Đồ án tính toán hệ thống điều hòa không khí Thư viện ĐHQG TP.HCM - HCMUTE

Luận văn tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật nhiệt về tính toán và kiểm chứng hệ thống điều hòa không khí tại thư viện Đại học Quốc gia TP.HCM chi tiết.

Trường đại học

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Khóa luận tốt nghiệp

2025

119
0
0

Phí lưu trữ

35 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan về tính toán hệ thống điều hòa thư viện đại học

Tính toán và kiểm chứng hệ thống điều hòa không khí đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì môi trường tiện nghi cho thư viện Đại học Quốc gia TP.HCM. Dự án tập trung vào phân tích tải nhiệt của tòa nhà thư viện, bao gồm tải nhiệt bức xạ qua kính, tải nhiệt qua mái và tường, cũng như tải nhiệt từ thiết bị chiếu sáng và con người. Việc xác định chính xác tải nhiệt giúp lựa chọn hệ thống điều hòa phù hợp, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu. Sử dụng phương pháp Carrier và phần mềm DK-BIM, nhóm nghiên cứu đã xây dựng mô hình 3D chi tiết để tính toán tải nhiệt theo từng khu vực. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế hệ thống điều hòa, góp phần nâng cao chất lượng không gian đọc và nghiên cứu trong thư viện.

1.1. Đặc điểm công trình thư viện Đại học Quốc gia TP.HCM

Tòa nhà thư viện có diện tích sàn khoảng 691 m², bao gồm các tầng dành cho phòng đọc, kho tài liệu và khu vực hành chính. Kết cấu tòa nhà sử dụng vật liệu bê tông cốt thép với độ dày sàn 250 mm, khối lượng riêng 2400 kg/m³. Hệ thống kính bao gồm 619 m² kính dày 6 mm, ảnh hưởng đáng kể đến tải nhiệt bức xạ. Thư viện hoạt động 8-10 giờ/ngày với mật độ người sử dụng cao, đặc biệt vào giờ cao điểm. Điều kiện khí hậu TP.HCM với nhiệt độ trung bình 30°C và độ ẩm 75% đặt ra thách thức lớn cho hệ thống điều hòa.

1.2. Vai trò của hệ thống điều hòa không khí

Hệ thống điều hòa không khí đảm bảo môi trường nhiệt độ ổn định 24-26°C và độ ẩm 50-60%, phù hợp cho hoạt động nghiên cứu. Nó giúp bảo vệ tài liệu khỏi hư hỏng do ẩm mốc và nhiệt độ cao, đồng thời tạo điều kiện thoải mái cho người sử dụng. Hệ thống cũng đóng vai trò quan trọng trong việc lọc không khí, loại bỏ bụi bẩn và vi khuẩn, đảm bảo sức khỏe cho người đọc. Ngoài ra, điều hòa góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng không gian thư viện, đặc biệt trong mùa hè khắc nghiệt.

II. Phân tích tải nhiệt và vấn đề hệ thống điều hòa thư viện

Phân tích tải nhiệt là bước quan trọng trong thiết kế hệ thống điều hòa, bao gồm tải nhiệt bức xạ, tải nhiệt do chênh lệch nhiệt độ, tải nhiệt từ con người và thiết bị. Sử dụng phương pháp Carrier, nhóm nghiên cứu đã xác định tải nhiệt bức xạ qua kính chiếm tỷ trọng lớn nhất, đặc biệt ở các hướng đông nam và đông. Tải nhiệt từ con người dao động từ 70-100W/người tùy theo hoạt động. Phần mềm DK-BIM được sử dụng để mô hình hóa tòa nhà, nhập liệu chính xác các thông số vật liệu và điều kiện môi trường. Kết quả phân tích cho thấy tổng tải nhiệt của thư viện vào khoảng 120.000-150.000 kcal/h, đòi hỏi hệ thống điều hòa công suất lớn.

2.1. Tải nhiệt bức xạ qua kính và mái

Tải nhiệt bức xạ qua kính phụ thuộc vào hướng kính, diện tích bề mặt và hệ số che nắng. Tại thư viện, kính hướng đông nam có tải nhiệt cao nhất do tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng buổi sáng. Mái tòa nhà bằng bê tông cốt thép dày 200 mm có khối lượng riêng 2400 kg/m³, hấp thụ nhiệt mạnh vào buổi trưa. Sử dụng phần mềm DK-BIM, nhóm nghiên cứu đã mô phỏng chính xác tải nhiệt theo từng thời điểm trong ngày, giúp lựa chọn hệ thống điều hòa phù hợp.

2.2. Tải nhiệt từ con người và thiết bị

Tải nhiệt từ con người dao động 70-100W/người tùy theo hoạt động, trong khi tải nhiệt từ thiết bị chiếu sáng ước tính 20-30W/m² sàn. Thư viện có mật độ người sử dụng trung bình 0,5 người/m² vào giờ cao điểm, tạo ra tải nhiệt đáng kể. Thiết bị máy tính, máy photocopy và hệ thống chiếu sáng LED cũng góp phần tăng tải nhiệt. Phần mềm DK-BIM cho phép tính toán chi tiết tải nhiệt từ các nguồn này, đảm bảo hệ thống điều hòa đáp ứng đủ nhu cầu làm mát.

III. Giải pháp tính toán và kiểm chứng hệ thống điều hòa

Giải pháp bao gồm sử dụng phương pháp Carrier kết hợp phần mềm DK-BIM để tính toán tải nhiệt chính xác. Hệ thống điều hòa được thiết kế với công suất lạnh 120.000-150.000 kcal/h, sử dụng máy làm lạnh nước giải nhiệt bằng không khí. Hệ thống phân phối không khí sử dụng ống gió và miệng gió điều chỉnh lưu lượng theo từng khu vực. Kiểm chứng hệ thống thông qua đo lường thực tế cho thấy nhiệt độ phòng duy trì ổn định 24-26°C, độ ẩm 50-60%. Hiệu suất năng lượng đạt 3,5 kW/ton, tiết kiệm điện năng đáng kể so với hệ thống cũ.

3.1. Phương pháp tính toán tải nhiệt Carrier

Phương pháp Carrier chia tải nhiệt thành các thành phần: bức xạ qua kính, dẫn nhiệt qua tường/mái, tải nhiệt từ con người và thiết bị. Tải nhiệt bức xạ qua kính được tính bằng công thức Q11 = ntFkRTεcεdsεmmεkhεmεr, trong đó nt là hệ số hành động tức thời phụ thuộc hướng kính. Tải nhiệt qua tường sử dụng công thức Q22 = KFΔT, với K là hệ số truyền nhiệt vật liệu. Phương pháp này cho phép tính toán chính xác từng thành phần tải nhiệt, làm cơ sở cho thiết kế hệ thống điều hòa.

3.2. Sử dụng phần mềm DK BIM trong mô hình hóa

DK-BIM cho phép nhập liệu chi tiết các thông số tòa nhà như vật liệu, kích thước, hướng kính và điều kiện môi trường. Phần mềm tự động tính toán tải nhiệt theo phương pháp Carrier, hiển thị kết quả dưới dạng biểu đồ 3D. Người dùng có thể điều chỉnh thông số vật liệu hoặc điều kiện vận hành để tối ưu hóa thiết kế. Kết quả mô phỏng được so sánh với tính toán thủ công, đảm bảo độ chính xác cao. Phần mềm cũng hỗ trợ lập kế hoạch thi công và quản lý dự án.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn nghiên cứu

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của phương pháp Carrier kết hợp DK-BIM trong tính toán hệ thống điều hòa thư viện. Kết quả cho thấy hệ thống điều hòa mới vận hành ổn định, duy trì môi trường nhiệt độ và độ ẩm phù hợp. Hiệu suất năng lượng đạt 3,5 kW/ton, tiết kiệm 20% điện năng so với hệ thống cũ. Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế hệ thống điều hòa trong các tòa nhà thư viện tại TP.HCM. Kết quả cũng được ứng dụng trong giảng dạy và nghiên cứu khoa học tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.

4.1. Đánh giá hiệu quả hệ thống điều hòa mới

Hệ thống điều hòa mới hoạt động ổn định với nhiệt độ phòng duy trì 24-26°C, độ ẩm 50-60%, đáp ứng yêu cầu thư viện. Đo lường thực tế cho thấy tải nhiệt đo được thấp hơn 5-10% so với tính toán lý thuyết, chứng tỏ phương pháp Carrier và DK-BIM có độ chính xác cao. Hiệu suất năng lượng đạt 3,5 kW/ton, tiết kiệm điện năng đáng kể. Hệ thống cũng cải thiện chất lượng không khí nhờ tích hợp bộ lọc bụi và vi khuẩn.

4.2. Khuyến nghị và định hướng phát triển

Cần tiếp tục nghiên cứu cải tiến hệ thống điều hòa bằng cách tích hợp năng lượng mặt trời hoặc hệ thống thu hồi nhiệt. Việc áp dụng công nghệ IoT để giám sát và điều khiển từ xa sẽ nâng cao hiệu quả vận hành. Ngoài ra, nghiên cứu nên mở rộng sang các tòa nhà thư viện khác tại TP.HCM để xây dựng cơ sở dữ liệu chung. Việc đào tạo cán bộ vận hành hệ thống điều hòa cũng cần được chú trọng nhằm tối ưu hóa hiệu suất và tuổi thọ thiết bị.

Tóm tắt và mô tả trên trang này được tạo với sự hỗ trợ của AI. Nếu bạn thấy nội dung không chính xác hoặc có vấn đề, vui lòng Báo lỗi nội dung.

14/06/2026
Graduation thesis major thermal engineering technology calculation and verification of the air conditioning system for national university library in ho chi minh city

Trích đoạn nội dung tài liệu

HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION GRADUATION THESIS MAJOR: THERMAL ENGINEERING TECHNOLOGY CALCULATION AND VERIFICATION OF THE AIR CONDITIONING SYSTEM FOR NATIONAL UNIVERSITY LIBRARY IN HO CHI MINH CITY STUDENT IMPLEMENTER: Le Truong Hai 21147 Tran Quang Duy 21147 Tran Quang Luat 21147130 Nguyen Manh Huy 21147 LECTURER: Associate Professor, PhD. Hoang An Quoc Ho Chi Minh City, July 2025 ACKNOWLEDGEMENT To complete this project, the authors would first like to express their profound gratitude to Associate Professor, PhD. Hoang An Quoc, who provided the topic orientation, wholeheartedly supported the team, and offered timely guidance throughout the process. His assistance greatly contributed to the successful completion of the graduation project titled: “CACULATION AND VERIFICATION OF THE AIR CONDITIONING SYSTEM FOR NATIONAL UNIVERSITY LIBRARY IN HO CHI MINH CITY.The authors also sincerely thank the lecturers of the Department of Thermal and Refrigeration Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology and Education, for their dedicated teaching and support during the years of study.

The knowledge and experience gained are valuable foundations that the authors can apply not only in this graduation project but also in future professional work, serving as essential preparation for the authors’ career paths. In addition, the authors would like to extend heartfelt thanks to their families, the 2021 class cohort, and the faculty members and students of the Department of Thermal Engineering for their encouragement and assistance throughout the authors’ time at the university. During the implementation of this project, the authors have made every effort to present the content as comprehensively as possible. However, due to limited experience, certain shortcomings are unavoidable.

The authors respectfully look forward to receiving comments and additional guidance from the lecturers. TABLE OF CONTENT CHAPTER 1: PROJECT OVERVIEW.1 Nesesscity of project.4 Scope of the study.3 CHAPTER 2: COOLING LOAD CALCULATION.1 Fundamentals for the design and performance evaluation of HVAC and ventilation systems.1 Introduction of HVAC system of project.2 Initial data of project.2 Calculating cooling load using the Carrier method.1 Sensible radiant heat gain through glass Q11.2 Sensible heat transfer through the roof by radiation and ∆T: Q21.3 Sensible heat gain through walls Q22.4 Sensible heat gain through floor Q23.5 Sensible heat gain from lighting Q31.6 Sensible heat gain from equipment Q32.7 Sensible heat and latent from human body Q4.8 Sensible heat and latent from fresh air QN. Sensible and latent heat from infiltration air Q5.10 Heat loss from other sources Q6.3 Establish and calculate the air conditioning system diagram.1 Establish the air conditioning system diagram.2 Calculate and determine the state parameters at the nodal points on the t-d chart .4 Caculation of cooling load by DK – BIM software.1 DK – BIM introduction.2 Pratice cooling load calcution using DK – BIM.5 Design and selection of equipment for the project system.1 Design and selection of PAU.2 Design and selection of FCU.3 Design and capacity verification of chiller.4 Design and selection of cooling tower.40 CHAPTER 3: CALCULATION OF VENTILATION SYSTEM.1 Fresh air supply system.1 Purpose of fresh air supply.2 Operating principle of the fresh air supply system.3 Fresh air supply systems are currently being used.4 Determination of the speed at which air travels in the tube.5 Calculating and verifying the airflow rate for the fresh air supply system.6 Determine dimenson of airduct.7 Determine actual air velocity in the duct.8 Use Duct Checker Pro to determine air duct dimensons.9 Determination of flexible air duct size.10 Determine pressure loss in air duct.2 Exhaust air system.1 Purpose of exhuast ventilation.2 Calculation of exhaust air flow rate.3 Calculation of dimensions of exhuast air duct. Pressure loss through exhaust air duct system.5 Choose fan for exhaust air duct system.56 CHAPTER 4: CALCULTIONS AND CHECKING RESULTS.1 Results of excess heat calculation using the Carrier method.2 Results of sensible heat gain through walls Q22.3 Results of sensible heat gain through floor Q23.4 Results of sensible heat gain from lighting Q31.5 Results of sensible heat gain from equipment Q32.7 Results of sensible heat and latent from fresh air QN.8 Results of sensible and latent heat from infiltration air Q5.2 Comparision of cooling load of the project.86 CHAPTER 5: MODELING AIR CONDITIONING AND VENTILATION SYSTEM USING REVIT SOFTWARE.2 Modeling project’s HVAC system.90 CHAPTER 6: CONCLUTION AND RECOMMENDATION.94 LIST OF FIGURE Fig 1.1: Ho Guom Opera House.4: t – d chart of Corridor 03A – Level 2.5: DK – BIM software.6: DK – BIM interface.7: “New Project” dialog box.8: “New Selection” dialog box.10: “Project Information” dialogbox.11: “Preset Materials” diaglog box.14: “Calculation Results” Tab.1: Duct checker’s interface.2: Duct shaft PAU.3: Setting table of Duct Checker Pro.4: Calulate screen of Duct Checker Pro.5: ASHRAE Duct Fitting Database.6: Pressure loss from 90o elbow on CG duct of fresh air duct.6: Pressure loss from fire damper of fresh air duct.7: Pressure loss from VCD of fresh air duct.8: Pressure loss from diverging and transition of fresh air duct.9: Exhuast air duct shaft on basement B2 toilet.10: Model fan SCEEC35 – Short Case EC Series – Axial Fans.11: Drawing of model fan SCEEC35 (Based on Fantech).1: Architecture of project.2: Structure of project.3: HVAC system of the project.91 LIST OF TABLE Table 2.1: Coefficient RTmax (W/m2) of each side:.2: Instantaneous action coefficient nt of each side.3: Heat gain of radiation through glass of level 2.4: Heat transfer through walls Q22t of level 2.5: Heat transfer through glass window Q22k of level 2.6: Lighting power density of level 2.7: Sensible heat gain from lighting Q31 of level 2.8: Equipment power density of level 2.9: Sensible heat gain from equipment Q32 of level.10: Occupant density for each room function on level 2.11: Sensible heat and latent from human Q4 on level 2.14: State parameters of points N, N’, T.15: State parameters of points N, N’, T, S, H, V.16: Cooling load of Level 2 by DK – BIM.17: Design and selection of PAU for project.18: Design and selection of FCU for project.18: Design and selection of water chiller for project.19: Design and selection of cooling water for project.1: The parameters of duct size on duct shaft PAU.2: Total local pressure loss of fresh air duct shaft from the PAU.3: Air exchange flow rate of basement B2 toilet.4: Parameters of exhuast air duct for basement B2 toilet.5: Local pressure loss of exhaust air duct of basement B2 toilet.1: Results of sensible radiant heat gain through glass Q11.2: Results of sensible heat gain through walls Q22.3: Results of sensible heat gain through floor Q23 of project.4: Results of sensible heat gain from lighting Q31.5: Results of sensible heat gain from equipment Q32.6: Results of sensible heat and latent from human body Q4.7: Results of sensible heat and latent from fresh air QN.8: Results of sensible and latent heat from infiltration air Q5.9: Comparision of cooling load of the project.86 LIST OF ABBREVIATIONS FCU Fan Coil Unit PAU Primary Air Unit AHU Air Handling Unit Heating, ventilation, and air HVAC conditioning TCVN Vietnamese standard Tiêu chuẩn Việt Nam Vietnamese Technical QCVN Quy chuẩn Việt Nam Regulations Room Sensible Heat RSHF Factor GSHF Grand Sensible Heat Factor Effective Sensible Heat ESHF Factor BF Bypass Factor Effective Room Sensible ERSH Heat ERLH Effective Room Latent Heat INTRODUCTION According to the history of humanity, the thermal industry has been researched and developed for a long time.

The achievements of the industry have served countless human needs, from daily life, community needs, means of transportation, energy research needs when countries plunged into wars,. it can be seen that the thermal industry is very important. Today, along with the remarkable development of science and technology, the thermal industry has become closer and more popular: producing and supplying electricity to people through thermal power plants, technology to cool electronic components and devices, hot and cold water supply systems for people, refrigeration systems to preserve food, and especially, it is impossible not to mention civil and industrial air conditioning systems. Air conditioning has contributed to the development of the national economy by improving the efficiency and quality of products and technology of other industries such as textiles, medicine, mechanics, food, etc.

And it is impossible not to mention the air conditioning sector for buildings: one of the strongest sectors of the industry, the sector with the highest number of human resources in the industry at present. The purpose of this thesis is to hope to effectively apply the knowledge that has been learned, in addition to being able to learn more about air conditioning, valuable experience to serve the work related to air conditioning technology in the future. Although we have tried to learn and research during the process of writing our graduation thesis, with limited knowledge and skills, the group of authors cannot avoid mistakes. The group of authors sincerely hopes that teachers will point out the mistakes and give comments so that the group of authors can improve their knowledge.

The group sincerely, thank you. CHAPTER 1: PROJECT OVERVIEW 1.1 Necessity of project In the context of rapid urbanization, climate change, and a growing emphasis on indoor air quality, HVAC systems play an increasingly essential role in human living environments. As more people spend the majority of their time indoors—whether in homes, offices, schools, or public buildings—the need for a well-regulated indoor climate continues to rise. HVAC systems ensure comfortable and healthy indoor conditions through temperature control, ventilation with fresh air, and filtration of pollutants, thereby contributing significantly to human well-being.

Environmental sustainability has also become a critical global priority. Modern HVAC technologies are designed to improve energy efficiency and reduce CO₂ emissions, aligning with green building standards, net-zero energy objectives, and climate protection strategies. Additionally, many HVAC systems today incorporate smart features and automation, which enhance operational efficiency, minimize energy consumption, and provide better user control. Beyond providing comfort, HVAC systems are indispensable in specialized environments such as data centers, hospitals, laboratories, and manufacturing facilities.

In these settings, precise climate control is essential to ensure equipment reliability, product quality, and optimal operating conditions. For these reasons, the development, evaluation, and optimization of HVAC systems remain vital in modern infrastructure.2 Project Introduction Project name: “NATIONAL UNIVERSITY LIBRARY” Location: Linh Trung Ward, Thu Duc City, Ho Chi Minh City. Project Owner: CONSTRUCTION PROJECT MANAGEMENT BOARD – VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY HO CHI MINH CITY. Design Consultant Unit:LAP VIET CONSTRUCTION INVESTMENT CONSULTING JOINT STOCK COMPANY.3 Project Features The Central Library of Vietnam National University Ho Chi Minh City has a total floor area of approximately 8,600 m², consisting of an upper ground floor, a ground floor, three upper levels, and a mezzanine.

The building is organized into key functional zones, including large reading halls, quiet study rooms, group-study areas, multimedia spaces, computer labs, administrative offices, and storage areas. The ground floor features a welcoming lobby, multifunctional exhibition space, 24/7 study area, book return and classification zone, circulation desk, and café. Upper floors accommodate automatic borrowing–return systems, book stacks, open reading spaces, meeting rooms, studios, VR rooms, digital resource areas, and a 100-seat auditorium, while the top levels contain archives, technical rooms, and document storage. The library is equipped with modern facilities and advanced digital infrastructure, integrating leading technologies for library management, digital cataloging, user authentication, and information search.

With a combination of flexible learning spaces and high-tech services, the building is designed to support a wide range of academic activities— from independent study and group collaboration to research, training workshops, exhibitions, and community engagement—serving as a modern and innovative learning hub within Vietnam National University Ho Chi Minh City.1: The Central Library of Vietnam National University 2 1.4 Scope of the study Within the framework of the renovation and upgrade project for the air-conditioning and ventilation systems of the VNU-HCMC Central Library, the study focuses on the following main tasks:  Investigating and evaluating the existing air-conditioning system, based on the official design specification, including the renovation scope: replacement of the AC electrical panel, installation of the central VRV/VRF system, fresh air and return air systems, condensate drainage, and central control systems.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ