TỔNG QUAN
Lý do chọn đề tài
Việt Nam đang đối mặt với tình trạng thiếu hụt nguồn năng lượng, vì vậy việc tiết kiệm năng lượng trở nên cực kỳ quan trọng, đặc biệt trong lĩnh vực chiếu sáng Tiềm năng phát triển của ngành chiếu sáng tại Việt Nam là rất lớn, với sự góp mặt của các công ty nổi tiếng như Điện Quang, Phillips và Rạng Đông, cùng với sự tham gia của nhiều công ty nước ngoài.
Osram, Panasonic và các công ty Trung Quốc đang thúc đẩy biện pháp tiết kiệm năng lượng nhằm tăng cường chiếu sáng tự nhiên và hiệu suất chiếu sáng Điều này không chỉ giúp giảm lượng khí thải CO2 mà còn nâng cao chỉ số cạnh tranh của Việt Nam trên thị trường quốc tế Việc khuyến khích các công ty Việt Nam sử dụng sản phẩm tiết kiệm năng lượng sẽ góp phần ổn định lĩnh vực chiếu sáng trong nước.
Chiếu sáng là nhu cầu thiết yếu và không ngừng phát triển của con người, với sự đa dạng trong các loại hình như chiếu sáng gia dụng, công nghiệp, đường phố, và nghệ thuật Nhu cầu sử dụng năng lượng điện cho chiếu sáng ngày càng tăng, hiện chiếm khoảng 15 - 25% tổng điện năng sản xuất Sự gia tăng này đã thúc đẩy sự hình thành ngành kỹ thuật ánh sáng, chuyên nghiên cứu và phát triển ứng dụng các nguồn và thiết bị chiếu sáng.
Trong khoảng 200 năm qua, công nghệ chiếu sáng toàn cầu đã có những bước tiến đáng kể Trước thế kỷ XIX, con người chủ yếu sử dụng lửa để chiếu sáng, sau đó là sự xuất hiện của đèn khí Một trong những phát minh nổi bật của thời kỳ này là đèn sợi dây tóc của Thomas Edison, đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong lịch sử chiếu sáng Kể từ đó, nỗ lực cải tiến nguồn sáng liên tục được thực hiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người.
Trong những năm gần đây, đèn huỳnh quang, đèn huỳnh quang compact và đèn LED đã trở thành những sản phẩm nổi bật trong lĩnh vực chiếu sáng Những loại đèn này không chỉ mang lại chất lượng ánh sáng tốt hơn mà còn giúp tiết kiệm đáng kể chi phí sản xuất.
Hình 1.1: Lịch sử ngành chiếu sáng
Sử dụng năng lượng cho chiếu sáng đang ngày càng chiếm tỷ trọng lớn trong tổng nhu cầu năng lượng và góp phần tăng nhanh lượng khí nhà kính phát thải Tại Việt Nam, điện năng cho chiếu sáng chiếm 35% tổng điện tiêu thụ, trong khi tỷ lệ này trên thế giới chỉ khoảng 16-17% Hiện nay, sản lượng điện cần cung cấp cho các toà nhà, nhà xưởng, nhà hàng, khách sạn, trung tâm thương mại và sinh hoạt đang gia tăng đáng kể.
Trong giai đoạn 2010 - 2015, nhu cầu sử dụng năng lượng tại các toà nhà ngày càng gia tăng, với tổng lượng điện thương phẩm đạt 13.924 tỷ kWh, chiếm 48% cơ cấu tiêu thụ Kết quả khảo sát cho thấy, chiếu sáng là lĩnh vực tiêu thụ năng lượng lớn thứ hai, chỉ sau điều hòa không khí, với tỷ lệ tiêu thụ cụ thể như sau: toà nhà công sở 11,5%, khách sạn 18%, và trung tâm thương mại.
9,11%, sản xuất công nghiệp 19,2% Vì vậy, chúng ta phải sử dụng chiếu sáng tự nhiên là cần thiết, đặc biệt là các sản phẩm TDD
Vấn đề năng lượng và môi trường phát triển bền vững đang trở thành mối quan tâm hàng đầu trên toàn cầu, và Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng này Nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề này đã được nâng cao trong mọi tầng lớp xã hội và các ngành nghề tại Việt Nam.
Trong 10 năm qua, các quốc gia phát triển và đang phát triển đều có trách nhiệm và lợi ích trong việc tiết kiệm năng lượng Điều này không chỉ nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực của con người đến môi trường, mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững.
Điện năng đóng vai trò quan trọng trong tổng năng lượng tiêu thụ toàn cầu, chiếm khoảng 45% và 25% tại Việt Nam Nguồn điện năng được sản xuất từ các nguồn năng lượng sơ cấp như than đá, thủy điện, điện hạt nhân và khí thiên nhiên Nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm sản xuất, dịch vụ, thông tin, giải trí, văn hóa và du lịch, trong đó hoạt động chiếu sáng chiếm khoảng 15-17% tổng điện năng tiêu thụ hàng năm trên toàn thế giới.
Nam, con số này cao gấp đôi khoảng 30% đến 35%
Theo báo cáo của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) năm 2014, tổng điện năng tiêu thụ của Việt Nam đạt 127,55 tỷ kWh, trong đó Thành phố Hồ Chí Minh tiêu thụ 7,2 tỷ kWh, chiếm 5,65% Đặc biệt, lĩnh vực chiếu sáng tại thành phố này chiếm 32% tổng điện năng tiêu thụ, tương đương 2,3 tỷ kWh Việc giảm lượng điện năng tiêu thụ trong lĩnh vực chiếu sáng là một thách thức lớn, nhưng cũng mở ra nhiều cơ hội để đạt được kết quả khả thi.
Một trong những giải pháp tiềm năng cho việc tiết kiệm năng lượng trong chiếu sáng là sử dụng chiếu sáng tự nhiên Phương pháp này đang ngày càng phát triển và có khả năng thay thế hoàn toàn các loại đèn vào ban ngày Chiếu sáng tự nhiên có nhiều ưu điểm như tiêu hao điện năng gần như bằng 0, hiệu suất chiếu sáng cao, tuổi thọ lâu dài, chi phí lắp đặt và bảo trì thấp, cùng khả năng hoàn vốn nhanh chóng.
Chiếu sáng tự nhiên đang thu hút sự quan tâm lớn ở Việt Nam và trên thế giới, với dự báo thị trường chiếu sáng tự nhiên được nghiên cứu tại Mỹ Nhiều người, bao gồm nhà sản xuất, nhà đầu tư và sinh viên, đang đặt câu hỏi về tương lai của lĩnh vực này tại Việt Nam trong 15 năm tới Nhận thấy những lợi ích vượt trội về tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và nâng cao sức khỏe từ chiếu sáng tự nhiên, tôi đã chọn nghiên cứu về "tiết kiệm điện và thị trường của Tubular Daylighting Devices tại Việt Nam tới năm 2030" Tôi hy vọng nghiên cứu này sẽ góp phần hỗ trợ sự phát triển của thị trường chiếu sáng tại Việt Nam và thúc đẩy nền kinh tế đất nước.
Tổng quan về TDD
TDD Passive là một mô-đun kết nối dễ dàng với các hệ thống trần, khác biệt so với cửa sổ trần truyền thống Nó được thiết kế để dẫn ánh sáng mặt trời vào bên trong tòa nhà, đồng thời giảm độ chói và tia hồng ngoại, mang lại không gian sáng sủa và thoải mái hơn.
TDD Passive cung cấp ánh sáng cho các ứng dụng đặc biệt như trang trí chiếu sáng bức tường và bể cá cảnh
TDD Passive áp dụng vật liệu chất lượng cao, công nghệ tiên tiến và kỹ thuật hiện đại để sản xuất các sản phẩm cung cấp ánh sáng ban ngày tối ưu Đến nay, hàng ngàn sản phẩm TDD Passive đã được lắp đặt thành công trong các tòa nhà dân cư và thương mại.
Hình 1.3: Lắp đặt TDD Passive - Solatube
Hệ thống TDD Passive - Solatube kết hợp công nghệ LED với hiệu suất năng lượng tối đa, phù hợp cho các dự án thiết kế tích hợp Các hệ thống thông minh này tự động điều chỉnh ánh sáng LED hiệu quả siêu năng lượng ASTN, cung cấp ánh sáng liên tục suốt cả ngày và đêm.
Hình 1.5: TDD Passive kết hợp với Led
Hình 1.6: Điều chỉnh độ sáng TDD Passive
1.2.2 Giới thiệu, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TDD Active
Ciralight Sun Tracker là sản phẩm kết hợp giữa năng lượng mặt trời và công nghệ GPS, giúp phản xạ ánh sáng tự nhiên từ các gương vào bên trong tòa nhà, mang lại nguồn sáng chất lượng cao Bộ theo dõi mặt trời này bao gồm các tấm gương phản chiếu được đặt trong một vòm nhựa trong suốt, có khả năng di chuyển liên tục để theo dõi vị trí của mặt trời, tối ưu hóa lượng ánh sáng mặt trời chiếu vào không gian nội thất.
Cấu tạo cơ bản TDD Active
Hình 1.8: Cấu tạo của TDD Active - Sun Tracker One
Hình 1.9: Cấu tạo của TDD Active - Sun Tracker Two
Cấu tạo đầy đủ của TDD Active
Bộ điều khiển GPS (Hệ thống định vị toàn cầu) là thiết bị theo dõi vị trí của mặt trời, cho phép tính toán chính xác vị trí của nó bất chấp điều kiện thời tiết và mùa.
Hệ thống gương bao gồm ba gương phản chiếu bằng nhôm, được phủ lớp oxit siêu phản chiếu ở một mặt, giúp tối ưu hóa khả năng phản xạ ánh sáng mặt trời vào bên trong.
- Mái vòm: Trong suốt, chịu lực tốt, chống thấm và ít bám bụi được làm bằng hợp chất nhựa acrylic hoặc polycarbonate chống được nhiệt và tia cực tím
- Khung mái vòm: được làm bằng hợp kim nhôm chịu lực tốt, không rỉ và chống nước bằng các miếng đệm
- Ống dẫn sáng: được làm bằng các tấm nhôm trắng có hệ số phản xạ cao và có chiều dài tùy theo yêu cầu lắp đặt
- Thấu kính khuếch tán: gồm có 2 thấu kính khuếch tán ở trên và ở dưới, để cho ánh sáng tỏa đều trong ống dẫn sáng và tỏa đều bên trong nhà
- Những thanh bảo vệ: được làm bằng thép, dùng để gắn với mái nhà và đỡ toàn bộ hệ thống TDD Active
- Hệ thống động cơ để đều chỉnh trục các gương sao cho có hướng ánh sáng mặt trời là nhiều nhất
Nguyên lý hoạt động TDD Active
Ciralight Suntracker áp dụng công nghệ GPS để theo dõi chính xác vị trí của mặt trời trong suốt cả ngày và cả năm Hệ thống này sử dụng các tấm gương để hướng ánh sáng mặt trời và phản xạ nó qua thấu kính, tạo ra hiệu suất phản xạ cao trong ống dẫn sáng Ánh sáng mặt trời được truyền qua thấu kính nửa, giúp phân bố ánh sáng một cách đồng đều.
Hình 1.10: Ánh sáng chiếu bên trong TDD Active
Biểu đồ so sánh cường độ ánh sáng mặt trời giữa TDD Active và các sản phẩm Skylight thụ động khác cho thấy sự khác biệt rõ rệt từ lúc mặt trời mọc cho đến khi lặn.
Hình 1.12: So sánh góc chiếu và độ chiếu sáng của TDD Active với các sản phẩm
Skylight thường 1.2.3 Ứng dụng của TDD Active
Hiện nay, TDD Active đang được áp dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực xã hội nhờ vào những ưu điểm vượt trội như tuổi thọ cao, khả năng tiết kiệm điện và lợi ích cho sức khỏe.
Bảng 1.1: Bảng trắc quang độ rọi của TDD Active
Không gian chiếu sáng (m 2 ) 6x6 7x7 7,3x7,3 8x8 8,5x8,5 9x9 9,8x9,8 10,4x10,4 11x11 12x12 Đ ộ ca o tr ần ( m )
- Giá trị này sẽ thay đổi tùy theo điều kiện ánh sáng bên ngoài Giá trị độ rọi được tính toán tại thời điểm kiểm tra trắc quang
- Đặc tính vật liệu phản xạ và truyền và bụi bẩn sẽ ảnh hưởng đến mức độ chiếu sáng
- Các giá trị phản xạ được chọn như sau: trần - 0.80, tường - 0.50, và sàn –
0.20 Các giá trị phản xạ khác sẽ ảnh hưởng đến giá trị độ rọi
- Xét độ rọi ở mặt phẳng làm việc là 2,5ft (0,762m)
1.2.4 Thị trường TDD hiện tại
Mặc dù TDD vẫn đang ở giai đoạn phát triển ban đầu, nhưng thị phần của chúng đang gia tăng đáng kể trong tổng thị trường chiếu sáng toàn cầu.
Năm 2011, TDD được biết tới với khả năng chiếu sáng tự nhiên linh hoạt có thể phát triển xa hơn
Thị trường TDD thế giới
TDD là một sản phẩm cao cấp với mục tiêu chiếm 8% thị trường trong 5 năm tới, dự kiến mang lại tổng doanh thu 23 triệu USD Trong khi đó, thị trường toàn cầu cho Skylight Daylighting sử dụng ống ánh sáng có giá trị lên đến 300 triệu USD mỗi năm.
Thị trường tòa nhà thương mại tại Hoa Kỳ hiện đạt doanh thu 4,9 triệu USD, với tổng diện tích mái nhà lên tới 1,2 tỷ mét vuông Trong tương lai, thị trường nhà ở dự kiến sẽ lắp đặt cho 132 triệu căn hộ, chiếm khoảng 150 tỷ mét vuông mái nhà Hiện tại, hơn 50% doanh thu của TDD đến từ thị trường toàn cầu.
Hình 1.13: Đường xu hướng lãi suất theo thời gian sản phẩm TDD của nhà cung cấp qua các năm
Hình 1.14: Bản đồ phân phối các sản phẩm TDD trên thế giới
Thị trường chiếu sáng TDD tại Việt Nam
Các sản phẩm đang chào bán trên thị trường hiện nay đuợc chia thành 3 dòng:
- Dòng sản phẩm chất lượng cao của các hãng quốc tế chào bán trên thị trường nhưng giá thành cao;
- Dòng sản phẩm chất lượng trung bình khá do các nhà sản xuất tại Việt Nam trực tiếp sản xuất và cung cấp;
- Dòng sản phẩm chất lượng thấp, chủ yếu từ Trung Quốc đáp ứng nhu cầu thị trường phân khúc cấp thấp.
Sản phẩm TDD là một dòng sản phẩm chất lượng cao, nhưng việc xâm nhập vào thị trường hiện nay gặp khó khăn do hai lý do chính.
- Giá các sản phẩm TDD hiện cao hơn hẳn so với các sản phẩm chiếu sáng truyền thống trên thị trường hiện nay
Dịch vụ tư vấn chiếu sáng bằng TDD hiện đang gặp nhiều hạn chế, với việc thiếu thông tin cần thiết để thu hút sự quan tâm sâu sắc từ khách hàng.
Sản phẩm chiếu sáng bằng TDD chưa được phổ biến tại thị trường Việt Nam, nhưng có tiềm năng thâm nhập mạnh mẽ trong tương lai Dự kiến, TDD có thể chiếm lĩnh một phần thị trường đáng kể trong phân khúc chiếu sáng cao cấp tại Việt Nam trong những năm tới.
Mục tiêu nghiên cứu
- Khái quát được thị trường chiếu sáng thế giới
- Định hình được thị trường chiếu sáng và vị trí của TDD hiện tại ở Việt Nam
- Xác định quy mô, các yếu tố cấu thành thị trường TDD trong chiếu sáng
- Dự báo mức độ xâm nhập thị trường của TDD Active đến năm 2030 và trong tương lai.
Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài
1.4.1 Nhiệm vụ của đề tài
- Tìm hiểu tổng quan về công nghệ TDD: TDD Passive và TDD Active
Tìm hiểu về các lý thuyết chiếu sáng giúp so sánh hiệu quả giữa các loại đèn như đèn huỳnh quang, metal halide và LED Việc áp dụng công nghệ đèn LED không chỉ mang lại ánh sáng chất lượng cao mà còn tiết kiệm năng lượng đáng kể Những lợi ích của việc sử dụng đèn LED và các công nghệ chiếu sáng hiện đại khác từ TDD không chỉ giảm chi phí điện mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
- Xây dựng giải thuật thiết kế chiếu sáng TDD Active kết hợp Led cho các công trình một mái, một tầng tại Việt Nam
- Tính toán thiết kế mẫu một nhà máy trong khu công nghiệp tại Việt Nam
Dựa trên các số liệu tính toán, chúng ta có thể xác định được mức tiết kiệm điện năng và thời gian hoàn vốn tối ưu khi áp dụng công nghệ TDD Active.
- Tính toán lượng CO2 giảm thải khi dùng TDD Active
- Tìm hiểu về thị trường chiếu sáng trên thế giới và Việt Nam
Xác định mô hình ước tính xâm nhập thị trường cho máy nước nóng năng lượng mặt trời (NLMT) là bước quan trọng để dự báo mức độ thâm nhập của sản phẩm TDD Active tại Việt Nam Việc này không chỉ giúp phân tích tiềm năng thị trường mà còn hỗ trợ trong việc đưa ra các chiến lược tiếp thị hiệu quả nhằm tối ưu hóa sự hiện diện của sản phẩm trong nước.
1.4.2 Giới hạn của đề tài
Bài viết này không đề cập đến các công nghệ liên quan đến năng lượng mặt trời như quang năng và nhiệt năng Ngoài ra, hướng dẫn thiết kế đèn điện chiếu sáng cho các công trình, tòa nhà cũng không phải là mục tiêu của luận văn này.
- Phạm vi nghiên cứu được tiến hành trong thị trường chiếu sáng Việt Nam.
Phương pháp nghiên cứu
Để đảm bảo tính khả thi của đề tài, cần xác định chính xác đối tượng nghiên cứu và tìm hiểu các lý thuyết cũng như tiêu chuẩn về chiếu sáng tự nhiên cho các công trình công nghiệp và thương mại.
- Tìm hiểu các công trình nghiên cứu liên quan đến đề tài, phân tích ưu nhược điểm để tận dụng được ưu điểm và khắc phục những nhược điểm
Thu thập tài liệu, sách báo và các bài viết khoa học trong và ngoài nước liên quan đến đề tài là bước đầu tiên Dựa trên các số liệu thu thập được, tiến hành đánh giá, phân tích và tổng hợp để phát triển công nghệ tối ưu nhất, phù hợp với thực tiễn tại Việt Nam.
Để lựa chọn phương án thiết kế ánh sáng tự nhiên phù hợp nhất cho Việt Nam, cần tham khảo các bài báo nghiên cứu liên quan Việc kiểm tra, đánh giá và so sánh kết quả nghiên cứu sẽ giúp đưa ra những kết luận chính xác và hiệu quả.
- Số liệu phân tích và nghiên cứu trong luận văn được thu thập, tổng hợp theo
Nguồn thông tin sơ cấp về máy nước nóng năng lượng mặt trời được cung cấp bởi các hãng sản xuất và dịch vụ liên quan, cùng với các số liệu khảo sát thị trường.
Nguồn thông tin thứ cấp được tổng hợp từ các tài liệu nghiên cứu, các báo cáo về các sản phẩm chiếu sáng
Phương pháp phân tích nghiên cứu thị trường trong luận văn chủ yếu áp dụng tổng hợp và phân tích thống kê Để dự báo mức độ xâm nhập của thị trường máy nước nóng năng lượng mặt trời, nghiên cứu sử dụng sự kết hợp giữa phương pháp định tính và định lượng trong mô hình chiếu sáng.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Luận văn tổng hợp và hệ thống hóa các lý thuyết cùng công cụ hiện có trong nghiên cứu thị trường, cung cấp cơ sở khoa học và bài bản Tài liệu này không chỉ chuyên sâu về nghiên cứu thị trường TDD Active mà còn có thể áp dụng cho các sản phẩm thông dụng khác.
- Luận văn được gắn trực tiếp và thực tế vào tình hình sử dụng TDD tại Việt
Đề tài này có tính thực tiễn cao, cung cấp cái nhìn toàn diện về thị trường chiếu sáng Việt Nam hiện tại và tương lai, từ đó tạo tiền đề cho sự phát triển chung của cả nước Luận văn sẽ đưa ra những dự báo xác thực, đáp ứng nhu cầu của các nhà sản xuất TDD Active đang quan tâm đến các thị trường tiềm năng như Việt Nam.
1.7 Kết cấu của đề tài
Với các luận điểm khoa học nêu trên, đề tài dự kiến bao gồm 7 chương:
Chương 2 Cơ sở lý thuyết về chiếu sáng
Chương 3 Cơ sở lý thuyết về thị trường
Chương 4 Phương pháp thiết kế TDD Active tối ưu cho một công trình
Chương 5 Áp dụng thiết kế hệ thống chiếu sáng dùng TDD Active kết hợp với
Led cho một công trình Chương 6 Mức độ xâm nhập thị trường của TDD Active tại Việt Nam
Chương 7 Kết luận và hướng phát triển
Kết cấu luận văn
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CHIẾU SÁNG
2.1 Lý thuyết cơ bản về ánh sáng [8] Ánh sáng chỉ là một phần của rất nhiều loại sóng điện từ bay trong không gian Những loại sóng này có cả tần suất và chiều dài, hai giá trị này giúp phân biệt ánh sáng với những dạng năng lượng khác trên quang phổ điện từ Ánh sáng được phát ra từ vật thể là do những hiện tượng sau:
Khi các chất rắn và chất lỏng được nung nóng đến khoảng 1000K, chúng phát ra bức xạ có thể nhìn thấy Cường độ ánh sáng và màu sắc bề ngoài của chúng sẽ trở nên sáng hơn khi nhiệt độ tăng.
Khi dòng điện đi qua chất khí, các nguyên tử và phân tử trong khí sẽ phát ra bức xạ, tạo ra quang phổ đặc trưng cho các nguyên tố có mặt trong môi trường đó.
Phát quang điện: Ánh sáng được tạo ra khi dòng điện chạy qua những chất rắn nhất định như chất bán dẫn hoặc photpho
Phát sáng quang điện là hiện tượng mà chất rắn hấp thụ bức xạ ở một bước sóng và phát ra ở bước sóng khác Khi bức xạ phát ra có thể nhìn thấy được, hiện tượng này được gọi là phát lân quang hoặc phát huỳnh quang.
Ánh sáng nhìn thấy được nằm trong dải tần hẹp trên phổ điện từ, như thể hiện trong hình 2.1, và nằm giữa ánh sáng tia cực tím.
Ánh sáng nhìn thấy, bao gồm tia cực tím (UV) và năng lượng hồng ngoại, có khả năng kích thích võng mạc mắt, tạo ra cảm giác thị giác Để có thể quan sát, cần có mắt hoạt động bình thường và ánh sáng trong phổ nhìn thấy.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CHIẾU SÁNG
Lý thuyết cơ bản về ánh sáng
Ánh sáng là một dạng sóng điện từ, có tần suất và chiều dài riêng biệt, giúp phân biệt nó với các dạng năng lượng khác trong quang phổ điện từ Ánh sáng được phát ra từ các vật thể thông qua những hiện tượng vật lý đặc trưng.
Khi các chất rắn và chất lỏng được nung nóng đến khoảng 1000K, chúng phát ra bức xạ có thể nhìn thấy Cường độ ánh sáng tăng lên và màu sắc bề ngoài trở nên sáng hơn theo nhiệt độ tăng.
Khi dòng điện đi qua chất khí, các nguyên tử và phân tử trong đó phát ra bức xạ, tạo ra quang phổ đặc trưng cho các nguyên tố có mặt.
Phát quang điện: Ánh sáng được tạo ra khi dòng điện chạy qua những chất rắn nhất định như chất bán dẫn hoặc photpho
Phát sáng quang điện là hiện tượng mà chất rắn hấp thụ bức xạ ở một bước sóng và sau đó phát ra ở bước sóng khác Khi bức xạ phát ra có thể nhìn thấy, hiện tượng này được gọi là phát lân quang hoặc phát huỳnh quang.
Ánh sáng nhìn thấy được nằm trong một dải tần hẹp trên dải quang phổ điện từ, như thể hiện trong hình 2.1, và nó nằm giữa ánh sáng tia cực tím.
Tia cực tím (UV) và năng lượng hồng ngoại (nhiệt) là những loại sóng ánh sáng có khả năng kích thích võng mạc mắt, tạo ra cảm giác thị giác Để có thể quan sát, cần phải có mắt hoạt động bình thường và ánh sáng nhìn thấy được.
Các khái niệm và thuật ngữ thường dùng
Lumen là đơn vị đo lường quang thông, đại diện cho lượng ánh sáng phát ra trong một đơn vị góc chất rắn từ một nguồn sáng điểm với cường độ ánh sáng đồng đều.
Candela là đơn vị đo độ sáng, trong đó một lux tương đương với một lumen trên mỗi mét vuông Lumen (lm) là đơn vị đo ánh sáng tương đương với watt, được điều chỉnh để phù hợp với cách mắt người nhận biết ánh sáng, với tỷ lệ 1 W = 683 lumen tại bước sóng 555 nm.
Hiệu suất tải lắp đặt là chỉ số độ chiếu sáng duy trì trung bình trên một mặt phẳng làm việc ngang, được đo bằng lux trên mỗi Oát công suất Chỉ số này phản ánh mức độ chiếu sáng nội thất chung, giúp đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng trong không gian làm việc.
Hệ số hiệu suất tải lắp đặt: Đây là tỷ sốcủa hiệu suất tải mục tiêu và tải lắp đặt
Bộ đèn là một đơn vị phát sáng hoàn chỉnh, bao gồm một hoặc nhiều đèn cùng với các bộ phận thiết kế để phân phối ánh sáng, định vị và bảo vệ đèn, cũng như kết nối đèn với nguồn điện.
Lux là đơn vị đo độ chiếu sáng theo hệ mét, thể hiện lượng ánh sáng trên một bề mặt Độ chiếu sáng duy trì trung bình được xác định bằng các mức lux đo được tại nhiều điểm khác nhau trong một khu vực cụ thể Một lux tương đương với một lumen trên mỗi mét vuông.
Độ cao lắp đặt: Độ cao của đồ vật hay đèn so với mặt phẳng làm việc
Hiệu suất phát sáng danh nghĩa: Tỷ số giữa công suất lumen danh nghĩa của đèn và tiêu thụ điện danh nghĩa, được thể hiện bằng lumen trên oát
Chỉ số phòng là một hệ số quan trọng, thiết lập mối quan hệ giữa các kích thước dự kiến của căn phòng và chiều cao giữa bề mặt làm việc và bề mặt của đồ đạc.
Hiệu suất tải mục tiêu được định nghĩa là giá trị tối ưu của hiệu suất tải lắp đặt, thể hiện khả năng đạt được hiệu suất cao nhất, được đo bằng lux/W/m².
Hệ số sử dụng (UF) là tỷ lệ giữa quang thông do đèn phát ra và quang thông chiếu sáng trên mặt phẳng làm việc Đây là chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu quả của hệ thống chiếu sáng.
Quang thông và cường độ sáng: Đơn vị quốc tế của cường độ sáng I là
Candela (cd) Một lumen bằng quang thông chiếu sáng trên mỗi mét vuông (m 2 ) của một hình cầu có bán kính một mét (1m) khi một nguồn ánh sáng đẳng hướng 1
Candela là nguồn phát ra bức xạ đồng đều ở mọi hướng, với vị trí nằm tại tâm của hình cầu Diện tích của hình cầu được tính bằng công thức 4πr², trong đó r là bán kính của hình cầu.
Diện tích bề mặt của 1m là 4πm², dẫn đến tổng quang thông phát ra từ nguồn ánh sáng có cường độ 1 cd là 4π1m Do đó, quang thông của một nguồn sáng đẳng hướng với cường độ I có thể được tính theo công thức cụ thể.
Quang thông (lm) = 4π× cường độ sáng (cd)
Sự khác nhau giữa lux và lumen nằm ở việc lux phụ thuộc vào diện tích mà quang thông được phân bố Cụ thể, 1000 lumen chiếu sáng trên một mét vuông sẽ tạo ra độ chiếu sáng 1000 lux, trong khi cùng 1000 lumen nếu trải đều trên diện tích mười mét vuông chỉ cho độ chiếu sáng 100 lux.
Định luật tỷ lệ nghịch với bình phương mô tả mối quan hệ giữa cường độ sáng từ một nguồn điểm và khoảng cách đến nguồn đó Theo định luật này, cường độ ánh sáng trên mỗi đơn vị diện tích tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn, được biểu thị bằng công thức E = I/d².
Trong đó E = độ chiếu sáng, I = cường độ sáng và d = khoảng cách
Nhiệt độ màu, đo bằng thang Kelvin (K), phản ánh màu sắc của đèn và ánh sáng phát ra Khi nung một tảng sắt, nó sẽ chuyển từ màu cam sang vàng và cuối cùng là "nóng trắng" Trong suốt quá trình này, nhiệt độ của kim loại có thể được đo và gán giá trị Kelvin tương ứng với màu sắc tạo ra Đây là lý thuyết cơ bản về nhiệt độ màu, trong đó nhiệt độ màu của đèn nóng sáng là giá trị "thực", trong khi đối với đèn huỳnh quang và đèn cao áp, giá trị này có thể khác biệt.
(HID), giá trị này là tương đối và vì vậy được gọi là nhiệt độ màu tương quan
Trong ngành công nghiệp, "nhiệt độ màu" và "nhiệt độ màu tương quan" thường được sử dụng thay thế cho nhau Nhiệt độ màu của đèn xác định các loại nguồn sáng như "warm white", "daylight" và "cool white" Thông thường, nhiệt độ càng thấp thì ánh sáng càng ấm, ngược lại, nhiệt độ cao hơn sẽ tạo ra ánh sáng lạnh hơn.
Độ hoàn màu là khả năng tái tạo màu sắc của nguồn ánh sáng, được đo bằng chỉ số hoàn màu (CRI) Chỉ số này đánh giá độ chính xác của đèn trong việc mô phỏng các màu sắc so với một mẫu đèn chuẩn, với giá trị hoàn hảo là 100 Mặc dù chỉ số CIE có một số hạn chế, nhưng nó vẫn là đơn vị đo được công nhận rộng rãi nhất cho đặc tính hoàn màu của nguồn ánh sáng.
Chiếu sáng công nghiệp
Chiếu sáng công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong nhiều hoạt động sản xuất, từ các cơ sở nhỏ đến những tổ hợp lớn Nó hỗ trợ cả những công việc đòi hỏi sự chính xác cao và những nhiệm vụ chỉ cần quan sát tổng quát quá trình sản xuất.
Để đảm bảo hoạt động thị giác hiệu quả cho người lao động, cần chú trọng đến các chỉ tiêu định lượng và chất lượng chiếu sáng Chiếu sáng công nghiệp không chỉ đơn thuần là cung cấp độ rõ để thực hiện công việc mà còn phải tạo điều kiện làm việc thoải mái và tiện nghi Do đó, chiếu sáng cần đáp ứng ba yếu tố chính: độ sáng, độ đồng đều và màu sắc ánh sáng.
Hoạt động thị giác hiệu quả, người lao động thực hiện công việc nhanh chóng, chính xác
Tiện nghi thị giác cho người lao động luôn cảm thấy thoải mái dễ chịu
Để đảm bảo an toàn và phát hiện các nguy cơ tại nơi làm việc, cần chú trọng đến các yêu cầu chung của môi trường ánh sáng.
- Bảo đảm độ rọi yêu cầu cho từng vị trí làm việc
- Phân bố độ chói trong không gian chiếu sáng màu, công việc thiết kế quan trọng
Gia công nguội và gia công cơ khí yêu cầu độ chính xác cao đến từng chi tiết nhỏ Quá trình này liên quan đến việc sử dụng các công cụ và dây chuyền máy móc hiện đại để sản xuất linh kiện điện tử Ngoài ra, việc đo lường và kiểm tra các bộ phận phức tạp, có thể được chiếu sáng cục bộ, cũng là một phần quan trọng trong quy trình này.
Chiếu sáng cục bộ bổ sung đối với những công việc đòi hỏi sự chính xác về thị giác
Những công việc cần sự chính xác đến từng chi tiết, ví dụ như các bộ phận rất nhỏ của công cụ, chế tạo đồng hồ, chạm khắc,…
- Tránh gây chói loá cho người làm việc
- Tạo hướng ánh sáng thích hợp
- Màu sắc ánh sáng phù hợp với công việc và màu sắc các bề mặt tại nơi làm việc
- Giảm sự nhấp nháy ánh sáng của các loại bóng đèn
- Bảo đảm mức độ chiếu sáng tự nhiên cần thiết
- Duy trì các thông số ánh sáng trong suốt thời gian sử dụng
Hệ thống chiếu sáng trong nhà xưởng công nghiệp cần đảm bảo đủ độ rọi để tối ưu hóa hoạt động thị giác và nâng cao hiệu suất lao động Việc cung cấp ánh sáng đầy đủ tại từng vị trí làm việc là yếu tố quan trọng, vì độ rọi ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc của người lao động Theo nghiên cứu của W.J Van Bommel, khi độ rọi tăng từ 100 lux lên 300 lux, khả năng hoạt động thị giác tăng lên 8%, từ đó cải thiện năng suất lao động và chất lượng sản phẩm Mức độ tăng năng suất phụ thuộc vào từng loại công việc cụ thể.
Chất lượng chiếu sáng trong hệ thống chiếu sáng nhà xưởng công nghiệp cần đảm bảo tiện nghi và an toàn lao động, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe và hiệu suất làm việc của người lao động Khi làm việc trong điều kiện ánh sáng kém hoặc không đủ, người lao động có thể gặp phải tình trạng mỏi mắt, đau đầu và cảm giác ức chế, dẫn đến suy giảm khả năng lao động.
Sự phân bố độ chói trong trường nhìn có ảnh hưởng đến sự thích ứng của mắt và độ nhìn rõ các chi tiết trong khi làm việc
Bảo đảm độ chói hài hòa trong trường nhìn không chỉ nâng cao khả năng thị giác như độ nhìn tinh và độ nhạy tương phản, mà còn cải thiện hiệu quả hoạt động chức năng của mắt Ngược lại, độ chói phân bố không đều có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến tiện nghi thị giác của người làm việc.
- Độ chói quá cao sẽ gây chói loá khó chịu
- Tương phản độ chói quá lớn sẽ gây mỏi mắt do thường xuyên phải thay đổi thích nghi thị giác
- Độ chói quá thấp và tương phản độ chói nhỏ gây cảm giác nặng nề, ức chế
- Sự phân bố độ chói hài hoà còn bảo đảm cho mắt dễ dàng thích nghi khi phải di chuyển từ khu vực này sang khu vực khác
Tương quan giữa thành phần có hướng và vô hướng của ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng chiếu sáng, giúp cải thiện cảm nhận về không gian và tăng cường khả năng nhìn nổi.
- Màu sắc ánh sáng không phù hợp gây khó chịu, chỉ số màu thấp gây nhận biết sai lệch khi quan sát các vật có màu
Độ rọi và chất lượng chiếu sáng đóng vai trò quan trọng trong việc gây ra tai nạn lao động Chiếu sáng không đồng đều có thể ảnh hưởng đến khả năng thích nghi thị giác, làm giảm độ nhìn rõ Ngoài ra, hiện tượng chói loá và nhấp nháy ánh sáng cũng là những yếu tố không thể xem nhẹ, góp phần vào nguy cơ tai nạn.
Sơ lược một số loại đèn thông dụng
Theo nguyên lý hoạt động của bóng đèn sợi đốt, ánh sáng được tạo ra từ nhiệt độ, do đó ánh sáng phát ra sẽ liên tục nhưng có thể mạnh yếu khác nhau, điều này phụ thuộc vào mức độ nhiệt cần thiết để phát sáng Khi điện năng được chuyển hóa thành nhiệt, bóng đèn sẽ phát sáng.
95% là nhiệt năng, chỉ 5% chiếu sáng do đó không tiết kiệm điện nhưng mức giá khá rẻ
Hình 2.2: Đèn sợi đốt Ưu điểm:
- Chi phí đầu tư khá rẻ
- Bóng đèn duy trì liên tục, ánh sáng tự nhiên, không bị ngắt như các loại bóng huỳnh quang do đó bảo vệ mắt khi sử dụng lâu dài
Tỏa nhiệt gây cảm giác khô và nóng khó chịu cho người dùng, đặc biệt khi ngồi học hoặc làm việc, dẫn đến tình trạng mệt mỏi, nhức mắt và cảm giác chói lóa do ánh sáng không phân bổ đều trên bề mặt.
- Tiêu hao điện năng, vì tới 80% điện năng chuyển thành nhiệt
- Độ bền thấp, không thích hợp di chuyển các vị trí vì dễ làm đứt dây tóc
Bóng đèn LED có hiệu suất sáng từ 90-112 lumen/watt, vượt trội so với đèn huỳnh quang compact (40-70 lumen/watt) và bóng đèn sợi đốt truyền thống (10-17 lumen/watt) Từ góc độ khoa học, đèn LED là lựa chọn tiết kiệm năng lượng nhất Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, khi không tính đến giá cả, bóng đèn LED vẫn là loại có hiệu suất tốt nhất.
Hình 2.3: Đèn Led Ưu điểm:
Đèn LED kết hợp ưu điểm của đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang, mang lại chất lượng ánh sáng vượt trội và tiết kiệm điện năng Với công nghệ chống chói lóa, đèn LED không chỉ gia tăng tuổi thọ mà còn thân thiện với môi trường, không chứa các tác nhân gây hại cho sức khỏe người dùng.
- Siêu Tiết kiệm điện nhờ có hiệu năng cao nhất trong các loại bóng đèn điện kể trên
Bóng đèn compact, hay còn gọi là đèn huỳnh quang compact (CFL), là loại đèn tiết kiệm năng lượng nổi bật với tuổi thọ lên tới 8 năm.
Trong suốt 10 năm qua, bóng đèn compact (CFL) đã nổi tiếng với sự đa dạng về màu sắc ánh sáng Gần đây, chúng trở thành lựa chọn phổ biến và lý tưởng cho ánh sáng trong nhà bếp và phòng tắm, nơi cần ánh sáng phong phú và đa dạng Tuy nhiên, một nhược điểm lớn của bóng đèn CFL là chứa thủy ngân, gây ra vấn đề về an toàn và khó khăn trong việc xử lý.
Hình 2.4: Đèn Compact Ưu điểm:
- Tiết kiệm điện năng vượt trội so với đèn sợi đốt hay đèn halogen
- Chi phí không quá cao
Đèn compact huỳnh quang hoạt động dựa trên nguyên tắc phóng điện từ hai cực với tần số nhất định, dẫn đến hiện tượng "rung" và nhấp nháy mà mắt thường khó nhận biết Hiện tượng này có thể gây hại cho thị lực, đặc biệt là đối với trẻ nhỏ và những người làm việc liên tục dưới ánh đèn.
- Loại đèn này cũng là tác nhân giảm thiểu thị lực và gây cận thị bởi độ sáng và màu giảm theo thời gian
- Chứa thủy ngân và các kim loại có hại nên có nguy cơ mất an toàn
Bóng đèn Halogen sáng hơn bóng đèn sợi đốt khoảng 10%, với ánh sáng liên tục không gây nhấp nháy và làm nổi bật màu sắc của đồ vật Tuy nhiên, bóng đèn này tỏa nhiều nhiệt, nóng hơn và không tiết kiệm điện Hiện nay, nhiều đèn bàn sử dụng bóng Halogen chất lượng kém, có tuổi thọ thấp và ít lựa chọn thay thế Để đảm bảo chất lượng, người tiêu dùng nên chọn bóng đèn từ các hãng sản xuất lớn và có uy tín.
Hình 2.5: Đèn Halogen Ưu điểm:
- Bóng đèn duy trì liên tục, ánh sáng tự nhiên, không bị ngắt như các loại bóng huỳnh quang do đó bảo vệ mắt khi sử dụng lâu dài
- Có màu sắc dịu hơn đèn sợi đốt do đó không gây chói mắt khi học tập, làm việc
- Hiệu năng lớn hơn đèn sợi đốt
- Tỏa nhiệt nhiều hơn đèn sợi đốt
- Gây khô, nóng không khí xung quanh, gây khó chịu, mau nhức mỏi mắt
- Không có nhiều bóng đèn thay thế.
Công nghệ chiếu sáng tự nhiên Daylighting
Ưu điểm của công nghệ Daylighting
Hạn chế ô nhiễm môi trường
Tích hợp công nghệ Daylighting vào các tòa nhà giúp giảm sự phụ thuộc vào ánh sáng nhân tạo, là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để nâng cao hiệu suất năng lượng Phương pháp này không chỉ giảm chi phí tiêu thụ năng lượng mà còn góp phần giảm ô nhiễm môi trường.
Theo báo cáo của Omer, Hội đồng Năng lượng Thế giới (WEC) cho biết nhu cầu năng lượng toàn cầu vào năm 2020 sẽ tăng từ 50% đến 80% so với năm 1990 Sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế đã dẫn đến sự bùng nổ trong tiêu thụ năng lượng, với mức tiêu thụ toàn cầu ước tính đạt 53 tỷ kWh vào năm 2020 Tuy nhiên, nhu cầu năng lượng ngày càng cao này có thể gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người do các loại khí thải độc hại.
CO, CO2, SO2, NOx là những khí thải chính góp phần vào sự nóng lên toàn cầu Trong đó, hệ thống chiếu sáng nhân tạo đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra lượng khí thải carbon dioxide, góp phần làm gia tăng hiện tượng ấm lên toàn cầu.
Theo cuốn sách “Lighting: the way to building efficiency Consulting-specifying engineer” của Lancashire và các đồng nghiệp, mỗi kWh năng lượng tiết kiệm có thể ngăn chặn sự phát xạ 1,5 lb khí carbon dioxide, 0,20 oz lưu huỳnh dioxit và 0,08 oz nitơ oxit Việc áp dụng kỹ thuật Daylighting đã giúp giảm lượng khí thải carbon dioxide hàng năm lên tới 192 triệu tấn vào năm 2000, và dự kiến sẽ giảm 223 triệu tấn vào năm 2010.
Sử dụng kỹ thuật daylighting không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn góp phần giảm hiệu ứng nhà kính cho Trái Đất, một mục tiêu quan trọng mà các nhà thiết kế luôn hướng tới.
Tại Mỹ, điện năng dùng trong chiếu sáng được ước tính vào khoảng 25 ÷
Công nghệ Daylighting có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng điện trong các cao ốc thương mại, nơi mà điện chiếu sáng chiếm tới 40% tổng mức tiêu thụ Nhờ vào các cảm biến và bộ điều khiển, Daylighting có khả năng giảm hoặc loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng bóng đèn nhân tạo Tại tiểu bang Wisconsin, điện chiếu sáng là một trong những hạng mục tiêu thụ điện năng lớn nhất trong lĩnh vực thương mại, ước tính chiếm từ 10 đến 15% tổng điện năng sử dụng trong các tòa nhà, gây tốn kém khoảng 350 triệu USD mỗi năm cho doanh nghiệp tại đây.
Tại Hong Kong, điện chiếu sáng trong các tòa nhà văn phòng chiếm từ 20% đến 30% tổng trọng tải điện Tuy nhiên, cũng như ở Mỹ, tại Hong Kong chiến lược
Daylighting không thường kết hợp trong các tòa nhà văn phòng Để cụ thể hơn,
Professor Jean-Louis Scartezzini conducted a detailed analysis of the energy-saving potential of daylighting systems, evaluating their performance under varying solar conditions throughout each month of the year.
Hình 2.6: Tính toán tiết kiệm năng lượng theo từng tháng trong một năm
Theo tính toán này, ông đã đưa ra kết luận rằng hệ thống daylighting có thể tiết kiệm đến 30% năng lượng sử dụng cho chiếu sáng
Hiệu quả kinh tế của chiến lược Daylighting
Tiết kiệm năng lượng không chỉ giúp giảm thiểu chi phí mà còn mang lại lợi ích đáng kể trong lĩnh vực chiếu sáng Theo nghiên cứu của Scott Pigg, cả công trình mới và công trình cải tạo đều có thể tiết kiệm tới 2% chi phí điện hàng năm, đặc biệt với không gian có chu vi 0,5 ft và độ cao 1 ft (tương đương 1,5 m chu vi và hơn 3 m chiều cao) Khi áp dụng con số này cho toàn bộ tòa nhà, kết quả tiết kiệm sẽ trở nên ấn tượng hơn bao giờ hết.
ASTN đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe người sử dụng tòa nhà bằng cách ngăn ngừa thiếu hụt vitamin D, tăng cường hệ miễn dịch, giúp xương chắc khỏe, cải thiện giấc ngủ và tâm trạng Ngoài ra, nguồn sáng từ ASTN không chỉ hỗ trợ hiển thị màu sắc mà còn cải thiện phản ứng thị giác Hơn nữa, nhiệt lượng từ ASTN có tác dụng sưởi ấm, diệt khuẩn và giảm độ ẩm thấp, từ đó bảo vệ sức khỏe người dùng một cách hiệu quả.
Daylighting không chỉ mang lại ánh sáng tự nhiên mà còn bảo vệ thị giác cho người làm việc trong tòa nhà Khi làm việc trong môi trường chiếu sáng thông thường, nhân viên thường quên điều chỉnh đèn khi ánh sáng thay đổi, điều này có thể gây hại cho mắt Việc tích hợp hệ thống điều chỉnh ánh sáng tự động trong tòa nhà sử dụng Daylighting giúp bảo vệ sức khỏe, đồng thời cải thiện khả năng tập trung của nhân viên vào công việc.
Một số trong những lợi ích khác của ASTN như:
- Kích thích hiệu quả với các hệ thống sinh học của con người
- Có thể nhìn ngoài trời, kích thích sự năng động của con người
- Tăng năng suất làm việc người sử dụng
Một cuộc thu thập các trường hợp nghiên cứu vào năm 1994 của viện Rocky
Tổ chức Mountain (RMI) tại Mỹ đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ daylighting trong các tòa nhà không chỉ nâng cao năng suất làm việc của nhân viên mà còn giảm tỷ lệ nghỉ việc Cụ thể, các cửa hàng bán lẻ áp dụng daylighting ghi nhận doanh số bán hàng tăng hơn 15% Hơn nữa, một nghiên cứu từ North Carolina cho thấy sinh viên học trong môi trường daylighting thường đạt điểm thi cao hơn.
Daylighting không chỉ cải thiện ánh sáng tự nhiên trong các tòa nhà thương mại mà còn giúp nâng cao hình ảnh thương hiệu của công ty Việc tích hợp Daylighting thể hiện sự quan tâm đến môi trường và sức khỏe nhân viên, từ đó tạo ấn tượng tích cực về công nghệ cao và sự thân thiện với môi trường Điều này góp phần gia tăng giá trị thương hiệu và mang lại những lợi ích vô hình cho doanh nghiệp.
Những thách thức của Dayighting
Mặc dù Daylighting có tiềm năng lớn, hiện nay chỉ có ít tòa nhà áp dụng công nghệ này Scott Pig và các đồng nghiệp đã chỉ ra rằng có những "rào cản thị trường" ngăn cản các nhà đầu tư tiếp cận công nghệ này, thường là do những định kiến tồn tại trong ngành.
Thiếu nhận thức và hiểu biết về Daylighting:
Daylighting là việc tận dụng ánh sáng tự nhiên trong các tòa nhà, giúp tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa việc chiếu sáng Mặc dù nhiều công trình được xây dựng ngoài trời, nhưng vẫn chưa áp dụng hiệu quả các biện pháp kiểm soát ánh sáng và tiết kiệm năng lượng.
Cho rằng các tòa nhà xây dựng daylighting thì chi phí đắt hơn:
Các nhà thiết kế đang phải đối mặt với áp lực cạnh tranh lớn, buộc họ phải giữ chi phí thiết kế và xây dựng ở mức thấp, điều này đã cản trở việc khám phá các công nghệ mới.
Thiếu kiến thức về điều khiển (kiểm soát) ánh sáng:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ THỊ TRƯỜNG
Nghiên cứu thị trường
Nghiên cứu thị trường là quá trình khảo sát khách hàng và thị trường mục tiêu, giúp doanh nghiệp hiểu rõ nhu cầu của người tiêu dùng Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng để xây dựng chiến lược kinh doanh phù hợp, lựa chọn thị trường mục tiêu chính xác, từ đó gia tăng thị phần và lợi nhuận cho doanh nghiệp hoặc nhà đầu tư.
Thị trường hình thành và phát triển song hành với sự tiến bộ của nền sản xuất hàng hóa Qua nhiều thế kỷ, sự phát triển này đã dẫn đến một khái niệm thị trường phong phú và đa dạng.
Theo kinh tế chính trị Mác – Lênin, thị trường là nơi diễn ra hoạt động trao đổi và mua bán, nơi các chủ thể kinh tế cạnh tranh để xác định giá cả và lượng hàng hóa.
Thị trường là nơi diễn ra việc chuyển nhượng quyền sở hữu sản phẩm, dịch vụ hoặc tiền tệ, nhằm đáp ứng nhu cầu của cả bên cung và bên cầu Nó xác định số lượng và giá cả cần thiết cho sản phẩm, dịch vụ, đồng thời tạo thành một tập hợp khách hàng tiềm năng với yêu cầu cụ thể chưa được đáp ứng, sẵn sàng tham gia vào quá trình trao đổi để thỏa mãn nhu cầu của mình.
Thị trường là tập hợp những người mua và bán tương tác với nhau, tạo điều kiện cho việc trao đổi hàng hóa Cụ thể, thị trường là nơi diễn ra các hoạt động mua bán hàng hóa như gạo, cà phê, chứng khoán và vốn Ngoài ra, thị trường cũng có thể được hiểu theo nghĩa hẹp là một địa điểm nhất định, nơi diễn ra các giao dịch hàng hóa và dịch vụ, ví dụ như thị trường Miền Bắc hay thị trường Miền Trung.
Trong kinh tế học, thị trường được định nghĩa rộng rãi là không gian diễn ra các hoạt động mua bán hàng hóa và dịch vụ giữa nhiều người bán và người mua có sự cạnh tranh, không bị giới hạn bởi địa điểm hay thời gian Thị trường trong kinh tế học được phân chia thành ba loại chính.
- Thị trường hàng hóa - dịch vụ (còn gọi là thị trường sản lượng)
Sự hình thành thị trường đòi hỏi phải có:
- Đối tượng trao đổi: sản phẩm hàng hoá hay dịch vụ
- Đối tượng tham gia trao đổi: Bên bán và bên mua
- Điều kiện thực hiện trao đổi: Khả năng thanh toán
Thị trường đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối sản xuất và tiêu dùng, giúp người tiêu dùng đạt được giá trị mong muốn và người sản xuất tối đa hóa lợi nhuận Qua hoạt động tiêu thụ, nhà sản xuất có thể nắm bắt thị hiếu của người tiêu dùng, từ đó xây dựng chiến lược kinh doanh mới và các biện pháp thu hút khách hàng, góp phần chiếm lĩnh thị trường Hoạt động tiêu thụ không chỉ giúp doanh nghiệp khẳng định vị thế mà còn nâng cao uy tín sản phẩm Thị trường được thể hiện qua nhiều khía cạnh khác nhau.
Xu hướng thị trường đề cập đến sự thay đổi trong sự lựa chọn sản phẩm của người tiêu dùng, phản ánh nhu cầu ngày càng gia tăng theo thời gian Việc nắm bắt xu hướng này là rất quan trọng đối với các nhà đầu tư và hãng phân phối, giúp họ đưa ra quyết định chính xác khi lựa chọn sản phẩm chủ lực nhằm tối ưu hóa lợi nhuận Xu hướng thị trường có thể được phân loại thành ba loại cơ bản.
- Xu hướng thị trường trường kỳ (là xu hướng dài hạn từ 5 – 25 năm)
Xu hướng thị trường chính là một hiện tượng có sự ủng hộ rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực và thường kéo dài trong một năm hoặc lâu hơn Những xu hướng này ảnh hưởng sâu sắc đến toàn bộ thị trường, định hình sự phát triển và chiến lược của các doanh nghiệp.
- Xu hướng thị trường phụ (là các thay đổi ngắn hạn theo hướng giá trong một xu hướng chính Thời gian là vài tuần hoặc vài tháng)
Quy mô thị trường phản ánh giá trị giao dịch hàng hóa giữa các nhà cung cấp sản phẩm, nhưng doanh thu không nhất thiết thể hiện thị phần chính xác Không có nhà cung cấp nào chiếm lĩnh toàn bộ thị trường, do đó, việc xác định thị phần yêu cầu phân tích chi tiết Quy mô thị trường phụ thuộc vào nhu cầu, mong muốn và khả năng chi trả của người tiêu dùng, không chỉ dựa vào số lượng người đã mua hàng Nó là sự kết hợp giữa mức độ quan tâm và thu nhập của khách hàng Thêm vào đó, các rào cản tiếp cận thị trường có thể làm giảm quy mô thị trường một cách đáng kể.
Thị trường tiềm năng bao gồm những người tiêu dùng thể hiện sự quan tâm đến một sản phẩm cụ thể, nhưng để xác định rõ ràng một thị trường, họ cần có thu nhập đủ để chi trả cho sản phẩm đó Sự kết hợp giữa mức độ quan tâm và khả năng tài chính của khách hàng tiềm năng là yếu tố quyết định, vì khi giá cả tăng cao, số lượng người có khả năng mua sản phẩm sẽ giảm.
Kênh phân phối sản phẩm là một tập hợp các cá nhân và cơ sở kinh doanh liên quan đến việc chuyển giao sản phẩm từ nhà sản xuất đến người tiêu dùng Trong nền kinh tế thị trường hiện nay, các công ty thường sử dụng người trung gian để mở rộng thị trường và nâng cao hiệu quả phân phối Một hệ thống kênh phân phối phù hợp không chỉ giúp doanh nghiệp đạt được lợi thế cạnh tranh mà còn tạo ra sự bền vững trong chiến lược kinh doanh Trong bối cảnh cạnh tranh gay gắt, các chiến lược quảng cáo và khuyến mãi thường mang lại lợi ích ngắn hạn, do đó, doanh nghiệp cần tập trung vào phát triển hệ thống kênh phân phối để duy trì lợi thế lâu dài Một chính sách phân phối hợp lý sẽ là chìa khóa cho sự thành công trong kinh doanh.
Tốc độ tăng trưởng thị trường phản ánh sự gia tăng quy mô sản phẩm trong năm, được xác định dựa trên tốc độ tăng trưởng của các năm trước Để đánh giá chính xác, cần xem xét các yếu tố ảnh hưởng như cải tiến công nghệ, giá cả sản phẩm, tình hình kinh tế, mức độ quảng cáo và dân trí người tiêu dùng, đồng thời tham khảo xu hướng chung toàn cầu.
3.1.2 Nghiên cứu đối thủ cạnh tranh
Nhận dạng đối thủ cạnh tranh
Các doanh nghiệp cần hiểu rõ về các đối thủ cạnh tranh, bao gồm cả đối thủ hiện tại và tiềm năng Dựa vào mức độ thay thế của sản phẩm, có thể phân loại đối thủ thành bốn nhóm khác nhau.
Đối thủ cạnh tranh về nhãn hiệu là các doanh nghiệp cung cấp sản phẩm và dịch vụ tương tự cho cùng một nhóm khách hàng với mức giá gần giống nhau Chẳng hạn, Sony xem Matsushita là đối thủ cạnh tranh trong lĩnh vực sản phẩm điện tử nghe nhìn, nhưng không coi Daewoo, một nhà sản xuất ô tô, là đối thủ của mình.
Dự báo thị trường tương lai
Dự báo là quá trình phán đoán sự thay đổi của các sự kiện trong tương lai dựa trên phân tích khoa học các số liệu quá khứ và hiện tại thông qua các mô hình toán học Trong lĩnh vực kinh tế, dự báo kinh tế nhằm đưa ra những dự đoán về các sự kiện kinh tế sẽ xảy ra trong tương lai, dựa trên việc phân tích các số liệu kinh tế từ quá khứ và hiện tại.
Dự báo thị trường dựa trên số liệu doanh số trong quá khứ và xu hướng hiện tại, giúp các nhà quản lý xây dựng chiến lược kinh doanh hiệu quả cho tương lai.
Dự báo thị trường được chia thành nhiều loại theo thời gian dự báo có thể phân thành ba loại:
- Dự báo dài hạn: Là những dự báo có thời gian dự báo từ 5 năm trở lên
Thường dùng để dự báo những mục tiêu, chiến lược về kinh tế chính trị, khoa học kỹ thuật trong thời gian dài ở tầm vĩ mô
- Dự báo trung hạn: Là những dự báo có thời gian dự báo từ 3 đến 5 năm
Thường phục vụ cho việc xây dựng những kế hoạch trung hạn về kinh tế văn hoá xã hội… ở tầm vi mô và vĩ mô
Dự báo ngắn hạn là những dự báo có thời gian dưới 3 năm, thường được sử dụng để lập kế hoạch kinh tế, văn hóa, xã hội ở cả tầm vi mô và vĩ mô Loại dự báo này nhằm phục vụ cho công tác chỉ đạo kịp thời trong khoảng thời gian ngắn.
Dự báo còn được phân chia theo phương pháp dự báo theo 3 nhóm chính
Dự báo bằng phương pháp chuyên gia là quá trình tổng hợp và xử lý ý kiến từ các chuyên gia có kiến thức sâu về hiện tượng nghiên cứu Phương pháp này cho phép đưa ra các dự đoán dựa trên sự đánh giá chủ quan của các chuyên gia, từ đó xác định các phương án xử lý phù hợp.
Dự báo theo phương trình hồi quy là phương pháp xây dựng mô hình hồi quy dựa trên đặc điểm và xu thế phát triển của hiện tượng nghiên cứu Để thực hiện, cần có tài liệu về hiện tượng cần dự báo cùng các hiện tượng liên quan Phương pháp này thường được áp dụng để dự báo trung hạn và dài hạn ở tầm vĩ mô.
Dự báo dựa vào dãy số thời gian là phương pháp sử dụng dữ liệu quá khứ để phân tích sự biến động của hiện tượng, từ đó xác định mức độ của hiện tượng trong tương lai.
Có nhiều phương pháp dự báo thống kê, bao gồm lấy ý kiến chuyên gia, dự báo bình quân và ngoại suy hàm xu thế Tuy nhiên, không phải tất cả các phương pháp này đều được sử dụng phổ biến Trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày một số phương pháp thông dụng nhất và giới thiệu những phương pháp đang ngày càng được áp dụng rộng rãi trong thực tế hiện nay.
Dự báo từ các mức độ bình quân
Dự báo từ số bình quân trượt (di động)
Phương pháp số bình quân di động là công cụ quan trọng để biểu hiện xu hướng phát triển của hiện tượng nghiên cứu Phương pháp này giúp mô hình hóa sự phát triển thực tế của hiện tượng thông qua dãy số bình quân di động, từ đó cung cấp cái nhìn rõ nét hơn về xu hướng biến đổi.
Phương pháp bình quân di động còn được xây dựng trong dự báo thống kê
Trên cơ sở xây dựng một dãy số bình quân di động, người ta xây dựng mô hình dự báo
Mô hình dự báo dựa vào lượng tăng (giảm) tuyệt đối bình quân
Phương pháp này được áp dụng khi lượng tăng hoặc giảm tuyệt đối liên tục gần như tương đương qua các năm, tương tự như dãy số thời gian có hình thức gần giống cấp số công.
Mô hình dự báo theo phương trình:
+ : Mức độ dự báo thời gian (n+L) yn : Mức độ cuối cùng của dãy số thời gian
L : Tầm xa của dự đoán (L= 1,2,3,… năm) ∆ : Lượng tăng, giảm tuyệt đối bình quân
Mô hình dự báo dựa vào tốc độ phát triển bình quân
Phương pháp này thường được áp dụng khi các mức độ của dãy số biến động theo thời gian với tốc độ phát triển (tăng hoặc giảm) trong từng kỳ gần nhau, dẫn đến dãy số thời gian có dạng gần như cấp số nhân.
Có 2 mô hình dự đoán:
Dự đoán mức độ hàng năm là phương pháp hữu ích cho việc dự báo dài hạn, đặc biệt khi tốc độ phát triển gần như tương đồng Mô hình dự đoán được sử dụng trong trường hợp này là n+L = yn t -(L).
Mức độ dự đoán tại thời điểm (n+L) được xác định dựa vào mức độ sử dụng yn làm kỳ gốc để ngoại suy Tầm xa của dự đoán được biểu thị bằng L, với các giá trị L = 1, 2, 3 năm, trong khi tốc độ phát triển bình quân hàng năm được ký hiệu là t - và có giá trị trung bình là ̅ = (3.4).
- Dự đoán mức độ của khoảng thời gian dưới 1 năm (quý, tháng – dự báo ngắn hạn)
Mức độ của hiện tượng tại thời gian j (j=1,m) trong năm i được tính bằng công thức yj = ∑, trong đó tổng hợp các mức độ thời gian j của năm i (i=1…n) Tốc độ phát triển bình quân hàng n có thể được xác định qua số năm hoặc số lượng mức độ của từng năm.
Mô hình dự báo theo phương trình hồi quy
Dựa trên xu hướng phát triển của hiện tượng nghiên cứu, chúng ta có thể xác định phương trình hồi quy lý thuyết, phù hợp với đặc điểm biến động của hiện tượng đó Từ phương trình này, có thể ngoại suy hàm xu thế nhằm đánh giá mức độ phát triển trong tương lai.
Mô hình hồi quy theo thời gian
Ví dụ: Mô hình dự báo theo phương trình hồi quy đường thẳng:
Trong đó: a, b là những tham số quy định vị trí của đường hồi quy
Từ phương trình này, bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất hoặc thông qua việc đặt thứ tự thời gian (t) trong dãy số để tính các tham số a, b
Nếu đặt thứ tự thời gian sao cho ∑ khác 0, ta có các công thức tính tham số sau: a = ^ ^ ̅ b = − ̅ (3.7)
Nếu đặt thứ tự thời gian t sao cho ∑ bằng 0, ta có công thức tham số sau: a = b = ∑ ^ (3.8)
Sai số dự báo là sự chênh lệch giữa giá trị thực tế và giá trị được tính toán theo mô hình dự báo, và nó phụ thuộc vào ba yếu tố chính: độ biến thiên của tiêu thức trong thời kỳ trước, độ dài của thời gian của thời kỳ trước, và độ dài của thời kỳ dự đoán Một trong những vấn đề quan trọng nhất trong việc dự báo bằng ngoại suy xu thế là lựa chọn hàm xu thế phù hợp và xác định sai số dự đoán cũng như khoảng dự đoán.
Công thức tính sai số chuẩn ( y) y = ∑( ) (3.9)
Mô hình xâm nhập thị trường
Để xác định mô hình xâm nhập thị trường cho sản phẩm, có thể áp dụng hai mô hình chính: mô hình logit kinh tế và mô hình khuyết tán công nghệ.
3.5.1 Mô hình logit kinh tế
Lý thuyết về hành vi lựa chọn rời rạc
Lý thuyết lựa chọn dựa trên nền tảng lý thuyết hành vi người tiêu dùng của
Lý thuyết độ thỏa dụng đa đặc tính của Lancasters (1966) cho rằng độ thỏa dụng không chỉ phụ thuộc vào số lượng sản phẩm tiêu dùng mà còn dựa vào phẩm chất của sản phẩm Chẳng hạn, khi tiêu thụ một trái cam, độ thỏa dụng sẽ phụ thuộc vào các yếu tố như độ ngọt, độ tươi, cảm giác an toàn và giá cả Hành vi tiêu dùng được điều chỉnh bởi nguyên tắc tối đa hóa độ thỏa dụng, nghĩa là người tiêu dùng sẽ lựa chọn sản phẩm trong một tập hợp dựa trên mức độ thỏa dụng mà họ cảm nhận được, ưu tiên cho sản phẩm mang lại độ thỏa dụng cao nhất.
Lý thuyết độ thỏa dụng ngẫu nhiên (random utility) đề xuất rằng độ thỏa dụng của người tiêu dùng được cấu thành từ hai phần: phần có thể quan sát được và phần không thể quan sát được Phần quan sát được liên quan đến các yếu tố rõ ràng như giá cả và chất lượng sản phẩm, trong khi phần không thể quan sát được phản ánh những yếu tố cá nhân và tâm lý của người tiêu dùng Thuyết này giúp giải thích hành vi tiêu dùng và dự đoán lựa chọn của người tiêu dùng trong các tình huống khác nhau.
Trong nghiên cứu về hành vi tiêu dùng, sản phẩm được chia thành hai phần: phần có thể quan sát và đo lường (V) dựa trên đánh giá của người tiêu dùng về các đặc tính của sản phẩm, và phần không thể quan sát được (ε) mang tính ngẫu nhiên, phụ thuộc vào sở thích cá nhân Hàm thỏa dụng (Unj) của một cá nhân n khi tiêu dùng sản phẩm j phản ánh sự kết hợp giữa hai yếu tố này.
Các nghiên cứu thực nghiệm thường giả định rằng phần quan sát được của độ thỏa dụng (V) có mối quan hệ tuyến tính với các đặc tính sản phẩm Ví dụ, mức độ "hạnh phúc" khi thưởng thức một tô phở bò tỉ lệ thuận với lượng thịt bò và độ "ngon" của tô phở, trong khi đó, lại tỉ lệ nghịch với mức giá của tô phở Phần quan sát được Vnj của sản phẩm j cho cá nhân n có thể được mô tả như sau:
Trong nghiên cứu về hành vi tiêu dùng, Xnj đại diện cho vec-tơ mức độ các đặc tính của sản phẩm j mà người tiêu dùng n trải nghiệm, trong khi vec-tơ ′ thể hiện giá trị biên của các phẩm chất này đối với độ thỏa dụng Hệ số này có thể âm hoặc dương và khác nhau tùy thuộc vào từng đặc tính sản phẩm, được xác định theo sở thích cá nhân Điểm khác biệt so với kinh tế học vi mô cổ điển là sự đóng góp vào độ thỏa dụng không chỉ dựa vào số lượng sản phẩm tiêu dùng mà còn phụ thuộc vào mức độ các đặc tính của sản phẩm.
2 yếu tố là giá và khối lượng tiêu dùng, U = f(Q,P)) Ta có thể viết phương trình độ thỏa dụng khi ăn cam như sau:
Khi đối mặt với nhiều lựa chọn sản phẩm như cam, táo, ổi và nho, người tiêu dùng sẽ chọn sản phẩm mang lại mức độ thỏa dụng cao nhất cho họ.
Xác suất mà cá nhân n chọn sản phẩm j thay vì bất kỳ sản phẩm i nào khác tương ứng với việc Uj lớn hơn Ui Cụ thể, xác suất chọn sản phẩm j của cá nhân n (Pnj) được tính dựa trên điều này.
Trong thực tế chúng ta không thể biết được phần không quan sát được (
Trong nghiên cứu, phần không quan sát được (phần dư) được coi là đại lượng ngẫu nhiên, và giả định về phân phối xác suất của phần ngẫu nhiên này sẽ ảnh hưởng đến dạng hàm mà nhà nghiên cứu sử dụng Trong trường hợp cơ bản, phần ngẫu nhiên được giả định tuân theo phân phối xác suất cực biên đồng nhất và độc lập (iid) cho mọi lựa chọn Giả định này chỉ ra rằng các phần ngẫu nhiên không có tương quan và có cùng phương sai Khi thỏa mãn giả định iid, tỷ lệ xác suất lựa chọn giữa hai sản phẩm trong tập lựa chọn sẽ không thay đổi, ngay cả khi số lượng lựa chọn tăng hoặc giảm.
Nếu rổ hàng hóa gồm có Cam, Táo và Xoài thì xác suất không điều kiện để việc người tiêu dùng n chọn Cam sẽ là:
Mô hình logit đa lựa chọn (MNL) là một trong những mô hình phổ biến nhất trong nghiên cứu hành vi lựa chọn MNL cho phép thêm các biến đặc tính vào phần quan sát Vj, tùy thuộc vào mục tiêu và thực tế nghiên cứu Mô hình này có dạng vi phân đóng, mang lại tính linh hoạt cho việc phân tích dữ liệu.
(closed-form) tức là có thể tìm ra tập hợp nghiệm (các giá trị ) bằng giải tích
Nếu hàm không phải là vi phân đóng, cần sử dụng mô phỏng để xác định tập hợp nghiệm Một hạn chế của mô hình MNL là giả định rằng sở thích cá nhân là đồng nhất.
Thí nghiệm sự lựa chọn
Dữ liệu để ước lượng các mô hình lựa chọn có thể là dữ liệu thị trường (market data) hoặc dữ liệu phỏng vấn (stated data) Dữ liệu thị trường phản ánh hành vi thực tế, trong khi dữ liệu phỏng vấn đo lường ý định cá nhân qua lời phát biểu Mặc dù dữ liệu phỏng vấn thường bị chỉ trích do độ sai lệch cao và khó kiểm định sự khớp nhau giữa lời nói và hành vi, nó vẫn có ưu điểm vượt trội trong việc nghiên cứu các sản phẩm mới chưa có trên thị trường, môi trường không thể trao đổi, hoặc khi người tiêu dùng chưa có cơ hội sử dụng sản phẩm Nhiều nghiên cứu kết hợp cả hai loại dữ liệu, tạo ra mô hình ước lượng có ưu điểm hơn so với mô hình chỉ sử dụng một loại dữ liệu.
Phương pháp thu thập dữ liệu qua phỏng vấn cho mô hình sự lựa chọn bao gồm định giá theo tình huống, phân tích hợp lai và thí nghiệm sự lựa chọn Thí nghiệm sự lựa chọn (CE) được ưa chuộng và áp dụng rộng rãi nhờ vào việc tuân theo các giả định của lý thuyết sự lựa chọn, dễ thực hiện, và dữ liệu thu thập có thể ước lượng cho nhiều dạng hàm khác nhau.
Phương pháp CE (Conjoint Analysis) do Louviere và các tác giả khác phát triển dựa trên phân tích hợp lai trong nghiên cứu marketing Trong CE, nhà nghiên cứu thiết kế các tập lựa chọn và yêu cầu người tham gia phỏng vấn chọn sản phẩm hoặc đánh dấu lựa chọn mà họ ưa thích nhất Các lựa chọn này được mô tả qua các đặc tính sản phẩm và mức độ khác nhau, tạo thành hồ sơ lựa chọn Qua việc thể hiện sự ưu tiên của mình, người tham gia giúp nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về sở thích và nhu cầu của họ.
Có hai cách trình bày tập các lựa chọn: các lựa chọn có gắn nhãn (labeled choice experiment) hoặc không gắn nhãn (unlabeled choice experiment)
CE gắn nhãn là một phương pháp quan trọng trong nghiên cứu marketing, giúp đo lường vị trí của các sản phẩm cạnh tranh trên thị trường Trong khi đó, CE không gắn nhãn lại được sử dụng rộng rãi hơn trong các lĩnh vực định giá tài nguyên, kinh tế sức khỏe và kinh tế môi trường.
Một bước quan trọng của CE là thiết kế thí nghiệm (experimental design)
