Thiết kế hệ thống kỹ thuật cho tòa nhà CT-21 Trung Đô Tower

Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện MEP cho tòa nhà CT-21 Trung Đô Tower - ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

• Tác giả: Phan Kỳ Long
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Anh Kiệt
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hệ thống kỹ thuật công trình xây dựng
• Đề tài: Thiết kế hệ thống kỹ thuật cho tòa nhà CT-21 Trung Đô Tower
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống cơ điện MEP tòa nhà CT 21 Trung Đô Tower

Tòa nhà CT-21 Trung Đô Tower là công trình chung cư cao tầng hiện đại, được thiết kế với hệ thống kỹ thuật công trình đồng bộ và toàn diện. Dự án được thực hiện bởi sinh viên ngành Hệ thống Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của TS. Bùi Anh Kiệt, TS. Nguyễn Ngọc Âu và ThS. Lại Hoài Nam. Hệ thống MEP bao gồm ba nhóm chính: cấp thoát nước, điều hòa thông gió và hệ thống điện. Ba hệ thống này phối hợp chặt chẽ, đảm bảo môi trường sống an toàn, tiện nghi và bền vững. Thiết kế tuân thủ các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành, bao gồm TCVN 33-2006 về cấp nước và QCVN 2000. Mục tiêu tổng thể là cung cấp giải pháp kỹ thuật tích hợp, đáp ứng nhu cầu vận hành hiệu quả của tòa nhà. Mỗi hệ thống được tính toán độc lập nhưng phải đảm bảo sự phối hợp tối ưu trong không gian kỹ thuật chung. Đây là nền tảng để xây dựng công trình thông minh, tiết kiệm năng lượng và đáp ứng các yêu cầu hiện đại.

1.1. Phạm vi và mục tiêu thiết kế hệ thống MEP

Hệ thống MEP của CT-21 Trung Đô Tower được thiết kế nhằm đảm bảo vận hành ổn định cho toàn bộ công trình. Phạm vi thiết kế bao gồm hệ thống cấp nước sinh hoạt, thoát nước thải, điều hòa không khí, thông gió cơ học và hệ thống điện chiếu sáng lẫn động lực. Mục tiêu là tích hợp đồng bộ các hệ thống này trong cùng không gian kiến trúc, tối ưu hóa chi phí vận hành và đảm bảo tiêu chuẩn an toàn. Các tham số thiết kế được xác định dựa trên số lượng cư dân, diện tích sàn và tiêu chuẩn dùng nước, năng lượng theo quy định hiện hành của Việt Nam.

1.2. Tiêu chuẩn và quy chuẩn áp dụng trong thiết kế

Toàn bộ quá trình thiết kế hệ thống kỹ thuật CT-21 Trung Đô Tower áp dụng nghiêm ngặt các tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật quốc gia. Hệ thống cấp thoát nước tuân theo TCVN 33-2006 và QCVN 2000. Hệ thống điều hòa không khí tính toán theo phương pháp cân bằng nhiệt ẩm chuẩn. Hệ thống điện thiết kế theo TCVN về an toàn điện trong công trình dân dụng. Việc áp dụng đúng tiêu chuẩn giúp đảm bảo độ tin cậy kỹ thuật, an toàn cho người sử dụng và tạo cơ sở pháp lý cho quá trình nghiệm thu công trình.

II. Phân tích tải trọng và yêu cầu kỹ thuật hệ thống MEP CT 21

Phân tích tải trọng kỹ thuật là bước quan trọng đầu tiên trong thiết kế MEP. Đối với hệ thống cấp nước, lưu lượng tính toán toàn tòa nhà đạt Qtt = 16.7 l/s. Giá trị này được xác định theo công thức đặc trưng cho công trình chung cư: Qtt = 0.2 × √N + K×N, trong đó N là tổng đương lượng thiết bị vệ sinh. Mỗi căn hộ có lưu lượng tính toán riêng Qtt = 0.66 l/s, được đo bằng đồng hồ trục đứng DN20. Toàn bộ công trình sử dụng đồng hồ tổng tuốt bin DN80. Đối với hệ thống điều hòa không khí, tải nhiệt phòng ngủ căn hộ A đạt Qt = 2816.5 W, bao gồm nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩm thừa. Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF được tính từ tổng nhiệt hiện phòng Qhf = 1594 W. Mỗi hệ thống có đặc thù riêng về tải trọng và yêu cầu vận hành. Sự phân tích chính xác là cơ sở để lựa chọn thiết bị phù hợp, tránh lãng phí đầu tư và đảm bảo hiệu suất thực tế. Kết quả phân tích còn ảnh hưởng trực tiếp đến thiết kế hạ tầng kỹ thuật như ống dẫn, cáp điện và hệ thống phân phối.

2.1. Tính toán tải trọng hệ thống cấp thoát nước

Hệ thống cấp nước CT-21 Trung Đô Tower được tính toán dựa trên đương lượng thiết bị vệ sinh của từng căn hộ. Công thức Hazen-William được áp dụng để tính tổn thất áp lực theo TCVN 33-2006. Tổn thất áp lực đồng hồ tính theo công thức h = S × Q², với S là sức cản đồng hồ tra bảng. Kết quả tính toán xác định đường kính ống chính và ống nhánh phù hợp. Ống kết nối vào thiết bị được chọn theo bảng A-2-QCVN:2000. Toàn bộ hệ thống bơm sử dụng máy bơm Grundfos CRI 20-12 A-FGJ-A-E-HQQE để đảm bảo áp lực cấp nước ổn định cho các tầng cao nhất.

2.2. Phân tích tải nhiệt hệ thống điều hòa không khí

Tải nhiệt tòa nhà CT-21 được phân tích toàn diện theo phương pháp cân bằng nhiệt hiện và nhiệt ẩm. Tổng tải nhiệt phòng Qt bao gồm nhiệt hiện thừa Qat và nhiệt ẩm thừa Qht. Kết quả tính toán cho thấy phòng ngủ căn hộ A có Qt = 2816.5 W. Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF được xác định từ tỷ lệ giữa nhiệt hiện phòng và tổng tải nhiệt. Các thành phần Q1, Q22, Q23, Q31, Q32, Q4h, Q5h được tổng hợp cho tổng nhiệt hiện Qhf = 1594 W. Kết quả này là cơ sở lựa chọn công suất máy điều hòa phù hợp.

III. Giải pháp thiết kế hệ thống kỹ thuật MEP tòa nhà CT 21

Giải pháp thiết kế hệ thống MEP CT-21 Trung Đô Tower được xây dựng theo nguyên tắc tích hợp đồng bộ và tối ưu hóa vận hành. Hệ thống cấp nước áp dụng sơ đồ cấp nước theo vùng áp lực, kết hợp bể chứa nước ngầm và bơm tăng áp Grundfos CRI 20-12. Đường kính ống chính được xác định từ lưu lượng tính toán, đảm bảo vận tốc dòng chảy trong giới hạn cho phép. Hệ thống điều hòa không khí áp dụng sơ đồ tuần hoàn một cấp. Nguyên lý hoạt động: không khí ngoài trời trạng thái N với lưu lượng LN qua cửa lấy gió, hòa trộn với không khí hồi trạng thái T tại buồng hòa trộn. Hỗn hợp trạng thái C được xử lý đến trạng thái O rồi phân phối vào phòng qua hệ thống kênh gió. Nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT được không khí hấp thụ trước khi hồi về hoặc thải ra ngoài. Hệ thống điện được thiết kế đảm bảo cung cấp điện liên tục cho chiếu sáng, thiết bị sinh hoạt và hệ thống kỹ thuật. Mỗi giải pháp đều được tính toán kiểm tra lại bằng phần mềm chuyên dụng.

3.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hòa không khí tuần hoàn một cấp

Sơ đồ tuần hoàn một cấp được lựa chọn cho CT-21 nhờ tính đơn giản và hiệu quả năng lượng cao. Không khí ngoài trời qua van điều chỉnh (1) vào buồng hòa trộn (3), kết hợp với luồng không khí hồi từ miệng hút (2). Hỗn hợp được xử lý tại thiết bị (4), quạt (5) vận chuyển theo kênh gió (6) vào phòng (8). Không khí sau khi thổi qua miệng (7) nhận nhiệt thừa và ẩm thừa trong phòng, thay đổi trạng thái từ V đến T. Một phần được thải qua (12), phần lớn được quạt hồi (11) đưa trở lại hệ thống. Cấu trúc này đảm bảo kiểm soát chất lượng không khí và duy trì nhiệt độ ổn định.

3.2. Lựa chọn thiết bị và vật liệu hệ thống kỹ thuật

Thiết bị được lựa chọn dựa trên kết quả tính toán tải trọng và tiêu chí hiệu suất. Máy bơm Grundfos CRI 20-12 A-FGJ-A-E-HQQE được chọn cho hệ thống cấp nước nhờ đường đặc tính phù hợp với lưu lượng và cột áp yêu cầu. Đồng hồ tổng tuốt bin DN80 kiểm soát lưu lượng vào tòa nhà, đồng hồ trục đứng DN20 phục vụ từng căn hộ. Ống cấp nước được lựa chọn theo tiêu chuẩn QCVN với đường kính tính toán từ phương pháp đương lượng thiết bị. Thiết bị điều hòa được chọn theo công suất nhiệt thực tế, đảm bảo hệ số dự phòng hợp lý, tránh vừa thiếu vừa lãng phí năng lượng.

IV. Kết luận và ứng dụng thiết kế MEP trong công trình cao tầng

Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện MEP tòa nhà CT-21 Trung Đô Tower cung cấp bộ tài liệu kỹ thuật hoàn chỉnh, có giá trị tham khảo cao cho các công trình chung cư tương tự. Kết quả thiết kế khẳng định tầm quan trọng của việc tính toán chính xác tải trọng hệ thống ngay từ giai đoạn đầu. Phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam cho kết quả đáng tin cậy và phù hợp điều kiện khí hậu địa phương. Hệ thống điều hòa sơ đồ tuần hoàn một cấp chứng minh hiệu quả trong kiểm soát nhiệt ẩm nội thất. Hệ thống cấp nước với bơm Grundfos và đồng hồ đo lưu lượng đúng cấp đảm bảo cung cấp nước liên tục, ổn định áp lực. Kinh nghiệm từ dự án này có thể áp dụng rộng rãi trong thiết kế MEP cho các tòa nhà cao tầng đô thị tại Việt Nam. Trong tương lai, việc tích hợp hệ thống BMS (Building Management System) sẽ nâng cao khả năng giám sát và điều khiển tự động. Đây là xu hướng tất yếu trong xây dựng công trình xanh và thông minh.

4.1. Đánh giá tổng thể hiệu quả thiết kế hệ thống MEP

Hệ thống MEP CT-21 Trung Đô Tower được đánh giá đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật đề ra. Hệ thống cấp nước đảm bảo lưu lượng và áp lực cho toàn bộ các tầng. Hệ thống điều hòa duy trì nhiệt độ và độ ẩm trong giới hạn tiêu chuẩn tiện nghi. Hệ thống điện cung cấp đủ công suất cho chiếu sáng và thiết bị. Sự phối hợp đồng bộ giữa ba hệ thống tạo nên môi trường sống chất lượng cao. Kết quả này khẳng định phương pháp thiết kế tích hợp MEP là hướng đi đúng đắn cho các công trình cao tầng hiện đại tại Việt Nam.

4.2. Định hướng phát triển và cải tiến hệ thống kỹ thuật công trình

Thiết kế MEP cho CT-21 mở ra nhiều hướng nghiên cứu và cải tiến trong tương lai. Việc áp dụng phần mềm mô phỏng CFD để kiểm tra phân bố nhiệt và lưu lượng sẽ nâng cao độ chính xác. Tích hợp hệ thống thu hồi nhiệt từ khí thải giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể. Ứng dụng vật liệu cách nhiệt thế hệ mới cải thiện hiệu suất vỏ bao che. Hệ thống BIM (Building Information Modeling) hỗ trợ phối hợp MEP trong không gian 3D, giảm thiểu xung đột hệ thống. Các cải tiến này hướng đến mục tiêu xây dựng công trình xanh, bền vững và thông minh theo tiêu chuẩn quốc tế.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại các đô thị loại một và trung tâm kinh tế khu vực đặt ra nhu cầu cấp thiết về việc xây dựng các tổ hợp công trình nhà cao tầng tích hợp đa chức năng. Trong các công trình hiện đại, hệ thống cơ điện (MEP - Mechanical, Electrical, Plumbing) đóng vai trò quyết định đến khả năng vận hành ổn định, mức độ tiện nghi, an toàn sinh mạng của cư dân và tính bền vững của kết cấu xây dựng. Một thiết kế MEP hoàn chỉnh đòi hỏi sự tính toán chuẩn xác, tuân thủ nghiêm ngặt các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, đồng thời giải quyết triệt để các xung đột không gian lắp đặt giữa các phân hệ kỹ thuật với kết cấu kiến trúc.

Đồ án tốt nghiệp thực hiện nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật cho công trình:

• Tên công trình: Tòa nhà CT-21 Trung Đô Tower.
• Địa điểm xây dựng: Đại lộ V.I. Lênin, phường Hưng Dũng, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An.
• Quy mô công trình: Gồm 01 tầng hầm và 21 tầng nổi. Tổng diện tích xây dựng là 1.126,7 m², tổng diện tích sàn xây dựng đạt 25.715 m².
• Phân khu chức năng:
  • Tầng hầm: Khu vực đỗ xe cho cư dân và khách giao dịch, bố trí trạm bơm nước sinh hoạt, trạm bơm phòng cháy chữa cháy, bể nước ngầm và các phòng kỹ thuật phụ trợ.
  • Tầng 1 đến tầng 3: Khu dịch vụ thương mại, văn phòng và không gian công cộng.
  • Tầng 4 đến tầng 21: Khu căn hộ chung cư với quy mô 180 căn hộ (phân loại từ căn hộ A đến căn hộ K, ví dụ căn hộ mẫu loại A có diện tích 76 m²).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể qua 5 hạng mục thiết kế kỹ thuật:

1. Tính toán và thiết kế hệ thống cấp nước sinh hoạt, bao gồm xác định áp lực nước mạng lưới đô thị, tính toán nhu cầu sử dụng, dung tích bể nước ngầm, két nước mái, trạm bơm trung chuyển, trạm bơm tăng áp cho các tầng áp lực yếu, mạng lưới đường ống cấp nước và phương án van giảm áp.
2. Tính toán và thiết kế hệ thống thoát nước sinh hoạt (nước thải xám và nước thải đen riêng biệt), hệ thống thoát nước mưa bề mặt mái/sân thượng và thiết kế kích thước bể tự hoại 3 ngăn.
3. Thiết kế hệ thống phòng cháy chữa cháy (PCCC), bao gồm hệ thống báo cháy tự động địa chỉ, hệ thống chữa cháy vách tường kết hợp hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler, hệ thống họng khô và trụ tiếp nước ngoài nhà.
4. Thiết kế hệ thống điều hòa không khí (tính phụ tải lạnh theo phương pháp Carrier, kiểm tra bằng phần mềm Daikin Heatload, chọn thiết bị VRV Daikin) và hệ thống thông gió (cấp khí tươi, hút khí thải, hút khói sự cố hành lang/tầng hầm, tăng áp buồng thang bộ N2 và giếng thang máy bằng phần mềm Ductsize).
5. Thiết kế hệ thống cung cấp điện động lực, chiếu sáng, ổ cắm; tính toán phụ tải tính toán, chọn trạm biến áp, máy phát điện dự phòng, hệ thống tụ bù, tính toán dòng ngắn mạch và lựa chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ.
6. Triển khai mô hình thông tin công trình (BIM) 3D cho toàn bộ hệ thống cơ điện bằng phần mềm Autodesk Revit để kiểm soát không gian và trực quan hóa thiết kế.

Cơ sở lý thuyết, quy chuẩn và phương pháp thiết kế

Thiết kế kỹ thuật của đồ án được xây dựng trên hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành của Việt Nam kết hợp các phương pháp tính toán chuyên ngành:

• Hệ thống văn bản pháp lý, quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng:

  • Phân hệ Cấp thoát nước: Quy chuẩn hệ thống cấp thoát nước trong nhà và công trình (QC CTNVN - 2000); TCVN 4513-1988 (Cấp nước bên trong – Tiêu chuẩn thiết kế); TCXDVN 33-2006 (Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình); TCVN 7957-2008 (Thoát nước – Mạng lưới bên ngoài và công trình); TCVN 4474-1987 (Thoát nước bên trong – Tiêu chuẩn thiết kế); Bảng tính thủy lực cống và mương thoát nước (NXB Xây Dựng).
  • Phân hệ PCCC: Luật Phòng cháy chữa cháy năm 2001; QCVN 06:2010/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình); QCVN 08:2009/BXD (Công trình ngầm đô thị – Gara ô tô); TCVN 7336-2003 (Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler); TCVN 2622-1995 (Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình); TCVN 6160-1996 (PCCC nhà cao tầng); TCVN 6161-1996 (PCCC chợ và trung tâm thương mại); TCVN 5738-2001 (Hệ thống báo cháy tự động); TCVN 5760-1993; TCVN 3890-2009.
  • Phân hệ Điều hòa không khí và Thông gió: TCVN 5687:2010 (Thông gió, điều tiết không khí, sưởi ấm – Tiêu chuẩn thiết kế); QCXDVN 09:2017 (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả); Giáo trình Thiết kế hệ thống điều hòa không khí (PGS.TS. Võ Chí Chính).
  • Phân hệ Điện: Quy phạm trang bị điện, tiêu chuẩn chiếu sáng nhân tạo trong nhà, tài liệu kỹ thuật của các nhà sản xuất thiết bị đóng cắt và cáp điện.

• Phương pháp tính toán thực tế:

  • Thủy lực cấp nước: Xác định lưu lượng tính toán $Q_{tt}$ thông qua tổng đương lượng thiết bị $N$ theo công thức công trình chung cư $Q_{tt} = 0,2 \times \alpha \sqrt{N} + K \times N$. Tính tổn thất áp lực dọc đường theo công thức Hazen-Williams với hệ số nhám $C = 150$ (ống nhựa chịu nhiệt PP-R) và $C = 130$ (ống thép đúc).
  • Nhiệt ẩm công trình: Sử dụng phương pháp Carrier để tính toán chi tiết 11 thành phần dòng nhiệt truyền và tỏa vào không gian điều hòa (bức xạ qua kính $Q_{11}$, truyền nhiệt qua mái $Q_{21}$, truyền nhiệt qua vách tường/cửa/kính $Q_{22}$, truyền qua sàn $Q_{23}$, tỏa ra từ đèn $Q_{31}$, tỏa ra từ thiết bị điện $Q_{32}$, nhiệt hiện và nhiệt ẩm từ người $Q_4$, nhiệt do gió tươi $Q_{hN}, Q_{aN}$, nhiệt do gió lọt $Q_{5h}, Q_{5a}$). Thiết lập sơ đồ không khí tuần hoàn 1 cấp, xác định hệ số nhiệt hiện phòng (RSHF), hệ số nhiệt hiện tổng (GSHF) và hệ số nhiệt hiệu dụng (ESHF). Kiểm tra và đối chứng kết quả bằng phần mềm Daikin Heatload.
  • Khí động học và ống gió: Xác định lưu lượng cấp khí tươi, hút khí thải, lưu lượng hút khói sự cố và áp suất tăng áp buồng thang bộ/thang máy theo tiêu chuẩn; sử dụng phần mềm Ductsize để tính toán kích thước ống gió và tổn thất áp suất mạng lưới, phục vụ chọn quạt thông gió.
  • Mô hình hóa thông tin công trình: Ứng dụng phần mềm Autodesk Revit để dựng mô hình phối hợp 3D không gian cho các phân hệ cấp thoát nước, thông gió - điều hòa, điện và chữa cháy.

Thiết kế và triển khai các hệ thống kỹ thuật

Đồ án triển khai thiết kế chi tiết 4 phân hệ cơ điện kỹ thuật cho tòa nhà CT-21 Trung Đô Tower:

1. Phân hệ cấp thoát nước

• Cấp nước: Áp lực nước tự do của mạng lưới cấp nước đô thị tại thành phố Vinh đo được là $H_{ngoai} = 20\text{ m}$. Trong khi đó, tổng áp lực cần thiết để đưa nước lên thiết bị vệ sinh bất lợi nhất ở tầng 21 của tòa nhà là $H_{ct} = 73,15\text{ m}$. Vì $H_{ct} > H_{ngoai}$, mạng lưới cấp nước bên ngoài không thể cấp nước trực tiếp. Tác giả chọn phương án cấp nước gián tiếp: Nước từ mạng lưới đô thị chảy vào bể nước ngầm kết hợp (dung tích sinh hoạt $150,4\text{ m}^3$ cộng dung tích PCCC $27\text{ m}^3$, tổng $177,4\text{ m}^3$, kích thước xây dựng $10 \times 8 \times 3\text{ m}$). Hệ thống sử dụng 02 bơm trung chuyển Grundfos CRI 20-12 A-FGJ-A-E-HQQE (01 bơm vận hành, 01 bơm dự phòng, lưu lượng $Q = 28\text{ m}^3/\text{h}$, cột áp $H = 92\text{ m}$) để bơm nước lên két nước mái dung tích $28\text{ m}^3$. Từ két nước mái, nước tự chảy cấp xuống các tầng. Để giải quyết tình trạng thiếu áp tại 03 tầng cao nhất (tầng 19, 20, 21), tác giả bố trí 01 trạm bơm tăng áp Grundfos Hydro Solo-E CRE 15-2. Trên các trục đứng cấp nước, van giảm áp được lắp đặt định kỳ cách mỗi 4 tầng một cụm nhằm duy trì áp lực sử dụng tại các thiết bị trong giới hạn tiêu chuẩn từ 2 đến 3,5 bar, bảo vệ thiết bị và triệt tiêu tiếng ồn. Đồng hồ đo lưu lượng tổng của tòa nhà dùng loại tuốc-bin DN80 ($Q_{tt} = 16,7\text{ l/s}$); đồng hồ đo tại từng căn hộ là loại trục đứng DN20 ($Q_{tt} = 0,66\text{ l/s}$).
• Thoát nước: Thiết kế phân tách riêng biệt hệ thống thoát nước đen (nước xả từ bồn cầu dẫn thẳng về bể tự hoại) và hệ thống thoát nước xám (từ lavabo, phễu thu sàn, bồn rửa, máy giặt gom vào ống xả chung). Kích thước đường ống nối thiết bị: lavabo DN40, bồn cầu DN100 (độ dốc 2%), phễu sàn DN50, máy giặt DN50. Bể tự hoại được thiết kế 3 ngăn bằng bê tông cốt thép với tổng dung tích $93,5\text{ m}^3$ (ngăn chứa $56\text{ m}^3$, kích thước $7 \times 4 \times 2\text{ m}$; 02 ngăn lắng mỗi ngăn $28\text{ m}^3$, kích thước $4 \times 3,5 \times 2\text{ m}$). Hệ thống thoát nước mưa mái kỹ thuật (diện tích $90\text{ m}^2$) sử dụng 2 phễu thu D80 và 1 ống đứng D80; thoát nước sân thượng (diện tích $1.045\text{ m}^2$) sử dụng 10 phễu thu D100 và 10 ống đứng D100, tính toán theo cường độ mưa cực đại tại Vinh $q_5 = 450\text{ l/s.ha}$.

2. Phân hệ phòng cháy chữa cháy (PCCC)

• Hệ thống báo cháy: Sử dụng hệ thống báo cháy tự động địa chỉ. Trung tâm báo cháy địa chỉ quản lý toàn bộ các thiết bị ngoại vi thông qua các kênh truyền tín hiệu vòng (loop). Đầu báo nhiệt gia tăng được lắp đặt tại gara đỗ xe tầng hầm, phòng kỹ thuật điện - nước, khu vực bếp căn hộ. Đầu báo khói quang điện được lắp đặt tại khu dịch vụ thương mại tầng 1-3, sảnh các tầng và hành lang căn hộ. Hệ thống tích hợp các module điều khiển và giám sát: module giám sát van dòng chảy, công tắc áp lực trạm bơm; module điều khiển liên động kích hoạt hệ thống tăng áp buồng thang, hút khói hành lang và hạ thang máy về tầng thoát hiểm khi có sự cố.
• Hệ thống chữa cháy:
  • Chữa cháy vách tường kết hợp Sprinkler: Trạm bơm chữa cháy đặt tại tầng hầm phục vụ chung cho hệ thống họng nước chữa cháy vách tường và mạng đầu phun Sprinkler tự động. Bơm chữa cháy chính có lưu lượng $Q = 57,6\text{ l/s}$ (tương đương $261\text{ m}^3/\text{h}$) và cột áp $H = 107\text{ m}$. Hệ thống Sprinkler tự động được tính toán theo nhóm nguy cơ cháy trung bình nhóm II, diện tích tính toán lưu lượng $F_{ct} = 240\text{ m}^2$, cường độ phun $I = 0,12\text{ l/s.m}^2$.
  • Bố trí thiết bị chữa cháy trong nhà: Mỗi tầng điển hình bố trí 03 hộp họng chữa cháy vách tường tại hành lang gần lối thoát nạn. Mỗi tủ trang bị 02 cuộn vòi D50 dài 20 m, 02 lăng phun miệng 13 mm, 02 bình bột chữa cháy MFZ4, 02 bình khí $CO_2$ MT3 kèm bảng nội quy, tiêu lệnh.
  • Chữa cháy ngoài nhà và họng khô: Bố trí trụ tiếp nước ngoài nhà lưu lượng $10\text{ l/s}$. Lắp đặt hệ thống đường ống họng khô trục đứng D80 kết nối hộp họng chờ khô kích thước $650 \times 500\text{ mm}$ (van D65) tiếp nước từ xe chữa cháy chuyên dụng; két nước mái dành riêng $3\text{ m}^3$ phục vụ chữa cháy vách tường trong 10 phút đầu tiên.

3. Phân hệ điều hòa không khí và thông gió (HVAC)

• Điều hòa không khí: Công trình được xếp cấp điều hòa cấp II (theo TCVN 5687:2010 với số giờ không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm $m = 150 - 200\text{ h/năm}$, hệ số bảo đảm $K_{bđ} = 0,977$). Thông số vi khí hậu ngoài trời tại Vinh được lựa chọn: nhiệt độ bầu khô $t_N = 36,6^\circ\text{C}$, nhiệt độ bầu ướt $28,1^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_N = 54,4%$, dung ẩm $d_N = 21,3\text{ g/kg}$. Thông số trong phòng duy trì ở mức tiện nghi: $t_T = 25^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi_T = 50%$, $d_T = 10,0\text{ g/kg}$, nhiệt độ bầu ướt $19,5^\circ\text{C}$. Độ chênh nhiệt độ tính toán $\Delta t = 11,6^\circ\text{C}$. Tác giả tính toán phụ tải nhiệt theo phương pháp Carrier (ví dụ tính toán cho phòng ngủ 1 căn hộ mẫu A có diện tích sàn $11,2\text{ m}^2$, chiều dày sàn $200\text{ mm}$ cho ra tổng tải lạnh $Q_t = 2.816,5\text{ W}$), sau đó đối chứng kiểm tra bằng phần mềm Daikin Heatload. Hệ thống ĐHKK được lựa chọn là hệ thống VRV Daikin biến tần, sử dụng dàn lạnh giấu trần nối ống gió hoặc treo tường, đường ống dẫn môi chất lạnh R410A, bộ chia gas Refnet chuyên dụng và ống thoát nước ngưng PVC.
• Hệ thống thông gió, tăng áp và hút khói:
  • Thông gió thường: Thiết kế hệ thống cấp khí tươi và hút khí thải cơ khí cho tầng hầm sử dụng miệng gió sọt trứng cánh thẳng (egg-crate); cấp khí tươi khu thương mại dịch vụ sử dụng miệng gió khe hẹp dài (slot diffuser); trục hút khí thải cục bộ cho khu vệ sinh và bếp căn hộ.
  • Hút khói sự cố: Thiết kế hệ thống hút khói cưỡng bức cho tầng hầm, không gian thương mại tầng 1 và hành lang các tầng căn hộ khi xảy ra hỏa hoạn nhằm duy trì tầm nhìn và đường thoát nạn.
  • Tăng áp cầu thang và thang máy: Tính toán hệ thống quạt tăng áp duy trì áp suất dương trong buồng thang bộ thoát hiểm loại N2 và giếng thang máy phục vụ PCCC, ngăn ngừa khói và khí độc xâm nhập. Tổn thất áp lực đường ống gió và kích thước các đoạn ống được tính toán chi tiết bằng phần mềm chuyên dụng Ductsize (ví dụ quạt cấp gió tầng 1 sử dụng model AP0312AP5/15).

4. Phân hệ cung cấp điện

• Nguồn cấp và phân phối: Nguồn điện chính lấy từ lưới điện trung thế thành phố hạ thế qua trạm biến áp riêng của công trình. Tính toán phụ tải bao gồm phụ tải chiếu sáng, ổ cắm, điều hòa VRV, thang máy, trạm bơm cấp thoát nước, trạm bơm PCCC, quạt thông gió và quạt hút khói sự cố.
• Nguồn dự phòng: Trang bị 01 máy phát điện dự phòng diesel Cummins model THG 388CLT, công suất định mức 350 kVA để tự động đóng điện qua hệ thống chuyển nguồn tự động ATS trong thời gian ngắn khi mất lưới điện, cấp điện cho các phụ tải ưu tiên loại 1 (bơm chữa cháy, quạt hút khói, quạt tăng áp thang bộ, chiếu sáng thoát nạn Rạng Đông, thang máy PCCC).
• Tụ bù và bảo vệ: Bố trí tủ tụ bù hạ thế tự động nhiều cấp để nâng cao hệ số công suất $\cos\varphi \ge 0,9$. Tính toán kiểm tra dòng ngắn mạch 3 pha trên các thanh cái phân phối chính; lựa chọn khí cụ đóng cắt bảo vệ (ACB, MCCB, MCB) có dòng định mức và khả năng cắt ngắn mạch phù hợp; hệ thống cáp hạ thế ruột đồng Cu/XLPE/PVC, dây nối đất bảo vệ PE đi trong ống luồn bảo vệ Sino PVC.

5. Mô hình hóa thông tin công trình (BIM Revit)

Triển khai dựng hình không gian 3D cho toàn bộ các hệ thống cấp thoát nước, thông gió, điều hòa không khí, PCCC và hệ thống khay cáp/ống điện bằng phần mềm Autodesk Revit. Mô hình hóa chính xác các phòng kỹ thuật, trục kỹ thuật đứng, tầng điển hình và căn hộ mẫu giúp kiểm soát cao độ treo ống, bố trí miệng gió, van nước và loại trừ các xung đột vật lý giữa các hệ thống kỹ thuật trước khi thi công.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về công trình và hạng mục thiết kế

Chương này mô tả chi tiết vị trí địa lý của tòa nhà CT-21 Trung Đô Tower tại Đại lộ V.I. Lênin, TP. Vinh. Tác giả trình bày các thông số quy hoạch kiến trúc gồm 1 tầng hầm, 21 tầng nổi, diện tích xây dựng 1.126,7 m², diện tích sàn 25.715 m²; công năng gồm khối dịch vụ thương mại từ tầng 1 đến tầng 3 và khối căn hộ chung cư từ tầng 4 đến tầng 21 với 180 căn hộ. Chương 1 xác lập phạm vi 4 hạng mục thiết kế MEP chính và mục tiêu ứng dụng mô hình BIM cho dự án.

Chương 2: Hệ thống cấp nước

Nội dung chương tập trung vào cơ sở tiêu chuẩn và tính toán thủy lực cấp nước. Qua việc đối chiếu áp lực cần thiết $H_{ct} = 73,15\text{ m}$ với áp lực thủy cục bên ngoài $H_{ngoai} = 20\text{ m}$, tác giả chứng minh tính tất yếu của việc lựa chọn sơ đồ cấp nước gián tiếp. Các số liệu tính toán chính gồm: nhu cầu dùng nước khối căn hộ (720 người, tiêu chuẩn 200 l/người.ngđ) là $140\text{ m}^3/\text{ngđ}$; khối dịch vụ (176 người, tiêu chuẩn 40 l/người.ngđ) là $7\text{ m}^3/\text{ngđ}$; rửa sàn hầm $1,5\text{ m}^3/\text{ngđ}$. Tính toán dung tích két nước mái đạt $28\text{ m}^3$, thể tích bể ngầm kết hợp đạt $177,4\text{ m}^3$ (kích thước $10 \times 8 \times 3\text{ m}$). Lựa chọn 02 bơm trung chuyển Grundfos CRI 20-12 A-FGJ-A-E-HQQE ($Q=28\text{ m}^3/\text{h}$, $H=92\text{ m}$); 01 bơm tăng áp Grundfos CRE 15-2 cho 3 tầng trên cùng; đồng hồ tổng DN80 và đồng hồ căn hộ DN20; tính toán thủy lực chi tiết căn hộ mẫu A bằng công thức Hazen-Williams và đề xuất giải pháp lắp van giảm áp định kỳ cách mỗi 4 tầng trên trục đứng.

Chương 3: Hệ thống thoát nước

Chương 3 trình bày các căn cứ thiết kế hệ thống thoát nước sinh hoạt và thoát nước mưa theo TCVN 4474-1987 và QC CTNVN-2000. Tác giả tính toán phân chia đường ống thoát nước đen và nước xám cho các căn hộ, xác định đường kính ống bồn cầu DN100 (độ dốc 2%), lavabo DN40, phễu sàn DN50. Tính toán thể tích bể tự hoại 3 ngăn đạt tổng thể tích $93,5\text{ m}^3$ (ngăn chứa $56\text{ m}^3$, 2 ngăn lắng mỗi ngăn $28\text{ m}^3$). Tính toán lưu lượng thoát nước mưa với cường độ mưa tại Vinh $q_5 = 450\text{ l/s.ha}$: mái kỹ thuật $90\text{ m}^2$ bố trí 2 phễu thu D80 và 1 ống đứng D80; sân thượng $1.045\text{ m}^2$ bố trí 10 phễu thu D100 và 10 ống đứng D100.

Chương 4: Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Chương này thiết lập giải pháp PCCC toàn diện theo QCVN 06:2010/BXD và TCVN 7336-2003. Tác giả tính toán bố trí hệ thống báo cháy địa chỉ với đầu báo nhiệt gia tăng (gara hầm, bếp, kỹ thuật) và đầu báo khói quang điện (thương mại, sảnh, hành lang). Tính toán hệ thống chữa cháy vách tường kết hợp Sprinkler: chọn trạm bơm chữa cháy có lưu lượng $Q = 57,6\text{ l/s}$ ($261\text{ m}^3/\text{h}$), cột áp $H = 107\text{ m}$. Bố trí mỗi tầng 03 tủ chữa cháy vách tường (gồm 2 cuộn vòi D50 dài 20 m, lăng phun 13 mm, bình bột MFZ4, bình khí $CO_2$ MT3). Bố trí hệ thống họng khô D80 với hộp van D65 và trụ tiếp nước ngoài nhà lưu lượng $10\text{ l/s}$, két mái dự trữ $3\text{ m}^3$ nước chữa cháy trong 10 phút đầu.

Chương 5: Hệ thống điều hòa không khí

Chương 5 phân tích điều kiện khí hậu thành phố Vinh và phân cấp hệ thống điều hòa cấp II. Tác giả áp dụng phương pháp Carrier để tính toán chi tiết tải lạnh: tính toán bức xạ nhiệt qua kính ($Q_{11}$ với kính antisun màu đồng nâu $12\text{ mm}$, hệ số bức xạ $R_t = 505\text{ W/m}^2$, rèm che brella kiểu Hà Lan), truyền nhiệt qua kết cấu bao che ($Q_{21}, Q_{22}$ với tường dày $200\text{ mm}$ trát vữa có $k = 2,093\text{ W/m}^2\text{K}$), tải nhiệt do thiết bị và chiếu sáng ($8\text{ W/m}^2$ theo QCXDVN 09:2017), nhiệt tỏa từ người ($q_h = 65\text{ W}, q_a = 65\text{ W}$ ở $25^\circ\text{C}$), nhiệt do gió tươi ($l = 7,5\text{ l/s/người}$) và gió lọt. Tổng hợp phụ tải phòng ngủ 1 căn hộ mẫu A đạt $2.816,5\text{ W}$, sau đó kiểm tra đối chứng trên phần mềm Daikin Heatload. Tác giả thành lập sơ đồ không khí tuần hoàn 1 cấp, tính toán các hệ số RSHF, GSHF, ESHF và lựa chọn giải pháp hệ VRV Daikin cùng mạng lưới ống gas, bộ chia Refnet và ống nước ngưng.

Chương 6: Hệ thống thông gió, tăng áp và hút khói

Chương này giải quyết bài toán thông gió cơ khí và an toàn khói khí độc. Tác giả tính toán lưu lượng cấp gió tươi và hút gió thải tầng hầm, lưu lượng cấp khí tươi khu thương mại và hút khí thải khu vệ sinh/bếp căn hộ. Tính toán lưu lượng và bố trí hệ thống hút khói cưỡng bức tầng hầm, tầng 1 và hành lang các tầng. Tính toán hệ thống quạt tăng áp cho buồng thang bộ thoát nạn N2 và giếng thang máy. Sử dụng phần mềm chuyên dụng Ductsize để tính toán kích thước các đoạn ống gió tròn/chữ nhật, xác định tổn thất áp lực cục bộ và dọc đường, từ đó lựa chọn thông số quạt gió (như quạt cấp gió tầng 1 mã hiệu AP0312AP5/15).

Chương 7: Hệ thống cung cấp điện

Chương 7 tính toán thiết kế mạng lưới cấp điện công trình. Tác giả tính toán chiếu sáng căn hộ và hành lang (sử dụng đèn LED và đèn thoát nạn Rạng Đông); xác định phụ tải tính toán theo phương pháp hệ số nhu cầu cho từng nhóm phụ tải: chiếu sáng, ổ cắm, điều hòa, thang máy, trạm bơm và quạt gió. Tính toán lựa chọn máy biến áp hạ thế, máy phát điện dự phòng Cummins model THG 388CLT công suất 350 kVA cho các phụ tải ưu tiên loại 1; tính chọn các cấp tụ bù hạ áp tự động để duy trì $\cos\varphi$. Tính toán dòng ngắn mạch 3 pha trên các thanh cái chính để lựa chọn và kiểm tra độ bền của khí cụ đóng cắt CB, tính chọn tiết diện dây dẫn đồng và dây tiếp địa PE theo bảng tra tiêu chuẩn.

Chương 8: Triển khai mô phỏng các hệ thống kỹ thuật bằng phần mềm Revit

Chương 8 tổng hợp toàn bộ hồ sơ thiết kế lên mô hình thông tin công trình (BIM). Tác giả dựng mô hình không gian 3D chi tiết cho hệ thống cấp thoát nước, hệ thống điều hòa không khí và thông gió, hệ thống cung cấp điện và PCCC cho căn hộ mẫu, tầng điển hình và toàn bộ tòa nhà. Mô hình trực quan giúp kiểm tra xung đột kỹ thuật giữa các hệ thống đường ống và giữa hệ thống cơ điện với cấu kiện dầm, sàn kiến trúc.

Kết quả và đóng góp

• Kết quả thiết kế kỹ thuật chính: Đồ án đã tính toán và đưa ra các thông số kỹ thuật cụ thể cho toàn bộ 4 phân hệ MEP của công trình CT-21 Trung Đô Tower:

Phân hệ kỹ thuật	Hạng mục thiết bị / Thông số chính	Giá trị tính toán thiết kế
Cấp nước	Bể nước ngầm kết hợp (sinh hoạt + PCCC)	$W_{bc} = 177,4\text{ m}^3$ (kích thước $10 \times 8 \times 3\text{ m}$)
	Két nước mái	Dung tích $Q_{mai} = 28\text{ m}^3$
	Bơm trung chuyển lên két nước mái	02 bơm Grundfos CRI 20-12 ($Q = 28\text{ m}^3/\text{h}, H = 92\text{ m}$)
	Bơm tăng áp tầng 19-21	01 bơm Grundfos Hydro Solo-E CRE 15-2
	Đồng hồ đo nước	Đồng hồ tổng tuốc-bin DN80, đồng hồ căn hộ DN20
Thoát nước	Bể tự hoại 3 ngăn	Tổng thể tích $W = 93,5\text{ m}^3$ (ngăn chứa $56\text{ m}^3$, 2 ngăn lắng mỗi ngăn $28\text{ m}^3$)
	Thoát nước mưa sân thượng ($1.045\text{ m}^2$)	10 phễu thu D100 và 10 trục đứng D100 ($q_5 = 450\text{ l/s.ha}$)
	Thoát nước mưa mái kỹ thuật ($90\text{ m}^2$)	02 phễu thu D80 và 01 trục đứng D80
PCCC	Bơm chữa cháy vách tường + Sprinkler	Lưu lượng $Q = 57,6\text{ l/s}$ ($261\text{ m}^3/\text{h}$), Cột áp $H = 107\text{ m}$
	Báo cháy tự động	Trung tâm báo cháy địa chỉ, đầu báo nhiệt gia tăng, đầu báo khói quang điện
	Thiết bị chữa cháy vách tường	03 tủ/tầng (mỗi tủ gồm 02 van D50, vòi D50 dài 20 m, lăng 13 mm, bình MFZ4, bình MT3)
	Dự trữ nước chữa cháy 10 phút đầu	Két nước mái $3\text{ m}^3$
HVAC & Thông gió	Cấp điều hòa không khí	Cấp II ($m = 150 - 200\text{ h/năm}, K_{bđ} = 0,977$)
	Phụ tải lạnh phòng ngủ 1 căn hộ A	$Q_t = 2.816,5\text{ W}$ (tính theo Carrier, đối chứng Daikin Heatload)
	Thiết bị ĐHKK	Hệ thống VRV Daikin, môi chất R410A, bộ chia Refnet
	Phần mềm tính toán ống gió	Ductsize (tính kích thước ống và trở lực chọn quạt)
Cung cấp điện	Nguồn dự phòng sự cố	Máy phát điện diesel Cummins THG 388CLT, công suất 350 kVA
	Thiết bị đóng cắt và bảo vệ	Khí cụ ACB, MCCB, MCB; tụ bù hạ áp tự động

• Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất:

  • Áp dụng phương án cấp nước gián tiếp kết hợp linh hoạt giữa tự chảy cho các tầng dưới và bơm tăng áp tự động cho 3 tầng cao nhất, giải quyết bài toán thiếu áp lực đầu vòi tại các tầng sát mái.
  • Phân vùng giảm áp trên trục đứng cấp nước định kỳ cách mỗi 4 tầng nhằm bảo vệ đường ống và phụ kiện thiết bị vệ sinh.
  • Tích hợp trạm bơm chữa cháy vách tường và mạng Sprinkler dùng chung một trạm bơm công suất lớn đặt tại tầng hầm, tối ưu diện tích xây dựng phòng bơm và chi phí thiết bị.
  • Ứng dụng quy trình thiết kế hiện đại: tính toán phụ tải lạnh Carrier kết hợp kiểm tra tự động qua Daikin Heatload, tính toán ống gió qua Ductsize và tích hợp toàn diện trên mô hình BIM Autodesk Revit.

• Đóng góp của đồ án:

  • Xây dựng hoàn chỉnh bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật liên ngành MEP cho một công trình cao tầng cụ thể trong thực tế (Tòa nhà CT-21 Trung Đô Tower, TP. Vinh) theo các quy chuẩn kỹ thuật xây dựng và PCCC của Việt Nam.
  • Thể hiện sự kết nối chặt chẽ giữa các công thức lý thuyết thủy lực, nhiệt lạnh, điện kỹ thuật với việc ứng dụng các công cụ phần mềm kỹ thuật chuyên dụng hiện đại trong ngành cơ điện công trình.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế được đề cập trong văn bản:

  • Do điều kiện thời gian và kinh nghiệm thực tế của sinh viên thực hiện còn hạn chế, đồ án tập trung chủ yếu vào các tính toán thiết kế kỹ thuật chính, chưa thể bao quát hết toàn bộ các chi tiết thi công thực tế tại công trường.
  • Phạm vi tính toán phụ tải lạnh của hệ thống điều hòa không khí tập trung chính vào chế độ mùa hè nóng ẩm (điều kiện khí hậu khắc nghiệt tháng 6 tại Vinh), chưa đi sâu vào phân tích chế độ vận hành sưởi ấm hoặc thông gió tự nhiên mùa đông.
  • Đồ án chưa triển khai phần dự toán kinh tế, bóc tách khối lượng vật tư (BoQ) và đánh giá chi phí vòng đời vận hành của các phương án thiết bị cơ điện đã chọn.

• Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp:

  • Mở rộng nghiên cứu mô phỏng hiệu quả năng lượng tổng thể cho công trình bằng các công cụ mô phỏng động, hướng tới tiêu chuẩn công trình xanh.
  • Nâng cao mức độ chi tiết của mô hình BIM (LOD 400 - LOD 500) phục vụ trực tiếp cho việc gia công chế tạo chi tiết (shop drawing) và tích hợp vào hệ thống quản lý vận hành tòa nhà thông minh (BMS - Building Management System).
  • Hoàn thiện bảng phân tích hiệu quả kinh tế - kỹ thuật giữa các hãng sản xuất thiết bị để tối ưu hóa chi phí đầu tư ban đầu và chi phí bảo trì.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích đối với:

• Sinh viên các ngành: Hệ thống kỹ thuật công trình xây dựng (MEP), Kỹ thuật Cấp thoát nước, Kỹ thuật Nhiệt - Điện lạnh, Kỹ thuật Điện công trình và Quản lý xây dựng tại các trường đại học kỹ thuật.
• Kỹ sư thiết kế MEP mới ra trường: Tham khảo quy trình tính toán thuyết minh kỹ thuật chuẩn chỉ cho công trình hỗn hợp cao tầng từ 20 đến 25 tầng.
• Các nội dung đáng tham khảo chuyên sâu:
  • Bảng tính thủy lực chi tiết cấp thoát nước cho căn hộ điển hình bằng công thức Hazen-Williams và đương lượng thiết bị.
  • Quy trình tính toán phụ tải nhiệt Carrier từng bước kèm theo cách nhập dữ liệu đối chứng trên phần mềm Daikin Heatload.
  • Phương pháp xác định lưu lượng và cột áp bơm chữa cháy kết hợp vách tường và Sprinkler theo tiêu chuẩn TCVN 7336-2003 và TCVN 2622-1995.
  • Phương pháp xây dựng mô hình phối hợp cơ điện 3D trên nền tảng Autodesk Revit.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao công trình phải sử dụng sơ đồ cấp nước gián tiếp và trạm bơm được lựa chọn như thế nào?

Áp lực đo được từ mạng lưới cấp nước đô thị tại TP. Vinh là $H_{ngoai} = 20\text{ m}$, trong khi tổng áp lực cần thiết để đưa nước lên thiết bị vệ sinh bất lợi nhất ở tầng 21 của tòa nhà là $H_{ct} = 73,15\text{ m}$. Vì $H_{ct} > H_{ngoai}$, nước không thể tự dâng lên các tầng trên. Tác giả thiết kế phương án cấp nước gián tiếp: nước chảy vào bể ngầm $177,4\text{ m}^3$ (gồm $150,4\text{ m}^3$ nước sinh hoạt và $27\text{ m}^3$ chữa cháy), sau đó sử dụng 02 bơm trung chuyển Grundfos CRI 20-12 A-FGJ-A-E-HQQE (01 chạy, 01 dự phòng, lưu lượng $28\text{ m}^3/\text{h}$, cột áp $92\text{ m}$) bơm lên két mái $28\text{ m}^3$. Ba tầng trên cùng (19, 20, 21) không đủ áp lực tự do nên được cấp nước qua 01 trạm bơm tăng áp Grundfos CRE 15-2; trên các trục đứng cứ cách 4 tầng bố trí 1 van giảm áp để giữ áp lực trong khoảng 2 - 3,5 bar.

2. Thông số trạm bơm chữa cháy và các thiết bị PCCC trong công trình được tính toán ra sao?

Trạm bơm PCCC đặt tại tầng hầm phục vụ chung cho cả mạng họng nước chữa cháy vách tường và hệ thống đầu phun tự động Sprinkler. Bơm chữa cháy chính có lưu lượng $Q = 57,6\text{ l/s}$ (khoảng $261\text{ m}^3/\text{h}$) và cột áp $H = 107\text{ m}$. Mạng vách tường tính cho 2 họng phun đồng thời ($2,5\text{ l/s}$ mỗi họng), mỗi tầng bố trí 03 tủ chữa cháy (mỗi tủ có 2 cuộn vòi D50 dài 20 m, 2 bình MFZ4, 2 bình MT3). Hệ Sprinkler tính theo nguy cơ cháy trung bình nhóm II ($F_{ct} = 240\text{ m}^2$, $I = 0,12\text{ l/s.m}^2$). Ngoài ra, công trình bố trí hệ thống họng khô trục D80 kết nối hộp van D65 tiếp nước từ xe chữa cháy, trụ tiếp nước ngoài nhà $10\text{ l/s}$ và két nước mái dự trữ $3\text{ m}^3$ cho 10 phút đầu.

3. Phụ tải lạnh của công trình được tính toán theo phương pháp nào và căn cứ vào thông số nhiệt ẩm nào tại TP. Vinh?

Phụ tải lạnh được tính toán theo phương pháp Carrier và đối chứng qua phần mềm Daikin Heatload. Công trình thuộc cấp điều hòa cấp II ($m = 150 - 200\text{ h/năm}, K_{bđ} = 0,977$). Thông số ngoài nhà tại Vinh: nhiệt độ bầu khô $36,6^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $54,4%$, dung ẩm $21,3\text{ g/kg}$. Thông số tiện nghi trong nhà: nhiệt độ $25^\circ\text{C}$, độ ẩm $50%$, dung ẩm $10,0\text{ g/kg}$. Kết quả tính toán cho phòng ngủ 1 căn hộ mẫu A cho ra tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩm thừa cần khử là $2.816,5\text{ W}$, làm cơ sở chọn thiết bị VRV Daikin.

4. Hệ thống thông gió và kiểm soát khói sự cố được thiết kế với các phân hệ nào?

Hệ thống gồm: cấp gió tươi và hút gió thải cơ khí tầng hầm dùng miệng gió sọt trứng cánh thẳng; cấp gió tươi khối thương mại dịch vụ dùng miệng gió slot hẹp dài; hút khói cưỡng bức tầng hầm, tầng thương mại và hành lang các tầng căn hộ; hệ thống quạt tăng áp duy trì áp suất dương cho buồng thang bộ thoát hiểm loại N2 và giếng thang máy PCCC. Mạng lưới đường ống gió và tổn thất áp suất được tính toán bằng phần mềm Ductsize (ví dụ quạt cấp gió tầng 1 dùng model AP0312AP5/15).

5. Nguồn điện dự phòng và phụ tải ưu tiên khi có sự cố được thiết kế như thế nào?

Công trình trang bị 01 máy phát điện dự phòng diesel Cummins model THG 388CLT, công suất 350 kVA. Khi xảy ra sự cố mất điện lưới hoặc hỏa hoạn, hệ thống tủ chuyển đổi nguồn tự động ATS sẽ khởi động máy phát để cấp điện liên tục cho các phụ tải ưu tiên loại 1 gồm: trạm bơm PCCC, quạt hút khói sự cố, quạt tăng áp thang bộ và thang máy, hệ thống chiếu sáng thoát nạn sự cố Rạng Đông và thang máy phục vụ chữa cháy.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống kỹ thuật cho tòa nhà CT-21 Trung Đô Tower" của sinh viên Phan Kỳ Long tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh đã giải quyết trọn vẹn và đồng bộ các bài toán kỹ thuật cơ điện cho một tổ hợp công trình cao tầng hỗn hợp quy mô 21 tầng nổi và 1 tầng hầm. Nội dung đồ án thể hiện tính chuẩn xác qua việc áp dụng đầy đủ hệ thống quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về cấp thoát nước, PCCC, HVAC và cung cấp điện, kết hợp các phương pháp tính toán lý thuyết truyền thống với các phần mềm chuyên ngành hiện đại như Daikin Heatload và Ductsize. Việc triển khai mô phỏng không gian kỹ thuật trên nền tảng BIM Autodesk Revit khẳng định tính ứng dụng thực tiễn cao của đồ án, cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và kỹ thuật cho sinh viên và kỹ sư ngành cơ điện công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH VÀ HẠNG MỤC THIẾT KẾ.1 Tổng quan về công trình : Tên công trình : Tòa nhà CT21–Trung Đô Tower. Địa điểm : Đại lộ VI,Lênin,phường Hưng Dũng, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An. Tòa nhà có kiến trúc hiện đại,màu sắc trang nhã,sử dụng vật liệu cao cấp,bố trí công năng hợp lý,khuôn viên sân vườn rộng rãi,thoáng mát,được thiết kế đẹp,hệ thống tầng hầm có đủ diện tích đáp ứng nhu cầu dừng và đỗ các loại xe cho dân cư sống tại tòa nhà và khách hàng đến giao dịch.1 : Phối cảnh kiến trúc tòa nhà CT21-Trung Đô Tower. Tòa nhà gồm : + Số tầng : 1 tầng hầm và 21 tầng nổi + Tổng diện tích xây dựng : 1126.7 (m2) + Tổng diện tích sàn : 25715 (m2) Tòa nhà được chia thành 2 khu với 2 chức năng riêng biệt : + Tầng 1-3 : Khu thương mại và dịch vụ + Tầng 4-21 : Khu căn hộ Chung cư với 180 căn hộ SVTH:Phan Kỳ Long 20135052 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 1.1 : Bảng thông tin chi tiết các căn hộ.

TT Căn Hộ Diện tích (𝒎𝟐 ) 1 Căn hộ A 76.2 Các hạng mục thiết kế : Công trình được tính toán. thiết kế 3 hệ thống chính bao gồm: + Hệ thống cấp thoát nước: Tính toán bể mái,bể ngầm, đường kính ống, hệ thống bơm,hệ thống chữa cháy…Hệ thống được tính toán theo các tiêu chuẩn Việt Nam nhầm mang đến tính ổn định và đáp ứng nhu cầu cho người sử dụng. + Hệ thống điều hòa không khí và thông gió: Tính toán phụ tải lạnh nhầm cung cấp nhiệt độ thích cho môi trường làm việc cho người sử dụng. Ngoài việc tính toán tải lạnh việc thiết kế hệ thống thông gió và hút khói cũng hết sức quan trong giúp tòa nhà có một tính an toàn.

hiện đại và tiện nghi. + Hệ thống cung cấp điện: Công trình xây dựng mới mang tính hiện đại với các khu chức năng khác nhau như: khu thương mại dịch vụ,khu để xe,các phòng chức năng,văn phòng cho thuê. Việc đầu tư lắp đặt hệ thống cung cấp điện cho công trình là tối cần thiết nhằm mục đích đạt được việc sử dụng công trình an toàn. tiện nghi,hiện đại và thông minh.

+ Hệ thống PCCC: Tính toán hệ thống báo cháy và hệ thống chữa cháy,tăng áp và hút khói ,. SVTH:Phan Kỳ Long 20135052 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG CẤP NƯỚC.1 Cơ sở và số liệu thiết kế : 2.1 Cơ sở thiết kế: Các quy chuẩn và tiêu chuẩn áp dụng: + QC CTNVN – 2000: Quy chuẩn cấp thoát nước trong nhà và công trình [1]. + TCVN 4513-1988: Cấp nước bên trong – Tiêu chuẩn thiết kế [2]. + TCXDVN 33-2006: Cấp nước Mạng lưới đường ống và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế [3].

+ TCVN 2622:1995: Phòng cháy,chống cháy cho nhà và công trình [4]. + Giáo Trình Cấp Thoát Nước NXB Xây dựng 2005 [5] 2.2 Số liệu thiết kế : Thiết bị vệ sinh được bố trí ở mặt bằng tầng 1 đến tầng 21. Áp lực nước của mạng lưới đô thị tại TP.2 Tính toán áp lực nước cần thiết : Áp lực cần thiết cho công trình : 𝐻𝑐𝑡 = 𝐻ℎ𝑎𝑚 + 𝐻1−21 = 3.15 (𝑚) Với: Hct : Áp lực cần thiết để đưa nước đến mọi thiết bị vệ sinh. Hham : Cao độ tầng hầm (𝑚) H1−21 : Cao độ tầng 1 – tầng 21 (𝑚) Vậy 𝐻𝑐𝑡 = 73.15 (𝑚) > 𝐻𝑛𝑔𝑜𝑎𝑖 = 20 (𝑚) áp lực đường ống cấp nước bên ngoài không đảm bảo dẫn nước tới các thiết bị vệ sinh trong công trình và mạng lưới cấp nước đô thị thường xuyên thay đổi gây dễ bị mất nước đột ngột.