Tính toán, Kiểm tra & Thiết kế lại Hệ thống Điều Hòa Không Khí Tòa Nhà

Điều hòa không khí tòa nhà: Hướng dẫn tính toán, thiết kế hệ thống HVAC hiệu quả. Tìm hiểu quy trình, tiêu chuẩn và giải pháp tối ưu cho công trình.

• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Xuân Viên
• Trường học: Trường Đại Học Sự Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt
• Đề tài: Tính Toán, Kiểm Tra, Mô Phỏng Và Thiết Kế Lại Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Tòa Nhà Sở Tài Nguyên Môi Trường Tỉnh Bình Dương
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỤC LỤC
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Giới thiệu về điều hòa không khí
• 1.2. Ý nghĩa của điều hoà không khí
• 1.3. Ảnh hưởng của môi trường đến con người
• 1.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
• 1.3.2. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối
• 1.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ các chất độc hại
• 1.4. Một số hệ thống điều hoà không khí phổ biến
• 1.4.1. Hệ thống điều hòa trung tâm giải nhiệt bằng nước (Water Chiller)
• 1.4.2. Hệ thống điều hòa VRV (Variable Refrigerant Volume):
• 1.5. Giới thiệu hệ thống điều hòa không khí tại công trình văn phòng và kho lưu trữ tài liệu tại Bình Dương
• 1.6. Phạm vi đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: THÔNG SỐ TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA
• 2.1. Tổng quan về công trình
• 2.2. Thống kê thông tin phòng dựa theo bản vẽ thiết kế giai đoạn 1
• 2.3. Chọn các thông số tính toán
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TẢI LẠNH
• 3.1. Nhiệt hiện bức xạ qua kính: Q1
• 3.2. Nhiệt hiện truyền qua kết cấu bao che Q2
• 3.2.1. Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do ∆t: Q21
• 3.2.2. Nhiệt hiện truyền qua vách Q22
• 3.2.3. Nhiệt hiện truyền qua nền: Q23
• 3.3. Nhiệt tỏa ra từ thiết bị Q3
• 3.3.1. Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng: Q31
• 3.3.2. Nhiệt hiện tỏa do máy móc: Q32
• 3.4. Nhiệt hiện và nhiệt ẩn tỏa do người tỏa Q4
• 3.4.1. Nhiệt hiện do người tỏa Q4h
• 3.4.2. Nhiệt ẩn do người tỏa Q4a
• 3.5. Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào QN
• 3.6. Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió lọt Q5
• 3.7. Nhiệt tổn thất do các nguồn khác Q6
• 3.8. Tính toán ẩm thừa
• 3.8.1. Lượng ẩm thừa do người tỏa W1
• 3.8.2. Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm W2
• 3.8.3. Lượng ẩm bay hơi đoạn nhiệt từ sàn W3
• 3.8.4. Lượng ẩm bay hơi từ thiết bị W4
• 3.8.5. Kiểm tra đọng sương
• 4. CHƯƠNG 4: THÀNH LẬP SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
• 4.1. Chọn sơ đồ điều hòa không khí
• 4.2. Sơ đồ điều hòa không khí tuần hoàn 1 cấp
• 4.3. Tính toán sơ đồ điều hòa không khí
• 4.3.1. Điểm gốc g và hệ số nhiệt hiện shf (εh)
• 4.3.2. Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (εhf)
• 4.3.3. Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (εht)
• 4.3.4. Hệ số đi vòng (  BF )
• 4.3.5. Hệ số nhiệt hiện hiểu dụng ESHF (  hef )
• 4.3.6. Nhiệt độ đọng sương ts
• 4.4. Thành lập sơ đồ tuần hoàn một cấp
• 4.5. Kiểm tra điều kiện đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh
• 4.6. Lưu lượng không khí
• 5. CHƯƠNG 5: KIỂM TRA CHỌN THIẾT BỊ
• 5.1. Tính chọn FCU:
• 5.2. Chọn dàn nóng
• 5.3. Chọn hệ thống split
• 5.4. Sử dụng VRV XPRESS để chọn dàn nóng và dàn lạnh
• 6. CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN TỔN THẤT THÔNG GIÓ
• 6.1. Tính toán lưu lượng
• 6.2. Tính tổn thất áp suất
• 7. CHƯƠNG 7: TRIỂN KHAI BẢN VẼ BẰNG PHẦN MỀM REVIT MEP 2019
• 7.1. Giới thiệu quy trình BIM và phần mềm REVIT MEP 2019
• 7.1.1. Quy trình BIM
• 7.1.2. Sử dụng REVIT MEP 2019 triển khai lại bản vẽ hệ thống điều hòa không khí tại “công trình xây dựng kho lưu trữ của sở tài nguyên và môi trường”
• 7.1.2.1. Xây dựng mô hình hệ thống điều hòa không khí tầng 2 bằng Revit
• 7.1.2.2. Trình bày bản vẽ
• 7.1.2.3. Ứng dụng Revit trong xuất khối lượng bản vẽ
• 8. CHƯƠNG 8: ỨNG DỤNG CFD ĐỂ XEM XÉT SỰ PHÂN BỐ VẬN TỐC VÀ NHIỆT ĐỘ XUNG QUANH CON NGƯỜI TRONG VĂN PHÒNG
• 8.1. Giới thiệu về phần mềm Ansys
• 8.1.1. Lịch sử hình thành
• 8.1.2. Mục đích và phạm vi ứng dụng
• 8.2. Mô tả bài toán
• 8.3. Mô hình số
• 8.4. Điều kiện biên
• 8.5. Đánh giá sự hội tụ của bài toán
• 8.6. Đánh giá vùng nhiệt độ xung quanh con người
• 8.7. Đánh giá vùng vân tốc không khí chuyển động quanh người
• 8.8. Đánh giá nhiệt độ bề mặt người
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan về Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Tòa Nhà Tầm Quan Trọng Thách Thức

Hệ thống điều hòa không khí tòa nhà đóng vai trò thiết yếu trong việc tạo lập môi trường sống và làm việc tiện nghi, lành mạnh. Mục đích chính của Hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) và thông gió là đảm bảo nhiệt độ, độ ẩm tối ưu, đồng thời duy trì chất lượng không khí bên trong (IAQ), loại bỏ bụi bẩn và các tác nhân gây ô nhiễm. Một hệ thống hiệu quả không chỉ mang lại sự thoải mái mà còn tác động trực tiếp đến năng suất làm việc của con người, đặc biệt trong các tòa nhà văn phòng, khách sạn, bệnh viện hay trung tâm thương mại. Việc tính toán công suất điều hòa và thiết kế lại chính xác là nền tảng cho hiệu suất lâu dài. Các yếu tố môi trường như nhiệt độ không khí, độ ẩm tương đối, tốc độ chuyển động của dòng không khí và nồng độ các chất độc hại đều ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình trao đổi nhiệt giữa môi trường và con người (Trích dẫn: [TL1/tr3]).

Nhiệt độ cơ thể người luôn ổn định ở 37 độ C. Mọi hoạt động đều thải nhiệt ra môi trường xung quanh. Khi nhiệt độ môi trường thay đổi quá nhiều sẽ gây cảm giác khó chịu, ảnh hưởng đến sinh hoạt và lao động. Điều hòa không khí khắc phục điều này bằng cách duy trì nhiệt độ trong khoảng tiện nghi 24°C đến 28°C. Độ ẩm tương đối ảnh hưởng đến quá trình thoát ẩm của cơ thể; độ ẩm quá thấp khiến da khô, quá cao gây bết dính. Mức lý tưởng thường là 60% đến 65%. Ngoài ra, không gian điều hòa không khí thường tương đối kín. Các hoạt động của con người, bụi bẩn, khói thuốc lá và các mùi khác nhau có thể làm giảm lượng O2 và tăng lượng CO2, gây cảm giác ngột ngạt. Do đó, việc thiết kế hệ thống HVAC không chỉ dừng lại ở làm mát hay sưởi ấm mà còn phải đảm bảo chất lượng không khí, thông gió đầy đủ và kiểm soát tiếng ồn, rung động. Một hệ thống Điều hòa không khí tòa nhà được tính toán và thiết kế lại hợp lý sẽ góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững của công trình.

1.1. Tại Sao Điều Hòa Không Khí Quyết Định Chất Lượng Sống và Hiệu Suất

Mục đích cốt lõi của điều hòa không khí là tạo ra một môi trường tối ưu cho con người và thiết bị. Sự tiện nghi về nhiệt độ và độ ẩm trực tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe, tâm trạng và khả năng tập trung. Một môi trường quá nóng hoặc quá lạnh, hoặc độ ẩm không phù hợp, đều có thể gây căng thẳng, giảm năng suất làm việc và tăng nguy cơ mắc bệnh. Trong các tòa nhà văn phòng, chất lượng không khí kém do thiếu thông gió cưỡng bức hoặc cấp gió tươi có thể dẫn đến "Hội chứng nhà bệnh" (Sick Building Syndrome), gây ra các triệu chứng như đau đầu, mệt mỏi và khó chịu. Do đó, hệ thống điều hòa không khí tòa nhà không chỉ đơn thuần là làm mát hay sưởi ấm mà là một giải pháp tổng thể để kiểm soát vi khí hậu. Việc kiểm soát nồng độ các chất độc hại và lọc bụi là vô cùng cần thiết, đặc biệt trong các không gian kín. Hơn nữa, với các thiết bị điện tử, máy chủ trong phòng kỹ thuật, điều hòa không khí còn giúp duy trì nhiệt độ ổn định, kéo dài tuổi thọ và đảm bảo hoạt động hiệu quả của chúng. Vì vậy, việc đầu tư vào thiết kế lại hệ thống điều hòa hoặc nâng cấp hệ thống điều hòa là một khoản đầu tư vào con người và tài sản.

1.2. Các Loại Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Phổ Biến Cho Công Trình Lớn

Trên thị trường hiện có nhiều loại hệ thống điều hòa không khí phù hợp với quy mô và yêu cầu khác nhau của tòa nhà. Đối với các công trình lớn như trung tâm thương mại, khách sạn hoặc tòa nhà văn phòng cao tầng, hệ thống điều hòa trung tâm giải nhiệt bằng nước (Water Chiller) là một lựa chọn phổ biến. Hệ thống Chiller cung cấp nước lạnh đến các AHU (Air Handling Unit) và FCU (Fan Coil Unit) thông qua mạng lưới bơm, đảm bảo hiệu quả làm mát trên diện rộng. Ưu điểm nổi bật của Hệ thống Chiller bao gồm khả năng tiết kiệm năng lượng, phù hợp với các công trình có tải nhiệt lớn và yêu cầu nhiệt độ thấp, cùng với khả năng đáp ứng đầy đủ các thông số về nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng gió tươi (Trích dẫn: [TL1/tr3]). Tuy nhiên, nhược điểm là chi phí đầu tư ban đầu cao và yêu cầu không gian đặt thiết bị lớn.

Một loại hệ thống điều hòa không khí khác đang được ưa chuộng là Điều hòa VRV (Variable Refrigerant Volume), hay còn gọi là Điều hòa VRF (Variable Refrigerant Flow). Hệ thống này có cấu tạo tương tự máy lạnh tách rời nhưng cho phép chiều dài và chiều cao ống gas lớn hơn nhiều, phù hợp cho các tòa nhà cao tầng. Điều hòa VRV nổi bật với khả năng thay đổi công suất lạnh linh hoạt nhờ máy nén biến tần, giúp tiết kiệm năng lượng điều hòa không khí đáng kể. Hệ thống này cũng có khả năng tự động hóa cao và dễ dàng bảo trì. Tuy nhiên, giá thành đầu tư ban đầu của Điều hòa VRV vẫn còn khá cao (Trích dẫn: [TL1/tr5]). Việc lựa chọn hệ thống điều hòa phù hợp đòi hỏi sự tính toán kỹ lưỡng về tải lạnh tòa nhà, chi phí đầu tư và vận hành.

II. Các Thách Thức Khi Tính Toán Thiết Kế Lại Hệ Thống Điều Hòa Hiện Hữu

Việc tính toán và thiết kế lại hệ thống điều hòa không khí tòa nhà hiện hữu đối mặt với nhiều thách thức đáng kể. Một trong những vấn đề cốt lõi là sự phức tạp trong việc đánh giá chính xác tải lạnh tòa nhà theo thời gian. Các thông số ban đầu có thể đã thay đổi do cải tạo không gian, thay đổi công năng sử dụng, hoặc sự xuống cấp của vật liệu bao che. Phân tích tải nhiệt cần phải tính đến tất cả các nguồn nhiệt hiện và nhiệt ẩn, bao gồm bức xạ qua kính, truyền nhiệt qua kết cấu bao che (mái, tường, nền), nhiệt tỏa ra từ thiết bị chiếu sáng, máy móc, và nhiệt tỏa ra từ con người, cũng như nhiệt do gió tươi mang vào và gió rò lọt (Trích dẫn: [TL1/tr13]). Sự thiếu sót hoặc sai lệch trong quá trình này có thể dẫn đến tính toán công suất điều hòa không chính xác, gây lãng phí năng lượng hoặc không đủ khả năng làm mát.

Thách thức tiếp theo là việc tích hợp các công nghệ mới vào hệ thống điều hòa hiện có. Các tòa nhà cũ thường sử dụng công nghệ lỗi thời, kém hiệu quả về năng lượng và sử dụng môi chất lạnh không thân thiện với môi trường. Việc nâng cấp hệ thống điều hòa không chỉ đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật mà còn cần hiểu rõ về các tiêu chuẩn thiết kế điều hòa mới nhất và quy định về môi trường. Ngoài ra, chi phí vận hành điều hòa cũng là một yếu tố quan trọng. Các hệ thống cũ thường tiêu thụ nhiều điện năng, dẫn đến chi phí vận hành điều hòa cao. Quá trình thiết kế lại phải cân bằng giữa hiệu suất năng lượng, chi phí đầu tư ban đầu và khả năng tích hợp với Hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) để đạt được sự vận hành tối ưu. Việc phân tích vòng đời hệ thống điều hòa là cần thiết để đưa ra quyết định đầu tư đúng đắn, đảm bảo tiết kiệm năng lượng điều hòa không khí và bền vững lâu dài.

2.1. Sai Lầm Thường Gặp Khi Tính Toán Công Suất Điều Hòa và Hậu Quả

Một trong những sai lầm phổ biến nhất trong tính toán công suất điều hòa là ước tính quá cao hoặc quá thấp tải lạnh tòa nhà. Ước tính quá cao dẫn đến việc chọn thiết bị có công suất lớn hơn nhu cầu thực tế, gây lãng phí đầu tư ban đầu và tăng chi phí vận hành điều hòa do thiết bị hoạt động không tối ưu. Ngược lại, ước tính quá thấp sẽ khiến hệ thống không đủ khả năng làm mát, gây khó chịu cho người sử dụng và làm giảm hiệu suất thiết bị. Nguyên nhân của những sai lầm này thường xuất phát từ việc bỏ qua các yếu tố quan trọng trong phân tích tải nhiệt như hệ số truyền nhiệt thực tế của vật liệu bao che, lượng nhiệt tỏa ra từ các thiết bị điện tử, số lượng người sử dụng, và đặc biệt là lượng gió tươi mang vào hoặc rò lọt. Việc không tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế điều hòa hoặc sử dụng các phương pháp tính toán tải lạnh lạc hậu cũng góp phần vào những sai sót này. Hậu quả không chỉ là tổn thất kinh tế mà còn ảnh hưởng đến uy tín của nhà thiết kế và sự thoải mái của người dùng. Do đó, quy trình tính toán tải lạnh đòi hỏi sự tỉ mỉ, kinh nghiệm và việc áp dụng các phần mềm tính toán tải lạnh chuyên dụng để đảm bảo độ chính xác cao nhất.

2.2. Khi Nào Cần Thiết Kế Lại Hệ Thống Điều Hòa Cho Tòa Nhà Cũ

Nhu cầu thiết kế lại hệ thống điều hòa cho tòa nhà cũ phát sinh từ nhiều yếu tố. Đầu tiên là khi hệ thống điều hòa hiện tại đã cũ kỹ, hoạt động không hiệu quả, thường xuyên hư hỏng, dẫn đến chi phí bảo trì hệ thống điều hòa cao và downtime kéo dài. Thứ hai, khi công năng sử dụng của tòa nhà thay đổi (ví dụ: chuyển đổi từ văn phòng thành trung tâm dữ liệu, hoặc tăng mật độ người sử dụng), tải lạnh tòa nhà sẽ thay đổi đáng kể, đòi hỏi nâng cấp hệ thống điều hòa để đáp ứng nhu cầu mới. Thứ ba, sự phát triển của công nghệ mang lại các giải pháp điều hòa xanh và hiệu suất năng lượng cao hơn, như Điều hòa biến tần hoặc Bơm nhiệt (Heat Pump), cùng với các loại môi chất lạnh thân thiện môi trường hơn. Việc thiết kế lại giúp tận dụng những tiến bộ này để tiết kiệm năng lượng điều hòa không khí và giảm phát thải carbon. Cuối cùng, việc không đạt được chất lượng không khí bên trong (IAQ) mong muốn, hay các vấn đề về tiếng ồn, rung động từ hệ thống điều hòa cũng là lý do quan trọng. Một quy trình thiết kế lại điều hòa toàn diện sẽ bao gồm việc đánh giá hiện trạng, phân tích tải nhiệt chi tiết, lựa chọn công nghệ phù hợp và tích hợp với Hệ thống quản lý tòa nhà (BMS).

III. Hướng Dẫn Tính Toán Tải Lạnh Tòa Nhà Chuẩn Xác Theo Phương Pháp Carrier

Việc tính toán tải lạnh tòa nhà là bước nền tảng để thiết kế hệ thống HVAC hiệu quả. Phương pháp Carrier là một trong những phương pháp được ứng dụng rộng rãi để xác định tổng năng suất lạnh yêu cầu Q0, bằng cách tính riêng tổng nhiệt hiện thừa (Qht) và nhiệt ẩn thừa (Qat) từ mọi nguồn nhiệt tác động vào không gian điều hòa (Trích dẫn: [TL1/tr13]). Các nguồn nhiệt gây tổn thất cho không gian điều hòa không khí bao gồm: nhiệt hiện bức xạ qua kính (Q1), nhiệt hiện truyền qua kết cấu bao che (Q2), nhiệt hiện tỏa ra từ thiết bị (Q3), nhiệt hiện và ẩn do con người tỏa ra (Q4), nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào (QN), nhiệt hiện và ẩn do gió lọt vào (Q5), và các nguồn nhiệt khác (Q6).

Để thực hiện tính toán tải lạnh theo phương pháp Carrier, trước hết cần thu thập đầy đủ thông tin về công trình như bản vẽ kiến trúc, vật liệu xây dựng, hướng công trình, thông số khí hậu tại địa điểm (nhiệt độ, độ ẩm bên ngoài), và thông số nhiệt độ, độ ẩm yêu cầu bên trong (Trích dẫn: [TL1/tr8-12]). Từ đó, tiến hành phân tích tải nhiệt chi tiết từng thành phần. Ví dụ, nhiệt hiện bức xạ qua kính (Q1) được tính dựa trên diện tích kính, hệ số bức xạ tức thời, hệ số ảnh hưởng của độ cao, độ đọng sương, mây mù và khung cửa kính. Nhiệt hiện truyền qua kết cấu bao che (Q2) bao gồm nhiệt truyền qua mái, tường và nền, tính toán dựa trên hệ số truyền nhiệt của vật liệu và chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và bên trong. Nhiệt tỏa ra từ thiết bị (Q3) bao gồm đèn chiếu sáng và máy móc, dựa trên công suất của chúng. Nhiệt hiện và nhiệt ẩn tỏa do người tỏa (Q4) được xác định dựa trên mật độ người và hoạt động của họ. Cuối cùng, nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào (QN) và gió lọt (Q5) phụ thuộc vào lưu lượng gió và chênh lệch entanpy giữa không khí bên trong và bên ngoài.

Quá trình này đòi hỏi sự tỉ mỉ và chính xác cao, ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn máy nén điều hòa, dàn nóng dàn lạnh, AHU, FCU và toàn bộ hệ thống điều hòa không khí tòa nhà. Một tính toán tải lạnh không chuẩn xác có thể dẫn đến hệ thống hoạt động không hiệu quả, tiêu tốn năng lượng hoặc không đáp ứng được yêu cầu về tiện nghi.

3.1. Phân Tích Tải Nhiệt Từ Bức Xạ Truyền Nhiệt và Các Nguồn Nội Tại

Phân tích tải nhiệt là một giai đoạn quan trọng trong quá trình tính toán tải lạnh tòa nhà. Việc này bao gồm đánh giá toàn diện các nguồn nhiệt tác động lên không gian điều hòa. Nguồn nhiệt bên ngoài chủ yếu là nhiệt hiện bức xạ qua kính và nhiệt truyền qua kết cấu bao che (mái, tường, nền). Bức xạ mặt trời qua kính phụ thuộc vào hướng, diện tích kính, loại kính và các yếu tố che chắn như rèm. Nhiệt truyền qua bao che liên quan đến hệ số truyền nhiệt (k) của vật liệu và chênh lệch nhiệt độ bên trong – bên ngoài (Trích dẫn: [TL1/tr21]). Các tính toán công suất điều hòa phải xem xét kỹ lưỡng các thông số vật liệu như hệ số truyền nhiệt của tường gạch, sàn bê tông và kính (Trích dẫn: [TL1/tr11]).

Nguồn nhiệt nội tại bao gồm nhiệt tỏa ra từ đèn chiếu sáng, máy móc thiết bị (laptop, PC, máy photocopy, máy in, màn hình) và đặc biệt là nhiệt tỏa ra do người. Mỗi loại thiết bị có công suất tỏa nhiệt khác nhau, và mật độ người trong phòng cũng quyết định lượng nhiệt hiện và nhiệt ẩn tỏa ra (Trích dẫn: [TL1/tr35]). Ngoài ra, nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào để duy trì chất lượng không khí trong nhà cũng là một yếu tố cần được tính toán cẩn thận, cùng với nhiệt do gió lọt qua các khe hở. Một phân tích tải nhiệt chi tiết và chính xác là chìa khóa để lựa chọn đúng công suất điều hòa và thiết kế hệ thống HVAC tối ưu, đảm bảo hiệu suất năng lượng và sự thoải mái cho người sử dụng.

3.2. Phần Mềm Tính Toán Tải Lạnh và Lựa Chọn Thiết Bị Tối Ưu VRV hay Chiller

Để đảm bảo độ chính xác trong tính toán tải lạnh tòa nhà, việc sử dụng phần mềm tính toán tải lạnh chuyên dụng là không thể thiếu. Các phần mềm như Carrier HAP, Elite Chvac, Trane TRACE hay thậm chí các công cụ tích hợp trong Revit MEP 2019 (Trích dẫn: [TL1/tr108]) giúp tự động hóa quá trình phân tích tải nhiệt phức tạp, giảm thiểu sai sót do tính toán thủ công và cung cấp kết quả đáng tin cậy. Các phần mềm này cho phép mô phỏng nhiều kịch bản, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau và tối ưu hóa công suất điều hòa cần thiết.

Sau khi có kết quả tính toán tải lạnh, bước tiếp theo là lựa chọn thiết bị điều hòa phù hợp. Quyết định giữa Điều hòa VRV (hoặc VRF) và Hệ thống Chiller phụ thuộc vào nhiều yếu tố như quy mô công trình, yêu cầu về hiệu suất năng lượng điều hòa, ngân sách đầu tư ban đầu, chi phí vận hành, khả năng bảo trì và không gian lắp đặt. Hệ thống Chiller thường phù hợp với các tòa nhà rất lớn, yêu cầu tải lạnh tập trung và có đội ngũ vận hành chuyên nghiệp. Ngược lại, Điều hòa VRV/VRF linh hoạt hơn cho các tòa nhà có nhiều khu vực với tải lạnh biến đổi, dễ lắp đặt và tiết kiệm năng lượng nhờ máy nén biến tần. Ví dụ, việc sử dụng VRV XPRESS để chọn dàn nóng và dàn lạnh là một minh chứng cho ứng dụng phần mềm trong việc tối ưu hóa lựa chọn thiết bị (Trích dẫn: [TL1/tr84]). Quyết định này cần được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo hệ thống điều hòa không khí tòa nhà hoạt động hiệu quả, bền vững và tiết kiệm năng lượng điều hòa không khí tối đa.

IV. Quy Trình Thiết Kế Lại Điều Hòa và Giải Pháp Tối Ưu Năng Lượng Tiêu Chuẩn

Một quy trình thiết kế lại điều hòa hiệu quả không chỉ đơn thuần là thay thế thiết bị cũ mà là một giải pháp tổng thể nhằm cải thiện hiệu suất, tiết kiệm năng lượng và nâng cao tiện nghi. Quá trình này bắt đầu bằng việc đánh giá toàn diện hệ thống điều hòa hiện hữu, xác định các điểm yếu, vấn đề về hiệu suất và sự tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế điều hòa hiện hành. Sau đó, tiến hành tính toán tải lạnh tòa nhà lại một cách chi tiết, có tính đến mọi thay đổi về kiến trúc, công năng và mật độ sử dụng. Dựa trên kết quả này, các chuyên gia sẽ đề xuất các giải pháp điều hòa cho tòa nhà cũ phù hợp, có thể là nâng cấp hệ thống điều hòa một phần hoặc thay thế hoàn toàn.

Để đạt được hiệu suất năng lượng điều hòa tối ưu, cần cân nhắc các công nghệ tiên tiến như Điều hòa biến tần, Bơm nhiệt (Heat Pump), và các thiết bị có chỉ số hiệu suất năng lượng cao. Việc lựa chọn môi chất lạnh thân thiện với môi trường cũng là một ưu tiên hàng đầu, góp phần vào giải pháp xanh điều hòa. Một phần không thể thiếu trong quy trình thiết kế lại là tích hợp Hệ thống quản lý tòa nhà (BMS). BMS cho phép giám sát và điều khiển tập trung toàn bộ hệ thống HVAC, bao gồm AHU, FCU, hệ thống Chiller hoặc Điều hòa VRV/VRF, từ đó tối ưu hóa hoạt động, phát hiện lỗi sớm và giảm chi phí vận hành điều hòa. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và quốc tế như ASHRAE là bắt buộc để đảm bảo an toàn, hiệu quả và bền vững của hệ thống điều hòa không khí tòa nhà. Việc kiểm toán năng lượng điều hòa định kỳ sau khi thiết kế lại sẽ giúp đánh giá hiệu quả thực tế và tiếp tục tìm kiếm các cơ hội tối ưu hóa.

4.1. Nâng Cấp Hệ Thống Điều Hòa Với Công Nghệ Hiện Đại và Môi Chất Lạnh

Nâng cấp hệ thống điều hòa là một giải pháp kinh tế và hiệu quả để cải thiện hiệu suất năng lượng điều hòa và tuổi thọ của công trình. Thay vì thay thế toàn bộ, việc tập trung vào các bộ phận chủ chốt có thể mang lại lợi ích đáng kể. Các công nghệ hiện đại như Điều hòa biến tần cho máy nén điều hòa giúp điều chỉnh công suất linh hoạt theo tải lạnh thực tế, giảm thiểu lãng phí năng lượng. Việc thay thế các dàn nóng dàn lạnh cũ kỹ bằng thiết bị mới có hiệu suất cao hơn, tích hợp cảm biến nhiệt độ độ ẩm thông minh, cũng góp phần tối ưu hóa hoạt động. Đối với các hệ thống Chiller, việc nâng cấp bộ phận tháp giải nhiệt và bơm có thể mang lại hiệu quả lớn.

Một khía cạnh quan trọng khác là lựa chọn môi chất lạnh. Các loại môi chất lạnh cũ như R-22 đang dần bị loại bỏ do ảnh hưởng xấu đến tầng ôzôn và hiệu ứng nhà kính. Các lựa chọn thân thiện môi trường hơn như R-32, R-410A hay các loại môi chất lạnh tự nhiên đang được khuyến khích sử dụng. Việc chuyển đổi đòi hỏi sự tính toán kỹ lưỡng về khả năng tương thích của thiết bị và tuân thủ các quy định về an toàn. Ngoài ra, việc cấp gió tươi và thông gió cưỡng bức thông qua các AHU cũng cần được xem xét để đảm bảo chất lượng không khí bên trong (IAQ), đặc biệt khi thiết kế lại hệ thống điều hòa cho tòa nhà cũ.

4.2. Vai Trò Của BMS và Hệ Thống Điều Khiển Điều Hòa Trong Vận Hành Thông Minh

Hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) đóng vai trò trung tâm trong việc vận hành thông minh và hiệu quả của hệ thống điều hòa không khí tòa nhà. BMS tích hợp và điều khiển tất cả các hệ thống kỹ thuật của tòa nhà, bao gồm HVAC, chiếu sáng, an ninh, PCCC. Đối với điều hòa không khí, BMS cho phép giám sát liên tục các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất tĩnh hệ thống điều hòa, trạng thái hoạt động của máy nén điều hòa, dàn nóng dàn lạnh, AHU và FCU. Dựa trên dữ liệu thu thập được từ cảm biến nhiệt độ độ ẩm, Hệ thống điều khiển điều hòa trong BMS có thể tự động điều chỉnh cài đặt để duy trì điều kiện tiện nghi tối ưu, đồng thời tiết kiệm năng lượng điều hòa không khí tối đa.

Ví dụ, BMS có thể điều chỉnh lưu lượng gió tươi mang vào dựa trên mật độ người, hoặc tối ưu hóa hoạt động của hệ thống Chiller và tháp giải nhiệt theo tải lạnh thực tế. Khả năng vận hành hệ thống điều hòa từ xa, lập lịch hoạt động và cảnh báo sớm các sự cố như rò rỉ môi chất lạnh giúp giảm thiểu chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Việc tích hợp BMS là một bước quan trọng trong quy trình thiết kế lại điều hòa, biến hệ thống điều hòa từ một tập hợp thiết bị riêng lẻ thành một giải pháp thông minh, tập trung và hiệu quả, góp phần vào giải pháp xanh điều hòa và phát triển bền vững của tòa nhà.

V. Ứng Dụng Công Nghệ Hiện Đại Trong Thiết Kế Hệ Thống HVAC và Mô Phỏng Hiệu Suất

Sự phát triển của công nghệ đã cách mạng hóa lĩnh vực thiết kế hệ thống HVAC, đặc biệt trong việc tính toán và thiết kế lại hệ thống điều hòa không khí tòa nhà. Các công cụ như Revit MEP 2019 và phần mềm tính toán tải lạnh tiên tiến đã trở thành cánh tay đắc lực cho các kỹ sư. Quy trình BIM (Building Information Modeling), được triển khai thông qua Revit MEP 2019, cho phép xây dựng mô hình 3D chi tiết của toàn bộ hệ thống HVAC, bao gồm đường ống gió, ống nước, vị trí dàn nóng dàn lạnh, AHU, FCU, và hệ thống Chiller (Trích dẫn: [TL1/tr108]). Điều này giúp phát hiện sớm các xung đột giữa các hệ thống, tối ưu hóa không gian và cung cấp bản vẽ hệ thống điều hòa chi tiết, chính xác.

Ngoài ra, ứng dụng CFD (Computational Fluid Dynamics) là một công cụ mạnh mẽ để mô phỏng phân bố vận tốc và nhiệt độ của không khí trong phòng. Mô phỏng năng lượng điều hòa bằng CFD giúp các kỹ sư dự đoán và đánh giá hiệu quả của thiết kế hệ thống HVAC trước khi thi công. Cụ thể, CFD có thể mô phỏng cách không khí lạnh được cấp vào phòng từ cassette hoặc AHU, sự phân bố nhiệt độ xung quanh con người, và các vùng có thể xảy ra hiện tượng khó chịu hoặc không đủ lạnh. Điều này đặc biệt hữu ích cho việc thiết kế lại hệ thống điều hòa trong các không gian phức tạp như phòng trưng bày triển lãm hoặc văn phòng lớn, đảm bảo sự tiện nghi và chất lượng không khí bên trong (IAQ) tối ưu cho người sử dụng (Trích dẫn: [TL1/tr144]). Việc kết hợp các công cụ này không chỉ nâng cao chất lượng thiết kế mà còn giúp giảm thiểu rủi ro, tối ưu hóa chi phí đầu tư và đảm bảo hiệu suất năng lượng điều hòa lâu dài.

5.1. Triển Khai Bản Vẽ Hệ Thống Điều Hòa Bằng Revit MEP và Lợi Ích BIM

Việc triển khai bản vẽ hệ thống điều hòa bằng Revit MEP đã trở thành một tiêu chuẩn trong ngành xây dựng hiện đại. Revit MEP 2019 là một phần mềm mạnh mẽ hỗ trợ quy trình BIM, cho phép các kỹ sư tạo ra các mô hình 3D thông minh, chứa đựng đầy đủ thông tin kỹ thuật của hệ thống HVAC. Lợi ích chính của việc sử dụng Revit MEP bao gồm khả năng trực quan hóa thiết kế, giúp dễ dàng phát hiện các va chạm hoặc xung đột giữa các bộ phận của hệ thống điều hòa không khí tòa nhà với các hệ thống khác như kết cấu, kiến trúc. Điều này giảm đáng kể sai sót trong quá trình thi công và tránh phát sinh chi phí vận hành điều hòa không mong muốn. (Trích dẫn: [TL1/tr108]).

Ngoài ra, Revit MEP còn hỗ trợ việc bóc tách khối lượng vật tư tự động, từ đó đưa ra tính toán chi phí chính xác cho ống đồng điều hòa, ống gió, thiết bị AHU, FCU, dàn nóng dàn lạnh. Khả năng xuất bản vẽ 2D từ mô hình 3D cũng giúp tăng tốc độ và độ chính xác của tài liệu thiết kế. Đối với quy trình thiết kế lại điều hòa, Revit MEP cung cấp một nền tảng vững chắc để phân tích hiện trạng, đề xuất các thay đổi và mô phỏng tác động của chúng lên toàn bộ hệ thống, đảm bảo rằng nâng cấp hệ thống điều hòa sẽ mang lại hiệu quả tối ưu.

5.2. Mô Phỏng Phân Bố Vận Tốc và Nhiệt Độ Với CFD Đảm Bảo Tiện Nghi

Mô phỏng phân bố vận tốc và nhiệt độ trong không gian điều hòa bằng phần mềm ANSYS (ứng dụng CFD) là một kỹ thuật tiên tiến giúp đánh giá hiệu quả của thiết kế hệ thống HVAC. Kỹ thuật này cho phép các kỹ sư phân tích chi tiết dòng chảy của không khí, nhiệt độ tại các vị trí khác nhau trong phòng, và sự tương tác giữa không khí với người sử dụng và các bề mặt (Trích dẫn: [TL1/tr144]). Bằng cách mô phỏng các trường hợp khác nhau dựa trên lưu lượng gió của dàn lạnh (thấp, trung bình, cao), có thể xác định lưu lượng nào mang lại sự phân bố nhiệt độ tốt nhất và đảm bảo công suất điều hòa của dàn lạnh đủ để làm mát phòng làm việc.

Kết quả mô phỏng năng lượng điều hòa thông qua CFD giúp xác định các vùng có thể xảy ra tình trạng nóng cục bộ hoặc luồng gió quá mạnh, từ đó đưa ra điều chỉnh tối ưu về vị trí cửa gió, loại AHU hoặc FCU, và áp suất tĩnh hệ thống điều hòa. Việc này đặc biệt quan trọng để đảm bảo sự tiện nghi cho người sử dụng và duy trì chất lượng không khí bên trong (IAQ) theo các tiêu chuẩn thiết kế điều hòa như ASHRAE. Ứng dụng CFD không chỉ là một công cụ kiểm tra mà còn là một phần không thể thiếu trong quy trình thiết kế lại điều hòa phức tạp, giúp các nhà thiết kế đưa ra quyết định sáng suốt dựa trên dữ liệu mô phỏng, thay vì chỉ dựa vào kinh nghiệm hoặc các tính toán gần đúng.

VI. Kết Luận Tương Lai Điều Hòa Không Khí Tòa Nhà Bền Vững Hiệu Quả

Tương lai của điều hòa không khí tòa nhà đang hướng tới sự bền vững, hiệu quả năng lượng và tích hợp thông minh. Nhu cầu về một môi trường sống và làm việc tiện nghi ngày càng tăng, cùng với áp lực giảm thiểu tác động đến môi trường, đã thúc đẩy sự phát triển của các giải pháp xanh điều hòa. Các công nghệ như Điều hòa biến tần, Bơm nhiệt (Heat Pump) và việc sử dụng môi chất lạnh thân thiện môi trường sẽ tiếp tục được ưu tiên. Việc tính toán chính xác tải lạnh tòa nhà và thực hiện quy trình thiết kế lại điều hòa chuyên nghiệp là chìa khóa để đạt được các mục tiêu này.

Hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) với khả năng tích hợp Hệ thống điều khiển điều hòa thông minh sẽ trở thành tiêu chuẩn. BMS không chỉ tối ưu hóa hiệu suất năng lượng điều hòa mà còn cung cấp khả năng vận hành hệ thống điều hòa hiệu quả, giám sát liên tục và cảnh báo sớm các sự cố như rò rỉ môi chất lạnh. Phân tích vòng đời hệ thống điều hòa từ giai đoạn thiết kế, thi công, vận hành đến bảo trì sẽ giúp các chủ đầu tư đưa ra quyết định thông minh, tối đa hóa lợi tức đầu tư (ROI) và giảm chi phí vận hành điều hòa dài hạn. Các công cụ mô phỏng năng lượng điều hòa và kiểm toán năng lượng điều hòa sẽ tiếp tục được cải tiến, hỗ trợ việc đánh giá và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống HVAC.

Việc tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế điều hòa quốc gia và quốc tế, cùng với việc áp dụng các phương pháp tính toán tải lạnh hiện đại như phương pháp Carrier và các phần mềm tính toán tải lạnh chuyên dụng, đảm bảo rằng hệ thống điều hòa không khí tòa nhà không chỉ đáp ứng yêu cầu về tiện nghi mà còn đóng góp vào mục tiêu phát triển bền vững. Từ hệ thống Chiller đến Điều hòa VRV/VRF, mỗi lựa chọn đều cần được cân nhắc kỹ lưỡng để phù hợp với đặc thù và mục tiêu của từng công trình, tạo nên những tòa nhà không chỉ thông minh mà còn xanh và tiết kiệm năng lượng.

6.1. Kiểm Toán Năng Lượng Điều Hòa và Giải Pháp Xanh Điều Hòa Hiện Đại

Kiểm toán năng lượng điều hòa là một quy trình đánh giá toàn diện hiệu suất tiêu thụ năng lượng của hệ thống điều hòa không khí tòa nhà hiện có. Mục tiêu là xác định các khu vực lãng phí năng lượng, đề xuất các biện pháp cải thiện để tiết kiệm năng lượng điều hòa không khí và giảm chi phí vận hành điều hòa. Các giải pháp xanh điều hòa hiện đại bao gồm việc sử dụng các thiết bị có hiệu suất năng lượng điều hòa cao, như Điều hòa biến tần, Bơm nhiệt (Heat Pump), và các thiết bị thu hồi nhiệt. Việc tận dụng năng lượng tái tạo (ví dụ: năng lượng mặt trời) để hỗ trợ hệ thống điều hòa cũng là một hướng đi quan trọng.

Bên cạnh đó, việc lựa chọn môi chất lạnh thân thiện môi trường, có chỉ số tiềm năng làm nóng toàn cầu (GWP) thấp, là yếu tố then chốt. Các hệ thống sử dụng thông gió cưỡng bức và cấp gió tươi được điều khiển thông minh để tối ưu hóa chất lượng không khí bên trong (IAQ) mà không làm tăng tải lạnh quá mức. Các vật liệu cách nhiệt hiệu quả cho kết cấu bao che và ống đồng điều hòa cũng góp phần giảm thất thoát nhiệt. Kiểm toán năng lượng không chỉ giúp cắt giảm chi phí mà còn nâng cao giá trị bền vững của tòa nhà, đáp ứng các tiêu chuẩn thiết kế điều hòa xanh và chứng nhận công trình xanh.

6.2. Chi Phí Vận Hành Điều Hòa và Tầm Nhìn Dài Hạn Cho Tòa Nhà

Chi phí vận hành điều hòa là một yếu tố quan trọng quyết định tổng chi phí vòng đời hệ thống điều hòa không khí tòa nhà. Chi phí này bao gồm điện năng tiêu thụ, chi phí bảo trì hệ thống điều hòa, chi phí thay thế phụ tùng, và chi phí nhân công vận hành. Các hệ thống điều hòa cũ thường có hiệu suất năng lượng điều hòa thấp, dẫn đến tiêu thụ điện năng lớn và chi phí vận hành điều hòa cao. Việc thiết kế lại hệ thống điều hòa hoặc nâng cấp hệ thống điều hòa bằng các công nghệ hiện đại có thể giảm đáng kể các chi phí này, mang lại lợi tức đầu tư (ROI) hấp dẫn trong dài hạn.

Một tầm nhìn dài hạn cho điều hòa không khí tòa nhà đòi hỏi việc xem xét không chỉ chi phí đầu tư ban đầu mà còn toàn bộ phân tích vòng đời hệ thống điều hòa. Điều này bao gồm việc lựa chọn các thiết bị điều hòa bền bỉ, dễ bảo trì, và có khả năng tích hợp với Hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) để tối ưu hóa vận hành hệ thống điều hòa. Việc thực hiện kiểm toán năng lượng điều hòa định kỳ, theo dõi các chỉ số hiệu suất năng lượng, và áp dụng các giải pháp xanh điều hòa sẽ giúp duy trì hiệu suất cao và giảm thiểu tác động môi trường. Đầu tư vào một hệ thống điều hòa không khí tòa nhà được tính toán và thiết kế lại thông minh là đầu tư vào sự bền vững và giá trị lâu dài của công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu về điều hòa không khí Mục đích của hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) và thông gió là tạo ra sự tiện nghi và môi trường không khí trong lành cho người sử dụng cũng như giải nhiệt cho các thiết bị cơ điện. Tạo ra môi trường không khí trong lành theo các thông số về nhiệt độ, độ ẩm, đối lưu không khí, lọc bụi và kiểm soát các chất gây ô nhiễm là quan trọng hàng đầu. Song song với các điều trên, việc lắp đặt hệ thống ĐHKK phải đảm bảo không tạo ra độ ồn và rung động lớn bên trong tòa nhà. Đặc biệt chú ý đến việc kiểm soát độ ồn và rung động của hệ thống ĐHKK và những khu vực yêu cầu độ ồn thấp.

Hệ thống ĐHKK sẽ được cung cấp đến các khu vực sau: văn phòng, cửa hàng, dịch vụ công cộng. Hệ thống thông gió sẽ được cung cấp đến các khu vực sau: tầng hầm, nhà vệ sinh, bếp, phòng kỹ thuật. Hệ thống ĐHKK tại khu vực văn phòng sử dụng máy lạnh trung tâm sẽ được kiểm soát nhiệt độ bằng bộ cảm biến nhiệt độ đặt tại khu vực đó, trong khi hệ thống máy lạnh dạng hai mảnh sẽ được sử dụng cho phòng riêng biệt như phòng bảo vệ, khu căn hộ,. Tại đây nhiệt độ được điều khiển bằng remote từ xa hoặc có dây.2 Ý nghĩa của điều hoà không khí Phát triển kinh tế luôn gắn liền với sự phát triển của khoa học kỹ thuật.

Ngày nay kỹ thuật điều hoà không khí liên tục phát triển để đáp ứng yêu cầu cuộc sống của con người trong sinh hoạt cũng như trong sản xuất. Các thông số cơ bản của môi trường có ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nhiệt giữa môi trường và con người là: - Nhiệt độ của không khí. - Độ ẩm tương đối của không khí. - Tốc độ chuyển động của dòng không khí.

- Nồng độ các chất độc hại trong môi trường không khí.3 Ảnh hưởng của môi trường đến con người 1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ. Nhiệt độ bên trong cơ thể của con người luôn ổn định ở 37 oC. Trong suốt quá trình vận động và làm việc con người luôn thải một lượng nhiệt lượng nhất định vào môi trường không khí xung quanh. Lượng nhiệt này truyền vào không khí bằng đối lưu, bức xạ.

Do vậy khi nhiệt độ không khí của môi trường xung quanh thay đổi sẽ ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt từ cơ thể con người vào môi trường. Khi nhiệt độ môi trường quá cao hoặc quá thấp sẽ gây ra cảm giác khó chịu cho con người và ảnh hưởng đến sinh hoạt, lao động của con người. Điều hoà không khí có thể khắc phục được điều này, đối với từng trường hợp cụ thể hệ thống điều hoà không khí là phương tiện có thể tạo ra môi trường có nhiệt độ từ 240C dến 28oC là môi trường tiện nghi, thoải mái cho các hoạt động của con người.2 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối. Độ ẩm tương đối của không khí là yếu tố quyết định tới mức độ bay hơi, thoát ẩm từ cơ thể con người ra môi trường (dưới hình thức đổ mồ hôi).

Nếu độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh giảm xuống lượng ẩm thoát ra từ cơ thể con người dễ dàng bay hơi vào không khí, điều này có nghĩa là cơ thể thải nhiệt ra môi trường không khí xung quanh nhiều hơn. Trái lại nếu độ ẩm tương đối lớn quá sẽ hạn chế quá trình thoát ẩm của cơ thể, mồ hôi toát ra, bay hơi kém sẽ bám lại trên da gây cảm giác khó chịu. Thông thường khi nhiệt độ ở vào khoảng 24oC đến 27oC, để con người có cảm giác thoải mái dễ chịu thì độ ẩm tương đối của không khí vào khoảng 60% đến 65%.3 Ảnh hưởng của nồng độ các chất độc hại. Không gian điều hoà không khí là một không gian tương đối kín, trong đó con người có thể sống hay lao động sản xuất.

Ngoài sự ô nhiễm do các yếu tố khách quan như bụi bặm, các chất độc hại có sẵn trong không khí con người và các hoạt động của mình cũng là một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra sự ô nhiễm không khí trong không gian cần điều hoà. Những nguyên nhân gây ô nhiễm do con người tạo ra: Do hô hấp, do hút thuốc lá, do những loại mùi khác nhau toả ra từ cơ thể con người phát sinh trong quá trình sinh hoạt, sản suất. Đây cũng chính là nguyên nhân, nguồn gốc làm giảm lượng O2 , gia tăng lượng CO2 gây ra cho con người một cảm giác ngột ngạt, khó chịu.4 Một số hệ thống điều hoà không khí phổ biến 1.1 Hệ thống điều hòa trung tâm giải nhiệt bằng nước (Water Chiller) Dùng máy lạnh trung tâm (Chiller) đặt tại gian máy cung cấp nước lạnh cho toàn công trình bằng hệ thống bơm nước lạnh tới các AHU, FCU. Phương án điều hòa không khí trung tâm còn bao gồm rất nhiều loại khác nhau: - Điều hoà trung tâm với chất tải lạnh nước: Máy lạnh trung tâm chỉ sản xuất ra nước lạnh và cung cấp tới các thiết bị trao đổi nhiệt đặt tại các phòng bằng hệ thống bơm.

- Điều hoà trung tâm với chất tải lạnh không khí: Máy lạnh trung tâm sản xuất ra không khí lạnh cung cấp tới các phòng chức năng bằng hệ thống đường ống gió. Ngoài ra điều hoà không khí trung tâm còn được phân loại theo hai cách giải nhiệt cho máy lạnh chính: giải nhiệt bằng nước và giải nhiệt bằng không khí.  Ưu điểm: - Tiết kiệm năng lượng - Thích hợp với các công trình có hệ số sử dụng đồng thời lớn, mặt bằng cần điều hoà rộng, nhiệt độ điều hòa cần xuống thấp. - Đảm bảo được các thông số về nhiệt độ, độ ẩm, khí sạch.

3 - Đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về tiện nghi nhiệt cho con người: nhiệt độ, lưu lượng gió tươi. - Hệ thống điều khiển công suất lạnh linh hoạt nhờ bảng điều khiển đặt tại từng phòng. - Với các công trình, khi thết kế kiến trúc, đã bố trí các khu vực đặt máy, sẽ không gây ảnh hưởng xấu tới kiến trúc công trình.  Nhược điểm: - Phải có không gian đặt các thiết bị: máy lạnh trung tâm, bơm nước lạnh.

- Giá thành đầu tư ban đầu khá lớn. - Hệ thống lớn tương đối cồng kềnh, cần khoảng không gian trên trần giả nhiều để đi ống. - Không phù hợp đối với công trình có tần suất hoạt động không liên tục Hình 1. Hệ thống Water Chiller (Nguồn: Internet) 1.2 Hệ thống điều hòa VRV (Variable Refrigerant Volume): Về cấu tạo hệ thống VRV giống như máy loại tách rời nghĩa là gồm hai mảng: mảng ngoài trời và mảng trong nhà, gồm nhiều khối trong có dàn bay hơi và quạt.

Sự 4 khác nhau giữa VRV và tách rời là với VRV chiều dài và chiều cao giữa khối ngoài trời và trong nhà cho phép rất lớn (khoảng 100m chiều dài và 50m chiều cao), chiều cao giữa các khối trong nhà có thể tới 15m. Vì vậy khối ngoài trời có thể đặt trên nóc nhà cao tầng để tiết kiệm không gian và điều kiện làm mát dàn ngưng bằng không khí tốt hơn. Hệ thống VRV (Nguồn: Internet)  Ưu điểm: - Khả năng lớn trong việc thay đổi công suất lạnh bằng cách thay đổi tần số điện cấp cho máy nén, nên tốc độ quay của máy nén thay đổi và lưu lượng môi chất lạnh cũng thay đổi. - Tiết kiệm được hệ thống đường ống.

- Tiết kiệm được nhân lực và thời gian thi công lắp đặt so với hệ thống Water chiller. - Khả năng tiết kiệm năng lượng cao vì được trang bị máy nén biến tần và khả năng điều chỉnh năng suất lạnh gần như vô cấp. - Tiết kiệm chi phí vận hành: hệ VRV không cần nhân công vận hành trong khi hệ chiller cần đội ngũ vận hành chuyên nghiệp. 5 - Khả năng tự động hoá cao vì thiết bị đơn giản.

- Khả năng sửa chữa bảo dưỡng rất năng động và nhanh chóng nhờ thiết bị chuẩn đoán đã được lập trình và cài đặt sẵn trong máy.  Nhược điểm: - Giá thành hệ thống ĐHKK VRV còn khá cao, do được đánh giá là một trong những hệ thống thiết bị "thông minh vận hành tối ưu nhất trong các hệ thống ĐHKK trung tâm’’. - Chưa có máy ở dải công suất cao để lựa chọn.5 Giới thiệu hệ thống điều hòa không khí tại công trình văn phòng và kho lưu trữ tài liệu tại Bình Dương. Công trình quy mô 9 tầng với tầng 1 đến tầng 3 là khu văn phòng và triễn lãm.

Còn tầng 4 đến tầng 8 là kho bảo quản cất giữ và lưu trữ tài liệu và tầng 9 là sân thượng. Các hệ thống lạnh của tòa nhà văn phòng và kho lưu trữ tài liệu này được thiết kế theo giai đoạn 1 như sau: - Từ tầng 1-3: Sử dụng hệ thống VRV và Sky Air cho phòng kỹ thuật với công suất mỗi giàn nóng là 60HP cho mỗi tầng.6 Phạm vi đề tài Trong vòng 3 tháng đồ án tốt nghiệp sẽ hoàn thành những nhiệm vụ sau: - Tính toán hệ thống điều hòa không khí, tính toán tải lạnh giai đoạn 1 cho các khu vực từ tầng 1 đến tầng 3. - Thành lập sơ đồ điều hòa không khí phù hợp với điều kiện của dự án: Kiểm tra điều kiện tiêu chuẩn vệ sinh và tính lưu lương không khí. - Kiểm tra và tính chọn các thiết bị chính: Chọn dàn nóng VRV, FCU, CASSETTES, … - Tính toán thêm thông gió khu vực phòng hành chính - Triển khai bản vẽ bằng REVIT và bốc khối lượng 6 - Mô phỏng phân bố vấn tốc và nhiệt độ của không khí trong phòng bằng phần mềm ANSYS.

7 CHƯƠNG 2 : THÔNG SỐ TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA 2.1 Tổng quan về công trình - Quy mô dự án Hình 2.1: Phối cảnh tổng thể của công trình  Tên dự án: Tòa nhà văn phòng và kho lưu trữ tài liệu  Chủ đầu tư: Sở tài nguyên môi trường tỉnh Bình Dương  Nhà thầu xây dựng: Tập đoàn Becamax Bình Dương  Vị trí dự án: Đường Tạo Lực 6, Định Hòa, Phú Mỹ, Thành phố Thủ Dầu Một, Tỉnh Bình Dương  Diện tích: 2950m2  Công ty tư vấn thiết kế: Tập đoàn Becamax Bình Dương Công trình tòa nhà Sở Tài Nguyên và Môi Trường tỉnh Bình Dương với diện tích 2950 m2. Giai đoạn 1 của dự án xây dựng tầng 1 đến tầng 3 với tổng diện tích sàn mỗi tầng 1000 m2.