Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp và đô thị hóa kéo theo sự gia tăng nhanh chóng của các tổ hợp công trình cao tầng phục vụ văn phòng, dịch vụ thương mại và trung tâm điều hành. Cùng với xu hướng biến đổi khí hậu và hiện tượng nóng lên toàn cầu, yêu cầu kiểm soát môi trường vi khí hậu trong nhà nhằm đảm bảo tiện nghi nhiệt, duy trì sức khỏe cho con người và nâng cao hiệu suất lao động trở thành yếu tố bắt buộc trong thiết kế xây dựng. Bên cạnh đó, các hệ thống cơ điện (MEP), đặc biệt là điều hòa không khí, thông gió và kiểm soát khói phòng cháy chữa cháy (PCCC), chiếm tỷ trọng tiêu thụ năng lượng rất lớn trong quá trình vận hành công trình. Do đó, việc tính toán kiểm tra kỹ thuật và ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) nhằm tối ưu hóa thiết kế, hạn chế xung đột không gian và đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn là vấn đề có tính thực tiễn cao.

Đồ án tốt nghiệp "Tính toán kiểm tra, dựng Revit hệ thống điều hòa không khí và thông gió công trình trụ sở ngân hàng HDBank Quận 9" được thực hiện bởi sinh viên Trần Văn Trung và Lê Xuân Trường, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Hoàng An Quốc tại Bộ môn Công nghệ Nhiệt – Điện lạnh, Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (bảo vệ tháng 7/2024).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định theo 7 nội dung chính:

  1. Nghiên cứu tổng quan lý thuyết về kỹ thuật điều hòa không khí, các hệ thống phân phối môi chất và các tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế hiện hành.
  2. Khảo sát công năng kiến trúc và kết cấu của công trình Trụ sở Ngân hàng HDBank Khu Công nghệ cao Quận 9.
  3. Tính toán cân bằng nhiệt ẩm theo phương pháp Carrier nhằm xác định phụ tải lạnh thực tế cho các không gian chức năng.
  4. Thành lập sơ đồ xử lý không khí mùa hè (chu trình 1 cấp) và tính toán kiểm tra lựa chọn công suất thiết bị dàn lạnh, dàn nóng hệ thống VRV/VRF.
  5. Tính toán kiểm tra hệ thống thông gió cơ khí bao gồm cấp gió tươi và hút gió thải cho các khu vực văn phòng, dịch vụ, vệ sinh và phòng kỹ thuật.
  6. Tính toán kiểm tra hệ thống an toàn PCCC gồm thông gió hút khói tầng hầm, hút khói hành lang, hút khói gian phòng và hệ thống tạo áp cầu thang bộ, giếng thang máy.
  7. Ứng dụng phần mềm Autodesk Revit để dựng mô hình 3D toàn diện cho hệ thống đường ống gió, ống gas, phụ kiện, xử lý xung đột không gian và trích xuất bảng thống kê khối lượng vật tư.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRV/VRF, hệ thống thông gió cơ khí và hệ thống kiểm soát khói - tăng áp PCCC của công trình văn phòng cao tầng.
  • Phạm vi không gian: Công trình Trụ sở HDBank tại Lô T2-1.5 Đường D1, Khu Công nghệ cao, Quận 9, TP. Hồ Chí Minh. Công trình có tổng diện tích sàn 10.000 m2, mặt bằng hướng Đông Bắc, bao gồm 2 tháp kết nối liên thông, quy mô mỗi tháp gồm 1 tầng hầm (diện tích 3.777 m2), 12 tầng nổi, 1 tầng lửng, sân thượng và tum mái với tổng chiều cao xây dựng 56,9 m.
  • Phạm vi thời gian và điều kiện khí hậu: Tính toán dựa trên thông số khí tượng mùa hè tại Thành phố Hồ Chí Minh theo tiêu chuẩn kỹ thuật năm 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài sử dụng hệ thống cơ sở lý thuyết nhiệt - lạnh, thủy lực đường ống và các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành của Việt Nam và quốc tế:

  • Tiêu chuẩn Việt Nam và Quy chuẩn kỹ thuật: TCVN 5687:2010 (Thông gió - điều tiết không khí), TCVN 13521:2022 (Nhà ở và nhà công cộng – Các thông số chất lượng không khí trong nhà), TCXDVN 175:2005 (Mức ồn tối đa cho phép trong công trình công cộng), QCVN 02:2022/BXD (Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng), QCVN 04:2021/BXD (Nhà chung cư), QCVN 06:2022/BXD (An toàn cháy cho nhà và công trình), QCVN 09:2017/BXD (Các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả), QCVN 13:2018/BXD (Gara ô-tô).
  • Tiêu chuẩn quốc tế tham chiếu: SS 553:2009 (Tiêu chuẩn thiết kế thông gió cơ khí và ĐHKK Singapore), BS EN 12101-6:2005 (Tiêu chuẩn PCCC trong thiết kế và xây dựng nhà cao tầng - Anh Quốc), ASHRAE 62.1-2016 (Thông gió đảm bảo chất lượng không khí trong nhà), ASHRAE 90.1-2016 (Tiêu chuẩn năng lượng công trình).

Phương pháp nghiên cứu và tính toán thực tế:

  • Phương pháp Carrier: Dùng để tính toán cân bằng nhiệt ẩm, xác định tổng nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa truyền vào công trình từ bức xạ mặt trời qua kính ($Q_{11}$), truyền nhiệt qua mái ($Q_{21}$), tường bao ($Q_{22}$), sàn/nền ($Q_{23}$), nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng ($Q_{31}$), thiết bị máy móc ($Q_{32}$), nhiệt tỏa từ người ($Q_4$), nhiệt do gió tươi mang vào ($Q_N$) và nhiệt do gió rò lọt/mở cửa ($Q_5$).
  • Phương pháp thành lập chu trình nhiệt ẩm trên đồ thị không khí ẩm (ẩm đồ Carrier/i-d): Tính toán xác định điểm gốc $G$, hệ số nhiệt hiện phòng $RSHF$, hệ số nhiệt hiện tổng $GSHF$, hệ số nhiệt hiện hiệu dụng $ESHF$, hệ số đi tắt của dàn lạnh $\varepsilon_{BF}$, nhiệt độ đọng sương bề mặt thiết bị và lưu lượng không khí tuần hoàn qua dàn lạnh.
  • Phương pháp thủy lực đường ống và khí động lực học: Tính toán lưu lượng gió, xác định kích thước tiết diện đường ống dẫn bằng phương pháp ma sát đồng đều và vận tốc cho phép, tính toán tổn thất áp suất cục bộ và ma sát dọc đường ống để chọn cột áp và lưu lượng quạt.
  • Phương pháp tính toán kiểm soát khói và áp suất PCCC: Tính toán lưu lượng hút khói theo diện tích và thể tích gian phòng, tính toán lưu lượng không khí tạo áp qua khe hở cửa đóng và cửa mở theo quy định của QCVN 06:2022/BXD và BS EN 12101-6.

Công cụ phần mềm và nguồn dữ liệu:

  • Nhóm tác giả sử dụng các phần mềm tính toán chuyên ngành: Heat Load (tính tải lạnh), DuctChecker Pro (tính chọn kích thước ống gió), VRV Express (tính chọn và kiểm tra kết nối hệ VRV Daikin), Duct Fitting Database (tra cứu hệ số trở lực phụ kiện ống gió), FanTech Selection Program (chọn quạt thông gió).
  • Phần mềm Autodesk Revit: Mô hình hóa thông tin công trình 3D, phối hợp hệ thống cơ điện và bóc tách khối lượng.
  • Nguồn dữ liệu: Hồ sơ thiết kế kiến trúc, kết cấu và bản vẽ cơ điện của Trụ sở HDBank Quận 9; số liệu khí hậu TP.HCM trích xuất từ TCVN 5687:2010 và QCVN 02:2022/BXD; tài liệu kỹ thuật từ nhà sản xuất Daikin và FanTech.

Thiết kế và triển khai kỹ thuật

Công trình có tổng diện tích sàn 10.000 m2, chiều cao dưới 20 tầng và diện tích điều hòa cho từng phân vùng dưới 2.000 m2, đồng thời mặt bằng bố trí được các khu vực đặt cụm dàn nóng ngoài trời riêng biệt cho từng tầng. Do đó, hệ thống điều hòa trung tâm thay đổi lưu lượng môi chất VRV/VRF được lựa chọn thay thế cho hệ thống cục bộ (vốn gây mất mỹ quan và công suất nhỏ) và hệ thống Chiller giải nhiệt nước (vốn đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu cao, phòng máy lớn và vận hành phức tạp, thường chỉ tối ưu cho công trình trên 20 tầng hoặc diện tích điều hòa tập trung trên 2.000 m2).

Đặc tính kỹ thuật và kiến trúc hệ thống triển khai:

  • Hệ thống điều hòa không khí VRV/VRF: Sử dụng các dàn nóng module ghép nối tích hợp máy nén biến tần (inverter), cho phép tổng chiều dài đường ống gas trong cụm dàn nóng lên tới 1.000 m, khoảng cách từ dàn nóng đến dàn lạnh xa nhất đạt 90 m và chênh lệch độ cao giữa dàn nóng và dàn lạnh đạt 50 m. Hệ thống cho phép tỷ lệ kết nối tổng công suất dàn lạnh trên công suất dàn nóng lên tới 130%. Dàn lạnh bố trí đa dạng gồm các dàn giấu trần nối ống gió (FCU) phục vụ độc lập cho từng khu vực văn phòng, phòng họp, căn tin và khán phòng.
  • Hệ thống thông gió và kiểm soát môi trường:
    • Hệ thống cấp gió tươi: Cung cấp khí tươi đã qua lọc bụi đến từng không gian làm việc qua trục đứng và mạng lưới ống gió nhánh, đảm bảo tiêu chuẩn nồng độ oxy và tiện nghi hô hấp.
    • Hệ thống hút gió thải: Thu gom khí thải độc lập cho khu vệ sinh (WC), phòng kỹ thuật điện - nước và bể xử lý nước thải ngầm.
  • Hệ thống PCCC và thông gió sự cố:
    • Hệ thống thông gió tầng hầm: Đảm bảo lưu lượng hút khí thải CO trong điều kiện bình thường và tự động chuyển sang chế độ hút khói sự cố khi có hỏa hoạn tại khu vực gara xe diện tích 3.777 m2.
    • Hệ thống hút khói hành lang và gian phòng: Bố trí hút khói sảnh thang máy từ tầng lửng đến tầng 12, hành lang khán phòng tầng 2 và các không gian tập trung đông người (quán cafe tầng 1, khán phòng 1-2-3 tầng 3, văn phòng tầng 5).
    • Hệ thống tạo áp cầu thang: Áp dụng cho 4 buồng thang bộ loại N1 (TH1, TH2, TH3 từ tầng 1 lên sân thượng; TH4 từ tầng 1 lên tầng 4), các buồng đệm thang bộ từ tầng hầm lên tầng 1, giếng thang máy chở khách (PL1-PL3, PL4-PL6) và thang máy PCCC nhằm ngăn ngừa khói xâm nhập vào lối thoát hiểm.

Triển khai mô hình 3D trên Autodesk Revit:

  • Xây dựng mô hình 3D hệ thống thông gió và cấp gió tươi, định vị cao độ ống gió chính, ống nhánh, van điều chỉnh lưu lượng (VCD), van ngăn lửa (Fire Damper), tiêu âm và các loại miệng gió (miệng thổi khuếch tán, miệng hút khe).
  • Thiết kế mạng lưới đường ống gas (ống đẩy hơi, ống hút gas, ống lỏng), khớp nối nhánh Refnet Joint và hệ thống xả nước ngưng của dàn lạnh FCU.
  • Thực hiện kiểm tra va chạm (clash detection) giữa hệ thống ống gió, ống gas với kết cấu dầm sàn, trần kiến trúc và các hệ thống kỹ thuật khác.
  • Trích xuất tự động bảng thống kê khối lượng bao gồm: diện tích kim loại chế tạo ống gió, chiều dài từng quy cách ống đồng dẫn gas, số lượng thiết bị dàn nóng, dàn lạnh và quạt công nghiệp.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều hòa không khí

Chương 1 hệ thống hóa lịch sử hình thành ngành kỹ thuật điều hòa không khí từ thời cổ đại đến các mốc phát triển hiện đại (Willis Carrier phát minh ẩm đồ năm 1911, sự ra đời của môi chất làm lạnh Freon năm 1930). Tác giả trình bày vai trò của điều hòa không khí đối với đời sống con người và các ngành sản xuất công nghiệp (dệt may, thuốc lá, phòng sạch điện tử, vi sinh). Cấu trúc một hệ thống ĐHKK được phân tích qua 4 khâu chức năng: khâu xử lý không khí, khâu vận chuyển - phân phối, khâu năng lượng và khâu đo lường - điều khiển tự động. Chương này phân tích chi tiết ưu nhược điểm của các hệ thống ĐHKK cục bộ (cửa sổ, 2 cụm, multi), hệ thống trung tâm VRV/VRF và hệ thống Chiller giải nhiệt nước/giải nhiệt gió, đồng thời liệt kê các tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng trong đồ án.

Chương 2: Giới thiệu công trình

Chương 2 mô tả chi tiết thông số kiến trúc công trình Trụ sở Ngân hàng HDBank tại Khu Công nghệ cao, Quận 9, TP.HCM. Công trình gồm 2 tháp cao 56,9 m với 12 tầng nổi, 1 tầng lửng, 1 tầng hầm và tum mái. Tác giả phân tích công năng từng tầng:

  • Tầng hầm (3.777 m2): Bãi đỗ xe và các phòng kỹ thuật điện, nước.
  • Tầng 1: Sảnh đón khách thông tầng lửng (chiều cao 9 m), khu cafe và khối văn phòng 1 & 2 (chiều cao 5,4 m).
  • Tầng lửng: Khu lễ tân, văn phòng và phòng tập thể hình (chiều cao 3,6 m).
  • Tầng 2: Căn tin, bếp, phòng họp, văn phòng (chiều cao 3,6 m) và 3 khán phòng thông tầng 3 (chiều cao 7,2 m).
  • Tầng 3 đến 12: Khối văn phòng làm việc tiêu chuẩn (chiều cao 3,6 m).

Tác giả lập luận chọn hệ thống VRV/VRF dựa trên quy mô công trình và tính toán phân vùng độc lập. Các điều kiện thiết kế vi khí hậu được xác lập:

  • Cấp điều hòa: Cấp 2 (duy trì sai lệch nhiệt ẩm không quá 200 giờ/năm).
  • Thông số ngoài nhà (TP.HCM, theo TCVN 5687:2010): Nhiệt độ bầu khô $t_N = 36^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_N = 49{,}9%$, nhiệt độ đọng sương $t_s = 23{,}5^\circ\text{C}$.
  • Thông số trong nhà: Nhiệt độ $t_T = 24^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_T = 60%$.
  • Tiêu chuẩn độ ồn: Văn phòng, phòng họp, khán phòng đạt 45 dBA; khu cafe, căn tin, phòng tập đạt 55 dBA.
Khu vực / Phòng chức năng Chiều cao tầng (m) Yêu cầu độ ồn (dBA) Nhiệt độ thiết kế ($^\circ\text{C}$) Độ ẩm thiết kế (%)
Sảnh đón tầng 1 9,0 55 24 60
Cafe, Văn phòng tầng 1 5,4 45 – 55 24 60
Tầng lửng (Văn phòng, Thể hình) 3,6 45 – 55 24 60
Căn tin, Phòng họp tầng 2 3,6 45 – 55 24 60
Khán phòng 1, 2, 3 tầng 2 7,2 45 24 60
Văn phòng tầng 3 đến tầng 12 3,6 45 24 60

Chương 3: Tính cân bằng nhiệt ẩm bằng phương pháp Carrier

Chương 3 trình bày các bước tính toán tải lạnh chi tiết cho từng không gian. Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát: $Q_0 = Q_t = \sum Q_{ht} + \sum Q_{at}$. Các hệ số tính toán bức xạ nhiệt qua kính ($Q_{11}$) được xác định:

  • Hệ số ảnh hưởng độ cao $H = 14\text{ m} \rightarrow \varepsilon_c = 1$.
  • Hệ số chênh lệch nhiệt độ đọng sương $\varepsilon_{ds} = 1 - \frac{23{,}5 - 20}{10} \times 0{,}13 = 0{,}9545$.
  • Hệ số trời không mây $\varepsilon_{mm} = 1$; khung kim loại $\varepsilon_{kh} = 1$.
  • Kính Calorex 10 mm có hệ số hấp thụ $\alpha_k = 0{,}75$, phản xạ $\rho_k = 0{,}05$, xuyên qua $\tau_k = 0{,}2 \rightarrow \varepsilon_m = 0{,}88$.
  • Rèm che màu trung tính có $\alpha_m = 0{,}58$, $\rho_m = 0{,}39$, $\tau_m = 0{,}03 \rightarrow \varepsilon_r = 0{,}65$.
  • Bức xạ cực đại $R_{T\max}$ hướng Tây Bắc đạt 483 W/m2 ($R_N = 548{,}574\text{ W/m2}$).
  • Kết cấu bao che: Tường ngoài gạch vỡ dày 200 mm có khối lượng 360 kg/m2; sàn bê tông cốt thép dày 200 mm có khối lượng 480 kg/m2. Chương này tổng hợp các bảng tính nhiệt truyền qua vách, mái bằng, nền đất, nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng, máy móc vi tính, nhiệt tỏa do người ($Q_4$), nhiệt do gió tươi ($Q_N$) và gió rò lọt qua cửa ($Q_5$).

Chương 4: Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí

Chương 4 thiết lập sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp mùa hè trên ẩm đồ. Tác giả tính toán xác định điểm gốc $G$, hệ số góc $\varepsilon_h$, hệ số nhiệt hiện phòng $RSHF$, hệ số nhiệt hiện tổng $GSHF$, hệ số đi tắt của dàn bay hơi $\varepsilon_{BF}$, hệ số nhiệt hiện hiệu dụng $ESHF$, xác định điểm đọng sương của thiết bị ($t_{SDA}$) và tính toán lưu lượng không khí thổi vào phòng ($L$) nhằm đảm bảo duy trì nhiệt độ $24^\circ\text{C}$ và độ ẩm $60%$.

Chương 5: Kiểm tra thông số dàn lạnh, dàn nóng trên bản vẽ so với tính toán

Chương 5 tiến hành đối chiếu tải lạnh tính toán lý thuyết với danh mục dàn lạnh FCU và dàn nóng VRV trên hồ sơ bản vẽ thiết kế. Tác giả kiểm tra tỷ lệ kết nối công suất tổng của dàn lạnh so với cụm dàn nóng cho từng hệ thống VRV thuộc Tháp 1 và Tháp 2, đảm bảo nằm trong dải làm việc an toàn của máy nén biến tần ($\le 130%$).

Chương 6: Tính kiểm tra hệ thống thông gió

Chương 6 tập trung vào tính toán khí động và thủy lực đường ống cho hệ thống thông gió tiện nghi:

  • Cấp gió tươi: Xác định lưu lượng gió tươi theo TCVN 5687:2010 cho các tầng. Dùng phần mềm DuctChecker Pro tính tiết diện ống gió. Tính toán tổn thất áp suất trên tuyến ống có trở lực lớn nhất qua các phụ kiện: côn giảm size, tiêu âm, chuyển vuông - tròn, gót giày, van dập lửa (Fire Damper), co cong $90^\circ$. Kiểm tra lưu lượng và cột áp quạt cấp gió tươi cho Tháp 1 và Tháp 2.
  • Hút gió thải: Tính toán lưu lượng và kích thước ống hút gió thải cho mạng lưới nhà vệ sinh tầng điển hình (tầng 4-12), khu WC tầng thấp, phòng kỹ thuật điện nước và bể xử lý nước thải ngầm. Kiểm tra điểm làm việc của quạt hút gió thải.

Chương 7: Tính kiểm tra hệ thống thông gió tầng hầm, hệ thống hút khói hành lang, hệ thống tạo áp cầu thang

Chương 7 tính toán các hệ thống thông gió chuyên dụng và an toàn PCCC:

  • Thông gió tầng hầm: Tính toán lưu lượng gió cấp và gió thải cho hầm đỗ xe 3.777 m2, xác định tổn thất áp suất đường ống và chọn quạt thông gió hầm.
  • Hút khói hành lang và sảnh thang: Tính kiểm tra lưu lượng, kích thước trục hút khói và tổn thất áp suất của sảnh thang máy từ tầng 1 đến tầng 12 và hành lang khu vực khán phòng.
  • Hút khói gian phòng: Tính toán kiểm tra hệ thống hút khói cho quán cafe tầng 1, văn phòng tầng 1 Tháp 2, 3 khán phòng tầng 3 Tháp 1 và các văn phòng tầng 5.
  • Tạo áp cầu thang và thang máy: Tính toán lưu lượng rò rỉ không khí qua khe cửa và cửa mở để duy trì áp suất dư từ 20 Pa đến 50 Pa theo QCVN 06:2022/BXD và BS EN 12101-6. Kiểm tra kích thước ống gió, tính tổn thất áp suất và chọn quạt tạo áp cho buồng thang bộ N1 (TH1, TH2, TH3, TH4), buồng đệm thang máy hầm, giếng thang máy chở khách (PL1-PL3, PL4-PL6) và thang máy PCCC.

Chương 8: Triển khai dựng 3D hệ thống điều hòa không khí trên phần mềm Revit

Chương 8 trình bày quy trình mô hình hóa hệ thống HVAC trên Autodesk Revit:

  • Triển khai bản vẽ mặt bằng và không gian 3D hệ thống ống gió cấp, gió hồi, gió tươi, hút khí thải và hút khói.
  • Dựng hệ thống đường ống môi chất gas và ống nước ngưng cho hệ VRV tại tầng 1, tầng lửng, tầng 2, tầng 3 và các tầng điển hình.
  • Xuất bảng thống kê khối lượng tự động: Thống kê chi tiết kích thước và diện tích đường ống gió, mét dài ống đồng theo từng cỡ đường kính, danh mục van gió, miệng gió và các thiết bị quạt, FCU, dàn nóng.

Chương 9: Kết luận và kiến nghị

Chương 9 tóm tắt toàn bộ kết quả tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí, thông gió và tăng áp hút khói của công trình, đồng thời đưa ra các kiến nghị kỹ thuật về vận hành, bảo trì và kiểm soát an toàn hệ thống MEP.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán và thiết kế chính của đồ án:

  • Hoàn thành tính toán kiểm tra toàn bộ phụ tải nhiệt ẩm cho công trình quy mô 10.000 m2 (2 tháp, 13 tầng nổi, 1 tầng hầm) bằng phương pháp Carrier, xác định chính xác các nguồn nhiệt thành phần qua kính Calorex 10 mm, tường 200 mm, người, đèn và thiết bị.
  • Xác lập chu trình nhiệt ẩm 1 cấp mùa hè, kiểm tra lựa chọn công suất thiết bị dàn lạnh giấu trần nối ống gió (FCU) và cụm dàn nóng VRV đặt tại ban công kỹ thuật các tầng, đảm bảo tỷ lệ kết nối công suất nằm trong giới hạn cho phép ($\le 130%$).
  • Tính toán hoàn chỉnh mạng lưới khí động lực học cho hệ thống cấp gió tươi và hút gió thải các khu vực phụ trợ (WC, phòng kỹ thuật, bể nước thải), xác định chính xác trở lực tuyến ống bất lợi nhất để kiểm tra lựa chọn quạt thông gió.
  • Kiểm tra thiết kế hệ thống PCCC theo QCVN 06:2022/BXD: Hệ thống hút khói gara hầm 3.777 m2; hệ thống hút khói trục đứng cho sảnh thang máy và hành lang khán phòng; hệ thống hút khói gian phòng trần cao; hệ thống quạt tăng áp duy trì áp suất dương chống nhiễm khói cho 4 buồng thang bộ N1, giếng thang máy khách và thang máy PCCC.
  • Xây dựng hoàn chỉnh mô hình thông tin công trình 3D trên nền tảng Autodesk Revit, giải quyết triệt để các vị trí va chạm giữa đường ống gió cỡ lớn với dầm kết cấu và hệ thống ống gas, đồng thời xuất bảng bóc tách khối lượng vật tư chính xác phục vụ dự toán thi công.

Giải pháp và kiến nghị kỹ thuật do nhóm tác giả đề xuất:

  • Tối ưu hóa hướng đi của các tuyến ống gió trục đứng và trục ngang nhằm giảm số lượng phụ kiện co cút, giúp hạ thấp tổn thất áp suất và tiết kiệm công suất động cơ quạt.
  • Bố trí đầy đủ các van dập lửa (Fire Damper) tự động đóng ngắt khi có sự cố cháy tại các vị trí ống gió xuyên tường ngăn cháy và sàn tầng theo quy định PCCC.
  • Ứng dụng công nghệ máy nén biến tần trên hệ VRV kết hợp điều khiển phân vùng độc lập nhằm tối ưu hóa điện năng tiêu thụ trong điều kiện tải non.

Đóng góp của đề tài:

  • Đồ án đã kết hợp phương pháp tính toán lý thuyết truyền thống (Carrier) với bộ công cụ phần mềm kỹ thuật hiện đại (Heat Load, DuctChecker Pro, VRV Express, FanTech) để đối chiếu, kiểm tra độc lập hồ sơ thiết kế kỹ thuật của một công trình thực tế quy mô lớn.
  • Thiết lập quy trình chuyển đổi và mô hình hóa từ bản vẽ 2D sang mô hình BIM 3D trên Revit, giúp nâng cao độ tin cậy trong phối hợp liên ngành kiến trúc - kết cấu - cơ điện (MEP).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Đồ án chủ yếu tập trung vào việc tính toán kiểm tra phụ tải tĩnh tại thời điểm khắc nghiệt nhất trong mùa hè theo phương pháp Carrier, chưa thực hiện mô phỏng động diễn biến nhiệt năng tiêu thụ trong toàn bộ chu kỳ 8.760 giờ của năm.
  • Chưa ứng dụng mô phỏng động lực học chất lưu (CFD) để đánh giá chi tiết sự phân bố trường nhiệt độ và vận tốc dòng khí trong các không gian có cấu trúc phức tạp như sảnh đón thông tầng cao 9 m hay khán phòng cao 7,2 m.
  • Dữ liệu kiểm tra thiết bị dựa trên thông số định mức của nhà sản xuất Daikin và FanTech trong điều kiện tiêu chuẩn, chưa đánh giá sâu sự suy giảm hiệu suất do lão hóa thiết bị và biến động điện áp thực tế.

Hướng phát triển tiếp theo:

  • Ứng dụng phần mềm mô phỏng năng lượng công trình (như EnergyPlus hoặc DesignBuilder) để phân tích tổng thể hiệu quả sử dụng năng lượng theo tiêu chuẩn QCVN 09:2017/BXD và ASHRAE 90.1.
  • Mở rộng mô phỏng CFD đối với hệ thống hút khói tầng hầm và tăng áp cầu thang nhằm kiểm chứng trực quan chuyển động của cột khói và độ chênh áp tại các khe cửa khi mở ngẫu nhiên.
  • Nghiên cứu tích hợp các giải pháp điều khiển tự động thông minh thông qua hệ thống quản lý tòa nhà BMS nhằm tối ưu hóa lịch trình vận hành hệ thống thông gió và điều hòa không khí.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Kỹ thuật Nhiệt lạnh và Kỹ thuật Cơ điện công trình (MEP): Tham khảo làm đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp về thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRV/VRF, hệ thống cấp gió tươi và hút gió thải công trình cao tầng.
  • Kỹ sư thiết kế và tư vấn MEP: Tham khảo phương pháp tính toán phụ tải lạnh Carrier chi tiết cho các cấu kiện kính Calorex và tường dày; quy trình tính toán thủy lực chọn quạt thông gió và quy chuẩn tính toán hút khói, tạo áp PCCC theo QCVN 06:2022/BXD và BS EN 12101-6.
  • Kỹ sư BIM/Revit: Tham khảo quy trình mô hình hóa 3D hệ thống cơ điện (ống gió, ống gas, phụ kiện), phương pháp kiểm soát va chạm không gian và trích xuất bảng thống kê khối lượng vật tư trực tiếp từ mô hình Revit.

Nội dung có giá trị tham khảo cao nhất:

  • Quy trình tính toán bức xạ nhiệt qua kính có rèm che và phương pháp tính toán phụ tải lạnh từng bước tại Chương 3.
  • Phương pháp tính toán hệ thống tăng áp buồng thang bộ loại N1, giếng thang máy và hút khói sảnh thang tại Chương 7.
  • Hệ thống bảng tính tổn thất áp suất chi tiết cho các tuyến ống gió và bảng bóc tách khối lượng vật tư tại Chương 6, Chương 7 và Chương 8.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao hệ thống điều hòa không khí VRV/VRF được lựa chọn cho Trụ sở HDBank Quận 9 thay vì hệ thống Chiller giải nhiệt nước hay máy điều hòa cục bộ?

Công trình gồm 12 tầng nổi với tổng chiều cao 56,9 m (< 20 tầng), diện tích điều hòa từng phân vùng nhỏ hơn 2.000 m2 và mỗi tầng đều có không gian kỹ thuật ngoài trời để bố trí cụm dàn nóng. Hệ thống VRV/VRF đáp ứng khả năng dẫn gas xa (tổng chiều dài ống đạt 1.000 m, chênh lệch cao độ dàn nóng - lạnh đạt 50 m), điều khiển biến tần linh hoạt theo từng phòng độc lập và tiết kiệm diện tích phòng máy. Máy cục bộ không được chọn do phá vỡ mỹ quan kiến trúc và công suất nhỏ; trong khi hệ Chiller giải nhiệt nước chỉ tối ưu cho các tòa nhà trên 20 tầng hoặc diện tích điều hòa tập trung lớn trên 2.000 m2 do chi phí đầu tư, lắp đặt và bảo dưỡng cao.

2. Các thông số vi khí hậu ngoài trời và trong nhà được sử dụng để tính toán phụ tải lạnh cho công trình là bao nhiêu?

Theo TCVN 5687:2010 và QCVN 02:2022/BXD tại khu vực TP. Hồ Chí Minh:

  • Thông số ngoài nhà mùa hè: Nhiệt độ bầu khô $t_N = 36^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_N = 49{,}9%$, nhiệt độ đọng sương $t_s = 23{,}5^\circ\text{C}$.
  • Thông số tiện nghi trong nhà: Nhiệt độ duy trì $t_T = 24^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_T = 60%$.
  • Cấp điều hòa được chọn là Cấp 2, cho phép độ sai lệch thông số không quá 200 giờ/năm.

3. Trong tính toán nhiệt bức xạ qua kính ($Q_{11}$), các hệ số quang học của kính và rèm che được xác định như thế nào?

Công trình sử dụng kính Calorex dày 10 mm có hệ số hấp thụ $\alpha_k = 0{,}75$, hệ số phản xạ $\rho_k = 0{,}05$, hệ số xuyên qua $\tau_k = 0{,}2$ (tương ứng $\varepsilon_m = 0{,}88$). Rèm che bên trong có màu trung tính với hệ số hấp thụ $\alpha_m = 0{,}58$, hệ số phản xạ $\rho_m = 0{,}39$, hệ số xuyên qua $\tau_m = 0{,}03$ (tương ứng $\varepsilon_r = 0{,}65$). Hệ số độ cao chọn $\varepsilon_c = 1$ ($H = 14\text{ m}$), hệ số mây mù $\varepsilon_{mm} = 1$, khung kim loại $\varepsilon_{kh} = 1$ và hệ số đọng sương $\varepsilon_{ds} = 0{,}9545$.

4. Hệ thống kiểm soát khói và tạo áp PCCC của công trình gồm những hạng mục nào và tuân theo tiêu chuẩn nào?

Hệ thống tuân thủ theo QCVN 06:2022/BXD và BS EN 12101-6, bao gồm:

  • Thông gió hút khói tầng hầm phục vụ khu đỗ xe 3.777 m2.
  • Hút khói trục đứng sảnh thang máy từ tầng 1 đến tầng 12 và hành lang khán phòng tầng 2.
  • Hút khói sự cố gian phòng cho khu cafe tầng 1, văn phòng tầng 1 và tầng 5, các khán phòng tầng 3.
  • Hệ thống quạt tạo áp duy trì áp suất dương từ 20 đến 50 Pa cho 4 buồng thang bộ thoát hiểm N1 (TH1 đến TH4), buồng đệm thang bộ tầng hầm, giếng thang máy chở khách (PL1-PL3, PL4-PL6) và thang máy PCCC kèm phòng đệm.

5. Những phần mềm kỹ thuật nào được nhóm tác giả sử dụng trong quá trình thực hiện đồ án?

Nhóm tác giả kết hợp nhiều phần mềm kỹ thuật chuyên dụng: Heat Load (tính toán phụ tải nhiệt ẩm), DuctChecker Pro (tính toán thủy lực và định cỡ ống gió), VRV Express (tính chọn và kiểm tra kết nối hệ thống VRV Daikin), Duct Fitting Database (tra cứu hệ số trở lực cục bộ), FanTech Selection Program (chọn thông số quạt thông gió) và Autodesk Revit (dựng mô hình 3D, kiểm soát xung đột MEP và xuất bảng thống kê khối lượng vật tư).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ tính toán kiểm tra kỹ thuật hệ thống điều hòa không khí VRV/VRF, thông gió cơ khí và kiểm soát khói - tăng áp PCCC cho công trình Trụ sở Ngân hàng HDBank Quận 9 quy mô 13 tầng và 1 tầng hầm. Các kết quả tính toán nhiệt ẩm theo phương pháp Carrier, thủy lực đường ống và các thông số thiết kế PCCC đều đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn hiện hành như TCVN 5687:2010 và QCVN 06:2022/BXD. Việc ứng dụng thành công phần mềm Autodesk Revit để xây dựng mô hình BIM 3D không chỉ giúp phát hiện, xử lý triệt để các va chạm không gian giữa hệ thống đường ống và kết cấu công trình mà còn cung cấp bảng bóc tách khối lượng vật tư chính xác, mang lại giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho công tác thiết kế và thi công cơ điện.