Kiểm soát “Dimming” nghĩa là khi năng lượng ánh sáng tự nhiên ban ngày dần dần tự bằng với chỉ tiêu giá trị.
| STT | Tên | τv tấm lợp (%) | Chỉ tiêu độ chiếu sáng | Kiểm soát | Che phủ |
| 1 | Chắn sáng 300 | 0.72 | 300 | b/t = dimming | Chắn sáng |
| 2 | Tham chiếu 300 | 0.72 | 300 | Bật/tắt | Façade |
| 3 | - | 0.72 | 300 | Bật/tắt | Tấm lợp |
| 4 | - | 0.72 | 300 | Bật/tắt | Façade + Tấm lợp |
| 5 | - | 0.72 | 300 | Dimming | Façade |
| 6 | - | 0.72 | 300 | Dimming | Tấm lợp |
| 7 | - | 0.72 | 300 | Dimming | Façade + Tấm lợp |
| 8 | Chắn sáng 700 | 0.72 | 700 | b/t = dimming | Chắn sáng |
| 9 | Tham chiếu 700 | 0.72 | 700 | Bật/tắt | Façade |
| 10 | - | 0.72 | 700 | Bật/tắt | Tấm lợp |
| 11 | - | 0.72 | 700 | Bật/tắt | Façade + Tấm lợp |
| 12 | - | 0.72 | 700 | Dimming | Façade |
| 13 | - | 0.72 | 700 | Dimming | Tấm lợp |
| 14 | Công trình thực tế | 0.72 | 700 | Dimming | Façade + Tấm lợp |
| 15 | Tấm lợp τv thấp | 0.47 | 700 | Dimming | Façade + Tấm lợp |
| 16 | Tấm lợp τv cao | 3 | 700 | Dimming | Façade + Tấm lợp |
| 17 | Tham chiếu 500 | 0.72 | 500 | Bật/tắt | Façade |
| 18 | - | 0.72 | 500 | Dimming | Façade + Tấm lợp |
Bảng 1. Các trường hợp giả định
Kết quả của lượng điện năng tiêu thụ trong tất cả trường hợp được trình bày ở hình 2. Đầu tiên cần nói đến là nhu cầu năng lượng của cùng một loại che phủ (ví dụ Façade) tăng khi chỉ tiêu độ chiếu sáng tăng từ 300 qua 500 và lên đến 700 lx. So sánh hai hành vi kiểm soát “bật/tắt” và “dimming” cho thấy “dimming” giảm nhu cầu năng lượng ở tất cả trường hợp. Nhìn vào hình 2 dễ thấy nhu cầu năng lượng giảm nhiều nhất khi kết hợp tấm lợp lấy sáng sợi thủy tinh và façade
Hình 2. Nhu cầu năng lượng
II. Kết luận
Kết luận và lời khuyên từ các nhà khoa học:
- Bên cạnh việc truyền sáng tốt, lý do chọn tấm lợp composite gia cường sợi thủy tinh (frp) còn là nhờ vào độ bền và tuổi thọ vượt trội so với các loại nhựa khác (30 năm), đây là yếu tố rất quan trọng trong lợi ích kinh tế.
- Kết hợp Façade và tấm lợp lấy sáng sợi thủy tinh cho ra kết quả tiết kiệm năng lượng tốt nhất, với nhu cầu điện năng chỉ là 13.8 kWhel/m2/a khi chỉ tiêu độ rọi sáng là 700 lx. So sánh giá trị này với tổng nhu cầu điện năng của 1 nhà thi đấu TDTT điển hình là 32 [1], 50 [2], và 105 kWhel/m2/a [10], ta thấy trị số 13.8 kWhel/m2/a là rất thấp, nhất là đối với một không gian đòi hỏi nhiều ánh sáng như nhà thi đấu.
- Kết quả cho thấy rằng, so với việc chỉ có Façade kính, việc dùng thêm tấm lợp lấy sáng sợi thủy tinh giúp tăng độ tự chiếu sáng hằng năm (DA700 ) từ 0% lên 1.5%, và độ chiếu sáng liên tục DA700 tăng từ 15% lên 38%. Kết quả này đã giúp giảm 30% nhu cầu điện năng cần để chiếu sáng nhân tạo, từ 19.7 kWhel/m2/a còn 13.8 kWhel/m2/a.
- Tuy nhiên, cần cẩn trọng không nên dùng tấm lợp có độ truyền sáng quá cao vì rủi ro bị chói sáng (xảy ra với vật liệu như kính).
- Việc sử dụng tấm lợp lấy sáng có giá trị kinh tế lớn và nên cân nhắc khi lên kế hoạch xây dựng.
III. Nguồn tham khảo
- Energie- und Wasserverbrauchskennwerte in der Bundesrepublik Deutschland
- Benchmarks für die Energieeffizienz von Nichtwohngebäuden: Vergleichswerte für Energieausweise
- Energy Consumption Guide 78: Energy Use in Sports and Recreation Buildings
.png)
