Đồ án Tốt nghiệp: Tính kiểm tra HVAC & Ứng dụng Revit Tòa nhà Hữu nghị Việt Nam – Slovakia

Bài đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt tập trung vào tính toán, kiểm tra hệ thống HVAC và ứng dụng Revit cho Tòa nhà Hữu nghị Việt Nam - Slovakia.

• Tác giả: Nguyễn Vũ Thục Quyên
• Người hướng dẫn: Th.S Lại Hoài Nam
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật nhiệt
• Đề tài: Tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí, thông gió và ứng dụng Revit triển khai dự án tòa nhà Hữu nghị Việt Nam – Slovakia The Friendship Tower
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án HVAC Revit tòa nhà Hữu nghị Việt Nam Slovakia

Đồ án HVAC & Revit tòa nhà Hữu nghị Việt Nam – Slovakia (The Friendship Tower) là đề tài tốt nghiệp được thực hiện tại Khoa Cơ khí Động lực, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Công trình thuộc hệ thống điều hòa không khí cấp 2, phục vụ mục đích văn phòng và công sở. Đồ án bao gồm hai phần chính: tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí, thông gió và ứng dụng phần mềm Revit triển khai bản vẽ kỹ thuật. Quá trình thực hiện áp dụng song song phương pháp tính tay và phần mềm để đối chiếu kết quả tải lạnh. Tiêu chuẩn Việt Nam được sử dụng làm cơ sở tính toán cho toàn bộ hệ thống thông gió tạo áp. Công trình có quy mô nhiều tầng, yêu cầu giải pháp HVAC đáp ứng điều kiện tiện nghi nhiệt cho không gian làm việc. Thông số thiết kế ngoài nhà gồm nhiệt độ 36,1°C và độ ẩm 50,1%. Thông số trong nhà đặt ở mức 24°C và độ ẩm 60%, đảm bảo môi trường làm việc thoải mái.

1.1. Giới thiệu tòa nhà Hữu nghị Việt Nam Slovakia The Friendship Tower

Tòa nhà Hữu nghị Việt Nam – Slovakia The Friendship Tower là công trình văn phòng hiện đại tại TP.HCM. Tòa nhà được thiết kế theo tiêu chuẩn ĐHKK cấp 2, phù hợp với công trình có công dụng thông thường như công sở và văn phòng. Hệ thống điều hòa không khí phải đảm bảo điều kiện tiện nghi nhiệt và điều kiện công nghệ. Công trình có nhiều tầng với các khu vực chức năng đa dạng. Diện tích các phòng khác nhau đòi hỏi giải pháp kỹ thuật linh hoạt. Việc phân loại cấp ĐHKK giúp xác định đúng thông số thiết kế và phương án kỹ thuật phù hợp cho toàn bộ tòa nhà.

1.2. Mục tiêu và phạm vi thực hiện đồ án tốt nghiệp

Đồ án đặt ra ba mục tiêu chính. Thứ nhất, tính toán và kiểm tra tải lạnh bằng phương pháp tay và phần mềm để đối chiếu độ chính xác. Thứ hai, tính toán hệ thống thông gió tạo áp theo tiêu chuẩn Việt Nam. Thứ ba, triển khai lại toàn bộ bản vẽ hệ thống điều hòa không khí và thông gió bằng phần mềm Revit. Phạm vi bao gồm toàn bộ các tầng của tòa nhà. Đồ án cũng đánh giá tính hợp lý của hệ thống hiện tại. Từ kết quả tính toán, nhóm đề xuất phương án tối ưu nếu cần thiết.

II. Phân tích hệ thống điều hòa không khí và các vấn đề thiết kế

Hệ thống điều hòa không khí của tòa nhà Hữu nghị Việt Nam – Slovakia cần đáp ứng nhiều yêu cầu kỹ thuật phức tạp. Việc phân tích bắt đầu từ việc xác định thông số thiết kế trong nhà và ngoài nhà. Tải lạnh được tính toán dựa trên nguồn nhiệt thừa và ẩm thừa từ không gian điều hòa. Các nguồn nhiệt bao gồm bức xạ mặt trời, thiết bị điện, người sử dụng và quá trình thông gió. Hệ thống phải xử lý đồng thời cả tải sensible và latent. Đối với công trình cấp 2, yêu cầu kiểm soát nhiệt độ trong khoảng 23-25°C và độ ẩm tương đối 50-60%. Việc tính toán thủ công giúp hiểu rõ nguyên lý hoạt động. Phần mềm chuyên dụng hỗ trợ xác minh kết quả và phát hiện sai số. Quá trình phân tích cũng chỉ ra các vấn đề về tổn thất nhiệt qua vỏ bọc công trình. Áp lực gió và tốc độ dòng không khí trong ống dẫn cần được kiểm soát chặt chẽ.

2.1. Xác định thông số thiết kế trong nhà và ngoài nhà

Thông số thiết kế ngoài nhà được xác định theo điều kiện khí hậu TP.HCM. Nhiệt độ không khí ngoài trời đạt 36,1°C với độ ẩm tương đối 50,1%. Từ hai thông số này, tra đồ thị T-d cho dung ẩm 18,85 g/kgkkk và entanpy 84,57 kJ/kg. Thông số trong nhà đặt ở nhiệt độ 24°C và độ ẩm 60%. Dung ẩm trong nhà tương ứng 11,19 g/kgkkk, entanpy 52,62 kJ/kg. Chênh lệch entanpy giữa ngoài và trong nhà là cơ sở tính tải lạnh toàn phần. Các thông số này được xác định dựa trên tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.

2.2. Phương pháp tính tải lạnh và kiểm tra kết quả

Tải lạnh được tính toán bằng hai phương pháp song song. Phương pháp tính tay sử dụng công thức truyền nhiệt qua vỏ bọc, tải bức xạ mặt trời, tải người và tải thiết bị. Phương pháp phần mềm mô phỏng toàn bộ tòa nhà với điều kiện biên thực tế. Kết quả từ hai phương pháp được đối chiếu để đánh giá độ chính xác. Sai số chấp nhận được nằm trong khoảng cho phép theo tiêu chuẩn. Việc kiểm tra giúp phát hiện điểm bất thường trong thiết kế. Từ đó, điều chỉnh thông số đầu vào cho phù hợp với thực tế công trình.

III. Giải pháp kỹ thuật và ứng dụng Revit triển khai dự án HVAC

Giải pháp kỹ thuật cho tòa nhà áp dụng hệ thống tuần hoàn không khí một cấp kết hợp PAU/HRU và FCU. Không khí ngoài trời được PAU hoặc HRU làm mát sơ bộ trước khi hòa trộn với gió hồi. Hỗn hợp không khí sau hòa trộn đi qua FCU để làm lạnh khử ẩm đạt trạng thái cấp vào phòng. Đối với phòng diện tích nhỏ, hệ thống cục bộ được sử dụng để tiết kiệm chi phí và dễ lắp đặt. HRU có ưu điểm thu hồi nhiệt từ gió thải, nâng cao hiệu suất năng lượng. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cao nên chỉ áp dụng cho một số văn phòng cụ thể. Phần mềm Revit được sử dụng triển khai toàn bộ bản vẽ hệ thống HVAC. Mô hình 3D giúp kiểm tra va chạm giữa các tuyến ống và kết cấu công trình. Revit hỗ trợ xuất bản vẽ shop drawing chính xác phục vụ thi công.

3.1. Hệ thống tuần không khí một cấp sử dụng PAU và HRU

Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp với PAU sử dụng thiết bị xử lý không khí sơ bộ cho gió tươi. Không khí ngoài trời trạng thái O được làm mát đến trạng thái O' trước khi hòa trộn. Sau hòa trộn với gió hồi trạng thái I', hỗn hợp đạt trạng thái M đưa vào FCU. FCU làm lạnh khử ẩm để đạt trạng thái S cấp vào phòng. Trong phòng, không khí biến đổi từ S đến I do nhận nhiệt thừa và ẩm thừa. HRU hoạt động tương tự nhưng có thêm tính năng thu hồi nhiệt từ gió thải. Điểm M thể hiện trạng thái sau hòa trộn giữa I' và O'. Sơ đồ này đảm bảo không khí tươi được xử lý trước khi vào hệ thống.

3.2. Ứng dụng phần mềm Revit trong triển khai bản vẽ kỹ thuật HVAC

Phần mềm Revit được ứng dụng để triển khai bản vẽ hệ thống điều hòa không khí và thông gió tòa nhà. Mô hình BIM 3D cho phép thiết kế chính xác vị trí ống dẫn, thiết bị và phụ kiện. Tính năng tự động cập nhật giúp thay đổi thiết kế đồng bộ trên tất cả bản vẽ. Revit hỗ trợ kiểm tra va chạm giữa hệ thống HVAC và các hạng mục khác. Bản vẽ shop drawing được xuất trực tiếp từ mô hình phục vụ thi công. Việc áp dụng Revit giúp giảm thời gian triển khai và tăng độ chính xác. Công cụ phân tích năng lượng tích hợp hỗ trợ đánh giá hiệu suất hệ thống.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của đồ án HVAC Revit

Đồ án đã hoàn thành các mục tiêu đề ra về tính toán và triển khai hệ thống HVAC cho tòa nhà Hữu nghị Việt Nam – Slovakia. Kết quả tính tải lạnh bằng phương pháp tay và phần mềm có sự phù hợp, xác nhận độ chính xác của thiết kế. Hệ thống thông gió tạo áp đáp ứng tiêu chuẩn Việt Nam về lưu lượng và áp suất. Bản vẽ triển khai bằng Revit thể hiện đầy đủ chi tiết kỹ thuật phục vụ thi công. Đồ án chứng minh tính khả thi của việc kết hợp tính toán truyền thống với công cụ BIM hiện đại. Mô hình Revit giúp phát hiện và giải quyết va chạm trước khi thi công, giảm chi phí sửa chữa. Kinh nghiệm từ đồ án có thể áp dụng cho các công trình văn phòng tương tự. Kết quả cũng là cơ sở để tối ưu hóa hệ thống HVAC nhằm tiết kiệm năng lượng trong vận hành.

4.1. Kết quả đạt được từ đồ án tốt nghiệp

Đồ án đạt được nhiều kết quả cụ thể. Tải lạnh toàn tòa nhà được xác định chính xác bằng hai phương pháp độc lập. Hệ thống thông gió tạo áp đáp ứng yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn. Bản vẽ hệ thống HVAC được triển khai đầy đủ bằng phần mềm Revit. Mô hình 3D cho thấy khả năng kiểm tra va chạm hiệu quả. Các thông số thiết kế trong và ngoài nhà được lựa chọn phù hợp với điều kiện khí hậu TP.HCM. Hệ thống tuần hoàn không khí một cấp hoạt động ổn định cho công trình cấp 2.

4.2. Hướng phát triển và ứng dụng cho công trình tương tự

Kinh nghiệm từ đồ án có thể mở rộng cho nhiều loại công trình khác. Việc áp dụng Revit trong thiết kế HVAC ngày càng phổ biến trong ngành xây dựng. Các công trình văn phòng, thương mại đều có thể áp dụng phương pháp tính toán tương tự. Hướng phát triển bao gồm tích hợp phân tích năng lượng nâng cao trong Revit.Ứng dụng công nghệ BIM giúp quản lý vòng đời công trình hiệu quả hơn. Đồ án cũng mở ra khả năng nghiên cứu tối ưu hóa hệ thống HVAC bằng mô phỏng động. Kết quả nền tảng này phục vụ cho việc phát triển giải pháp tiết kiệm năng lượng trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 1. Điều hòa không khí Điều hòa không khí là kỹ thuật tạo ra và duy trì điều kiện vi khí hậu để phục vụ cho con người làm việc, nghỉ ngơi và phục vụ cho công nghệ của các quá trình sản xuất. 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. Tầm quan trọng của điều hòa không khí 1. Trong đời sống sinh hoạt của con người Điều hòa tiện nghi ngày càng trở nên quen thuộc đặc biệt trong các ngành y tế, văn hóa, thể duc thể thao, vui chơi giải trí và du lịch….

Hiện nay, ngành điều hòa không khí nói riêng và ngành Lạnh nói chung đã trở thành một ngành có đóng góp và ý nghĩa hết sức quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế nước nhà. Nước ta thuộc vùng khí hậu nóng ẩm nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình năm và độ ẩm tương đối khá cao. Kết hợp với đó là sự bức xạ của ánh nắng mặt trời qua cửa kính, đặc biệt là các tòa nhà cao tầng hiện nay đều rất ưa chuộng sử dụng cửa kính với diện tích lớn, bên trong sử dụng nhiều thiết bị tỏa ra nguồn nhiệt lớn, … tất cả kết hợp lại làm cho nhiệt độ và độ ẩm trong phòng tăng lên nhiều, tạo cảm giác không thoải mái cho người sử dụng. Và điều hòa có thể giải quyết được vấn đề trên, tạo điều kiện thoải mái cho con người hoạt động, làm việc, sinh hoạt.

Ngày nay, trong tất cả các công trình tòa nhà, văn phòng, công sở, khách sạn, rạp chiếu phim, trung tâm thương mại, … đều cần đến điều hòa không khí thì mới có thể phát huy được tối đa hiệu quả sử dụng của nó. Bởi lẽ, nếu như không tạo được điều kiện vi khí 1 Đồ án tốt nghiệp GVHD Th.S Lại Hoài Nam hậu cho người sử dụng thì con người có thể cảm thấy thoải mái khi sử dụng hay không. Cùng với đó, khi mà nền kinh tế ngày càng phát triển, mức sống con người càng tăng cao thì yêu cầu về chất lượng cuộc sống cũng cùng với đó mà tăng theo. Chính vì thế, nhu cầu lắp đặt, sử dụng các hệ thống điều hòa không khí tăng lên nhằm đảm bảo được môi trường vi khi hậu cho con người và phù hợp với các điều kiện vệ sinh, sức khỏe.

Đối với ngành y tế, thì hiện nay nhiều bệnh viện cũng dung nhiều biện pháp nhằm đẩy mạnh chất lượng điều trị của bệnh nhân, và một trong những biện pháp hiệu quả đó chính là sử dụng các hệ thống điều hòa không khí để tạo ra môi trường vi khí hậu giúp cho người bệnh nhanh chóng bình phục. Cùng với đó là tạo điều kiện vi khí hậu và điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, được khống chế ở múc tuyệt đối, phục vụ cho cá quá trình y học như là nuôi cấy vacxin, phẩu thuật, … 1. Trong công nghiệp, sản xuất Ngày nay kỹ thuật điều hòa không khí đã trở thành một ngành khoa học độc lập phát triển vượt bật và bổ trợ đắc lực cho nhiều ngành khác. Điều hòa không khí đã hỗ trợ đắc lực cho nhiều ngành kinh tế như: công nghiệp dệt, thuốc lá, chè, các nhà máy bột và giấy, xưởng in ấn,…và không thể thiếu trong các ngành kỹ thuật thông tin, vô tuyến điện tử, vi tính, máy tính, quang học, cơ khí chính xác, sinh học, vi sinh,… mới đảm bảo được chất lượng sản phẩm.

Điều hòa không khí không chỉ mang lại kết quả cao trong các ngành công nghiệp sản xuất mà còn tăng năng suất cho ngành chăn nuôi. Người ta đã thí nghiệm và kết luận rằng năng suất chăn nuôi sẽ tăng lên khoảng 10 - 15% nếu ta điều chỉnh được nhiệt độ và tạo ra khí hậu thích hợp cho từng loại vật nuôi. Một số hệ thống điều hòa không khí phổ biến 1. Hệ thống điều hòa VRV, VRF VRF là viết tắt của cụm từ “Variable Refrigerant Flow”, là hệ thống điều hòa không khí trung tâm dành cho các tòa nhà thương mại, ứng dụng công nghệ điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh nhằm mang lại cho người sử dụng khả năng điều khiển nhiệt độ ở từng khu 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD Th.S Lại Hoài Nam vực riêng biệt trong mỗi phòng hoặc mỗi tầng trong tòa nhà… VRF làm việc theo nguyên lý điều chỉnh năng suất lạnh của hệ thống thông qua việc điều chỉnh lưu lượng dòng môi chất, và sử dụng nhiều thiết bị thành phần giống với các hệ thống điều hòa không khí thông thường (ví dụ như máy nén, thiết bị tiết lưu, thiết bị trao đổi nhiệt,…).

Hệ thống trao đổi nhiệt gồm các thiết bị ngưng tụ ngoài trời (Outdoor Unit) và mạng lưới các thiết bị bay hơi trong nhà (Indoor Unit) nằm gần hoặc trong không gian điều hòa được kết nối với nhau thông qua đường ống môi chất lạnh được lắp đặt bên trong tòa nhà. Các đặc điểm để phân biệt giữa hệ thống VRF và các hệ thống điều hòa không khí thông thường khác có thể kể đến là VRF có nhiều dàn lạnh được kết nối với một dàn nóng chung Hình 1. Hệ thống điều hòa VRV/VRF Hệ thống VRF đầu tiên được phát triển bởi tập đoàn Daikin vào năm 1982 và được hãng này đặt tên là VRV (Variable Refrigerant Volume). Cái tên VRV sau này được Daikin đăng kí bản quyền nên chúng ta chỉ có thể thấy được từ này trên các thiết bị do Daikin sản xuất.

3 Đồ án tốt nghiệp GVHD Th.S Lại Hoài Nam Hệ thống VRF có thể sử dụng trong nhiều loại công trình khác nhau, ví dụ như: - Các tòa nhà văn phòng hoặc cao ốc - Các cơ sở giáo dục - Các cơ sở chăm sóc sức khỏe - Các khu chung cư - Các cửa hàng bán lẻ - Trung tâm hội nghị, nhà hàng, khách sạn Hình 1. Mô hình hệ thống VRV/VRF 1. Hệ thống điều hòa Water Chiller Hệ thống Water Chiller hay còn gọi là hệ thống Chiller giải nhiệt bằng nước là hệ thống sử dụng nước làm chất tải lạnh trung gian dựa trên nguyên lí chuyển đổi trạng thái vật chất của nước. Nước sẽ được làm lạnh và chuyển đến các dàn lạnh FCU hoặc AHU để làm lạnh.

Nước được làm lạnh từ hệ thống thường có nhiệt độ từ 7 đến 12℃. Phần nhiệt lạnh được sử dụng để tạo ra nước lạnh, nước lạnh này được sử dụng với mục đích chính là: Giải nhiệt công nghiệp và điều hòa không khí. Hệ thống điều hòa Water Chiller là một hệ thống máy làm lạnh nước công nghiệp thường được sử dụng cho các công trình lớn. Hệ thống gồm các thiết bị chính sau: - Cụm trung tâm Water Chiller - Tháp giải nhiệt - Bơm nước giải nhiệt - Bơm nước lạnh tuần hoàn - Bình giãn nở và cấp nước bổ sung - Hệ thống xử lí nước - Các dàn lạnh FCU và AHU 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD Th.S Lại Hoài Nam CHƯƠNG 2: TIÊU CHUẨN VÀ THÔNG SỐ THIẾT KẾ CỦA TÒA NHÀ HỮU NGHỊ VIỆT NAM – SLOVAKIA THE FRIENDSHIP TOWER (CZ TOWER) 2.

Giới thiệu tòa nhà CZ Tower 2. Giới thiệu chung về tòa nhà CZ Tower CZ Tower là cao ốc văn phòng cao cấp, mang đến không gian làm việc hiện đại, đáp ứng các tiêu chí của công trình hạng A tại vị trí trung tâm thành phố. Tọa lạc tại số 31 Lê Duẩn, dự án kề cận nhiều công trình đặc biệt như Lãnh sự quán Hoa Kỳ, Ngôi nhà Đức… Tòa nhà được thiết kế với chức năng là trung tâm hội nghị và quán cafe với dịch vụ F&B, có vị trí gần với trụ sở chính của khách sạn, căn hộ dịch vụ, tổng lãnh sự quán, nhà hàng, trung tâm ăn uống và những trung tâm thương mại khác. Đây cũng là một trong những cao ốc văn phòng hạng A tại Việt Nam đặc biệt chú trọng chất lượng thiết kế và xây dựng hướng đến tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường theo Tiêu chuẩn Xanh quốc tế LEED Silve.

Tòa nhà CZ Tower thuộc chủ đầu tư là là công ty TNHH CZ Slovakia Việt Nam. Hệ thống điều hòa không khí được thiết kế và tư vấn thiết kế bởi công ty TNHH Arup Việt Nam có trụ sở tại tầng 8, Cao ốc Star Building, 33Ter, 33Bis Mạc Đĩnh Chi, Phường Đa Kao, Quận 1, TP Hồ Chí Minh. Công trình được khởi công xây dựng vào tháng 10 năm 2018 bởi tổng đấu thầu xây dựng là công ty Cổ phần xây dựng Conteccons và hoàn thành vào năm 2020. Công trình nằm trên khu đất có tổng diện tích 1645,1m2, cao 21 tầng nổi và 4 tầng hầm, tổng diện tích sàn xây dựng 25000 m2.

Trong đó có 18 tầng chức năng văn phòng cung cấp khoảng 13700 m2 diện tích cho thuê. Các tầng từ 16 – 19 được thiết kế với hệ thống sàn mềm chuyên dụng có thể lắp đặt cầu thang riêng đối với doanh nghiệp có nhu cầu thuê 2 tầng. Tầng hầm được xây dựng với sức chứa hơn 30 ô tô và khoảng 1050 xe máy. chính là phối cảnh của tòa nhà CZ Tower.

5 Đồ án tốt nghiệp GVHD Th.S Lại Hoài Nam Hình 2. Phối cảnh tòa nhà CZ Tower 2. Giới thiệu về hệ thống điều hòa không khí của tòa nhà Sau quá trình phân tích đặc điểm cũng như yêu cầu của công trình tòa nhà CZ Tower, nhóm nhận thấy rằng tòa nhà đã được công ty tư vấn thiết kế TNHH Arup Việt Nam sử dụng kết hợp các hệ thống điều hòa không khí, cụ thể: Đối với sảnh văn phòng ở tầng 1 và các văn phòng từ tầng 4 đến tầng 21 của toà nhà sử dụng hệ thống Water Chiller. Lí do là bởi vì hệ thống điều hòa Chiller có thể đáp ứng công suất theo phụ tải đang chạy giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ.

Hệ thống này có thể bố trí lắp đặt trong các hầm của tòa nhà công sở. cao tầng nên không chiếm diện tích tường 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD Th.S Lại Hoài Nam ngoài cho việc lắp đặt, tránh việc gây ảnh hưởng đến thẩm mĩ của công trình. Cùng với đó hệ thống Water Chiller hoạt động ổn định với thời gian sử dụng dài lâu.