Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm với đặc trưng nền nhiệt độ trung bình năm cao và cường độ bức xạ mặt trời lớn. Trong điều kiện thời tiết nắng nóng kéo dài, các công trình giáo dục và văn phòng làm việc phụ thuộc lớn vào hệ thống điều hòa không khí kết hợp thông gió cơ học nhằm duy trì điều kiện vi khí hậu ổn định, đảm bảo môi trường sinh hoạt và học tập. Tuy nhiên, việc vận hành hệ thống điều hòa không khí thường đối mặt với các bài toán về tiêu thụ năng lượng, sự phân bố nhiệt độ không đồng đều và chất lượng không khí trong nhà (IAQ).

Khảo sát thực tế tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) cho thấy sự tiện nghi nhiệt giữa các phòng học có sự chênh lệch rõ rệt. Một số không gian phòng học mang lại cảm giác thoải mái, trong khi nhiều phòng khác xuất hiện hiện tượng quá nhiệt cục bộ hoặc quá lạnh tại các vị trí ngồi khác nhau. Sự thiếu đồng đều về vận tốc gió, nhiệt độ và sự tích tụ khí carbonic ($CO_2$) do mật độ người học cao gây ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái tâm sinh lý, khả năng tập trung và hiệu suất tiếp thu của sinh viên.

Phương pháp tính toán tải nhiệt truyền thống bằng công thức giải tích chỉ cung cấp các giá trị công suất tổng thể dựa trên thông số đầu vào tĩnh mà không thể hiện được trường phân bố không gian 3 chiều của nhiệt độ, vận tốc dòng khí và nồng độ chất ô nhiễm. Để giải quyết hạn chế này, phương pháp mô phỏng số động lực học dòng chảy (Computational Fluid Dynamics - CFD) được áp dụng nhằm phân tích chi tiết vi khí hậu phòng học.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định gồm 2 nội dung chính:

  1. Nghiên cứu và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tiện nghi trong phòng học.
  2. Phân tích và đánh giá các điều kiện tiện nghi trong phòng học.

Mục tiêu cụ thể của đề tài là khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố vận hành gồm số lượng người, nhiệt độ cài đặt, vận tốc miệng gió và góc thổi của dàn lạnh đến trường nhiệt độ và nồng độ $CO_2$.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng khảo sát: Hệ thống điều hòa không khí tại 7 phòng học thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM (A3-207, G106, A201, A308, B303, F1-402 và A303).
  • Đối tượng nghiên cứu trọng tâm và mô phỏng chi tiết: Phòng học A303, lầu 3, khuôn viên Khu A, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.
  • Phạm vi thời gian thực hiện: Từ ngày 15/03/2024 đến ngày 07/07/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng hệ thống cơ sở lý thuyết dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế và tiêu chuẩn quốc gia về vi khí hậu và chất lượng không khí:

Chất lượng không khí và nồng độ $CO_2$ trong phòng: Khí $CO_2$ sinh ra chủ yếu từ quá trình hô hấp của con người. Nồng độ $CO_2$ cho phép trong tính toán thông gió thông thường là 0.15% thể tích. Giới hạn Pettenkofer khuyến nghị nồng độ $CO_2$ trong nhà không vượt quá 0.1% thể tích (tương đương 1000 ppm). Phân loại chất lượng không khí trong nhà theo tiêu chuẩn châu Âu (EN) và DIN 1946 quy định các mức chênh lệch nồng độ $CO_2$ so với môi trường xung quanh (350 - 400 ppm).

Nồng độ $CO_2$ (% thể tích) Mức độ ảnh hưởng đến con người
0.07% Chấp nhận được ngay cả khi phòng tập trung đông người
0.10% Nồng độ cho phép trong điều kiện thông thường (chuẩn Pettenkofer / 1000 ppm)
0.15% Nồng độ giới hạn cho phép sử dụng khi tính toán thiết kế thông gió
0.50% Bắt đầu gây nguy hiểm cho cơ thể người
4.0% - 5.0% Kích thích mạnh hệ thần kinh, nhịp thở gia tăng rõ rệt
8.0% Gây đỏ mặt và đau đầu sau 10 phút tiếp xúc
> 18.0% Mức độ nguy hiểm nghiêm trọng, có thể dẫn đến tử vong

Tiêu chuẩn đánh giá tiện nghi nhiệt:

  • Thang đo 7 bậc cảm giác nhiệt ASHRAE: từ -3 (Lạnh), -2 (Mát mẻ), -1 (Hơi mát), 0 (Bình thường/Trung tính), +1 (Hơi ấm), +2 (Ấm áp) đến +3 (Nóng). Vùng tiện nghi nhiệt tiêu chuẩn nằm trong khoảng PMV từ -0.5 đến +0.5.
  • Chỉ số dự đoán cảm giác nhiệt trung bình PMV (Predicted Mean Vote) và tỷ lệ phần trăm không hài lòng về nhiệt PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) theo tiêu chuẩn TCVN 7438:2004 (ISO 7730). Công thức PPD liên hệ với PMV: $$PPD = 100 - 95 \times \exp\left(-0.03353 \times PMV^4 - 0.2179 \times PMV^2\right)$$ Yêu cầu môi trường tiện nghi chuẩn cần đạt PPD < 10% tương ứng với $-0.5 < PMV < +0.5$.
  • Chỉ số mức gió lùa DR (Draft Rating): đánh giá tỷ lệ phần trăm người không thoải mái do dòng không khí chuyển động cục bộ: $$DR = (34 - t_a) \times (v - 0.05)^{0.62} \times (0.37 \times v \times Tu + 3.14)$$ Trong đó $t_a$ là nhiệt độ không khí tại chỗ (°C), $v$ là vận tốc gió (m/s), $Tu$ là cường độ rối (%).
  • Độ chênh lệch nhiệt độ không khí theo chiều dọc VATD (Vertical Air Temperature Difference): theo chuẩn ISO 1984 và ASHRAE 1981, độ chênh nhiệt độ giữa đầu (1.1 m) và mắt cá chân (0.1 m so với sàn) đối với người ngồi học không được vượt quá 3°C.

Phương pháp tính toán và công cụ nghiên cứu:

  1. Phương pháp Carrier: Tính toán tổng năng suất lạnh yêu cầu ($Q_o$) thông qua việc tính toán riêng biệt các thành phần nhiệt hiện thừa ($Q_{ht}$) và nhiệt ẩn thừa ($Q_{an}$) từ bức xạ qua kính ($Q_{11}$), truyền nhiệt qua mái ($Q_{21}$), qua vách ($Q_{22}$), qua nền ($Q_{23}$), nhiệt tỏa từ đèn ($Q_{31}$), thiết bị máy móc ($Q_{32}$), nhiệt và ẩm từ người ($Q_4$), nhiệt và ẩm do gió tươi ($Q_5$) và gió lọt ($Q_6$).
  2. Phương pháp mô phỏng số CFD:
    • Dựng hình học 3D chi tiết không gian phòng học, bàn ghế, người và dàn lạnh bằng phần mềm Autodesk Inventor.
    • Xử lý tiền mô phỏng và chia lưới trên Ansys Meshing (kiểm soát các chỉ số chất lượng lưới Skewness và Orthogonal Quality).
    • Thiết lập mô hình vật lý trong Ansys Fluent / Workbench: kích hoạt phương trình năng lượng, mô hình đa pha, mô hình dòng chảy rối ($k-\epsilon$), gán các điều kiện biên nhiệt và vận tốc.
  3. Phương pháp đối chứng thực nghiệm: Thu thập số liệu đo đạc nhiệt độ thực tế tại các điểm phân bố trong phòng học A303 để đối chiếu với kết quả mô phỏng số.

Nguồn dữ liệu đầu vào:

  • Thông số khí hậu ngoài trời tại TP.HCM (Vĩ độ 10° Bắc, cao độ 19 m so với mực nước biển): Nhiệt độ ngoài trời $t_n = 34.6^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi_n = 55%$, entanpi $I_n = 84.5\text{ kJ/kg}$, dung ẩm $d_n = 19\text{ g/kg khô}$. Bức xạ mặt trời cực đại hướng Tây $R_{r\max} = 517\text{ W/m}^2$, hướng Đông $517\text{ W/m}^2$, hướng Nam $378\text{ W/m}^2$, hướng Bắc $126\text{ W/m}^2$.
  • Thông số thiết kế trong phòng: Nhiệt độ $t_{tr} = 25^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi_{tr} = 60%$, entanpi $I_{tr} = 57.5\text{ kJ/kg}$.
  • Thông số kỹ thuật từ tài liệu của PGS.TS Nguyễn Đức Lợi và catalogue dàn lạnh Cassette Daikin.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu đề tài

Chương mở đầu phân tích tính cấp thiết của việc kiểm soát vi khí hậu trong các công trình công cộng tại khu vực khí hậu nóng ẩm. Tác giả chỉ ra thực trạng chênh lệch tiện nghi nhiệt giữa các phòng học tại HCMUTE và nhấn mạnh tầm quan trọng của việc duy trì chất lượng không khí nhằm bảo vệ sức khỏe người học. Chương này xác định rõ mục đích ứng dụng công cụ CFD để số hóa, đánh giá trường nhiệt độ và nồng độ $CO_2$ dưới tác động của các yếu tố: số lượng người, nhiệt độ cài đặt, vận tốc miệng gió và góc thổi dàn lạnh; đồng thời nêu rõ phương pháp luận kết hợp giữa phần mềm mô hình hóa Inventor, tính toán mô phỏng Ansys và phân tích dữ liệu Minitab.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 tổng quan có hệ thống về chất lượng không khí trong nhà (IAQ), các nguồn phát sinh nhiệt thừa ($Q_T$) và ẩm thừa ($W_T$). Tác giả đi sâu vào phân tích mức độ nguy hại của khí $CO_2$ ở từng ngưỡng nồng độ, đối chiếu các phân loại theo chuẩn châu Âu EN và DIN 1946. Nội dung lý thuyết thiết lập công thức toán học chi tiết cho các chỉ số đánh giá tiện nghi nhiệt: PMV, PPD (theo TCVN 7438:2004), DR và VATD.

Về công cụ mô phỏng, chương trình bày cấu trúc các module trong phần mềm Ansys (Design Modeler, Ansys Meshing, Ansys Mechanical Workbench, Ansys APDL) và quy trình giải bài toán động lực học dòng chảy CFD. Đồng thời, tác giả tổng hợp hai bài báo tiền đề: nghiên cứu của Hangyu Zhao cùng cộng sự về ảnh hưởng của nhiệt độ cấp (19°C - 22°C) và góc thổi (30°, 60°, 90°, 120°, 150°) trong văn phòng điều hòa; và nghiên cứu mô phỏng thông gió chứng minh phòng học có thông gió giúp làm giảm nồng độ $CO_2$ tới 22% so với phòng đóng kín cửa.

Chương 3: Tính toán và xây dựng thông số đầu vào

Chương này thực hiện khảo sát kỹ thuật sơ bộ tại 7 phòng học của trường dựa trên định mức kinh nghiệm 1 Hp cho mỗi $45\text{ m}^3$ không gian:

Phòng học Kích thước Dài x Rộng x Cao (m) Thể tích ($m^3$) Cấu hình dàn lạnh lắp đặt Đánh giá công suất theo định mức
A3-207 10.0 x 4.8 x 3.98 191.1 1 dàn 2.5 Hp Không thích hợp (thiếu tải)
G106 10.6 x 5.0 x 5.44 288.4 2 dàn 2.5 Hp Không thích hợp
A201 9.8 x 6.3 x 3.91 241.2 3 dàn 2.5 Hp Không thích hợp (thừa tải/bố trí chưa chuẩn)
A308 14.2 x 7.8 x 3.99 442.2 3 dàn 3.5 Hp + 1 dàn 2.5 Hp Không thích hợp
B303 9.4 x 7.9 x 4.00 297.2 4 dàn 2.5 Hp Không thích hợp
F1-402 9.8 x 4.4 x 4.01 172.9 1 dàn 2.5 Hp Không thích hợp
A303 10.42 x 7.94 x 4.13 341.9 2 dàn 3.5 Hp (Daikin Cassette) Thỏa mãn tiêu chuẩn và phù hợp bố trí

Sau khi lựa chọn phòng A303 làm đối tượng nghiên cứu chính, tác giả tiến hành tính toán phụ tải lạnh chi tiết theo phương pháp Carrier:

  • Nhiệt bức xạ qua kính hướng Tây: Tính toán hệ số hiệu chỉnh $e = 1 \times 0.949 \times 1 \times 1.17 \times 1 \times 1 = 1.11$, lượng nhiệt bức xạ tức thời $Q_{11} = 29.74 \times 517 \times 1.11 = 17070.7\text{ W}$. Khối lượng kết cấu tường tiếp xúc bức xạ $G' = 14040\text{ kg}$, kết cấu không tiếp xúc bức xạ $G'' = 95540\text{ kg}$. Hệ số tác dụng tức thời xác định được $n_t = 0.048\text{ kg/m}^2$, từ đó tính ra nhiệt hiện bức xạ truyền vào $Q_{11} = 819.4\text{ W}$.
  • Nhiệt truyền qua mái $Q_{21}$: Với hệ số hấp thụ bức xạ mái nhôm không đánh bóng $e_s = 0.52$, hệ số tỏa nhiệt ngoài $\alpha_n = 20\text{ W/m}^2\text{K}$, độ chênh nhiệt độ tương đương $\Delta t_{td} = 23.4^\circ\text{C}$, hệ số truyền nhiệt $k = 0.88\text{ W/m}^2\text{K}$, diện tích mái $F = 82.73\text{ m}^2$, tính ra $Q_{21} = 1703.6\text{ W}$.
  • Nhiệt truyền qua vách $Q_{22}$: Hệ số truyền nhiệt tường tiếp xúc trực tiếp ngoài trời $k_t = 2.54\text{ W/m}^2\text{K}$ (diện tích $39.0\text{ m}^2$, $\Delta t = 9.6^\circ\text{C}$); hệ số truyền nhiệt tường tiếp xúc phòng bên cạnh $k_t = 2.81\text{ W/m}^2\text{K}$ (diện tích $67.12\text{ m}^2$, $\Delta t = 5.0^\circ\text{C}$). Hệ số truyền nhiệt cửa kính $k = 5.88\text{ W/m}^2\text{K}$.
  • Thiết lập mô hình 3D và tiền xử lý CFD: Xây dựng hình học phòng A303 trang bị 12 đèn LED Panel 600x600 mm, bàn ghế và sinh viên. Mô hình được nhập vào Ansys để chia lưới, kiểm tra độ lệch Skewness và chất lượng trực giao Orthogonal Quality, kích hoạt mô hình đa pha, mô hình rối và thiết lập điều kiện biên cho miệng cấp, miệng hồi của dàn lạnh Daikin.

Chương 4: Đánh giá kết quả và thảo luận

Chương 4 phân tích dữ liệu mô phỏng thu được trên các mặt cắt không gian:

  • Trường áp suất: Trình bày các mặt cắt Y-Z tại $X = 4\text{ m}, X = 5\text{ m}$, mặt cắt X-Y tại $Z = 4\text{ m}, Z = 6\text{ m}$ và mặt cắt Z-X tại $Y = 0.5\text{ m}$.
  • Trường vận tốc: Phân tích phân bố vận tốc gió và vector dòng khí trên các mặt cắt X-Y ($Z = 4\text{ m}, 6\text{ m}, 8\text{ m}$), mặt cắt Y-Z ($X = 4\text{ m}$) và Z-X ($Y = 3\text{ m}$), làm rõ quy luật tuần hoàn khí và các vùng xoáy cục bộ.
  • Trường nhiệt độ: Khảo sát chi tiết nhiệt độ trên các mặt phẳng cắt đứng Y-Z ($X = 1\text{ m}, 3\text{ m}, 4\text{ m}, 5\text{ m}, 8\text{ m}$), mặt cắt ngang Z-X ($Y = 0.1\text{ m}, 1.1\text{ m}$) và mặt cắt X-Y ($Z = 4\text{ m}, 6\text{ m}, 8\text{ m}$).
  • So sánh đối chứng mô phỏng và thực nghiệm: Lập đồ thị đối chiếu nhiệt độ tại 15 điểm đo chia thành 3 nhóm (điểm 1 - 5, điểm 6 - 10, điểm 11 - 15). Kết quả mô phỏng bám sát xu hướng biến thiên của thực nghiệm.
  • Phân tích nồng độ $CO_2$: Khảo sát sự phân bố trường nồng độ $CO_2$ phát thải từ người học trên các mặt cắt độ cao ngồi học ($Y = 0.1\text{ m}$ và $Y = 1.1\text{ m}$), đánh giá mức độ tích tụ khí thở trong không gian lớp học.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương tổng kết các phát hiện chính về mức độ tiện nghi nhiệt và chất lượng không khí trong phòng học A303. Đồng thời, tác giả đưa ra các kiến nghị kỹ thuật về việc hiệu chỉnh góc thổi cánh đảo gió, tối ưu nhiệt độ cài đặt và đề xuất giải pháp cấp bổ sung gió tươi nhằm kiểm soát nồng độ $CO_2$ trong ngưỡng tiêu chuẩn.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể từ tính toán lý thuyết và mô phỏng số:

  • Xác định đầy đủ các thông số nhiệt động và truyền nhiệt cho kết cấu bao che phòng học A303: Hệ số truyền nhiệt tường ngoài $k_t = 2.54\text{ W/m}^2\text{K}$, tường trong $k_t = 2.81\text{ W/m}^2\text{K}$, hệ số truyền nhiệt cửa kính $k = 5.88\text{ W/m}^2\text{K}$, hệ số tác dụng tức thời $n_t = 0.048\text{ kg/m}^2$.
  • Thiết lập thành công mô hình hình học 3D hoàn chỉnh không gian phòng học thực tế bao gồm hệ thống 12 đèn LED, 2 dàn lạnh âm trần Daikin 3.5 Hp, dãy bàn ghế và bố trí người học.
  • Xây dựng được trường phân bố 3D chi tiết về áp suất, vector vận tốc gió, nhiệt độ và nồng độ $CO_2$ trên các mặt cắt đặc trưng ($X = 1\text{ m} \div 8\text{ m}$, $Y = 0.1\text{ m} \div 3\text{ m}$, $Z = 4\text{ m} \div 8\text{ m}$).
  • Kiểm chứng độ tin cậy của mô hình số: Đồ thị biến thiên nhiệt độ mô phỏng tại 15 vị trí phân bố trong phòng có sự tương đồng chặt chẽ với dữ liệu đo đạc thực nghiệm.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả:

  • Cần điều chỉnh góc thổi của dàn lạnh và vận tốc gió tại miệng cấp ở mức thích hợp để tránh hiện tượng gió lùa cục bộ gây khó chịu (chỉ số DR cao) tại các vị trí ngồi ngay dưới dàn lạnh.
  • Cần duy trì nhiệt độ cài đặt hợp lý để đảm bảo chênh lệch nhiệt độ theo phương thẳng đứng giữa đầu và chân ($VATD$) không vượt quá ngưỡng cho phép $3^\circ\text{C}$.
  • Đối với phòng học kín có mật độ người cao, cần kết hợp giải pháp thông gió cấp khí tươi định kỳ nhằm ngăn ngừa sự gia tăng nồng độ $CO_2$ vượt quá ngưỡng tiêu chuẩn 1000 ppm.

Đóng góp của đồ án:

  • Khắc phục hạn chế của phương pháp tính tải nhiệt truyền thống (vốn chỉ đưa ra giá trị công suất danh định tĩnh) bằng việc cung cấp bức tranh trực quan, chi tiết về phân bố vi khí hậu không gian 3 chiều.
  • Cung cấp dữ liệu khoa học phục vụ việc đánh giá, vận hành và tối ưu hóa hệ thống điều hòa không khí cassette âm trần trong các phòng học trường đại học.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài (dựa trên phạm vi nghiên cứu):

  • Đối tượng khảo sát và mô phỏng chuyên sâu mới chỉ tập trung vào một không gian phòng học cụ thể (phòng A303) sử dụng loại dàn lạnh cassette âm trần của Daikin, chưa mở rộng mô phỏng cho các kiểu bố trí mặt bằng kiến trúc và chủng loại máy điều hòa khác (như máy treo tường, hệ thống VRV/chiller).
  • Các thông số mô phỏng được thiết lập trong điều kiện biên nhiệt và vận tốc tĩnh tại các thời điểm tải xác định, chưa mô phỏng động liên tục theo chu kỳ thay đổi thời tiết 24 giờ.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng phạm vi mô phỏng số cho nhiều dạng phòng học có diện tích, chiều cao trần và cấu hình lắp đặt thiết bị khác nhau tại trường.
  • Nghiên cứu mô phỏng tối ưu hóa tự động góc mở cánh đảo gió kết hợp thuật toán điều khiển biến tần của dàn lạnh để cân bằng giữa tiện nghi nhiệt và tiết kiệm điện năng.
  • Tích hợp mô phỏng hệ thống thông gió thu hồi nhiệt (ERV/HRV) để xử lý triệt để bài toán tích tụ nồng độ $CO_2$ trong môi trường phòng học đóng kín.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng sau:

  • Sinh viên, học viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Kỹ thuật HVAC, Năng lượng tái tạo và Kỹ thuật Xây dựng công trình: Có thể tham khảo chi tiết các bước tính toán tải lạnh theo phương pháp Carrier áp dụng cho công trình thực tế.
  • Người nghiên cứu ứng dụng CFD trong kỹ thuật công trình: Đồ án cung cấp quy trình từ mô hình hóa hình học 3D (Autodesk Inventor), chia lưới và kiểm tra chất lượng lưới (Ansys Meshing) đến thiết lập điều kiện biên đa pha, mô hình rối và phương trình năng lượng trong Ansys Fluent/Workbench.
  • Kỹ sư thiết kế và quản lý vận hành tòa nhà: Tham khảo dữ liệu phân tích trường vận tốc, nhiệt độ và các ngưỡng an toàn về nồng độ $CO_2$, chỉ số PMV, PPD, DR, VATD để tối ưu hóa vị trí lắp đặt dàn lạnh và hệ thống thông gió.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao nhóm tác giả lựa chọn phòng học A303 làm đối tượng mô phỏng số thay vì 6 phòng học khác được khảo sát?
Dựa trên khảo sát sơ bộ theo định mức kinh nghiệm $45\text{ m}^3$ không gian tương đương 1 Hp công suất lạnh, phòng A303 có thể tích $341.9\text{ m}^3$ được trang bị 2 dàn lạnh Cassette Daikin công suất 3.5 Hp (tổng 7 Hp), đáp ứng chính xác định mức phụ tải và có cách bố trí dàn lạnh đối xứng, thỏa mãn các tiêu chuẩn của Bộ Xây dựng. Trong khi đó, các phòng còn lại (A3-207, G106, A201, A308, B303, F1-402) đều có công suất hoặc cách bố trí dàn lạnh không thích hợp với thể tích phòng.

2. Các thông số môi trường tính toán đầu vào cho phòng học A303 được thiết lập như thế nào?
Điều kiện ngoài trời tại TP.HCM được thiết lập với nhiệt độ $t_n = 34.6^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi_n = 55%$, entanpi $I_n = 84.5\text{ kJ/kg}$, dung ẩm $d_n = 19\text{ g/kg khô}$, bức xạ cực đại hướng Tây $R_{r\max} = 517\text{ W/m}^2$. Điều kiện tiện nghi bên trong phòng được thiết lập ở mức nhiệt độ $t_{tr} = 25^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi_{tr} = 60%$ và entanpi $I_{tr} = 57.5\text{ kJ/kg}$.

3. Hệ số truyền nhiệt của kết cấu tường phòng A303 được tính toán bằng bao nhiêu?
Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu tường có độ dày 200 mm tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời được tính toán là $k_t = 2.54\text{ W/m}^2\text{K}$; đối với phần tường tiếp xúc gián tiếp (với hành lang hoặc lớp học lân cận), hệ số truyền nhiệt là $k_t = 2.81\text{ W/m}^2\text{K}$.

4. Quy định về tiêu chuẩn chênh lệch nhiệt độ theo phương thẳng đứng (VATD) được áp dụng trong đề tài là gì?
Theo tiêu chuẩn ISO 1984 và ASHRAE 1981, đối với trạng thái hoạt động nhẹ nhàng hoặc ít vận động của sinh viên trong lớp học, độ chênh lệch nhiệt độ không khí theo chiều dọc giữa vị trí đầu ($1.1\text{ m}$) và mắt cá chân ($0.1\text{ m}$ so với mặt sàn) không được vượt quá $3^\circ\text{C}$ để tránh gây khó chịu về nhiệt.

5. Kết quả nghiên cứu tham khảo về thông gió cho thấy nồng độ $CO_2$ giảm bao nhiêu phần trăm khi có thông gió?
Theo bài báo nghiên cứu về mô phỏng thông gió được trích dẫn trong cơ sở lý thuyết, kết quả mô phỏng CFD chỉ ra rằng không gian phòng có giải pháp thông gió giúp làm giảm $22%$ lượng khí $CO_2$ tích tụ so với phòng đóng kín không có thông gió tự nhiên.

Kết luận

Đồ án đã thực hiện nghiên cứu vi khí hậu phòng học thông qua việc kết hợp giữa phương pháp tính toán tải nhiệt truyền thống Carrier và phương pháp mô phỏng số động lực học dòng chảy CFD trên phần mềm Ansys. Kết quả mô phỏng 3D trường nhiệt độ, vận tốc gió và nồng độ $CO_2$ phản ánh chi tiết sự phân bố vi khí hậu không gian và có sự tương đồng với dữ liệu đo đạc thực nghiệm tại phòng học A303 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Công trình cung cấp cơ sở khoa học và giải pháp kỹ thuật rõ ràng trong việc kiểm soát các thông số vận hành dàn lạnh cũng như kiến nghị bổ sung thông gió nhằm đảm bảo điều kiện tiện nghi nhiệt và chất lượng không khí trong môi trường giáo dục.