ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

--------------------

LÊ THANH HỒNG

ÁP DỤNG THUẬT TỐN CHUỒN CHUỒN VÀO BÀI
TỐN TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU VỀ HIỆU QUẢ SỬ
DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI TÒA NHÀ VĂN
PHÒNG

Chuyên ngành: Quản lý xây dựng
Mã số: 8580302

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2022


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS. Phạm Vũ Hồng Sơn Chữ ký :
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Nguyễn Anh Thư

Chữ ký :

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Đặng Thị Trang

Chữ ký :

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày
04 tháng 08 năm 2022 .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch hội đồng:

PGS.TS. Phạm Hồng Luân

2. Cán bộ chấm phản biện 1:

TS. Nguyễn Anh Thư

3. Cán bộ chấm phản biện 2:

TS. Đặng Thị Trang

4. Ủy viên thư ký:

PGS.TS. Trần Đức Học

5. Ủy viên :

TS. Chu Việt Cường

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG



LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Lê Thanh Hoàng

MSHV:1970707

Ngày, tháng, năm sinh: 23/03/1995

Nơi sinh: Hà Tĩnh

Chuyên ngành: Quản lý xây dựng

Mã số : 8 58 03 02

I. TÊN ĐỀ TÀI:
ÁP DỤNG THUẬT TOÁN CHUỒN CHUỒN VÀO BÀI TỐN TỐI ƯU HĨA ĐA
MỤC TIÊU VỀ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI TÒA NHÀ VĂN
PHÒNG
APPLYING DRAGONFLY ALGORITHM TO MULTI-OBJECTTIVE

OPTIMIZATION OF ENERGY EFFICIENCY FOR OFFFICE BUILDING

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Tính tốn và xác định mức độ tiêu thụ năng lượng bằng phần mềm mơ phỏng của
tịa nhà văn phịng tại Việt Nam.
2. Áp dụng thuật tốn tối ưu hóa vào bài tốn tối ưu hóa năng lượng cho tịa nhà trên
nền tảng phần mềm mơ phỏng liên tục với tổ hợp biến hỗn hợp.
3. Áp dụng thuật tốn tối ưu hóa vào bài tốn tối ưu hóa năng lượng cho tịa nhà trên
nền tảng phần mềm mô phỏng liên tục với tham số thiếu chắc chắn và tổ hợp biến
hỗn hợp.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/09/2021
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/06/2022
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS. TS. Phạm Vũ Hồng Sơn

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 20....
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
(Họ tên và chữ ký)

HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang i



LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian được hướng dẫn học hỏi và nghiên cứu, em đã hoàn thiện luận
văn thạc sĩ với đề tài “Áp dụng thuật toán chuồn chuồn vào bài tốn tối ưu hóa
đa mục tiêu về hiệu quả sử dụng năng lượng đối với tòa nhà văn phòng”. Để hồn
thiện được luận văn và chương trình đào tạo, em đã nhận được sự chỉ dẫn và dạy bảo
tận tâm nhiệt tình từ các thầy cơ bộ mơn cùng khoa.
Lời đầu, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy PGS.TS. Phạm
Vũ Hồng Sơn. Trong thời gian thực hiện, thầy đã hướng dẫn và chỉ dạy cho em nhiều
kiến thức, kinh nghiệm và bài học quan trọng trong q trình nghiên cứu, góp phần
vào sự hồn thiện của luận văn này.
Tiếp theo, em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Bộ môn Thi công và
Quản lý Xây dựng, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG
Tp. HCM đã tận tâm, nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt nhiều kiến thức quý báu cho
em trong suốt thời gian trên giảng đường cũng như trong thời gian được theo học.
Em cũng xin cảm ơn nhóm học viên thuộc CEM Lab, các anh chị và đồng nghiệp
đã nhiệt tình chia sẻ những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và hỗ trợ trong suốt quá
trình thực hiện luận văn.
Dù đã có cố gắng nhưng luận văn này khơng thể tránh khỏi thiếu sót và hạn chế.
Vì đó, em rất mong nhận được sự đánh giá và đóng góp ý kiến của Q các Thầy Cơ
để luận văn được hồn thiện hơn.
Trân trọng!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 06 năm 2022

Lê Thanh Hoàng


HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang ii


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

TÓM TẮT
Tại Việt Nam hiện nay, mức độ tiêu hao năng lượng của những tòa nhà cao tầng
là rất lớn, chiếm khoảng 35 – 40% tổng lượng tiêu hao năng lượng tồn quốc. Đặc
biệt đối là với những đơ thị, mức độ tiêu hao năng lượng của những cơng trình tịa
nhà chiếm từ 40 – 70% năng lượng được cung cung cấp cho khu vực. Việc sử dụng
lượng lớn năng lượng đồng nghĩa với việc hao phí năng lượng cùng với tài ngun.
Vì thế, thiết kế những tịa nhà sử dụng năng lượng hiệu quả là một vấn đề phải
cần được xem xét. Bài tốn tối ưu cho tịa nhà với hiệu suất sử dụng năng lượng tối
ưu xem xét và nghiên cứu.
Trong thực té, bài tốn tối ưu hóa năng lượng cho tòa nhà là phương pháp xem
xét tương tác giữa những biến trong thiết kế và những yếu tố tác động tới mức sử
dụng năng lượng chung. Bài toán có khó khăn chính là thời gian giải quyết bài toán
dài, do sự phức tạp và đa dạng của biến, sự khơng chắc chắn của tham số…
Vì vậy, luận văn này phát triển nền tảng liên kết để giải quyết hiệu quả bài tốn
tối ưu hóa cho tịa nhà. Trên nền tảng thuật toán MHDA để giải quyết, kết quả chứng
minh rằng thuật tốn có kết quả tối ưu, sự nhất qn và thời gian tính tốn cải thiện
tốt so với những thuật tốn thường gặp khác.
Từ đó người quản lý sẽ lựa chọn ưu tiên thiết kế phù hợp để nâng cao vai trò
quản lý tham gia sớm vào q trình tiết kiệm năng lượng.


HVTH: Lê Thanh Hồng - 1970707

Trang iii


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

ABSTRACT
In Vietnam, the rate of energy use of high-rise buildings is very high, accounting
for about 35 - 40% of the total national energy consumption. Especially for urban
areas, the level of energy consumption of buildings accounts for 40 - 70% of the
energy supplied to the area. Using large amounts of energy means wasting energy
along with resources.
Therefore, the design of energy efficient buildings is an issue that needs to be
considered. The optimal problem for buildings with good energy efficiency is
considered and studied.
In fact, the problem of optimal energy for buildings is a method that considers
the interaction between variables in the design and factors affecting the overall energy
use. The problem with the main difficulty is the long time to solve the problem, due
to the complexity and variety of variables, the uncertainty of the parameters...
Therefore, this thesis develops a linking platform to effectively solve the
optimization problem for buildings. Based on the MHDA algorithm to solve, the
results demonstrate that the algorithm has optimal results, consistency and
significantly improved computation time compared to some other commonly
encountered algorithms.
And, the PM will choose appropriate design priorities to improve the
management role to participate early in the energy saving process.


HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang iv


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

LỜI CAM ĐOAN
Tơi, Lê Thanh Hồng xin cam đoan trong q trình thực hiệnluận văn “ÁP
DỤNG THUẬT TỐN CHUỒN CHUỒN VÀO BÀI TỐN TỐI ƯU HĨA ĐA
MỤC TIÊU VỀ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI TÒA NHÀ VĂN
PHÒNG”, các mô phỏng, số liệu, kết quả và nội dung nghiên cứu được thực hiện
hồn tồn trung thực và nghiêm túc.
Tơi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về nghiên cứu của mình.

TP.HCM, ngày….. tháng….. năm 2022
Học viên thực hiện

Lê Thanh Hồng

HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang v


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ................................................................................................. ii
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................................... ii
TÓM TẮT ......................................................................................................................................... iii
ABSTRACT ...................................................................................................................................... iv
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................................. v
MỤC LỤC......................................................................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................................. viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU .............................................................................................................. ix
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ: .......................................................................................................... 1
1.1.

Đặt vấn đề: ......................................................................................................................... 1

1.2.

Xác định vấn đề nghiên cứu: .............................................................................................. 5

1.3.

Câu hỏi nghiên cứu: ........................................................................................................... 6

1.5.

Phạm vi nghiên cứu............................................................................................................ 7

1.6.

Đóng góp và ý nghĩa của luận văn: .................................................................................... 7


1.7.

Cấu trúc luận văn: .............................................................................................................. 8

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT: .................................................................................. 9
2.1.

Tối ưu hóa mức năng lượng tiêu thụ tịa nhà mơ phỏng liên tục: ...................................... 9

2.2.

Công cụ hỗ trợ tối ưu hóa: ............................................................................................... 17

2.2.1.

Cơng cụ GenOpt:...................................................................................................... 17

2.2.2.

Cơng cụ BEopt: ........................................................................................................ 17

2.2.3.

Cơng cụ jEPlus: ........................................................................................................ 17

2.3.

Tối ưu hóa dựa mơ hình đại diện: .................................................................................... 18


2.4.

Sự khơng chắc chắn trong bài tốn tối ưu hóa năng lượng tịa nhà: ................................ 19

2.5.

Tổng kết chương: ............................................................................................................. 19

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG: ................................................................ 21
3.1.

Phần mềm xây dựng mơ hình mơ phỏng: ........................................................................ 21

3.2.

Mơ hình mơ phỏng điển hình: .......................................................................................... 22

3.2.1.

Tịa nhà A ................................................................................................................. 22

3.2.2.

Tịa nhà B: ................................................................................................................ 25

3.3.

Kết quả mơ hình mơ phỏng: ............................................................................................. 27

CHƯƠNG 4: TỐI ƯU HĨA DỰA TRÊN MƠ PHỎNG LIÊN TỤC VÀ THUẬT TỐN

CHUỒN CHUỒN:.......................................................................................................................... 29
HVTH: Lê Thanh Hồng - 1970707

Trang vi


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

4.1.

Hàm mục tiêu tối ưu hóa: ................................................................................................. 29

4.2.

Nền tảng liên kết của tối ưu hóa liên tục: ......................................................................... 30

4.3.

Thuật tốn tối ưu hóa: ...................................................................................................... 31

4.3.1.

Thuật tốn chuồn chuồn – Dragonfly Alogorithm: .................................................. 32

4.3.2.

Thuật toán tối ưu quần thể - Particle Swarm Optimization ...................................... 36


4.3.3.

Thuật toán chuồn chuồn kết hợp dữ liệu (Memory based Hybrid DA – MHDA) ... 37

4.3.4.

Những thuật toán được dùng để so sánh: ................................................................. 38

4.4.

Kết quả tối ưu:.................................................................................................................. 39

4.5.

Tổng kết chương: ............................................................................................................. 51

CHƯƠNG 5: TỐI ƯU HÓA DỰA TRÊN MÔ PHỎNG VỚI TỔ HỢP BIẾN HỖN HỢP ..... 52
5.1.

Mơ hình bài tốn: ............................................................................................................. 52

5.2.

Kết quả bài tốn tối ưu: .................................................................................................... 54

5.3.

Tổng kết chương: ............................................................................................................. 57

CHƯƠNG 6: BÀI TOÁN TỐI ƯU HĨA VÀ NHỮNG THAM SỐ KHƠNG CHẮC CHẮN. 59

6.1.

Những yếu tố không chắc chắn trong mô phỏng và tối ưu hóa năng lượng tịa nhà: ....... 59

6.2.

Độ nhạy của tịa nhà tối ưu với những thơng số khơng chắc chắn. .................................. 59

6.3.

Kết quả tối ưu:.................................................................................................................. 62

6.4.

Áp dụng tối ưu hóa đa mục tiêu và sự khơng chắc chắn của tham số. ............................. 62

6.4.1.

Mơ hình bài tốn: ..................................................................................................... 63

6.4.2.

Kết quả bài toán: ...................................................................................................... 64

6.5.

Tổng kết chương. ............................................................................................................. 65

CHƯƠNG 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: ............................................................................... 66
7.1.


Kết luận: ........................................................................................................................... 66

7.2.

Đề xuất: ............................................................................................................................ 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. 68
PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ............................................................................................... 71

HVTH: Lê Thanh Hồng - 1970707

Trang vii


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 3.1: Mơ hình mơ phỏng tịa nhà A .................................................................. 23
Hình 3.2: Mơ hình mơ phỏng tịa nhà B .................................................................. 25
Hình 3.3: Kết quả mức năng lượng tiêu thụ cho tịa nhà A và B. ............................ 27
Hình 4.1: Sơ đồ mô phỏng và tối ưu liên tục. .......................................................... 31
Hình 4.2: Mơ phỏng hai dạng tập tính chuồn chuồn. ............................................... 33
Hình 4.3: 5 hoạt động chính của chuồn chuồn. ........................................................ 34
Hình 4.4: Đối chiếu kết quả hàm mục tiêu thuật tốn cho Hà Nội. ......................... 47
Hình 4.5: Đối chiếu kết quả hàm mục tiêu thuật toán cho Đà Nẵng. ...................... 47
Hình 4.6: Đối chiếu kết quả hàm mục tiêu thuật tốn cho Nha Trang .................... 48
Hình 4.7: Đối chiếu kết quả hàm mục tiêu thuật toán cho Tp. Hồ Chí Minh .......... 48

Hình 4.8: Tốc độ hội tụ cho giải pháp gần tối ưu với Hà Nội ................................. 49
Hình 4.9: Số lượng mơ phỏng cần cho mỗi thuật tốn để hội tụ với Hà Nội .......... 49
Hình 4.10: Số lượng mơ phỏng cần cho mỗi thuật tốn để hội tụ với Đà Nẵng ...... 50
Hình 4.11: Số lượng mơ phỏng cần cho mỗi thuật toán để hội tụ với Nha Trang ... 50
Hình 4.12: Số lượng mơ phỏng cần cho mỗi thuật toán để hội tụ với TP. Hồ Chí Minh
.................................................................................................................................. 51
Hình 5.1: Kết quả của hàm mục tiêu trong 20 lần chạy cho Hà Nội ....................... 55
Hình 5.2: Kết quả của hàm mục tiêu trong 20 lần chạy cho Tp. Hồ Chí Minh ....... 56
Hình 5.3: Biểu đồ đường hội tụ kết quả cho Hà Nội ............................................... 56
Hình 5.4: Biểu đồ đường hội tụ kết quả cho Tp. Hồ Chí Minh ............................... 57
Hình 5.5: Số lượng mơ hình mơ phỏng cần cho mỗi thuật tốn .............................. 57

HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang viii


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Những chứng nhận Cơng trình xanh phổ biến tại Việt Nam:.................. 4
Bảng 3.1: Thông số xây dựng của tòa nhà A. .......................................................... 24
Bảng 3.2: Những chi tiết và hệ thống giả định trong mơ hình tịa nhà A. ............... 25
Bảng 3.3: Thông số xây dựng của tòa nhà B. .......................................................... 25
Bảng 3.4: Những chi tiết và hệ thống giả định trong mơ hình tịa nhà B. ............... 26
Bảng 4.1: Các biến tối ưu hóa và phạm vi của các biến. ......................................... 41
Bảng 4.2: Tham số sử dụng cho thuật toán NM ...................................................... 42
Bảng 4.3: Tham số sử dụng cho thuật toán PSOIW và PSO-HJ. ............................ 42

Bảng 4.4: Tham số sử dụng cho thuật toán MHDA................................................. 43
Bảng 4.5: Kết quả tối ưu hóa với giải pháp tốt nhất của từng thuật toán. ............... 46
Bảng 5.1: Những biến tối ưu hóa trong bài tốn biến hỗn hợp ................................ 53
Bảng 5.2: Tổ hợp phân loại cho biến loại cửa sổ X6 tới X9 .................................... 53
Bảng 5.5: Kết quả tối ưu .......................................................................................... 55
Bảng 6.1: Những tình huống cơ sở, tốt và xấu ....................................................... 60
Bảng 6.2: Những biến tối ưu hóa trong bài toán biến hỗn hợp ................................ 61
Bảng 6.3: Tổ hợp phân loại cho biến loại cửa sổ X6 tới X9 .................................... 61
Bảng 6.4: Kết quả thuật toán tối ưu ......................................................................... 62
Bảng 6.5: Kết quả thuật toán tối ưu chi tiết cho Tp. Hồ Chí Minh .......................... 65

HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang ix


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ:
1.1. Đặt vấn đề:
Ngành xây dựng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế của đất nước, đặc
biệt với đất nước đang ở giai đoạn phát triển mới như Việt Nam. Ngành xây dựng
được xem như nền tảng cơ bản để phát triển về cơ sở vật chất hạ tầng và tạo động lực
cho thục đẩy nền kinh tế. Đặc biệt, xây dựng đang tiêu thụ năng lượng rất lớn, và
trong mọi giai đoạn cơng trình. Vì thế, trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay, vấn
đề tiết kiệm năng lượng trong xây dựng cũng đang được đưa ra xem xét và giải quyết.
Việc cắt giảm tiêu thụ năng lượng là một trong những thách thức lớn của toàn
thế giới hiện nay. Năng lượng được xem tài ngun quan trọng nhất, có tính cốt lõi

trong tất cả hoạt động kinh tế và xã hội. Theo thống kê của tập đoàn Điện lực Việt
Nam EVN, tại nước ta hiện nay, tỷ lệ sử dụng năng lượng của những tòa nhà cao tầng
rất cao, chiếm khoảng 35 – 40% tổng năng lượng tiêu dùng toàn quốc. Đặc biệt đối
với khu vực đô thị, mức độ tiêu thụ năng lượng của những tòa nhà chiếm từ 40 – 70%
năng lượng được cung cung cấp cho những khu vực đơ thị. Cùng với đó là việc phát
thải lượng CO2 lớn cùng với những vấn đề về ô nhiễm không khí và nhiều vấn đề
khác. Trong tồn vịng đời dự án, giai đoạn vận hành tiêu thụ năng lượng lớn hơn so
với những giai đoạn khác. Giảm tiêu thụ năng lượng là một trong những vấn đề thách
thức nhất của thế giới, đặc biệt là với sự gia tăng dân số và tăng trưởng kinh tế.
Mặc dù nhiều CĐT còn bị hạn chế đầu tư cho những giải pháp kỹ thuật để tiết
kiệm năng lượng đối với cơng trình ngay từ khâu thiết kế, nhưng đối mặt với xu thế
phát triển tất yếu của những tòa nhà xanh, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi
trường, một số CĐT đã hướng đến việc sử dụng tiết kiệm năng lượng để giảm thiểu
chi phí trong q trình vận hành khi tòa nhà đưa vào sử dụng.
Những tòa nhà được xây dựng ngày càng nhiều, cùng với đó nhu cầu sử dụng
năng lượng tăng lên. Tiết kiệm năng lượng trong tòa nhà mang lại lợi ích lớn. Khơng
chỉ về kinh tế xã hội, việc tiết kiệm năng lượng cịn có lợi ích về mơi trường sinh thái.

HVTH: Lê Thanh Hồng - 1970707

Trang 1


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

Ngày nay, phần lớn những tồ nhà cơng trình tịa nhà thương mại và chung cư
tại Việt Nam đều khơng tích hợp quá trình kiểm định hiệu quả tiêu hao năng lượng
vào giai đoạn thiết kế và vận hành cơng trình. Nguyên do dẫn đến sự lãng phí năng

lượng đối với những cơng trình tịa nhà thường gặp như hệ thống HVAC chưa phù
hợp hoặc thiếu công tác vệ sinh bão dưỡng; hay lớp vỏ của tòa nhà là vật liệu chưa
đảm bảo yêu cầu về năng lượng… Việc áp dụng kiểm định hiệu quả tiêu hao năng
lượng cho tòa nhà vào giai đoạn thiết kế và vận hành được xem xét và có nhiều giải
pháp sử dụng năng lượng hiệu quả để khắc phục những nguyên nhân thường gặp nêu
trên.
Những biện pháp thực tế thường được áp dụng như tận dụng hợp lý những điều
kiện tự nhiên (ánh sáng bức xạ mặt trời, nhiệt độ khơng khí khu vực, độ ẩm tương
đối, gió, điều kiện tiện nghi…); sử dụng những vật liệu xây dựng phù hợp với khí hậu
nhiệt đới và thân thiện với môi trường; hay đơn giản như sủ dụng nhiều cây xanh
trong dự án cơng trình.
Trong giai đoạn thiết kế, những phương pháp được sử dụng hiện nay để thiết kế
những tòa nhà hiệu quả năng lượng thường dựa trên mơ hình mơ phỏng và phân tích.
Để tìm những giá trị của biến thiết kế nhằm giảm tiêu thụ năng lượng, một mơ hình
của tịa nhà được tạo ra và những biến thiết kế được thay đổi lần lượt trong khi giữ
những biến số khác không đổi. Phương pháp này u cầu số lượng lớn những mơ
hình mô phỏng, và điều này không thể áp dụng đối với tất cả những tham số. Tuy
nhiên, điểm yếu lớn nhất của phương pháp này là bỏ qua mối tương tác giữa những
tham số. Do đó, một số biện pháp tiết kiệm năng lượng tiềm năng chưa được khai
phá.
Việc tối ưu mức độ sử dụng năng lượng của tòa nhà là rất quan trọng. Những
tòa nhà triển khai những biện pháp tiết kiệm năng lượng và thiết kế xanh giảm thiểu
chi phí cho sử dụng năng lượng, nâng cao lợi nhuận và cịn thân thiện, góp phần bảo
vệ mơi trường. Tối ưu việc sử dụng năng lượng và nâng cao hiệu quả hoạt động của
những tòa nhà là vấn đề cần được nghiên cứu nhằm góp phần làm giảm chi phí cho

HVTH: Lê Thanh Hồng - 1970707

Trang 2



LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

doanh nghiệp và cịn phù hợp với mục tiêu của Chính phủ, đảm bảo an ninh năng
lượng, phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.
Theo thực tế nghiên cứu của Bộ Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam, nếu những
tịa nhà được thiết kế một cách khoa học và hợp lý, sẽ có khả năng tiết kiệm được đến
30% lượng điện năng tiêu thụ, và giảm khoảng 30 – 50% lượng nước sử dụng cùng
với hiệu quả giảm lượng khí thải CO2 từ 35% và ngồi ra cịn giảm thiếu được phần
lớn những loại rác thải khác. Đối với những tòa nhà văn phòng, cơ cấu sử dụng năng
lượng được phân bố từ 40 – 60% cho hệ thống điều hịa khơng khí – chiếm tỷ lệ cao
nhất, hệ thống chiếu sáng chiếm 15 – 20%, và những thiết bị văn phịng có mức độ
sử dụng năng lượng khoảng 10-15% tổng mức năng lượng sử dụng của tồn tịa nhà,
phần còn lại dành cho những hệ thống hay thiết bị phụ trợ khác.
Nhiều nước và khu vực trên thế giới đã sớm nhận định mức độ quan trọng của
vấn đề định mức tiêu thụ năng lượng tòa nhà và tiết kiệm năng lượng, nên đã có
những quy định quy chuẩn về định mức tiêu thụ năng lượng và vận hành hiệu quả.
Đối mặt với những vấn đề môi trường, kinh tế và an toàn năng lượng và tầm quan
trọng của việc tiết kiệm năng lượng, Bộ Xây dựng cũng đã ban hành Quy chuẩn
QCVN 09:2017/BXD và trước đó là Quy chuẩn QCVN 09:2013/BXD về những cơng
trình sử dụng năng lượng hiệu quả.
Cùng với những bộ Quy chuẩn do Chính phủ ban hành, hệ thống chứng nhận
Cơng trình xanh cũng góp phần thúc đẩy những dự án xây dựng bền vững và tiết kiệm
năng lượng. Chứng nhận Cơng trình xanh bao gồm những chương trình và chính sách
đánh giá hoạt động của một tòa nhà và hệ thống năng lượng của tịa nhà. Hệ thống
đánh giá Cơng trình xanh giúp thiết kế giải quyết vấn đề về môi trường và giảm lượng
phát thải của những tịa nhà thơng qua những u cầu trong quy hoạch, thiết kế và
xây dựng.

Hiện tại, Việt Nam chưa có một bộ chứng chỉ Cơng trình Xanh nào do Bộ Xây
dựng đưa ra mà chỉ áp dụng một số bộ chứng chỉ cơ bản, phổ biến của thế giới. Cùng
với những chứng nhận CTX thường gặp trên, cịn có nhiều bộ chứng nhận CTX khác
HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang 3


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

như BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment
Method – Vương Quốc Anh); Green Star (Úc và những nước khối Châu Đại Dương);
Green Mark (Singapore); … Bảng 1.1 sẽ giới thiệu sơ lược về một số chứng nhận
Cơng trình xanh phổ biến tại Việt Nam.
Quốc
Năm

gia/Vùng
áp dụng

Tên gọi hệ

Cơ quan phát

thống

hành
Hội đồng


Hoa Kỳ
1998

và hơn
135 quốc
gia khác

LEED Leadership in

Cơng trình
xanh Hoa Kỳ

Energy and

(USGBC -

Environmental

US. Green

Design

Building
Council)

2013

Khối


EDGE -

Quốc gia

Excellence in

thuộc

Design for

World

Greater

Bank

Efficiencies

nhận diện thương hiệu quốc tế.
Những yêu cầu thích hợp với thị
trường xây dựng tại những nước
phát triển.

chính Quốc tế

vào những tiêu chí Năng lượng,

(IFC -

Nước và Năng lượng tự thân của


International

Vật liệu, phù hợp với những dự

Finance

án có mục tiêu hạn chế mức tiêu

Corporation)

thụ tài nguyên.

xanh Việt
LOTUS

diện, phù hợp dự án hướng tới

Hệ thống chứng nhận tập trung

Cơng trình

Việt Nam

Hệ thống chứng nhận CTX tồn

Tập đồn Tài

Hội đồng


2010

Đặc điểm

Nam (VGBC
– Vietnam
Green
building
council)

Hệ thống chứng nhận CTX toàn
diện được phát triển cho Việt
Nam. Những yêu cầu của
LOTUS được điều chỉnh nhằm
phù hợp với thực tiễn ngành xây
dựng, quy định của Nhà nước và
điều kiện khí hậu tại Việt Nam.

Bảng 1.1: Những chứng nhận Cơng trình xanh phổ biến tại Việt Nam:

HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang 4


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

1.2. Xác định vấn đề nghiên cứu:

Vấn đề về hiệu quả sử dụng năng lượng của tịa nhà có thể được phân loại thành
hai nhóm chính dựa trên phương pháp được áp dụng để tối ưu hóa: tối ưu hóa dựa
trên mơ phỏng liên tục (sử dụng số lượng lớn vịng lặp thay đổi tham số nhờ những
phần mềm) và tối ưu hóa bằng mơ hình đại diện.
Tối ưu hóa dựa trên mô phỏng liên tục là sử dụng một phần mềm mơ phỏng tịa
nhà và kết hợp kết quả mơ phỏng đó với một thuật tốn tối ưu hóa. Phương pháp này
thường gặp để giải bài tốn tối ưu hóa mức độ sử dụng năng lượng tòa nhà được áp
dụng trong nhiều nghiên cứu khác. Tuy nhiên, vẫn còn một số thiếu sót cần được giải
quyết.
Đầu tiên, những thuật tốn tối ưu hóa dựa trên kết quả mơ hình mơ phỏng (ví
dụ: Thuật tốn di truyền hay những thuật tốn tối ưu hóa bầy đàn) sẽ sử dụng những
chiến lược tìm kiếm ngẫu nhiên và yêu cầu hàng trăm đến hàng nghìn mơ phỏng làm
ảnh hưởng tới thời gian thực hiện. Thời gian tối ưu hóa phụ thuộc nhiều vào tham số
(như số hàm mục tiêu và biến tối ưu hóa, thuật tốn tối ưu hóa). Nhiều tính tốn, số
lần chạy tối ưu hóa có thể mất vài tuần [1][2]. Hơn nữa, vì hiệu suất dựa vào xây
dựng hành vi là phi tuyến tính, thuật tốn tối ưu hóa có thể sẽ gặp trường hợp tối ưu
cục bộ [3]. Một phương pháp phổ biến để tránh tối ưu cục bộ là thực hiện lại q trình
tối ưu hóa với những lần khởi tạo khác nhau, và điều đó làm kéo dài thời gian tính
tốn [4].
Thứ hai, nếu vấn đề tối ưu hóa liên quan đến đa mục tiêu (ví dụ: tiêu thụ năng
lượng, tiện nghi nhiệt và chi phí) hoặc những tham số khơng chắc chắn (ví dụ: tập
tính con người, hành vi, …), số lượng mô phỏng cần thiết để tìm ra đường tối ưu
Pareto (Pareto Optimal) có độ tin cậy sẽ tăng lên rất lớn, điều này có thể làm cho
phương pháp tối ưu hóa dựa trên mơ phỏng liên tục có nhiều hạn chế [5][6].

HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang 5



LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

Việc tốn thời gian dài cho tính tốn vẫn là một vấn đề chính đối với việc sử
dụng tối ưu hóa như một cơng cụ thiết kế [7][8][9] Những thuật tốn tối ưu hóa lai
mới cung cấp phương án giảm thời gian tính tốn phương pháp tối ưu hóa dựa trên
mơ phỏng liên tục, là một trong những mục tiêu của nghiên cứu này.
Thực tế cần phải phát triển một phương pháp tối ưu hóa có khả năng giải quyết
những thách thức này. Tối ưu hóa năng lượng xây dựng bằng cách sử dụng tối ưu hóa
bằng mơ hình đại diện cũng là một phương pháp đầy hứa hẹn đã cho thấy tiềm năng
để tìm ra một thiết kế gần tối ưu trong một thời gian hợp lý [6]. Tuy nhiên do phương
pháp tối ưu hóa bằng mơ hình đại diện là phương pháp xấp xỉ và có tồn tại sai số,
cùng với đó là phương pháp cũng khơng khai thác được hết lợi thế trong việc giải
quyết vấn đề nghiên cứu. Nên cần thêm những nghiên cứu và nhiều mô hình hơn để
giải quyết được vấn đề đó.
1.3. Câu hỏi nghiên cứu:
Trọng tâm luân văn nhằm phát triển phương pháp hiệu quả mới cho tối ưu hóa
mức độ sử dụng năng lượng của tòa nhà và triển khai những thuật tốn này trên những
ví dụ điển hình thực tế để đánh giá hiệu quả. Dựa vào đó, ta có những câu hỏi sau sẽ
được xem xét trong luận văn này:
1. Tối ưu hóa dựa trên kết quả mơ hình mơ phỏng kết hợp với thuật tốn có kết quả
tối ưu và tiết kiệm thời gian tính tốn khơng?
2. Ảnh hưởng của những dữ liệu không chắc chắn và sự đa mục tiêu của bài toán tối
ưu tới kết quả của thuật toán?
1.4. Mục tiêu nghiên cứu:
Từ những câu hỏi nghiên cứu nêu trên, luận văn này nhằm mục đích phát triển
những phương pháp mới cho vấn đề tối ưu hóa mức độ sử dụng năng lượng của tòa
nhà, cho phép sử dụng rộng rãi hơn trong thực tế như một cơng cụ thiết kế tịa nhà.
Vì vậy, mục tiêu của nghiên cứu là:


HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang 6


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

1. Phát triển/lai ghép mơt thuật tốn tối ưu hóa mới có thể tìm ra những giải pháp
thiết kế có mức độ tiêu thụ năng lượng cho tòa nhà là tối ưu với thời gian ngắn
hơn những phương pháp hiện có.
2. Triển khai thuật tốn mới đó để đánh giá và giảm thiểu ảnh hưởng của những
thông số không chắc chắn trong mơ phỏng tịa nhà để đạt được tối ưu hóa kết quả.

1.5. Phạm vi nghiên cứu
1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là vấn đề quản lý năng lượng của những
tòa nhà văn phòng trong khu vực Thành phố Hồ Chí Minh. Nhờ vào mơ hình hóa
những tịa nhà, với những mơ phỏng từ thơng số và thơng tin, qua đó sử dụng thuật
tốn để xây dựng những phương án tối ưu.
2. Phạm vi khơng gian
Nghiên cứu này có phạm vi áp dụng đối với những dự án tòa nhà văn phòng.
Đối với những dự án chưa triển khai sẽ tham gia vào giai đoạn thiết kế sơ bộ hoặc
những dự án cần cải tạo lớp bao bảo vệ của tòa nhà. Đối với những tòa nhà đang vận
hành sẽ ảnh hưởng trong giai đoạn vận hành sử dụng.
1.6. Đóng góp và ý nghĩa của luận văn:
Đóng góp đầu tiên của nghiên cứu này là cải thiện hiệu quả của những phương
pháp tối ưu hóa dựa trên kết quả mơ hình mơ phỏng cho vấn đề nghiên cứu. Điều này

được thực hiện bằng áp dụng thuật tốn tối ưu hóa: thuật tốn MHDA với những biến
liên tục. Thuật toán hiệu quả hơn những thuật tốn tối ưu hóa tịa nhà hiện tại về tính
tối ưu, tính nhất qn và thời gian tính tốn.
Đóng góp thứ hai của nghiên cứu này là phát triển thêm việc tối ưu hóa đa mục
tiêu cho những biến khơng chắc chắn. Những yếu tố không chắc chắn được xem xét
và sử dụng MHDA để xây dựng kịch bản thiết kế phù hợp cho mỗi tịa nhà/bài tốn.

HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang 7


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

Luận văn cung cấp bộ dữ liệu trong việc xác định những tiêu chí thiết kế nhằm
mục đích tiết kiệm năng lượng. Sẽ đưa ra cho những kỹ sư hoặc những cơng ty xây
dựng khả năng tính tốn và xác định mức độ tiêu thụ năng lượng. Cùng với đó là
những phương án nhằm tiết kiệm năng lượng sử dụng của tịa nhà mà vẫn đảm bảo
được những tiêu chí về kiến trúc và kết cấu. Việc thiết kế có kể đến việc tiết kiệm
năng lượng sử dụng sẽ tạo ra ảnh hưởng tích cực đối với nhà đầu tư, người sử dụng
và còn đáp ứng được nhu cầu thực tế của xã hội.
1.7. Cấu trúc luận văn:
Nội dung những chương tiếp theo như sau:
Chương 2: Tổng quan lý thuyết. Trong chương 2 sẽ được chia làm 4 phần chính về
những phương pháp tối ưu hóa cho bài tốn của luận văn và những cơng cụ hỗ trợ
những phương pháp đó.
Chương 3: Mơ hình mơ phỏng. Trong chương 3, hai tịa nhà loại A và B sẽ được giới
thiệu và được tính tốn mức tiêu thụ năng lượng cho bốn thành phố ở Việt Nam. Cùng

với đó là so sánh sơ bộ mức tiêu thụ đó và mức tiêu thụ cơng bố đáng tin khác.
Chương 4: Tối ưu hóa dựa trên mơ phỏng liên tục và thuật tốn chuồn chuồn. Trong
chương 4, mơ hình mơ phỏng ở chương 3 sẽ được kiểm chứng và tối ưu bằng thuật
toán MHDA. Và so sánh với một số thuật toán được cung cấp sẵn khác để đánh giá
năng suất của thuật toán MHDA trong bài tốn của luận văn.
Chương 5: Tối ưu hóa dựa trên mô phỏng cho tổ hợp biến hỗn hợp. Trong chương
này, bài toán sẽ bổ sung thêm yếu tố biến phân loại để thay đổi tính chất bài tốn ở
chương 4. Từ đó đánh giá thêm về hiệu suất khi áp dụng thuật toán MHDA.
Chương 6: Sự ảnh hưởng của những biến khơng chắc chắn vào bài tốn tối ưu hóa.
Sẽ xem xét những yếu tố thiếu chắc chắn trong mơ hình bài tốn tối ưu. Cùng với đó
là mở rộng bài toán đa mục tiêu để kiếm chứng năng suất thuật toán.
Chương 7: Kết luận và kiến nghị.

HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang 8


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT:

Chương 2 giới thiệu tổng quát vể một số khái niệm và những nghiên cứu đã
công bố liên quan đến xây dựng những phương pháp tối ưu hóa và tính khơng chắc
chắn trong tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng của tòa nhà.
Phần 2.1 xem xét những nghiên cứu trước đây về những phương pháp tối ưu
hóa dựa trên kết quả mơ hình mơ phỏng và Phần 2.2 trình bày tổng quan tài liệu về
phần mềm tích hợp tối ưu và tính tốn mức tiêu thụ năng lượng. Phần 2.3 sẽ giới thiệu

sơ bộ về tối ưu hóa đại diện, phương pháp xấp xỉ. Trong Phần 2.4, tài liệu về sự không
chắc chắn trong BOPs được trình bày.
2.1. Tối ưu hóa mức năng lượng tiêu thụ tịa nhà mơ phỏng liên tục:
Phương pháp để giải quyết vấn đề nghiên cứu thường gặp là tối ưu hóa dựa trên
mơ phỏng liên tục, trong đó phần mềm mơ phỏng mơ hình cơng trình xây dựng được
kết hợp với một thuật tốn tối ưu hóa. Trong những phương pháp này, phần mềm mơ
phỏng đóng vai trị của hàm mục tiêu (ví dụ: tiêu thụ năng lượng, tiện nghi nhiệt,
chiếu sáng) và những biến quyết định được điều khiển bởi thuật tốn tối ưu hóa lặp
đi lặp lại để cải thiện hàm mục tiêu.

HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang 9


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

Năng suất của phương pháp này phụ thuộc nhiều vào những thuật tốn tối ưu
hóa. Việc áp dụng phương pháp thường yêu cầu phát triển bộ code tùy chỉnh để thực
hiện thuật tốn tối ưu hóa bằng ngơn ngữ lập trình và liên kết nó với phần mềm mơ
phỏng. Để tạo điều kiện thuận lợi cho q trình này, những cơng cụ hỗ trợ đã được
phát triển, sẽ được xem xét trong phần 2.2 tiếp theo.
Dù có nhiều nghiên cứu tối ưu hóa mức năng lượng tiêu thụ tịa nhà, nhưng việc
lựa chọn thuật tốn tối ưu hóa được xem là tốt nhất vẫn là câu hỏi mở, vì nó phụ thuộc
nhiều vào những chi tiết cụ thể của vấn đề nghiên cứu [10]. Và việc đánh giá hiệu
suất của những thuật tốn tối ưu hóa đối với việc giải quyết vấn đề nghiên cứu có
nhận được nhiều sự quan tâm nhằm xác định thuật toán nào hoạt động tốt nhất.
Cụ thể, nhóm tác giả Vasileios Machairas, A. Tsangrassoulis, K. Axarli

(2014)[1]có nghiên cứu đánh giá về những phương pháp và công cụ thuật tốn được
sử dụng để tối ưu hóa thiết kế tịa nhà, cùng với trình bày khả năng và những vấn đề
về hiệu suất của những thuật tốn đó.
Tác giả Nguyễn cùng đồng sự (2014)[11] đã có đánh giá về những phương pháp
tối ưu hóa dựa trên kết quả mơ hình mơ phỏng được áp dụng để phân tích hiệu suất
tòa nhà. Những tác giả đã đưa ra cái nhìn tổng quan cùng những thách thức tiềm ẩn
đối với việc nghiên cứu và ứng dụng những thuật toán tối ưu dựa vào mô phỏng trong
lĩnh vực xây dựng.
Năm 2011, tác giả F. P. Chantrelle [12] cùng nhóm nghiên cứu áp dụng thuật
tốn di truyền (NSGA-II) và phần mềm mơ phỏng MultiOpt để xem xét vấn đề sử
dụng năng lượng trong q trình cải tạo những cơng trình xây dựng.
Trước đó, những tác giả M. Ferrara, E. Fabrizio, J. Virgone, M. Filippi
(2014)[13] đã sử dụng thuật toán Bầy đàn (PSO) với những kết quả từ mô phỏng bằng
phần mềm TRNSYS để giải quyết vấn đề tối ưu chi phí và mức độ tiêu thụ năng
lượng. Nhóm tác giả Wei Yu, Baizhan Li, Jiang Hongyuan, Ming Zhang, D. Wang
(2015) [14] đã sử dụng thuật toán di truyền đa mục tiêu để tối ưu hóa hiệu quả năng
lượng và tiện nghi nhiệt trong thiết kế tòa nhà. Trong nghiên cứu này, giải pháp tối
HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang 10


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

ưu Pareto được sử dụng nhằm thu thập tập hợp những giải pháp tối ưu cho việc tối
ưu hóa thiết kế tịa nhà và sử dụng thuật tốn di truyền (NSGA-II) làm cơ sở lý thuyết
để xây dựng mơ hình tối ưu hóa đa mục tiêu.
Nhóm những tác giả Salvatore Carlucci, Giulio Cattarin, Francesco Causone, L.

Pagliano (2015) [4] đã sử dụng phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu cho thiết kế của
những tòa nhà. Trong nghiên cứu, những tác giả sử dụng thuật tốn di truyền phân
loại khơng bị chi phối, được triển khai nhờ cơng cụ tối ưu hóa GenOpt thơng qua
thuật tốn di truyền được mã hóa bằng Java, để thực hiện mô phỏng EnergyPlus.
Tác giả Echenagucia cùng nhóm nghiên cứu (2015)[15] đã nghiên cứu về phần
vỏ bao của những tòa nhà, đặc biệt là tỷ lệ diện tích cửa sổ bằng thuật tốn di truyền
(NSGA-II) cùng cơng cụ Energy Plus nhằm mục đích giảm thiểu mức năng lượng
tiêu thụ cho việc điều hòa nhiệt trong tòa nhà.
Tiếp đó, tác giả Navid Delgarm cùng nhóm cộng sự liên tục cơng bố nhiều
nghiên cứu trong việc mơ phỏng tính toán mức độ sử dụng năng lượng và sử dụng
thuật tốn tối ưu hóa khác nhau để tìm ra những giải pháp trong giai đoạn thiết kế
phù hợp với những yêu cầu đa mục tiêu. Cụ thể, năm 2016 [16], những tác giả áp
dụng thuật toán bầy ong để giải quyết vấn đề đa mục tiêu về chiếu sáng và nhiệt độ
trong thiết kế. Cùng năm 2016 [17][4] nhóm tác giả thay đổi thuật tốn và cơng bố
liên tục hai nghiên cứu sử dụng thuật toán đàn chim và thuật toán di truyền để thực
hiện với mục tiêu tương tự.
Năm 2017, nhóm tác giả M. Yang và cộng sự [7] cơng bố nghiên cứu sử dụng
tính khả thi của việc áp dụng thuật tốn tối ưu trong q trình thiết kế để xem xét vấn
đề năng lượng sử dụng của tịa nhà. Nghiên cứu của nhóm đã đưa ra một bộ khung lý
luận và xây dựng tài liệu tham khảo ban đầu cho việc ứng dụng thuật toán tối ưu cho
q trình thiết kế phù hợp với tiêu chí xây dựng bền vững.
Trong năm 2017 và 2018, nhóm tác giả F. Ascione cùng những cộng sự công
bố những nghiên cứu [18][19][7][5][8][20] mơ phỏng và sử dụng những thuật tốn

HVTH: Lê Thanh Hoàng - 1970707

Trang 11


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022


GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

tối ưu hóa khác nhau nhằm đạt được những tiêu chí yêu cầu trong những giai đoạn
khác nhau trong vòng đời của dự án.
Cũng trong năm 2017, tác giả Keivan Bamdad và cộng sự [6][21] công bố
nghiên cứu sử dụng những thuật toán đàn kiến để đánh giá về mức độ thích hợp trong
việc tối ưu đa mục tiêu những tiêu chí trong việc thiết kế những tịa nhà với mức sử
dụng năng lượng thấp cho mục tiêu bền vững.
Và trong năm 2018, 2019 nhóm tác giả F. Ascione cùng những cộng sự [22][23]
có tiếp những cơng bố về quy trình quản lý năng lượng từ giai đoạn thiết kế đến q
trình vận hành của tịa nhà. Những nghiên cứu này đã mở ra nhiều xu hướng mới vẫn
đang được tìm hiểu cho đảm bảo cho vấn đề tiết kiệm điện và mục tiêu xây dựng bền
vững.
Những nghiên cứu trước đây được tổng hợp một những tổng quát hơn trong
bảng dưới đây:
Năm
2011

Tác giả

Nghiên
cứu

Nội dung

Phương pháp

Kết quả thu được


Fanny

Developme

Xây dựng công

Sử dụng thuật

Nghiên cứu xây

Pernodet

nt of a

cụ đa tiêu chí

tốn di truyền

dựng được cơng

Chantrell

multicriteri

cho q trình tối

(NSGA-II) kết

cụ tối ưu hóa về


e,

a tool for

ưu trong cơng

hợp với

sử dụng năng

H.

optimizing

tác cải tạo tịa

TRNSYS và

lượng, chi phí,

Lahmidi,

the

nhà

MultiOps, cơ sở

nhiệt độ và tác


W.

renovation

dữ liệu mơi

động đến mơi

Keilholz,

of buildings

trường thực tế.

trường trong vịng

M. E.

đời.

Mankibi,

Sau đó mở rộng

P.

thành tối ưu hóa

Michel[1


đa mục tiêu với

2]

những tiêu chí do
mỗi quan hệ của
những tiêu chí
trên.

HVTH: Lê Thanh Hồng - 1970707

Trang 12


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

2015

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn

Wei Yu,

Application

Ứng dụng thuật

Baizhan

of multi-


toán di truyền đa GA – BP, một

Li,

objective

mục tiêu cho tối

chức năng thuộc

nhờ ứng dụng của

Jiang

genetic

ưu hóa hiệu quả

thuật toán di

phương pháp tối

Hongyua

algorithm

năng lượng và

truyền đa mục


ưu đa mục tiêu.

n, Ming

to optimize

nhiệt độ sử dụng

tiêu (NSGA-II)

Và xem xét mối

Zhang,

energy

trong giai đọa

và giải pháp

quan hệ cùng đưa

D. Wang

efficiency

thiết kế tòa nhà

Pareto để tập


ra những đề xuất

[24]

and thermal

hợp và lựa chọn

lựa chọn giữa tiện

comfort in

kết quả tối ưu.

nghi nhiệt độ sử

Sử dụng mạng

Nghiên cứu ra
những điển hình

building

dụng và tiêu thụ

design

năng lượng tại khu
vực Trung Quốc.


2015

Salvatore

Multi-

Tối ưu hóa đa

Sử dung và triển

Nghiên cứu vấn đề

Carlucci,

objective

mục tiêu cho tịa

khai bằng cơng

tối ưu hóa phức

Giulio

optimizatio

nhà sử dụng

cụ tối ưu hóa


tạp đa mục tiêu, và

Cattarin,

n of a

năng lượng tối

GenOpt với

những kỹ thuật tối

Francesco

nearly zero- thiểu dựa trên

thuật tốn di

ưu hóa được

Causone,

energy

tiện nghi nhiệt

truyền mã Java,

khuyến nghị để


L.

building

độ và ánh sáng

và mô phỏng

đạt được hiệu quả

Pagliano[

based on

nhờ sử dụng

mức độ sử dụng

lớn do thay đổi

4]

thermal and

thuật tốn di

năng lượng bởi

trong thiết kế.


visual

truyền khơng

EnergyPlus

discomfort

chi phối

minimizati

(NSGA-II)

on using a
nondominated
sorting
genetic
algorithm
(NSGA-II)
2015

T. M.

The early

Giai đoạn thiết

Nghiên cứu


Nghiên cứu đã

Echenagu

design

kế cơ sở cho vỏ

được thực hiện

phân tích những

cia,

stage of a

tịa nhà: Tìm

thơng qua thuật

kết quả và đưa ra

HVTH: Lê Thanh Hồng - 1970707

Trang 13


LUẬN VĂN CAO HỌC 2022

GVHD: PGS.TS Phạm Vũ Hồng Sơn


Alfonso

building

kiếm đa mục

tốn NSGA-II

mức độ quan trọng

Capozzoli

envelope:

tiêu thơng qua

với cơng cụ mơ

của tỷ lệ diện tích

, Ylenia

Multi-

phân tích hiệu

phỏng năng

cửa sổ trên tường


Cascone,

objective

suất năng lượng

lượng tòa nhà

(Window-to-Wall

M.

search

sưởi, làm mát và

EnergyPlus.

Ratio WWR) của

Sassone

through

chiếu sáng

[15]

heating,


tòa nhà ở tất cả
những địa điểm

cooling and
lighting
energy
performanc
e analysis
2016

Navid

Multi-

Tối ưu hóa đa

Phương pháp tối

Kết quả mơ tả mối

Delgarm,

objective

mục tiêu cho

ưu hóa tích hợp

quan hệ khí hậu và


B. Sajadi,

optimizatio

hiệu suất năng

thuật tốn tối ưu

việc lựa chọn

Saeed

n of

lượng và tiện

hóa đàn ong

những thơng số

Delgarm

building

nghi nhiệt độ

nhân tạo đa mục

kiến trúc thích hợp


[18]

energy

trong tịa nhà:

tiêu (MOABC)

có tính quan trọng

performanc

Phương pháp

trong MATLAB

trong việc giảm

e and

mới sử dụng

với cơng cụ mơ

tiêu thụ năng

indoor

thuật tốn đàn


phỏng năng

lượng của tòa nhà.

thermal

ong nhân tạo

lượng tòa nhà

comfort: A

(ABC)

EnergyPlus.

new
method
using
artificial
bee colony
(ABC)
2016

Navid

A novel

Xu hướng mới


Thuật toán di

Kết quả của bài

Delgarm,

approach

tối ưu hóa dựa

truyền đa mục

tốn tối ưu hóa

B. Sajadi,

for the

trên kết quả mơ

tiêu khơng chi

mục tiêu kép chỉ

Saeed

simulation-

hình mơ phỏng


phối (NSGA-II)

ra ở những vùng

Delgarm

based

việc tiêu thụ

kết hợp với

khí hậu khác nhau,

[17]

optimizatio

năng lượng của

chương trình mơ

tổng mức tiêu thụ

HVTH: Lê Thanh Hồng - 1970707

Trang 14