Vào đầu thế kỷ 20, những phát minh này quả thực mang tính đột phá, đại diện cho đỉnh cao của công nghệ xây dựng. Chuyển nhanh đến thời điểm hiện tại, định nghĩa về tòa nhà thông minh đã trải qua một sự thay đổi đáng chú ý.
Đây là cách các tòa nhà thông minh đã phát triển và tại sao các giải pháp đổi mới ngày nay lại cần thiết để đẩy nhanh tiến trình đạt tới mức phát thải ròng bằng không.
Sự phát triển của các tòa nhà thông minh
Điện khí hóa vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 đã mở đường cho những đổi mới như đèn điện và thang máy. Sau đó là hệ thống sưởi trung tâm và hệ thống thông gió cơ học, giúp các tòa nhà trở nên thoải mái và tiện dụng hơn cho người ở.
Hệ thống quản lý tòa nhà và tin học hóa được áp dụng vào cuối thế kỷ 20, cho phép kiểm soát cơ sở vật chất tập trung hơn và có nhiều dữ liệu hơn để cung cấp thông tin hiệu quả. Hệ thống chiếu sáng, an ninh, sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) đều có thể được quản lý và giám sát bằng công nghệ.
Một trong những tòa nhà mang tính biểu tượng nhất trên thế giới, được thiết kế vào những năm 1950, gần đây đã nhận được xếp hạng hiệu suất 6 Sao Xanh của Hội đồng Công trình Xanh Úc. Khi thiết kế Nhà hát Opera Sydney, kiến trúc sư Jorn Utzon đã có tầm nhìn xa khi đưa vào hệ thống sưởi ấm và điều hòa không khí quy mô lớn kết hợp 35 km đường ống ở chân đế, cho phép nước biển lưu thông khắp nơi. Hội đồng Công trình Xanh Úc cũng công nhận việc trang bị thêm công nghệ mới cho tòa nhà để giám sát chất lượng năng lượng, nước và môi trường trong nhà.
Được thiết kế vào những năm 1950, Nhà hát Opera Sydney vẫn là một ví dụ về công nghệ HVAC hiệu quả
Các tòa nhà ngày nay kết hợp hệ thống chiếu sáng thông minh và HVAC với khả năng phân tích dữ liệu phức tạp và trí tuệ nhân tạo (AI). Điều này có nghĩa là các cảm biến thông minh có thể phát hiện các phòng trống và tắt hệ thống sưởi cũng như ánh sáng, trong khi hệ thống quản lý năng lượng thông minh kiểm tra nhu cầu theo thời gian thực và điều kiện thời tiết bên ngoài để tạo ra nhiệt độ môi trường xung quanh tối ưu. Để thiết lập một hệ thống tòa nhà thông minh đáng tin cậy, Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems (MTH) đã phát triển một hệ thống giám sát từ xa có tên M-Connect sử dụng công nghệ IoT để kết nối máy làm lạnh ly tâm với máy chủ đám mây, cũng như M-Access để kết nối với hệ thống điều hòa không khí.
Vấn đề phát thải tòa nhà
Tuy nhiên, những tòa nhà hiện đại này phải tiếp tục theo đuổi sự thoải mái và chức năng đồng thời được thiết kế, xây dựng và vận hành bền vững.
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), các tòa nhà là một trong những nguồn đóng góp lớn nhất vào lượng khí thải CO₂ toàn cầu, chiếm 30% mức tiêu thụ năng lượng cuối cùng trên toàn cầu.
Nhưng cho đến nay, không có chính sách quốc gia nào yêu cầu một tòa nhà phải tạo ra lượng khí thải ròng bằng 0, cả ở hiện tại và tương lai. Và cũng không có định nghĩa toàn cầu nào về tòa nhà bằng 0, khiến cho sự tiến bộ trở nên khó đo lường.
Tin tốt là công việc đang được tiến hành nhằm tạo ra các tiêu chuẩn hiệu suất tối thiểu nghiêm ngặt hơn và xây dựng các quy tắc năng lượng trên toàn thế giới. Và việc áp dụng các công nghệ xây dựng sạch và hiệu quả tiếp tục tăng tốc, cũng như lượng vốn đầu tư vào các công ty khởi nghiệp về năng lượng sạch.
Các tòa nhà thông minh ngày nay kết hợp sự thoải mái, chức năng và tính bền vững
Tại Tokyo, một nhóm công ty, trong đó có Tập đoàn Mitsubishi Heavy Industries (MHI), đang hợp tác để tìm ra những con đường đôi bên cùng có lợi trong việc phát triển các hệ thống tòa nhà. Trường Kỹ thuật của Đại học Tokyo và chín công ty tư nhân đã đưa ra Sáng kiến Nghiên cứu Hệ thống Tòa nhà Thông minh, nhằm mục đích nâng cao và đào sâu năng lực kỹ thuật trong lĩnh vực dịch vụ tòa nhà thông minh bằng cách hợp tác nghiên cứu.
Giảm tiêu thụ năng lượng, tăng năng lượng tái tạo
Theo Giám đốc Hội đồng Kinh doanh Thế giới về Phát triển Bền vững, Roland Hunziker, “Giảm mức tiêu thụ năng lượng và chuyển sang năng lượng tái tạo là hai mặt của cùng một vấn đề để đạt được các tòa nhà hoạt động không sử dụng năng lượng trên quy mô lớn”.
Để đạt được mục tiêu đó, nhiều tòa nhà thông minh đã sử dụng Hệ thống tự động hóa tòa nhà để giám sát và quản lý các hệ thống tòa nhà khác nhau, bao gồm cả HVAC.
Theo dữ liệu của Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp, việc tập trung vào việc tăng hiệu quả của công nghệ HVAC mang lại cơ hội đáng kể để cắt giảm khí thải, vì công nghệ này hiện chiếm khoảng một nửa tổng lượng điện sử dụng trong các tòa nhà văn phòng của Nhật Bản.
Ví dụ, việc giảm đáng kể cường độ năng lượng tại Tháp kinh doanh Toranomon Hills ở Tokyo đã dẫn đến Giải thưởng của Ủy viên Năng lượng và Tài nguyên Thiên nhiên, giải thưởng cao nhất trong Giải thưởng Quản lý Bên cầu năm 2023 của Nhật Bản do HPTCJ trao tặng.
Mạng lưới Năng lượng Toranomon đã có thể giảm đáng kể lượng điện năng thông qua việc tích hợp các thiết bị làm lạnh ly tâm của MTH. Họ dự báo lượng nhiệt tiêu thụ bằng cách sử dụng hệ thống quản lý năng lượng hỗ trợ AI và tối ưu hóa hoạt động bằng cách điều chỉnh nhiệt độ nước lạnh và nguồn nhiệt, đồng thời làm việc với người thuê để tiết kiệm, giúp giảm tới 75% mức sử dụng năng lượng trong thời gian nhu cầu hạn chế.
Tháp kinh doanh Toranomon Hills đã được công nhận về hiệu quả
Một cách tiếp cận toàn diện
Để mở ra một tương lai tươi sáng hơn, thông minh hơn cho các tòa nhà, cần có những chính sách mạnh mẽ hơn để giúp định hình và thúc đẩy các tòa nhà xanh hơn. Ví dụ, Đạo luật Giảm lạm phát ở Mỹ đã hỗ trợ bằng cách đưa ra các khuyến khích tài chính cho việc cải thiện các công trình xây dựng.
Các sáng kiến hợp tác tập hợp chuyên môn và nguồn lực cũng sẽ giúp đẩy nhanh quá trình giảm phát thải cho các tòa nhà.
Việc tạo ra các tòa nhà thông minh hơn để giúp đạt được các mục tiêu không phát thải ròng đầy tham vọng đòi hỏi một cách tiếp cận toàn diện, xem xét tất cả các khía cạnh của thiết kế, xây dựng và vận hành. Và những đổi mới công nghệ hiện nay đã và đang thúc đẩy hiệu quả xây dựng đồng thời giảm lượng khí thải.
Mời đối tác xem hoạt động của Pacific co.ltd:
Fanpage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLtd
