Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, nhu cầu phát triển cơ sở hạ tầng phục vụ các hoạt động dân sinh, thương mại và giáo dục ngày càng gia tăng. Sự mở rộng quy mô các công trình dân dụng kéo theo mức tiêu thụ điện năng lớn, đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc thiết kế hệ thống cung cấp điện an toàn, liên tục và hệ thống chiếu sáng đạt chuẩn tiện nghi thị giác. Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho công trình Trường mầm non 4 tầng" được thực hiện bởi sinh viên Trương Văn Huy và ATing Thứ, dưới sự hướng dẫn của TS. Ngô Đức Kiên tại Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng (tháng 06/2022), nhằm giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật cho một công trình giáo dục mầm non cụ thể.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định gồm 3 nội dung chính:

  1. Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho từng khu vực không gian của trường học trên cơ sở vận dụng Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) về chiếu sáng trong nhà và ứng dụng phần mềm mô phỏng DiaLux Evo để tính toán, lựa chọn, bố trí bộ đèn.
  2. Xác định phụ tải tính toán cho toàn bộ công trình, phân định cụ thể giữa nhóm phụ tải ưu tiên, phụ tải không ưu tiên (phụ tải thường) và tổng hợp công suất tính toán toàn trường.
  3. Lập giải pháp cấp điện cơ sở cho công trình, bao gồm việc xây dựng các phương án cấp điện nguồn, tính toán lựa chọn dung lượng máy biến áp, chọn máy phát điện dự phòng, thiết lập phương án cấp điện hạ áp và lựa chọn khí cụ đóng cắt, bảo vệ, dây dẫn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống chiếu sáng nhân tạo nội thất và hệ thống cung cấp điện hạ áp, trạm biến áp, nguồn dự phòng của công trình giáo dục.
  • Phạm vi không gian: Công trình Trường mầm non 4 tầng được xây dựng tại Phường 5, Thành phố Vũng Tàu, Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Khu đất xây dựng nằm trong khu dân cư đông đúc, có mạng lưới giao thông đường bộ huyết mạch thuận lợi. Tổng diện tích sàn xây dựng công trình là $1.370\text{ m}^2$, quy mô 4 tầng, chiều cao mỗi tầng là $3,6\text{ m}$. Cấu trúc mặt bằng gồm các phòng học chính, khối phòng hành chính – quản trị, khối phòng chức năng, khu bếp ăn, hệ thống nhà vệ sinh ($24\text{ m}^2/\text{tầng}$) và hành lang giao thông ($194\text{ m}^2/\text{tầng}$).
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được hoàn thành và bảo vệ vào tháng 06/2022.
Tầng Tên phòng chức năng Số lượng phòng Diện tích mỗi phòng ($\text{m}^2$)
Tầng 1 Phòng học chính 3 78
Bếp ăn 1 89
Hành lang / Nhà vệ sinh 1 / 1 194 / 24
Tầng 2 Phòng học chính 5 78
Phòng y tế 1 27
Hành lang / Nhà vệ sinh 1 / 1 194 / 24
Tầng 3 Phòng học chính 4 78
Phòng giáo dục nghệ thuật (GDNT) 1 60
Phòng giáo dục thể chất (GDTC) 1 60
Hành lang / Nhà vệ sinh 1 / 1 194 / 24
Tầng 4 Phòng hiệu trưởng 1 30
Phòng hiệu phó 1 27
Phòng hành chính 1 27
Văn phòng 1 32
Phòng truyền thống 1 50
Phòng giáo viên 1 28
Hội trường 1 87
Hành lang / Nhà vệ sinh 1 / 1 194 / 24

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và khái niệm kỹ thuật

Đồ án xây dựng trên nền tảng lý thuyết quang học chiếu sáng và kỹ thuật cung cấp điện:

  • Cơ sở quang học: Bức xạ ánh sáng khả kiến nằm trong dải bước sóng từ $380\text{ nm}$ đến $780\text{ nm}$. Các đại lượng đo lường chiếu sáng gồm:
    • Quang thông ($\Phi$, đơn vị Lumen – $\text{lm}$): Đánh giá công suất bức xạ ánh sáng theo độ nhạy quang phổ của mắt người.
    • Cường độ sáng ($I$, đơn vị Candela – $\text{cd}$): Mật độ quang thông phát ra trong một góc khối $\Omega$ ($\text{Stêradian} - \text{Sr}$).
    • Độ rọi ($E$, đơn vị Lux – $\text{lx}$, $1\text{ lx} = 1\text{ lm}/\text{m}^2$): Mật độ quang thông phân bố trên diện tích bề mặt làm việc.
    • Độ chói ($L$, đơn vị $\text{cd}/\text{m}^2$): Tỷ số giữa cường độ sáng theo một hướng với diện tích hình chiếu của bề mặt phát sáng.
    • Định luật Lambert: Thiết lập quan hệ giữa độ rọi và độ chói bức xạ đối với bề mặt khuếch tán hoàn toàn ($M = \pi L$).
    • Tiện nghi thị giác và độ tương phản: Đánh giá qua hệ số tương phản $C = \frac{L_0 - L_f}{L_f}$ và ngưỡng tương phản tối thiểu $C_{\min} \approx 0,01$. Giới hạn độ chói không gây cảm giác chói lóa mắt là $L < 5.000\text{ cd}/\text{m}^2$.
    • Chất lượng ánh sáng: Nhiệt độ màu $T$ ($\text{K}$), biểu đồ Kruithof xác định vùng tiện nghi nhìn, và chỉ số hoàn màu $CRI$ ($R_a$) đánh giá độ trung thực màu sắc.
    • Phân loại nguồn sáng: Phân chia theo hình học thành nguồn điểm, nguồn đường (dãy đèn huỳnh quang, đèn LED tuýp/linear) và nguồn mặt (trần phát sáng, panel).
  • Tiêu chuẩn áp dụng: Vận dụng Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) về chiếu sáng nhân tạo trong nhà cho các công trình giáo dục, trường học và văn phòng.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp mô phỏng kỹ thuật số: Ứng dụng phần mềm chuyên ngành DiaLux Evo (hãng DIAL GmbH, Đức). Phần mềm cho phép dựng mô hình không gian 3D, thiết lập hệ số phản xạ của vật liệu (trần, tường, sàn), tích hợp cơ sở dữ liệu (Database) trắc quang của các nhà sản xuất đèn (MPE, Philips, Osram, Rạng Đông, Điện Quang), tính toán quang thông và xuất biểu đồ đẳng rọi, độ rọi trung bình ($E_{av}$).
  • Phương pháp tính toán phụ tải điện: Phân nhóm phụ tải theo đặc tính làm việc và mức độ quan trọng (phụ tải thường và phụ tải ưu tiên); tính toán nhu cầu công suất từng phòng, từng tầng và tổng hợp công suất tính toán toàn trường.
  • Phương pháp tính chọn và kiểm tra thiết bị: Tính toán công suất dung lượng biểu kiến để chọn máy biến áp trung/hạ áp, chọn máy phát điện diesel dự phòng, tính toán dòng điện làm việc cực đại để chọn máy cắt phụ tải (MCPT), cầu chì cao áp (CC), aptomat (CB) và tiết diện dây dẫn/cáp điện.

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu sử dụng trong đồ án bao gồm: Hồ sơ thiết kế kiến trúc mặt bằng Trường mầm non 4 tầng tại Vũng Tàu; Catalogue thông số trắc quang và điện học của các bộ đèn LED hãng MPE (dòng MPE LED Linear Series BN2, BN3, LED Linear 1.2m 36W); Catalogue kỹ thuật máy biến áp phân phối của hãng ABB; Catalogue thông số máy phát điện diezen của hãng Cummins; các bảng tra định mức khí cụ điện hạ áp và dây dẫn.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống kỹ thuật của công trình được thiết kế và triển khai qua hai cấu phần chính: hệ thống chiếu sáng nhân tạo và hệ thống cung cấp điện.

       [ Lưới điện Trung áp ]
           [ Cầu chì CC ]
       [ Máy cắt phụ tải MCPT ]
[Tủ Tầng 1]   [Tủ Tầng 2]   [Tủ Tầng 3-4]
[Phòng/Lộ]    [Phòng/Lộ]    [Phòng/Lộ]

Quy trình thiết kế mô phỏng chiếu sáng trên phần mềm DiaLux Evo

  1. Thiết lập không gian 3D: Khai báo kích thước hình học từng phòng (dài, rộng, chiều cao trần $H = 3,6\text{ m}$).
  2. Khai báo thông số quang học bề mặt: Hệ số phản xạ chuẩn được áp dụng đồng bộ cho các phòng: tường $\rho = 0,75$; trần $\rho = 0,50$; sàn $\rho = 0,25$.
  3. Xác định chỉ tiêu kỹ thuật chiếu sáng:
    • Phòng học, phòng hiệu trưởng, hiệu phó, y tế, hành chính, giáo viên, GDNT, GDTC, bếp ăn: Độ rọi yêu cầu $E_{yc} = 300\text{ lx}$, nhiệt độ màu $T = 6.500\text{ K}$, chỉ số hoàn màu $\text{CRI} = 80-90$.
    • Văn phòng: Độ rọi yêu cầu $E_{yc} = 500\text{ lx}$, $T = 6.500\text{ K}$, $\text{CRI} = 80-90$.
    • Phòng truyền thống, Hội trường, Nhà vệ sinh: Độ rọi yêu cầu $E_{yc} = 200\text{ lx}$.
    • Hành lang: Độ rọi yêu cầu $E_{yc} = 75\text{ lx}$, $T = 4.000\text{ K}$, $\text{CRI} = 80-90$.
  4. Xây dựng và so sánh phương án bố trí: Với mỗi phòng, đồ án đưa ra 3 phương án lựa chọn bộ đèn và cách bố trí (sử dụng các bộ đèn LED MPE Linear Series BN2, BN3, hoặc MPE LED Linear), sau đó mô phỏng xuất độ rọi trung bình ($E_{av}$) và biểu đồ phân bố quang thông để chọn phương án tối ưu về kỹ thuật, thẩm mỹ và kinh tế.
Tên phòng Diện tích ($\text{m}^2$) $E_{yc}$ ($\text{lx}$) Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án được chọn
Phòng học chính 78 300 12 bộ BN2 ($E_{av} = 326\text{ lx}$) 12 bộ BN3 ($E_{av} = 352\text{ lx}$) 4 bộ LED Linear ($E_{av} = 354\text{ lx}$) Phương án 2
Phòng hiệu trưởng 30 300 6 bộ BN2 ($E_{av} = 357\text{ lx}$) 6 bộ BN3 ($E_{av} = 383\text{ lx}$) 2 bộ LED Linear ($E_{av} = 390\text{ lx}$) Phương án 3
Phòng hiệu phó 27 300 6 bộ BN2 ($E_{av} = 375\text{ lx}$) 6 bộ BN3 ($E_{av} = 405\text{ lx}$) 2 bộ LED Linear ($E_{av} = 414\text{ lx}$) Phương án 3
Phòng y tế 27 300 6 bộ BN2 ($E_{av} = 398\text{ lx}$) 6 bộ BN3 ($E_{av} = 430\text{ lx}$) 2 bộ LED Linear ($E_{av} = 441\text{ lx}$) Phương án 3
Phòng hành chính 27 300 6 bộ BN2 1.2m 36W ($E_{av} = 342\text{ lx}$) 6 bộ BN3 ($E_{av} = 370\text{ lx}$) 2 bộ Linear 1.2m 36W ($E_{av} = 373\text{ lx}$) Phương án 3
Hành lang tầng 194 75 — — Bố trí 16 bộ đèn ($E_{av} \ge 75\text{ lx}$) 16 bộ đèn

Thiết kế hệ thống cấp điện và lựa chọn thiết bị

  • Cấu trúc mạng điện: Hệ thống nhận nguồn từ lưới điện trung thế khu vực qua máy cắt phụ tải (MCPT) và hệ thống cầu chì cao áp (CC) bảo vệ đầu vào trạm biến áp.
  • Trạm biến áp (TBA): Trang bị 01 Máy biến áp dầu 3 pha dung lượng định mức $160\text{ kVA}$ do hãng ABB chế tạo.
  • Nguồn dự phòng: Trang bị 01 Máy phát điện diezen công suất $30\text{ kVA}$ của hãng Cummins nhằm duy trì liên tục cho hệ thống phụ tải ưu tiên khi xảy ra sự cố mất điện lưới.
  • Hệ thống phân phối hạ áp: Nguồn hạ áp từ MBA và máy phát cấp tới Tủ phân phối tổng (TĐ chính), từ đó phân nhánh tới các tủ điện tầng (TĐ Tầng 1 đến Tầng 4), tủ điện phòng và các tủ động lực. Thiết bị đóng cắt bảo vệ sử dụng Aptomat (CB) tính chọn phù hợp với dòng làm việc và dòng ngắn mạch; cáp dẫn điện được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép và tổn thất điện áp.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ CHIẾU SÁNG

Chương 1 hệ thống hóa toàn diện các nguyên lý vật lý và sinh lý thị giác trong kỹ thuật chiếu sáng:

  • Trình bày bản chất sóng điện từ của ánh sáng ($380 - 780\text{ nm}$), cấu tạo cơ chế cảm nhận của mắt người với khoảng 7 triệu tế bào hình nón (nhìn ban ngày, cảm thụ màu sắc ở độ rọi cao) và khoảng 120 triệu tế bào hình que (nhìn ban đêm, cảm nhận sáng tối ở độ rọi thấp), cùng các hiện tượng thích ứng sáng/tối.
  • Định nghĩa các đại lượng đo quang cơ bản: Quang thông ($\text{lm}$), góc khối ($\text{Sr}$), cường độ sáng ($\text{cd}$), độ rọi ($\text{lx}$), độ chói ($\text{cd}/\text{m}^2$). Nêu rõ quy luật phân bố ánh sáng qua biểu đồ cường độ sáng tọa độ cực.
  • Phân tích hiện tượng phản xạ, hấp thụ, truyền qua của vật liệu; thiết lập phương trình định luật Lambert ($M = \pi L$) cho bề mặt khuếch tán hoàn toàn.
  • Phân tích các tiêu chí chất lượng chiếu sáng: Ngưỡng phân biệt tương phản $C_{\min} \approx 0,01$, độ nhạy tương phản $RCS$, giới hạn chói lóa ($L > 5.000\text{ cd}/\text{m}^2$), nhiệt độ màu $T$ ($2.500\text{ K} - 5.500\text{ K}$), hệ thống 3 màu sơ cấp CIE 1931 và chỉ số hoàn màu ($R_a < 50$ làm biến đổi màu hoàn toàn, $R_a > 70$ dùng cho môi trường thông thường, $R_a > 85$ dùng cho không gian đòi hỏi cao).
  • Tổng quan về chiếu sáng tự nhiên (độ rọi tổng $E_c = E_{tt} + E_{kt} + E_p$) và lịch sử nguồn sáng nhân tạo (từ đèn sợi đốt Edison 1879, đèn cao áp thủy ngân 1930, huỳnh quang 1938, halogen 1958, compact 1992 đến công nghệ LED hiện đại). Phân loại nguồn sáng theo dạng hình học (nguồn điểm, nguồn đường, nguồn mặt).

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO TRƯỜNG HỌC

Chương 2 trình bày chi tiết quá trình tính toán và mô phỏng hệ thống chiếu sáng cho Trường mầm non 4 tầng tại Vũng Tàu:

  • Giới thiệu mặt bằng công trình: Quy mô 4 tầng, chiều cao $3,6\text{ m}$, diện tích $1.370\text{ m}^2$, tổng hợp diện tích và công năng của 14 nhóm không gian chức năng (Bảng 2.1 và Bảng 2.2).
  • Trình bày giao diện và các bước thực hiện trên DiaLux Evo: Nhập kích thước phòng, áp đặt hệ số phản xạ ($\rho_{\text{tường}}=0,75; \rho_{\text{trần}}=0,5; \rho_{\text{sàn}}=0,25$), nạp dữ liệu trắc quang đèn LED MPE, thiết lập độ rọi yêu cầu và chạy mô phỏng 3D.
  • Triển khai tính toán chi tiết và mô phỏng 3 phương án bố trí chiếu sáng cho từng phòng:
    • Phòng học chính ($78\text{ m}^2$): Yêu cầu $E_{yc} = 300\text{ lx}$. PA1 (12 bộ MPE BN2) đạt $E_{av} = 326\text{ lx}$; PA2 (12 bộ MPE BN3) đạt $E_{av} = 352\text{ lx}$; PA3 (4 bộ MPE LED Linear) đạt $E_{av} = 354\text{ lx}$. Chọn Phương án 2 để đảm bảo độ đồng đều ánh sáng, chi phí đầu tư hợp lý và mỹ quan phòng học.
    • Phòng hiệu trưởng ($30\text{ m}^2$): Yêu cầu $E_{yc} = 300\text{ lx}$. PA1 đạt $357\text{ lx}$, PA2 đạt $383\text{ lx}$, PA3 (2 bộ LED Linear) đạt $390\text{ lx}$. Chọn Phương án 3.
    • Phòng hiệu phó ($27\text{ m}^2$): Yêu cầu $E_{yc} = 300\text{ lx}$. PA1 đạt $375\text{ lx}$, PA2 đạt $405\text{ lx}$, PA3 (2 bộ LED Linear) đạt $414\text{ lx}$. Chọn Phương án 3.
    • Phòng y tế ($27\text{ m}^2$): Yêu cầu $E_{yc} = 300\text{ lx}$. PA1 đạt $398\text{ lx}$, PA2 đạt $430\text{ lx}$, PA3 (2 bộ LED Linear) đạt $441\text{ lx}$. Chọn Phương án 3.
    • Phòng hành chính ($27\text{ m}^2$): Yêu cầu $E_{yc} = 300\text{ lx}$. PA1 (6 bộ BN2 1.2m 36W) đạt $342\text{ lx}$, PA2 đạt $370\text{ lx}$, PA3 (2 bộ Linear 1.2m 36W) đạt $373\text{ lx}$. Chọn Phương án 3.
    • Các không gian khác: Thiết kế đáp ứng các tiêu chuẩn: Văn phòng ($E_{yc} = 500\text{ lx}$), Phòng GDNT ($300\text{ lx}$), Phòng GDTC ($300\text{ lx}$), Bếp ăn ($300\text{ lx}$), Phòng truyền thống ($200\text{ lx}$), Hội trường ($200\text{ lx}$), Nhà vệ sinh ($200\text{ lx}$), Hành lang (bố trí 16 bộ đèn, $E_{yc} = 75\text{ lx}$).
  • Xuất biểu đồ phân bố quang thông và bảng tổng kết thiết bị chiếu sáng toàn trường.

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH

Chương 3 tập trung vào công tác tính toán nhu cầu công suất điện cho công trình:

  • Phân loại phụ tải công trình theo độ tin cậy và tính chất vận hành: Tách biệt nhóm phụ tải ưu tiên (hệ thống bơm nước sinh hoạt, bơm cứu hỏa, chiếu sáng sự cố...) và nhóm phụ tải thường/không ưu tiên (hệ thống chiếu sáng sinh hoạt, ổ cắm, điều hòa không khí, thiết bị văn phòng, thiết bị nhà bếp).
  • Áp dụng phương pháp tính toán phụ tải công nghiệp/dân dụng để xác định phụ tải tính toán cho từng phòng và tổng hợp cho từng tầng (từ Tầng 1 đến Tầng 4).
  • Tổng hợp công suất tác dụng ($P_{tt}$), công suất phản kháng ($Q_{tt}$) và công suất biểu kiến toàn phần ($S_{tt}$) của toàn bộ công trình trường mầm non, làm cơ sở chọn nguồn cấp.

CHƯƠNG 4: LẬP GIẢI PHÁP CẤP ĐIỆN CƠ SỞ CHO CÔNG TRÌNH

Chương 4 thiết lập giải pháp kỹ thuật tổng thể cho hệ thống phân phối điện:

  • Phân tích các yêu cầu cấp điện đặc thù của công trình giáo dục mầm non về độ an toàn và tính liên tục.
  • Tính toán lựa chọn dung lượng và phương án trạm biến áp: Lựa chọn 01 máy biến áp dầu $160\text{ kVA}$ do hãng ABB sản xuất, kết nối từ lưới trung áp.
  • Tính toán lựa chọn nguồn dự phòng: Chọn 01 máy phát điện diezen Cummins công suất định mức $30\text{ kVA}$ phục vụ cấp điện cho phụ tải ưu tiên khi mất điện lưới.
  • Xây dựng sơ đồ nguyên lý trạm điện, sơ đồ cấp điện trung áp và phương án phân phối hạ áp.
  • Tính toán và lựa chọn thiết bị bảo vệ: Lập bảng điều kiện chọn và thông số cầu chì cao áp (CC), thông số máy cắt phụ tải (MCPT), aptomat (CB) cho phụ tải thường và phụ tải ưu tiên.
  • Tính chọn tiết diện dây dẫn và cáp điện: Lập bảng thông số dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến các tầng/phòng, dây dẫn đến các động cơ phụ tải ưu tiên và từ tủ điện phòng đến thiết bị tiêu thụ.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật chính

  1. Thiết kế chiếu sáng tối ưu hóa: Hoàn thành mô phỏng 3D và tính toán chiếu sáng cho $1.370\text{ m}^2$ sàn xây dựng với 14 khu vực chức năng. Kết quả độ rọi trung bình thực tế tại tất cả các phòng đều vượt và đạt độ rọi tiêu chuẩn ($E_{av} \ge E_{yc}$), cụ thể:
    • Phòng học chính ($78\text{ m}^2$): Đạt $E_{av} = 352\text{ lx}$ (tiêu chuẩn $300\text{ lx}$) khi sử dụng 12 bộ đèn MPE LED Linear Series BN3.
    • Khối phòng hiệu trưởng, hiệu phó, y tế, hành chính ($27 - 30\text{ m}^2$): Đạt $E_{av}$ từ $373\text{ lx}$ đến $441\text{ lx}$ (tiêu chuẩn $300\text{ lx}$) khi sử dụng 2 bộ đèn MPE LED Linear công suất 36W.
    • Hành lang: Đảm bảo độ rọi $\ge 75\text{ lx}$ với 16 bộ đèn phân bố dọc tuyến giao thông.
  2. Giải pháp cấp nguồn đồng bộ:
    • Xác định rõ cơ cấu phụ tải tính toán của công trình.
    • Lựa chọn Trạm biến áp dầu 3 pha ABB dung lượng $160\text{ kVA}$ đảm bảo cung cấp điện ổn định cho toàn bộ phụ tải công trình.
    • Lựa chọn Máy phát điện diesel Cummins $30\text{ kVA}$ đảm bảo nguồn cấp tin cậy cho hệ thống phụ tải ưu tiên.
  3. Hệ thống phân phối và bảo vệ hoàn chỉnh: Xác định đầy đủ thông số kỹ thuật cho hệ thống thiết bị đóng cắt gồm máy cắt phụ tải MCPT, cầu chì cao áp trung thế, hệ thống Aptomat (CB) bảo vệ nhánh và tính chọn quy cách tiết diện dây dẫn/cáp điện từ trạm biến áp đến từng tầng và từng phòng.

Đóng góp của đồ án

Đồ án đã kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết quang học, tiêu chuẩn chiếu sáng hiện hành và công cụ mô phỏng hiện đại (DiaLux Evo) để đưa ra các phương án so sánh định lượng trực quan, giúp việc lựa chọn thiết bị đèn LED có căn cứ kỹ thuật rõ ràng. Đồng thời, giải pháp cấp điện cơ sở được thiết kế hoàn chỉnh từ khâu tính toán phụ tải, chọn trạm biến áp, máy phát dự phòng đến mạng lưới phân phối hạ áp, tạo thành một bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật mẫu cho công trình trường học 4 tầng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Đồ án dừng lại ở giai đoạn thiết kế cơ sở và tính toán kỹ thuật theo các thông số định mức của nhà sản xuất (MPE, ABB, Cummins); chưa đi sâu vào việc đo đạc, kiểm nghiệm thực tế sau thi công.
  • Chưa tích hợp tính toán chi tiết bài toán kinh tế - kỹ thuật về thời gian thu hồi vốn đầu tư hoặc chi phí vòng đời thiết bị (LCC).
  • Chưa phân tích sâu về các giải pháp tích hợp nguồn năng lượng tái tạo tại chỗ.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Thiết kế hệ thống điều khiển chiếu sáng thông minh (Smart Lighting) ứng dụng cảm biến chuyển động và cảm biến ánh sáng tự nhiên nhằm tối ưu hóa điện năng tiêu thụ cho trường học.
  • Nghiên cứu giải pháp tích hợp hệ thống điện mặt trời áp mái (Rooftop Solar PV) hòa lưới kết hợp trạm biến áp $160\text{ kVA}$ để cấp điện xanh cho công trình.
  • Tính toán chi tiết hệ thống chống sét và mạng nối đất an toàn, nối đất làm việc cho toàn bộ công trình.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành có giá trị thực tiễn đối với:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống Cung cấp điện, Cơ điện công trình (M&E): Cung cấp tài liệu mẫu về quy trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, từ tính toán lý thuyết, thiết kế chiếu sáng trên phần mềm chuyên dụng đến tính chọn thiết bị trạm biến áp và phân phối hạ áp.
  • Kỹ sư thiết kế điện công trình dân dụng: Tham khảo phương pháp xây dựng các phương án so sánh chiếu sáng trên DiaLux Evo, các thông số hệ số phản xạ trần/tường/sàn chuẩn và cơ sở tính chọn máy biến áp, máy phát điện cho các công trình giáo dục tương đương.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Trường mầm non trong đồ án có quy mô và diện tích như thế nào?
Công trình gồm 4 tầng với chiều cao mỗi tầng là $3,6\text{ m}$, tổng diện tích sàn xây dựng $1.370\text{ m}^2$, xây dựng tại Phường 5, TP. Vũng Tàu, Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Mỗi tầng đều có hành lang $194\text{ m}^2$ và nhà vệ sinh $24\text{ m}^2$.

2. Tiêu chuẩn độ rọi yêu cầu ($E_{yc}$) đối với các phòng chính trong trường mầm non được thiết lập là bao nhiêu?
Độ rọi yêu cầu cho phòng học chính, phòng hiệu trưởng, hiệu phó, y tế, hành chính, giáo viên, GDNT, GDTC và bếp ăn là $300\text{ lx}$; văn phòng là $500\text{ lx}$; hội trường, phòng truyền thống và nhà vệ sinh là $200\text{ lx}$; hành lang là $75\text{ lx}$.

3. Tại sao ở phòng học chính lại chọn Phương án 2 trong mô phỏng DiaLux Evo?
Phương án 2 sử dụng 12 bộ đèn MPE LED Linear Series BN3 cho độ rọi trung bình $E_{av} = 352\text{ lx}$ (vượt mức yêu cầu $300\text{ lx}$), phân bố ánh sáng giữa phòng và các góc đồng đều hơn, đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật, thẩm mỹ phòng học và có chi phí đầu tư hợp lý.

4. Máy biến áp và máy phát điện dự phòng được chọn có thông số kỹ thuật ra sao?
Đồ án lựa chọn 01 Máy biến áp dầu 3 pha dung lượng $160\text{ kVA}$ do hãng ABB chế tạo để cấp điện chính từ lưới trung thế, và 01 Máy phát điện diezen công suất $30\text{ kVA}$ của hãng Cummins để cấp điện dự phòng cho nhóm phụ tải ưu tiên.

5. Các hệ số phản xạ bề mặt nào được áp dụng khi mô phỏng trên DiaLux Evo?
Tất cả các phòng được thiết lập thông số phản xạ đồng bộ gồm: trần có hệ số phản xạ $0,50$, tường có hệ số phản xạ $0,75$, và sàn có hệ số phản xạ $0,25$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chiếu sáng và cung cấp điện cho công trình Trường mầm non 4 tầng" của sinh viên Trương Văn Huy và ATing Thứ đã giải quyết hoàn chỉnh các nhiệm vụ kỹ thuật đặt ra từ khâu thiết kế chiếu sáng nội thất đến lập giải pháp cấp nguồn động lực. Bằng việc ứng dụng công cụ mô phỏng chuyên dụng DiaLux Evo kết hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật chiếu sáng và cung cấp điện, đồ án đã đưa ra các phương án bố trí đèn LED MPE tối ưu, lựa chọn trạm biến áp ABB $160\text{ kVA}$, máy phát điện Cummins $30\text{ kVA}$ cùng hệ thống đóng cắt, bảo vệ phân phối hạ áp an toàn, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu vận hành của một công trình giáo dục mầm non hiện đại.