Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống kỹ thuật công trình Betrimex Building" do sinh viên Phạm Văn Nhân thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Đặng Hùng Sơn, TS. Nguyễn Nhân Bổn và PGS. Trần Tuấn Kiệt tại Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (mã số đồ án SKL012136, hoàn thành tháng 12 năm 2023).

Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn

Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế, tài chính và văn hóa giáo dục lớn của cả nước với tốc độ đô thị hóa nhanh. Khu vực trung tâm, cụ thể tại khu vực đường Cao Thắng, có mật độ giao thông và dân cư cao, tập trung nhiều tòa nhà cho thuê quy mô vừa và nhỏ. Nhu cầu mặt bằng làm việc và lưu trữ dữ liệu an toàn cho doanh nghiệp tại đây rất lớn. Trước bối cảnh đó, Công ty Cổ phần Đầu tư Betrimex đã đầu tư xây dựng dự án tòa nhà văn phòng tại số 63 Cao Thắng nhằm khai thác hiệu quả quỹ đất, cải thiện cảnh quan đô thị và tạo việc làm cho người lao động.

Trong công trình cao tầng, hệ thống cơ điện (MEP - Mechanical, Electrical, Plumbing) đóng vai trò đảm bảo công năng vận hành liên tục, an toàn và tiện nghi. Đề tài được lựa chọn nhằm giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật đồng bộ toàn bộ hệ thống MEP cho tòa nhà văn phòng cao tầng Betrimex Building, đồng thời giúp sinh viên củng cố kiến thức chuyên ngành kỹ thuật công trình trước khi tốt nghiệp.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu cốt lõi của đồ án là thiết kế đồng bộ các phân hệ kỹ thuật công trình MEP cho tòa nhà Betrimex Building, bao gồm 4 nhiệm vụ kỹ thuật chính được đánh số trong văn bản:

  1. Tính toán thiết kế cấp nước và thoát nước: Xác định nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt; lựa chọn phương án mạng lưới đường ống, bể nước ngầm, bể nước mái, trạm bơm tăng áp, van giảm áp; tính toán hệ thống thoát nước thải sinh hoạt, thông hơi, bể tự hoại, trạm bơm chìm thoát nước thải tầng hầm và hệ thống thoát nước mưa chống ngập lụt.
  2. Tính toán thiết kế hệ thống báo cháy và chữa cháy: Lựa chọn cấu hình hệ thống báo cháy tự động địa chỉ; tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy vách tường trong và ngoài nhà, hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler, trang bị bình bọt/khí xách tay; tính toán công suất trạm bơm chữa cháy và dung tích bể nước PCCC.
  3. Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió: Xác định tải nhiệt thừa và ẩm thừa cho toàn bộ công trình; xây dựng sơ đồ điều hòa không khí tuần hoàn một cấp; ứng dụng phần mềm HEATLOAD của Daikin để đối chứng công suất lạnh; lựa chọn thiết bị dàn nóng, dàn lạnh VRV; tính toán kích thước đường ống gió cấp tươi, hút khí thải, thông gió hầm xe, hút khói văn phòng và tạo áp buồng thang thoát hiểm theo tiêu chuẩn.
  4. Tính toán thiết kế cung cấp điện: Xác định phụ tải tính toán theo từng nhóm tải (văn phòng, điều hòa, công cộng); tính toán chọn công suất máy biến áp, máy phát điện dự phòng và các chế độ vận hành; tính toán bù công suất phản kháng; tính toán dòng ngắn mạch; chọn tiết diện dây dẫn, cáp điện, khí cụ đóng cắt CB, tủ điện tổng MSB và các tủ nhánh; thiết kế mạng lưới chiếu sáng, hệ thống chống sét trực tiếp và nối đất an toàn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Các hệ thống kỹ thuật công trình (MEP) bao gồm hệ thống cấp thoát nước, phòng cháy chữa cháy, điều hòa không khí - thông gió, và cung cấp điện - chống sét cho tòa nhà cao tầng.
  • Phạm vi không gian: Công trình Betrimex Building xây dựng tại số 63 đường Cao Thắng, Phường 3, Quận 3, TP. Hồ Chí Minh. Khu đất có diện tích 1.028,20 m² (theo Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất số DC 519320, số vào sổ cấp GCN: CS 15229 cấp ngày 01/07/2022). Quy mô công trình gồm 14 tầng nổi (tầng 1 đến tầng 13 và tầng tum) cùng 04 tầng hầm; chiều cao tính đến đỉnh lan can tầng tum là 48,50 m; cấp công trình văn phòng là Cấp II, bậc chịu lửa là Bậc I.
  • Phạm vi thời gian và pháp lý: Đồ án hoàn thành vào tháng 12 năm 2023, căn cứ trên số liệu thẩm định Báo cáo nghiên cứu khả thi theo Văn bản số 9457/SXD-CPXD của Sở Xây dựng TP. Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn áp dụng

Thiết kế kỹ thuật của đồ án tuân thủ các quy chuẩn xây dựng, tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam và quốc tế hiện hành trong lĩnh vực MEP:

  • Cơ sở quy hoạch: Văn bản số 9457/SXD-CPXD của Sở Xây dựng TP.HCM về việc thẩm định thiết kế cơ sở và cấp phép xây dựng công trình Betrimex Building.
  • Tiêu chuẩn điều hòa không khí và thông gió: Phương pháp truyền nhiệt của Carrier; tiêu chuẩn tính toán diện tích rò lọt gió tạo áp chống nhiễm khói buồng thang bộ và giếng thang máy theo tiêu chuẩn Anh BS 5588:1998.
  • Điều kiện khí hậu tự nhiên khu vực: Áp dụng số liệu phân vùng khí hậu Ivb (nhiệt đới gió mùa cận xích đạo tại TP.HCM) với nhiệt độ trung bình năm 27°C, lượng bức xạ trung bình 140 Kcal/cm²/năm, lượng mưa trung bình năm 1.949 mm (159 ngày mưa), độ ẩm trung bình mùa mưa 80% và mùa khô 75%.

Phương pháp nghiên cứu và tính toán kỹ thuật

Đồ án sử dụng phương pháp tính toán giải tích kỹ thuật kết hợp mô phỏng và kiểm tra đối chứng qua phần mềm chuyên dụng:

  • Phương pháp tính toán cấp thoát nước: Xác định lưu lượng tính toán thông qua tổng đương lượng thiết bị vệ sinh; tính toán thủy lực mạng lưới đường ống cấp nước bằng công thức tổn thất áp lực qua ống nhánh, ống chính và ống đứng; tính toán cột áp và lưu lượng trạm bơm; tính toán dung tích bể tự hoại và bể chứa mái theo chu kỳ dự trữ.
  • Phương pháp tính toán PCCC: Phân vùng nguy hiểm cháy theo quy chuẩn; tính toán thủy lực mạng lưới đầu phun Sprinkler theo lưu lượng và áp lực yêu cầu tại điểm bất lợi nhất; tính toán chọn máy bơm chữa cháy chính và bơm bù áp.
  • Phương pháp tính toán nhiệt và thông gió (HVAC):
    • Tính toán phụ tải lạnh theo phương pháp thành phần của Carrier, tách biệt nhiệt hiện và nhiệt ẩn từ các nguồn: bức xạ qua kính ($Q_{11}$), truyền nhiệt qua mái ($Q_{21}$), qua vách tường ($Q_{22}$), qua nền ($Q_{23}$), nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng ($Q_{31}$), máy móc thiết bị ($Q_{32}$), nhiệt hiện và nhiệt ẩn từ người ($Q_4$), gió tươi mang vào ($Q_N$), gió rò lọt ($Q_{5h}, Q_{5a}$).
    • Thiết lập sơ đồ không khí tuần hoàn 1 cấp, xác định các điểm trạng thái trên ẩm đồ Psychrometric Chart của Carrier thông qua các hệ số nhiệt hiện phòng ($RSHF/\varepsilon_{hf}$), hệ số nhiệt hiện tổng ($GSHF/\varepsilon_{ht}$) và hệ số hiệu dụng ($ESHF/\varepsilon_{hef}$).
    • Ứng dụng phần mềm HEATLOAD của hãng Daikin để chạy kiểm tra tải lạnh độc lập và so sánh với công suất tính toán lý thuyết.
    • Sử dụng phần mềm Duct Size để xác định kích thước tiết diện đường ống gió và phần mềm ASHRAE Duct Fitting Database để tra cứu hệ số tổn thất cục bộ của phụ kiện đường ống.
  • Phương pháp tính toán hệ thống điện: Xác định phụ tải tính toán theo phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích và hệ số đồng thời; tính toán ngắn mạch 3 pha đối xứng tại thanh cái hạ thế sau máy biến áp và thanh cái tủ MSB; lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng kết hợp kiểm tra độ sụt áp cho phép; tính toán dung lượng tụ bù hạ thế nâng cao hệ số công suất $\cos\varphi$; tính toán bán kính bảo vệ chống sét theo lý thuyết đầu thu lôi phát tia tiên đạo sớm (ESE).

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu sử dụng trong đồ án bao gồm: hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình Betrimex Building; số liệu khảo sát hiện trạng khu đất số 63 Cao Thắng; thông số khí hậu địa phương; tài liệu kỹ thuật và biểu đồ đặc tuyến thiết bị từ các nhà sản xuất thực tế như Daikin (dàn VRV, FCU), Grundfos (bơm cấp nước, bơm tăng áp, bơm chìm), Ebara (bơm jockey), VNPY (bơm chữa cháy Diesel), Thidibi (máy biến áp khô), Cummins (máy phát điện), LPI (kim thu sét ESE), quạt công nghiệp Nanyoo và Phương Linh (SAD-CA7, SAD-A10).

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Giới thiệu tổng quan về dự án

Nội dung phần này giới thiệu vị trí khu đất tại 63 Cao Thắng, Phường 3, Quận 3, TP.HCM với mặt tiền hướng Đông Bắc tiếp giáp đường Cao Thắng (rộng 26,27 m), phía Tây giáp showroom ô tô Ford (39,75 m), phía Đông và Nam giáp nhà dân (25,20 m). Khoảng lùi công trình so với đường Cao Thắng là 8 m, các phía còn lại là 3 m. Cao độ ±0.000 của công trình tương ứng với cao độ vỉa hè +4.30. Văn bản trình bày các chỉ tiêu quy hoạch kiến trúc: diện tích khu đất 1.028,20 m², diện tích xây dựng 565,38 m², mật độ xây dựng 55,40%, hệ số sử dụng đất 6,41 lần, tổng diện tích sàn xây dựng GFA đạt 6.683,30 m² (không kể tầng hầm và mái). Công trình gồm 14 tầng nổi và 4 tầng hầm với diện tích mỗi sàn tầng hầm là 961,75 m².

Phần II: Cấp thoát nước (Chương 1 đến Chương 4)

  • Chương 1: Tổng quan về cấp thoát nước: Phân tích nhu cầu cấp nước sạch từ mạng lưới thành phố và thoát nước thải vào hệ thống cống chung Quận 3.
  • Chương 2: Tính toán và thiết kế mạng lưới cấp nước: Đề xuất sơ đồ cấp nước kết hợp: nước từ thủy cục đưa vào bể nước ngầm, bơm CR 15-6 của Grundfos đẩy lên bể nước mái tầng tum. Các tầng trên sử dụng cụm bơm tăng áp Grundfos NB 32-125 kết hợp bình tích áp Grundfos dung tích 60 lít (loại GT-U-60 PN 10 G 1 1/4 V); các tầng dưới cấp nước tự chảy có bố trí van giảm áp tại các tầng có áp lực dư vượt quy chuẩn. Tính toán chi tiết đương lượng thiết bị vệ sinh tầng 1 và các tầng điển hình 2–13.
  • Chương 3: Hệ thống thoát nước: Thiết kế tách riêng mạng lưới thoát nước thải sinh hoạt và thoát nước mưa tum thang, hầm. Nước thải gom qua hộp gen dẫn về bể tự hoại ngầm tại tầng hầm 4 ($45,66\text{ m}^2$). Thiết kế trạm bơm chìm thoát nước tầng hầm sử dụng máy bơm Grundfos SE1, bơm thoát nước sàn hầm xe Grundfos DP10 và bơm Grundfos MTH 15-1/1; tính toán hệ thống đường ống thông hơi đứng chống phá vỡ nút thủy đài tại xiphông và cửa thông tắc theo tầng.
  • Chương 4: Thống kê thiết bị vật tư cấp thoát nước: Lập bảng khối lượng toàn bộ van chặn, van giảm áp, đồng hồ đo nước, ống uPVC/PPR, bồn chứa nước mái và thiết bị bơm.

Phần III: Hệ thống báo cháy và chữa cháy (Chương 5 đến Chương 8)

  • Chương 5 & Chương 6: Hệ thống báo cháy: Phân tích ưu nhược điểm giữa hệ báo cháy thường và báo cháy địa chỉ; lựa chọn hệ thống báo cháy tự động địa chỉ cho toàn tòa nhà. Bố trí đầu báo khói ion tại khu văn phòng, hành lang, phòng máy; đầu báo nhiệt gia tăng tại khu vực bếp, phòng kỹ thuật; tổ hợp chuông, đèn báo, nút ấn báo cháy khẩn cấp tại các cửa thoát hiểm; tủ trung tâm điều khiển báo cháy đặt tại phòng kỹ thuật.
  • Chương 7: Thiết kế hệ thống chữa cháy: Thiết kế đồng thời ba hệ thống: (1) Hệ thống chữa cháy vách tường với các cuộn vòi DN50 (trong nhà) và DN65 (ngoài nhà), họng tiếp nước PCCC; (2) Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler ướt với trục đứng SP250-R1, van 1 chiều báo động ACV; (3) Bình chữa cháy xách tay khí $\text{CO}_2$ và bình bột ABC bố trí tại sảnh tầng. Tính toán thủy lực mạng đường ống Sprinkler và họng nước chữa cháy cho 2 khu vực bất lợi nhất là Tầng hầm 1 và Tầng tum. Thiết kế trạm bơm PCCC đặt tại tầng hầm 1 gồm: 01 bơm chính động cơ Diesel model VNPY HLR150-315/160 và 01 bơm bù áp Jockey hiệu Ebara model EVMSG 10 9N5 Q1BEG E/0; bể nước ngầm PCCC bố trí tại tầng hầm 2 với diện tích $93,39\text{ m}^2$.
  • Chương 8: Thống kê thiết bị vật tư PCCC: Bảng kê số lượng đầu phun, tủ chữa cháy, đường ống thép tráng kẽm, van báo động và thông số bơm.

Phần IV: Điều hòa không khí và thông gió (Chương 9 đến Chương 16)

  • Chương 9: Tổng quan ĐHKK và thông gió: So sánh 3 phương án: cục bộ, VRV/VRF và Water Chiller. Chọn hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRV của Daikin cho tòa nhà Betrimex Building do tính linh hoạt, khả năng điều khiển phân tán và thẩm mỹ mặt ngoài.
  • Chương 10: Tính toán tải lạnh: Xác định toàn bộ tổn thất nhiệt theo lý thuyết Carrier. Lập bảng thông số trạng thái không khí trên ẩm đồ cho khu văn phòng tầng 2; tổng hợp công suất lạnh tính toán bằng tay và đối chứng với phần mềm HEATLOAD của Daikin. Từ đó lựa chọn danh mục dàn lạnh FCU (gồm dạng giấu trần nối ống gió, dạng cassette âm trần 4 hướng thổi, dạng áp trần và gắn tường) cùng dàn nóng ODU Daikin đặt tại tầng tum/mái.
  • Chương 11 & Chương 12: Hệ thống cấp gió tươi và thông gió thải: Tính toán lưu lượng gió tươi cần thiết theo số người trong khối văn phòng; tính đường ống gió bằng phần mềm Duct Size và chọn quạt hướng trục cấp gió tươi SAD-CA7. Thiết kế hệ thống quạt hút gió thải vệ sinh dùng quạt hướng trục Nanyoo Silence.
  • Chương 13 & Chương 14: Thông gió tầng hầm và hút khói văn phòng: Tính toán hệ thống cấp gió tươi và hút khí thải hầm xe tầng hầm 1 nhằm duy trì nồng độ khí CO an toàn. Thiết kế hệ thống hút khói sự cố cho không gian văn phòng, tính toán kích thước ống gió chống cháy và chọn quạt hút khói model SAD-A10.
  • Chương 15: Hệ thống tạo áp: Tính toán tạo áp cầu thang thoát hiểm và sảnh đệm chống tụ khói theo tiêu chuẩn BS 5588:1998, bao gồm: thang bộ ST-01, ST-02, ST-03 (từ tầng hầm 4 lên tầng 14); buồng đệm thang máy PCCC; buồng thang máy khách; sảnh thang máy hầm 4 đến tầng tum. Xác định lưu lượng gió xì qua khe cửa đóng, lưu lượng gió tràn khi mở cửa tầng cháy và cửa thoát hiểm ứng với áp suất duy trì 20 Pa; tính chọn van chỉnh gió, van xả áp cơ RD và động cơ quạt tạo áp PAF, LPF.
  • Chương 16: Thống kê thiết bị vật tư ĐHKK: Bảng kê dàn nóng, dàn lạnh, miệng gió, van dập lửa FD, van điện MFD, ống gió tôn mạ kẽm.

Phần V: Tính toán cung cấp điện (Chương 17 đến Chương 25)

  • Chương 17 đến Chương 19: Tổng quan, chiếu sáng và phân nhóm phụ tải: Tính toán độ rọi chiếu sáng làm việc cho văn phòng điển hình (tầng 4), hệ thống chiếu sáng sự cố khẩn cấp và đèn cảnh báo chướng ngại vật hàng không trên mái. Phân chia phụ tải hạ thế thành 3 nhóm: phụ tải văn phòng, phụ tải động lực điều hòa không khí và phụ tải công cộng (bơm, quạt, thang máy, chiếu sáng chung).
  • Chương 20: Máy biến áp và máy phát dự phòng: Lựa chọn 01 máy biến áp khô 3 pha hiệu Thidibi công suất 800 kVA đặt tại phòng máy biến áp tầng hầm 1 ($14,57\text{ m}^2$). Trang bị 01 máy phát điện dự phòng Cummins công suất 800 kVA đặt tại phòng máy phát ($31,34\text{ m}^2$) kèm bồn dầu phụ ($4,29\text{ m}^2$). Thiết lập bảng liên động logic giữa các máy cắt không khí ACB và aptomat khối MCCB để vận hành theo 3 chế độ: (1) Bình thường cấp từ điện lưới, (2) Mất điện lưới chuyển sang máy phát dự phòng, (3) Có sự cố cháy cô lập phụ tải thông thường và ưu tiên cấp điện phụ tải PCCC.
  • Chương 21: Tính toán tụ bù: Xác định dung lượng bù phản kháng theo từng khung giờ trong ngày để nâng cao hệ số $\cos\varphi$ trên 0,9, chọn tủ tụ bù hạ thế tự động nhiều cấp.
  • Chương 22 & Chương 23: Ngắn mạch và chọn thiết bị đóng cắt, dây cáp: Tính toán dòng ngắn mạch tại thanh cái sau máy biến áp và thanh cái tủ điện tổng MSB. Lựa chọn CB bảo vệ và dây cáp đồng bọc cách điện theo điều kiện dòng phát nóng cho phép, kiểm tra tổn thất điện áp theo chiều dài tuyến dẫn.
  • Chương 24 & Chương 25: Chống sét và nối đất: Chọn kim thu sét phát tia tiên đạo ESE cấp bảo vệ II của hãng LPI (Úc) đặt trên đỉnh mái công trình; tính toán bán kính bảo vệ bao phủ toàn bộ khối nhà cao 48,50 m. Thiết kế hệ thống tiếp địa an toàn điện và hệ thống nối đất chống sét trực tiếp đạt trị số điện trở nối đất theo quy định.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán kỹ thuật chính

Đồ án đã đưa ra các kết quả tính toán chi tiết, lựa chọn đầy đủ chủng loại thiết bị kỹ thuật đồng bộ cho công trình Betrimex Building theo bảng tổng hợp sau:

Hệ thống kỹ thuật Thông số / Thiết bị được lựa chọn trong đồ án Quy cách kỹ thuật & Vị trí bố trí
Quy mô công trình 14 tầng nổi, 04 tầng hầm; chiều cao 48,50 m Diện tích khu đất: 1.028,20 m²; Tổng GFA: 6.683,30 m²
Bơm cấp nước mái Grundfos CR 15-6 Đặt tại trạm bơm hầm, cấp nước lên bể mái tầng tum
Bơm tăng áp & bình áp Bơm Grundfos NB 32-125, bình GT-U-60 (60L) Tăng áp cấp nước các tầng sát mái
Bơm thoát nước hầm Bơm chìm Grundfos SE1, MTH 15-1/1, DP10 Thoát nước thải bể tự hoại và nước sàn gara tầng hầm
Báo cháy tự động Hệ thống báo cháy địa chỉ Đầu báo khói ion, báo nhiệt gia tăng, trung tâm báo cháy
Bơm chữa cháy chính Bơm Diesel VNPY HLR150-315/160 Bố trí tại phòng bơm PCCC tầng hầm 1 ($40,11\text{ m}^2$)
Bơm bù áp PCCC Ebara EVMSG 10 9N5 Q1BEG E/0 Duy trì áp lực đường ống Sprinkler và họng vách tường
Hệ thống điều hòa Daikin VRV (Dàn nóng ODU, Dàn lạnh FCU) FCU giấu trần nối ống gió, cassette âm trần 4 hướng thổi
Phần mềm tính lạnh HEATLOAD (Daikin) & Duct Size Chạy kiểm tra đối chứng tải nhiệt và kích thước ống gió
Quạt thông gió & khói SAD-CA7 (gió tươi), Nanyoo Silence, SAD-A10 Cấp khí tươi, hút khí thải và hút khói sự cố văn phòng
Tiêu chuẩn tạo áp BS 5588:1998 Tạo áp giếng thang máy, buồng đệm và thang ST-01/02/03
Máy biến áp Máy biến áp khô Thidibi 800 kVA Phòng máy biến áp tầng hầm 1
Máy phát điện Máy phát điện Cummins 800 kVA Phòng máy phát tầng hầm 1, liên động đóng cắt tự động
Chống sét trực tiếp Kim thu sét ESE cấp bảo vệ II của hãng LPI (Úc) Lắp đặt tại tầng mái công trình

Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất

  • Giải pháp cấp thoát nước: Phân vùng áp lực mạng lưới cấp nước sinh hoạt bằng cách kết hợp cấp nước tự chảy từ bể nước mái cho các tầng trung gian và van giảm áp cho các tầng thấp nhằm tránh hiện tượng quá áp gây vỡ đường ống; các tầng giáp mái sử dụng hệ bơm tăng áp kèm bình tích áp điều áp liên tục.
  • Giải pháp PCCC: Tích hợp đồng bộ hệ chữa cháy tự động Sprinkler ướt che phủ toàn bộ diện tích sàn với hệ thống chữa cháy vách tường họng DN50/DN65 và họng tiếp nước PCCC ngoài nhà. Trạm bơm PCCC dùng động cơ Diesel độc lập nguồn điện lưới, bảo đảm hệ thống vận hành khi xảy ra sự cố cắt điện.
  • Giải pháp ĐHKK và thông gió: Áp dụng hệ thống biến lưu lượng môi chất VRV Daikin cho phép điều chỉnh công suất lạnh theo từng khu vực làm việc thực tế, giảm tiêu hao năng lượng điện. Tính toán chi tiết hệ thống quạt tạo áp buồng thang và sảnh đệm duy trì mức áp suất dư chống tràn khói độc vào đường thoát nạn khi xảy ra hỏa hoạn.
  • Giải pháp cấp điện: Xây dựng sơ đồ phân phối điện hình tia độc lập cho các nhóm phụ tải văn phòng, điều hòa và kỹ thuật PCCC. Sơ đồ liên động cơ - điện giữa ACB lưới và ACB máy phát bảo đảm nguồn điện ưu tiên không gián đoạn cho hệ thống chữa cháy, bơm hút khói và chiếu sáng khẩn cấp.

Đóng góp của đồ án

Đồ án đã hoàn thành trọn vẹn bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật MEP cho một công trình cao tầng văn phòng cấp II thực tế. Tác giả tự nêu việc hoàn thiện đầy đủ danh mục gồm 28 bản vẽ cấp thoát nước (từ N-101 đến N-501), 10 bản vẽ PCCC (FF-101 đến FF-301), 19 bản vẽ ĐHKK và thông gió (ĐH-001 đến ĐH-304), cùng 40 bản vẽ cấp điện - chống sét (Đ-001 đến Đ-403). Các bảng tính toán thủy lực, nhiệt hiện, nhiệt ẩm, phụ tải điện và dòng ngắn mạch tại 8 phần phụ lục cung cấp số liệu kỹ thuật đồng bộ giữa các chuyên ngành cơ điện trong một tòa nhà.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được đề cập trong văn bản

  • Trong lời cảm ơn, tác giả đã thẳng thắn chỉ ra những hạn chế của bản thân về mặt kinh nghiệm thực tiễn và khả năng lập luận kỹ thuật, dẫn đến việc thiết kế không thể tránh khỏi các sai sót kỹ thuật nhất định trong quá trình thực hiện đồ án môn học tốt nghiệp.
  • Tại mục tiêu đồ án, tác giả nêu rõ phân hệ tăng áp - hút khói và hệ thống tính toán chống sét, nối đất an toàn mới chỉ dừng lại ở mức "tính toán sơ bộ và hiểu về mặt nguyên lý cũng như cách bố trí trên mặt bằng", chưa đi sâu chi tiết vào các mô phỏng động học chất lưu (CFD) lan truyền khói hay đo đạc điện trở suất thực tế tại hiện trường khu đất.

Hạn chế dựa trên phạm vi nghiên cứu

  • Đồ án giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật theo quy chuẩn và thông số danh định của nhà sản xuất, chưa tính đến giai đoạn quản lý vận hành tòa nhà thông minh thông qua hệ thống tích hợp BMS (Building Management System).
  • Chưa có phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế - tài chính, chi phí đầu tư ban đầu (CAPEX) và chi phí vận hành bảo trì (OPEX) để tối ưu hóa giải pháp lựa chọn giữa các dòng thiết bị.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp

  • Bổ sung mô phỏng CFD dòng khí và nhiệt độ trong giếng thang thoát hiểm và tầng hầm khi có cháy để tối ưu hóa vị trí miệng gió cấp tạo áp và miệng hút khói.
  • Nghiên cứu tích hợp hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà (BMS) điều khiển tự động hệ thống điều hòa VRV, quạt thông gió CO cảm biến hầm và tự động giám sát cắt tải điện không ưu tiên.

Giá trị tham khảo

Đối tượng thụ hưởng

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Công trình, Hệ thống Kỹ thuật Công trình Xây dựng (MEP), Kỹ thuật Nhiệt - Điện lạnh, Kỹ thuật Cấp thoát nước và Kỹ thuật Điện: Đồ án là tài liệu tham khảo thực tế về quy trình thực hiện một đồ án tốt nghiệp tích hợp trọn vẹn cả 4 phân hệ MEP cho một công trình cao tầng cụ thể.
  • Kỹ sư thiết kế MEP mới ra trường: Cung cấp phương pháp bóc tách mặt bằng kiến trúc, phân nhóm diện tích chức năng (như thống kê diện tích lọt lòng các phòng từ tầng hầm 4 đến tầng tum của Betrimex Building) để làm đầu vào cho các bảng tính kỹ thuật.

Các nội dung có giá trị tham khảo cao

  • Quy trình tính toán phụ tải lạnh theo phương pháp Carrier được thể hiện chi tiết qua từng công thức thành phần nhiệt hiện, nhiệt ẩn và cách tra đồ thị Psychrometric Chart xác định điểm sương, điểm hòa trộn.
  • Bảng đối chứng công suất lạnh giữa tính toán lý thuyết và chạy phần mềm HEATLOAD của Daikin.
  • Phương pháp tính toán lưu lượng gió rò lọt qua khe cửa đóng và cửa mở theo tiêu chuẩn BS 5588:1998 cho hệ thống tạo áp giếng thang bộ và buồng đệm thang máy PCCC.
  • Hệ thống danh mục ký hiệu và mã bản vẽ thiết kế chuẩn hóa cho toàn bộ các phân hệ cấp thoát nước, PCCC, ĐHKK và điện hạ thế.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô diện tích và các chỉ tiêu quy hoạch chính của tòa nhà Betrimex Building là bao nhiêu?

Theo Báo cáo nghiên cứu khả thi (Văn bản số 9457/SXD-CPXD) và hồ sơ thiết kế:

  • Diện tích khu đất: 1.028,20 m²;
  • Diện tích xây dựng công trình: 565,38 m²;
  • Mật độ xây dựng: 55,40%;
  • Hệ số sử dụng đất: 6,41 lần;
  • Tổng diện tích sàn xây dựng GFA (không kể hầm, mái): 6.683,30 m²;
  • Số tầng: 14 tầng nổi và 04 tầng hầm;
  • Chiều cao công trình (đến đỉnh lan can tầng tum): 48,50 m;
  • Diện tích mỗi sàn tầng hầm: 961,75 m².

2. Hệ thống máy bơm cấp nước và thoát nước tầng hầm sử dụng các model thiết bị cụ thể nào?

Theo danh mục hình ảnh và bảng tính toán trong đồ án:

  • Bơm cấp nước từ bể ngầm lên mái: Máy bơm Grundfos model CR 15-6;
  • Bơm tăng áp cho các tầng giáp mái: Máy bơm Grundfos model NB 32-125 kết hợp bình tích áp Grundfos model GT-U-60 (PN 10 G 1 1/4 V);
  • Bơm thoát nước thải bể tự hoại và hầm: Máy bơm chìm Grundfos model SE1, máy bơm chìm Grundfos model MTH 15-1/1 A-M-A-AQQV và máy bơm chìm Grundfos model DP10.

3. Trạm bơm chữa cháy của tòa nhà Betrimex Building gồm những thiết bị nào và đặt ở đâu?

Trạm bơm PCCC được bố trí tại phòng bơm PCCC tầng hầm 1 ($40,11\text{ m}^2$) nhận nước từ bể nước ngầm PCCC tầng hầm 2 ($93,39\text{ m}^2$), gồm:

  • Bơm chính: Bơm động cơ Diesel hiệu VNPY model HLR150-315/160;
  • Bơm bù áp: Bơm Jockey hiệu Ebara model EVMSG 10 9N5 Q1BEG E/0;
  • Mạng lưới chữa cháy kết hợp họng nước vách tường cuộn vòi DN50/DN65 và mạng Sprinkler tự động có van một chiều báo động ACV.

4. Hệ thống điều hòa không khí và thông gió của công trình sử dụng công nghệ và phần mềm phụ trợ nào?

  • Công nghệ ĐHKK: Hệ thống điều hòa trung tâm VRV Daikin, sử dụng các dàn lạnh FCU dạng giấu trần nối ống gió, dạng cassette âm trần 4 hướng thổi, dạng áp trần và dàn nóng ODU đặt trên tầng mái;
  • Phần mềm tính toán đối chứng tải lạnh: HEATLOAD của hãng Daikin;
  • Phần mềm tính kích thước đường ống gió: Duct Size;
  • Phần mềm tra cứu hệ số tổn thất phụ kiện ống gió: ASHRAE Duct Fitting Database;
  • Quạt cấp gió tươi và hút khói: Quạt hướng trục SAD-CA7, quạt hút gió thải Nanyoo Silence, quạt hút khói văn phòng SAD-A10.

5. Cấu hình nguồn điện chính và nguồn điện dự phòng của tòa nhà được thiết kế như thế nào?

  • Nguồn cấp chính: Điện lưới trung thế Quận 3 hạ thế qua 01 máy biến áp khô Thidibi công suất 800 kVA (đặt tại phòng máy biến áp tầng hầm 1);
  • Nguồn dự phòng: 01 máy phát điện Cummins công suất 800 kVA (đặt tại phòng máy phát tầng hầm 1 kèm bồn dầu phụ);
  • Chế độ vận hành: Hệ thống tủ MSB thiết lập liên động logic giữa máy cắt ACB và MCCB điều khiển 3 chế độ: chế độ bình thường (điện lưới), chế độ mất điện lưới (máy phát dự phòng) và chế độ sự cố cháy (tự động cắt tải văn phòng, duy trì cấp điện tải chữa cháy, điều áp và chiếu sáng khẩn cấp).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống kỹ thuật công trình Betrimex Building" của sinh viên Phạm Văn Nhân là một công trình thiết kế kỹ thuật MEP hoàn chỉnh cho tòa nhà văn phòng cao 14 tầng nổi và 4 tầng hầm tại trung tâm Quận 3, TP. Hồ Chí Minh. Tác giả đã giải quyết đồng bộ các bài toán kỹ thuật từ cấp thoát nước, phòng cháy chữa cháy, điều hòa không khí - thông gió đến cung cấp điện và chống sét theo đúng tiêu chuẩn xây dựng hiện hành. Hồ sơ đồ án thể hiện tính khoa học thông qua việc kết hợp chặt chẽ giữa tính toán giải tích lý thuyết và kiểm tra bằng các phần mềm chuyên ngành, cung cấp hệ thống số liệu tra cứu và danh mục bản vẽ rõ ràng cho các nghiên cứu và ứng dụng thiết kế kỹ thuật công trình tương tự.