Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khách sạn HIIVE Bình Dương là công trình dịch vụ lưu trú quy mô lớn do Fusion Hotel Group làm chủ đầu tư, tọa lạc tại lô đất số 390 trên tuyến đường Hữu Nghị, cách trung tâm thành phố Thuận An 2 km, nằm gần Khu công nghiệp VSIP I, VSIP II và Trung tâm thương mại AEON Mall Bình Dương Canary. Công trình được xây dựng trên khu đất có diện tích 2.262 m², tổng diện tích sàn đạt 12.566 m² với kết cấu gồm 11 tầng nổi (không bao gồm tầng mái). Do đặc thù kiến trúc hiện đại sử dụng nhiều bề mặt kính bao che và tập trung mật độ người sử dụng cao tại các khu vực chức năng công cộng cũng như phòng nghỉ, việc kiểm soát vi khí hậu và bảo đảm an toàn thông gió trở thành yêu cầu kỹ thuật trọng yếu.

Trong bối cảnh đó, đề tài tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật nhiệt tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu sau:

  1. Tính toán kiểm tra và xác định các thành phần phụ tải lạnh chi tiết cho từng không gian chức năng của khách sạn HIIVE Bình Dương bằng phương pháp giải tích (phương pháp Carrier) kết hợp kiểm tra đối chứng qua phần mềm chuyên dụng Daikin Heatload.
  2. Đánh giá sự tương thích giữa công suất tải lạnh tính toán được với thông số công suất của các thiết bị thực tế đã được lựa chọn lắp đặt trong công trình (bao gồm dàn lạnh FCU và dàn nóng VRV), nhằm bảo đảm hiệu quả vận hành và tối ưu hóa chi phí năng lượng.
  3. Thiết kế, tính toán kiểm tra hệ thống thông gió tiện nghi và hệ thống an toàn phòng cháy chữa cháy thuộc phạm vi cơ điện (MEP), bao gồm hệ thống cấp gió tươi, hút gió thải vệ sinh/kho/phòng máy, hút khói hành lang và tạo áp cầu thang bộ thoát hiểm theo các quy chuẩn, tiêu chuẩn hiện hành.
  4. Triển khai mô hình thông tin công trình (BIM) bằng phần mềm Autodesk Revit 2023 nhằm trực quan hóa không gian ba chiều, định tuyến hệ thống ống gió, ống gas, đường ống thoát nước ngưng và kiểm tra bố trí thiết bị kỹ thuật trong công trình.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điều hòa không khí VRV và hệ thống thông gió, tăng áp - hút khói của khách sạn HIIVE Bình Dương.
  • Phạm vi không gian: Toàn bộ 11 tầng nổi của tòa nhà khách sạn tại thành phố Thuận An, tỉnh Bình Dương (cao độ công trình so với mực nước biển là $H = 40\text{ m}$).
  • Phạm vi chuyên môn: Đồ án tập trung vào tính toán phụ tải lạnh và hệ thống thông gió cơ khí; không đi sâu vào tính toán các hệ thống cơ điện khác như hệ thống chữa cháy bằng nước/bình bọt hay hệ thống cấp thoát nước sinh hoạt.
  • Phạm vi thời gian/điều kiện tính toán: Do vị trí địa lý nằm ở khu vực Nam Bộ có khí hậu nhiệt đới gió mùa nắng nóng quanh năm, các tính toán được thực hiện cho chế độ làm việc mùa hè (tháng nóng nhất là tháng 4) và không xét đến chế độ sưởi ấm mùa đông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các nguyên lý nhiệt động lực học công trình và kỹ thuật điều hòa không khí tiện nghi, vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật bao gồm:

  • Tiêu chuẩn thiết kế quốc gia: TCVN 5687:2010 ("Thông gió - Điều hòa không khí - Tiêu chuẩn thiết kế").
  • Quy chuẩn kỹ thuật xây dựng: QCVN 12:2014/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về hệ thống điện cho nhà ở và nhà công cộng - sử dụng Bảng 6.1 để xác định mật độ công suất chiếu sáng LPD).
  • Tiêu chuẩn quốc tế tham khảo: Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASHRAE 62.1-2016 (về chất lượng không khí trong nhà và mật độ nhiệt thiết bị), Tiêu chuẩn Singapore SS553-2009.
  • Tài liệu chuyên ngành: Sách "Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh" của tác giả Nguyễn Đức Lợi; đồ thị nhiệt ẩm Carrier Psychrometric Chart ($t-d$).

Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật

Tác giả kết hợp phương pháp tính toán lý thuyết giải tích truyền thống với các phần mềm chuyên ngành:

  • Phương pháp tính tải Carrier: Năng suất lạnh cần thiết ($Q_0$) được xác định thông qua tổng nhiệt hiện thừa ($\sum Q_{ht}$) và tổng nhiệt ẩn thừa ($\sum Q_{at}$) từ các nguồn nhiệt bên trong và bên ngoài: $$Q_0 = \sum Q_{ht} + \sum Q_{at}$$ Các thành phần tải nhiệt chi tiết gồm: nhiệt bức xạ qua kính ($Q_{11}$), nhiệt truyền qua kết cấu bao che trần/mái ($Q_{21}$), nhiệt truyền qua tường/vách/cửa ($Q_{22}$), nhiệt truyền qua nền ($Q_{23}$), nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng ($Q_{31}$), nhiệt tỏa do máy móc/thiết bị điện ($Q_{32}$), nhiệt hiện và ẩn do người tỏa ($Q_4$), nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào ($Q_N$), nhiệt hiện và ẩn do gió lọt qua khe cửa ($Q_5$).
  • Phương pháp mô phỏng kiểm tra phụ tải: Ứng dụng phần mềm Daikin Heatload để nhập dữ liệu kết cấu công trình, định vị địa lý, thông số thời tiết và thông số phòng, giúp đối chiếu số liệu tính tay với thuật toán của nhà sản xuất.
  • Phương pháp thủy lực và lựa chọn thiết bị:
    • Tính toán kiểm tra kích thước ống gió bằng phần mềm Ductchecker.
    • Tra cứu hệ số trở lực và tổn thất áp suất cục bộ qua các chi tiết phụ kiện (côn chuyển, co $90^\circ$, hộp tiêu âm) bằng phần mềm ASHRAE Duct Fitting Database.
    • Chọn quạt thông gió và quạt hướng trục tăng áp bằng phần mềm Fantech Selection Program.
  • Nguồn dữ liệu: Hồ sơ kiến trúc của khách sạn HIIVE Bình Dương, catalogue thiết bị dàn lạnh FCU và dàn nóng VRV của hãng Daikin, catalogue miệng gió ALSI và dữ liệu khí hậu tiêu chuẩn của khu vực lân cận (TP. Hồ Chí Minh).

Thiết kế và triển khai kỹ thuật

Phân cấp hệ thống và kiến trúc điều hòa không khí

Căn cứ vào đặc điểm công trình khách sạn cao cấp, nhóm tác giả chọn hệ thống điều hòa không khí cấp 2 (cho phép duy trì thông số nhiệt ẩm trong nhà với thời gian sai số không vượt quá 200 giờ trong một năm). Công nghệ điều hòa được lựa chọn là hệ thống VRV (Variable Refrigerant Volume) của hãng Daikin kết hợp các dàn lạnh FCU (Fan Coil Unit) kiểu giấu trần nối ống gió (điển hình model FXMQ125PVE). Giải pháp này khai thác diện tích tầng mái rộng rãi để tập trung các cụm dàn nóng VRV, giúp tiết kiệm không gian và thuận tiện cho công tác bảo trì.

Sơ đồ điều hòa không khí áp dụng là sơ đồ tuần hoàn một cấp:

  • Gió ngoài trời (gió tươi) ở trạng thái $N$ với lưu lượng $G_N$ được hòa trộn với gió hồi ở trạng thái $T$ từ không gian điều hòa với lưu lượng $G_T$ tại buồng hòa trộn để đạt trạng thái $H$.
  • Hỗn hợp không khí qua dàn lạnh FCU được làm lạnh và khử ẩm đến trạng thái bão hòa $O$ trước khi quạt thổi vào phòng ở trạng thái $V$.
  • Không khí sau khi nhận nhiệt và ẩm dư thừa trong phòng chuyển về trạng thái $T$; phần lớn lượng không khí này được gom hồi về buồng hòa trộn, một phần nhỏ được thải ra ngoài hoặc thất thoát qua khe hở.

Giải pháp kỹ thuật hệ thống thông gió và chống khói

  • Cấp gió tươi và hút gió thải: Gió tươi được xử lý và cấp vào các không gian bằng hệ thống quạt cấp (điển hình quạt FAF-3F-02) và đường ống gió tôn mạ kẽm. Khí thải từ các khu vệ sinh, nhà bếp, phòng máy và phòng giặt được hút cưỡng bức thải ra môi trường qua hệ thống quạt hút chuyên dụng dựa trên bội số tuần hoàn không khí.
  • Hệ thống hút khói hành lang và tạo áp cầu thang: Thiết kế phục vụ thoát nạn khi có sự cố cháy theo các tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn. Buồng thang bộ thoát hiểm được bảo vệ chống nhiễm khói theo các dạng N1, N2, N3 bằng quạt hướng trục tăng áp, nhằm duy trì áp suất dương ngăn khói xâm nhập. Hệ thống hút khói hành lang hoạt động liên động với tủ điều khiển báo cháy trung tâm (FACP), tích hợp van chặn lửa động cơ điện (MFD) và van xả áp (PRD).

Triển khai mô hình trên nền tảng BIM / Autodesk Revit

Đồ án ứng dụng phần mềm Autodesk Revit phiên bản 2023 cùng tiện ích Etools để mô hình hóa toàn diện hệ thống cơ điện:

  • Xây dựng mô hình 3D kiến trúc công trình khách sạn HIIVE làm cơ sở phối hợp không gian.
  • Mô hình hóa hệ thống thông gió và điều hòa không khí: bố trí chi tiết các dàn lạnh FCU, định tuyến hệ thống ống cấp gió, ống hồi gió, ống gió tươi, ống hút khói và các cửa gió (miệng gió ALSI).
  • Mô hình hóa tuyến ống dẫn môi chất lạnh (ống gas) và hệ thống đường ống thoát nước ngưng tụ từ các dàn lạnh về trục kỹ thuật.
  • Sử dụng các công cụ quản lý dự án trong Revit gồm Project Browser, Properties, Ribbon, View Control và hệ thống View Template để kiểm soát xung đột kỹ thuật và xuất bản vẽ thiết kế hoàn chỉnh.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Sơ lược về công trình

Chương mở đầu khái quát bối cảnh thực tiễn của công trình, nhiệm vụ thiết kế và các giới hạn nghiên cứu. Tác giả lập bảng thống kê cụ thể thông số hình học và phụ tải thiết kế của các phòng chức năng qua các tầng của khách sạn HIIVE:

  • Tầng 1 (1F): Khu bán lẻ Retail ($55,5\text{ m}^2$, cao $3,6\text{ m}$, 20 người), Sảnh Lobby ($331,4\text{ m}^2$, cao $3,8\text{ m}$, 100 người), Quầy bar café ($89\text{ m}^2$, cao $3,6\text{ m}$, 40 người), Lễ tân Front Office ($29\text{ m}^2$, 6 người), phòng FCC, phòng kỹ thuật, xưởng sửa chữa, v.v.
  • Tầng 2 (2F): Các phòng họp ($44\text{ m}^2, 30,7\text{ m}^2, 77\text{ m}^2$), Khu cà phê ($142\text{ m}^2$), Khu ăn sáng ($268\text{ m}^2$, 80 người), khu văn phòng quản lý và toàn bộ khối bếp (bếp chính $43,3\text{ m}^2$, bếp lạnh $7\text{ m}^2$, khu chuẩn bị, khu rửa).
  • Tầng 3 (3F): Phòng thể hình Gym ($62,8\text{ m}^2$, 30 người), phòng chơi golf ($16\text{ m}^2$), các phòng thay đồ nam/nữ, phòng vải, phòng đồng phục và Căn tin phòng ăn ($67\text{ m}^2$, cao $3,2\text{ m}$, 46 người), cùng các phòng khách sạn.
  • Tầng 4 đến tầng 11 (4F~11F): Bố trí các loại phòng khách sạn điển hình gồm phòng loại M ($32,6\text{ m}^2$), phòng loại L ($44,4\text{ m}^2$), phòng loại S ($21,2\text{ m}^2$) và căn hộ khách sạn loại C (phòng ngủ $21\text{ m}^2$, phòng khách $23\text{ m}^2$).

Tác giả xác lập các thông số khí hậu tính toán ngoài trời và môi trường tiện nghi trong nhà:

Thông số thiết kế Ký hiệu / Đơn vị Giá trị tính toán
Nhiệt độ ngoài trời $t_N$ ($^\circ\text{C}$) 36,0
Độ ẩm tương đối ngoài trời $\varphi_N$ (%) 49,9
Nhiệt độ bầu ướt ngoài trời $t_u$ ($^\circ\text{C}$) 27,0
Enthalpy không khí ngoài trời $I_N$ (kJ/kg) 84,4
Dung ẩm không khí ngoài trời $d_N$ (g/kg khô) 18,8
Nhiệt độ trong nhà khu vực I (Phòng khách sạn, văn phòng) $t_{T1}$ ($^\circ\text{C}$) 24,0
Độ ẩm trong nhà khu vực I $\varphi_{T1}$ (%) 60,0
Nhiệt độ trong nhà khu vực II (Hành lang, bếp, phòng thay đồ) $t_{T2}$ ($^\circ\text{C}$) 26,0
Độ ẩm trong nhà khu vực II $\varphi_{T2}$ (%) 60,0

Chương 2: Công trình tính toán các tải lạnh

Nội dung chương 2 tập trung trình bày các công thức giải tích tính toán từng thành phần tải lạnh theo phương pháp Carrier, đồng thời thực hiện kiểm tra nhiệt độ đọng sương và lập sơ đồ nhiệt ẩm:

  • Nhiệt bức xạ qua kính ($Q_{11}$): Khách sạn sử dụng kính trong tráng màng phản xạ RS 20 dày 6 mm có rèm che màu trung bình ($\alpha_k = 0,44$; $\rho_k = 0,44$; $\tau_k = 0,12$; $\varepsilon_r = 0,65$; hệ số khung kim loại $\varepsilon_{kh} = 1,17$). Xét hệ số ảnh hưởng độ cao $\varepsilon_c = 1,00010235 \approx 1$, hệ số đọng sương $\varepsilon_{đs} = 0,9519$ ($t_s = 23,7^\circ\text{C}$). Trọng lượng kết cấu công trình bình quân $g_s > 700\text{ kg/m}^3$ xác định hệ số tác dụng tức thời $\eta_t$ theo các hướng địa lý (Bắc: 0,88; Đông Bắc: 0,58; Đông: 0,62; Đông Nam: 0,64; Nam: 0,67; Tây Nam: 0,66; Tây: 0,65; Tây Bắc: 0,61).
  • Nhiệt truyền qua kết cấu bao che: Tường bao ngoài dày 220 mm xây bằng bê tông gạch vỡ và gạch thông thường có hệ số truyền nhiệt $k = 2,39\text{ W/m}^2\text{K}$ (trực tiếp) và $2,13\text{ W/m}^2\text{K}$ (gián tiếp); cửa sổ kính 1 lớp có $k = 5,9\text{ W/m}^2\text{K}$; cửa gỗ 40 mm có $k = 2,23\text{ W/m}^2\text{K}$; sàn BTCT 200 mm lát gạch Vinyl 3 mm có $k = 2,78\text{ W/m}^2\text{K}$. Đối với các sàn, trần tiếp giáp giữa hai không gian đều có điều hòa, chênh lệch nhiệt độ $\Delta t = 0$ nên $Q_{21} = 0$ và $Q_{23} = 0$.
  • Mật độ nhiệt nội vi và thông gió:
    • Mật độ công suất chiếu sáng (LPD): 12 W/m² (phòng ngủ, văn phòng), 10 W/m² (sảnh, hành lang), 20 W/m² (khu vực ăn, cà phê, cửa hàng).
    • Mật độ công suất thiết bị máy móc: 5,4 W/m² (phòng khách sạn), 64,6 W/m² (văn phòng, khu ăn uống, thương mại).
    • Định mức cấp gió tươi: 35 m³/(h.người) cho phòng khách sạn, khu vực ăn uống; 30 m³/(h.người) cho văn phòng, khu bếp; 25 m³/(h.người) cho sảnh chung và hành lang.
  • Kiểm tra đọng sương: Tính toán hệ số truyền nhiệt cực đại để không đọng sương: $$k_{max} = \alpha_N \cdot \frac{t_N - t_{sN}}{t_N - t_T} = 20 \cdot \frac{36 - 23,9}{36 - 24} = 20,17\text{ W/m}^2\text{K}$$ Vì hệ số truyền nhiệt thực tế qua vách kính tiếp xúc trực tiếp là $k_t = 5,89\text{ W/m}^2\text{K} < k_{max} = 20,17\text{ W/m}^2\text{K}$, kết cấu bảo đảm hoàn toàn không xảy ra hiện tượng đọng sương.
  • Tính toán mẫu cho phòng Căn tin phòng ăn (Canteen & pantry - tầng 3):
    • Diện tích: $67\text{ m}^2$, chiều cao trần giả $3,2\text{ m}$, số người thiết kế: 46 người.
    • Tải bức xạ kính ($Q_{11}$): 455,4 W (kính hướng Đông Bắc $16,6\text{ m}^2$).
    • Tải qua bao che ($Q_2$): tường gạch ngoài $Q_{22t} = 2230,1\text{ W}$; cửa ra vào $Q_{22c} = 80,3\text{ W}$; cửa sổ kính $Q_{22k} = 1175,3\text{ W}$; trần $Q_{21} = 0$; nền $Q_{23} = 0$.
    • Tải chiếu sáng ($Q_{31}$): $670\text{ W}$ (ứng với $qs = 20\text{ W/m}^2$, hệ số đồng thời $0,5$).
    • Tải thiết bị điện ($Q_{32}$): $67 \times 64,6 = 4328,2\text{ W}$.
    • Tải do người tỏa: nhiệt hiện $Q_{4h} = 3312\text{ W}$ ($qh = 80\text{ W/người}$); nhiệt ẩn $Q_{4a} = 3320\text{ W}$ ($qa = 70\text{ W/người}$).
    • Tải do gió tươi: nhiệt hiện $Q_{hN} = 6438,5\text{ W}$; nhiệt ẩn $Q_{aN} = 10194,3\text{ W}$ (lưu lượng $l = 35\text{ m}^3/\text{h.người} = 9,72\text{ l/s}$).
    • Tải do gió lọt: nhiệt hiện $Q_{5h} = 702,4\text{ W}$; nhiệt ẩn $Q_{5a} = 958,1\text{ W}$.
    • Tổng nhiệt hiện phòng: $Q_{hf} = 12249,3\text{ W}$; tổng nhiệt ẩn phòng: $Q_{af} = 3320\text{ W}$.
    • Hệ số nhiệt hiện phòng: $\varepsilon_{hf} = 0,79$; hệ số nhiệt hiện tổng: $\varepsilon_{ht} = 0,57$; hệ số nhiệt hiện hiệu dụng: $\varepsilon_{hef} = 0,74$.
    • Kiểm tra điều kiện vệ sinh dòng khí thổi: Nhiệt độ điểm thổi vào $t_V = 16,7^\circ\text{C} \to \Delta V_T = t_T - t_V = 24 - 16,7 = 7,3^\circ\text{C} \le 10^\circ\text{C}$ (thỏa mãn tiêu chuẩn vệ sinh).
    • Lưu lượng không khí: thể tích $L = 1224,8\text{ l/s} = 1,22\text{ m}^3\text{/s}$; lưu lượng khối lượng $G = 1,46\text{ kg/s}$.
    • Năng suất lạnh của thiết bị làm mát: $Q_0 = G \cdot (I_H - I_O) = 1,46 \cdot (63,5 - 44,8) = 27,3\text{ kW}$.
  • Quy trình tính toán bằng Daikin Heatload: Tác giả trình bày các bước thiết lập dự án (Project outline), cấu hình lớp vật liệu tường ngoài (Outer Wall Assemblies), nhập thông số khí hậu địa phương, và nhập dữ liệu chi tiết cho từng phòng (Room data: diện tích, chiều cao, hệ thống thông gió Vent Fan, thiết bị điện, người) để tính toán tải tự động và so sánh.

Chương 3: Hệ thống thông gió, tạo áp cầu thang và hút khói

Chương này giải quyết các bài toán thủy lực đường ống và an toàn phòng hỏa:

  • Hệ thống gió tươi: Trình bày cơ sở tính toán lưu lượng gió cấp bù dưỡng khí, quy hoạch mạng lưới đường ống gió tầng 3, tra cứu bảng kích thước ống, tính toán tổn thất áp suất qua tiêu âm và đoạn ống khu vực quạt FAF-3F-02.
  • Hệ thống hút gió thải: Phân tích giải pháp hút khí thải cho khối nhà vệ sinh tầng 2, khu kho và phòng máy kỹ thuật; tính toán lưu lượng hút căn cứ trên bội số trao đổi không khí yêu cầu.
  • Hệ thống hút khói hành lang và tăng áp cầu thang:
    • Trình bày nguyên lý hút khí độc và khói tầng khi phát sinh hỏa hoạn nhằm duy trì tầm nhìn và đường thoát nạn cho hành khách dọc hành lang.
    • Phân tích ba giải pháp buồng thang bộ thoát nạn chống nhiễm khói: buồng thang N1 (lối vào qua ban công hở ngoài trời), buồng thang N2 (tạo áp suất dương trực tiếp vào buồng thang), và buồng thang N3 (tạo áp suất dương vào sảnh đệm trước buồng thang).
    • Tính toán tổn thất cột áp cục bộ cho hệ thống hút khói hành lang và hệ thống quạt tạo áp cầu thang, từ đó lựa chọn model quạt hướng trục tương thích qua phần mềm Fantech Selection Program.

Chương 4: Phần mềm Revit

Nội dung chương trình bày việc ứng dụng công nghệ BIM thông qua phần mềm Autodesk Revit 2023:

  • Giới thiệu tổng quan về khái niệm BIM và lợi ích quản lý dữ liệu vòng đời công trình.
  • Hướng dẫn thiết lập môi trường dự án (Project), chức năng của thanh công cụ Ribbon, bảng điều khiển thuộc tính Properties, thanh điều hướng Project Browser, thanh công cụ truy cập nhanh Quick Access và thanh View Control.
  • Trình bày kỹ thuật thiết lập View Template và quản lý hiển thị không gian làm việc; ứng dụng tiện ích mở rộng Etools.
  • Thể hiện kết quả triển khai đồ họa kỹ thuật: mô hình 3D kiến trúc khách sạn HIIVE, mô hình mạng lưới đường ống ĐHKK và thông gió, mô hình đường ống đồng dẫn gas lạnh và ống thoát nước ngưng, cùng bản vẽ chi tiết 3D của một cụm dàn lạnh FCU điển hình gắn kết nối ống gió.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán chính

Đồ án đã hoàn thành việc tính toán kiểm tra toàn diện phụ tải lạnh và hệ thống thông gió cho công trình khách sạn HIIVE Bình Dương. Dưới đây là bảng tổng hợp các kết quả tính toán nhiệt ẩm và khí động học điển hình được trích xuất từ văn bản (khu vực Căn tin phòng ăn - Canteen & pantry, tầng 3):

Đại lượng tính toán Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Diện tích sàn tính toán $F$ 67,0 $\text{m}^2$
Chiều cao trần giả $h$ 3,2 m
Số lượng người thiết kế $n$ 46 người
Nhiệt hiện bức xạ qua kính $Q_{11}$ 455,4 W
Nhiệt truyền qua kết cấu bao che $Q_2$ 3483,7 W
Nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng $Q_{31}$ 670,0 W
Nhiệt tỏa từ máy móc, thiết bị $Q_{32}$ 4328,2 W
Nhiệt hiện do người tỏa $Q_{4h}$ 3312,0 W
Nhiệt ẩn do người tỏa $Q_{4a}$ 3320,0 W
Nhiệt hiện do gió tươi mang vào $Q_{hN}$ 6438,5 W
Nhiệt ẩn do gió tươi mang vào $Q_{aN}$ 10194,3 W
Nhiệt hiện do gió lọt $Q_{5h}$ 702,4 W
Nhiệt ẩn do gió lọt $Q_{5a}$ 958,1 W
Tổng nhiệt hiện phòng $Q_{hf}$ 12249,3 W
Tổng nhiệt ẩn phòng $Q_{af}$ 3320,0 W
Hệ số nhiệt hiện phòng $\varepsilon_{hf}$ 0,79 -
Hệ số nhiệt hiện tổng $\varepsilon_{ht}$ 0,57 -
Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng $\varepsilon_{hef}$ 0,74 -
Nhiệt độ không khí thổi vào phòng $t_V$ 16,7 $^\circ\text{C}$
Hiệu số nhiệt độ kiểm tra vệ sinh ($\Delta V_T \le 10^\circ\text{C}$) $\Delta V_T$ 7,3 $^\circ\text{C}$
Lưu lượng thể tích không khí cấp $L$ 1224,8 l/s
Lưu lượng khối lượng không khí cấp $G$ 1,46 kg/s
Năng suất lạnh thiết bị yêu cầu $Q_0$ 27,3 kW

Giải pháp và đóng góp kỹ thuật

  • Giải pháp thiết kế: Lựa chọn giải pháp điều hòa phân tán bằng hệ thống Daikin VRV kết hợp dàn lạnh FCU giấu trần nối ống gió, vừa đáp ứng tính thẩm mỹ của khách sạn cao cấp vừa giải quyết bài toán bố trí dàn nóng trên sân thượng.
  • Khẳng định tính an toàn đọng sương: Kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt giới hạn $k_{max} = 20,17\text{ W/m}^2\text{K}$ so với hệ số thực tế $k_t = 5,89\text{ W/m}^2\text{K}$ là minh chứng định lượng khẳng định kết cấu bao che không bị ngưng tụ ẩm trên bề mặt ngoài vào mùa hè.
  • Phương pháp luận tích hợp: Đồ án đóng góp một quy trình kỹ thuật hoàn chỉnh: kết hợp tính toán lý thuyết cổ điển (phương pháp Carrier) để kiểm tra đối chiếu với phần mềm của nhà sản xuất (Daikin Heatload), tính toán thủy lực phụ kiện (ASHRAE Duct Fitting Database, Ductchecker, Fantech) và triển khai số hóa bản vẽ trên mô hình BIM/Revit 2023. Quy trình này nâng cao độ tin cậy trong việc kiểm tra, phát hiện xung đột không gian trước khi đưa vào thi công thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của đồ án:
    • Đề tài chỉ tập trung giải quyết hệ thống điều hòa không khí và thông gió/chống khói; không tính toán tích hợp các hệ thống kỹ thuật công trình liên quan khác như hệ thống mạng lưới cấp thoát nước sinh hoạt hay hệ thống chữa cháy tự động bằng nước/khí (Sprinkler, Drencher).
    • Về dữ liệu khí hậu đầu vào, do đặc thù thiếu trạm đo chi tiết độc lập tại địa bàn nghiên cứu, tác giả sử dụng số liệu khí hậu thiết kế của Thành phố Hồ Chí Minh để thay thế cho tỉnh Bình Dương dựa trên sự tương đồng về vùng địa lý tự nhiên.
    • Do hạn chế về thông tin chi tiết danh mục thiết bị nội thất thực tế từ chủ đầu tư tại thời điểm tính toán, một số thông số về công suất máy móc và mật độ chiếu sáng phải giả định theo mức cận chuẩn của ASHRAE và QCVN 12:2014/BXD.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Mở rộng mô hình BIM thành bộ hồ sơ phối hợp đa ngành hoàn chỉnh (Full MEPF Clash Detection), tích hợp đồng bộ hệ thống HVAC với kết cấu chịu lực, kiến trúc và hệ thống phòng cháy chữa cháy chuyên sâu.
    • Tiến hành quan trắc và đo đạc thực nghiệm các thông số vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí tươi) tại công trình thực tế sau khi đi vào vận hành thương mại để hiệu chỉnh các hệ số kinh nghiệm tính toán tải lạnh.

Giá trị tham khảo

Bản đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Nhiệt, Nhiệt - Lạnh, và Kỹ thuật Cơ điện công trình (MEP): Cung cấp bài toán mẫu chi tiết về các bước tính toán tải lạnh công trình dân dụng cao tầng theo phương pháp Carrier, các biểu thức tính toán nhiệt bức xạ, đối lưu, truyền nhiệt kết cấu bao che và thành lập sơ đồ nhiệt ẩm tuần hoàn một cấp.
  • Kỹ sư thiết kế HVAC: Cung cấp cơ sở tính toán thực tế cho các hệ thống an toàn công trình bao gồm hút khói hành lang và tạo áp buồng thang bộ chống nhiễm khói (loại N1, N2, N3) theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687:2010.
  • Chuyên viên triển khai mô hình BIM: Là tài liệu tham khảo trực quan về quy trình ứng dụng phần mềm Autodesk Revit 2023 trong việc dựng hình 3D thiết bị FCU, phối hợp tuyến ống gió, ống dẫn môi chất lạnh và ống thoát nước ngưng tụ trong không gian trần giả của khách sạn.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nhóm tác giả lại lựa chọn hệ thống điều hòa Daikin VRV kết hợp dàn lạnh FCU giấu trần cho khách sạn HIIVE Bình Dương?

Khách sạn HIIVE có diện tích sàn xây dựng lớn ($12.566\text{ m}^2$) với 11 tầng nổi và diện tích sân thượng rộng rãi. Hệ thống VRV cho phép kết nối nhiều dàn lạnh với cụm dàn nóng tập trung trên mái, khắc phục khó khăn về vị trí lắp đặt dàn nóng phân tán ngoài mặt đứng. Dàn lạnh FCU kiểu giấu trần nối ống gió (như model FXMQ125PVE) được chọn để giấu kín trong trần giả, vừa bảo đảm yêu cầu thẩm mỹ của khách sạn cao cấp, vừa phân phối gió lạnh đồng đều qua các miệng gió ALSI.

2. Dựa trên cơ sở nào đồ án khẳng định công trình không xảy ra hiện tượng đọng sương trên bề mặt bao che vào mùa hè?

Tác giả kiểm tra hiện tượng đọng sương bằng cách xác định hệ số truyền nhiệt tối đa cho phép $k_{max}$ dựa trên nhiệt độ ngoài trời ($t_N = 36^\circ\text{C}$), nhiệt độ phòng ($t_T = 24^\circ\text{C}$), nhiệt độ đọng sương ngoài trời ($t_{sN} = 23,9^\circ\text{C}$) và hệ số tỏa nhiệt trong nhà $\alpha_N = 20\text{ W/m}^2\text{K}$. Giá trị tính toán đạt $k_{max} = 20,17\text{ W/m}^2\text{K}$. Vì hệ số truyền nhiệt thực tế của vách tường và kính ($k_t = 5,89\text{ W/m}^2\text{K}$) nhỏ hơn nhiều so với $k_{max}$, nên không thể xảy ra hiện tượng ngưng tụ ẩm trên bề mặt ngoài kết cấu.

3. Trong tính toán mẫu cho phòng Căn tin phòng ăn (Canteen & pantry, tầng 3), kết quả tổng tải lạnh và công suất máy lạnh được xác định là bao nhiêu?

Theo tính toán giải tích của tác giả, phòng Canteen & pantry có tổng nhiệt hiện phòng $Q_{hf} = 12249,3\text{ W}$, tổng nhiệt ẩn phòng $Q_{af} = 3320\text{ W}$, tổng nhiệt hiện $Q_h = 19390,2\text{ W}$, và tổng tải nhiệt toàn phần $Q_t = 33862,6\text{ W}$. Sau khi xác định các hệ số nhiệt hiện hiệu dụng $\varepsilon_{hef} = 0,74$, nhiệt độ thổi vào $t_V = 16,7^\circ\text{C}$ và lưu lượng không khí $G = 1,46\text{ kg/s}$, năng suất lạnh yêu cầu của thiết bị làm mát đạt $Q_0 = 27,3\text{ kW}$.

4. Đồ án đã áp dụng những quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật nào để xác định phụ tải và thông số thiết kế?

Các văn bản pháp lý và tiêu chuẩn kỹ thuật được áp dụng gồm: TCVN 5687:2010 (tiêu chuẩn cốt lõi về thiết kế thông gió và ĐHKK, mật độ cấp gió tươi); QCVN 12:2014/BXD (Bảng 6.1 về mật độ công suất chiếu sáng LPD); Tiêu chuẩn ASHRAE 62.1-2016 (mật độ công suất thiết bị và mật độ người); Tiêu chuẩn Singapore SS553-2009; cùng số liệu tra cứu từ giáo trình hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh của tác giả Nguyễn Đức Lợi.

5. Hệ thống chống khói của tòa nhà được phân loại và thiết kế như thế nào theo nội dung đồ án?

Hệ thống chống khói bao gồm hai hạng mục chính: hệ thống hút khói hành lang và hệ thống tăng áp cầu thang bộ thoát nạn. Hệ thống tăng áp được phân tích cho ba dạng buồng thang chống nhiễm khói gồm N1, N2 và N3, sử dụng quạt hướng trục được tính toán trở lực qua phần mềm Fantech Selection Program nhằm duy trì chênh áp dương ngăn khói xâm nhập. Hệ thống hút khói hành lang được trang bị van ngăn cháy động cơ điện MFD, van xả áp PRD và liên động trực tiếp với tủ báo cháy trung tâm FACP để kích hoạt khi có cháy.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Tính toán kiểm tra và triển khai bản vẽ thiết kế bằng phần mềm Revit hệ thống điều hòa không khí và thông gió cho khách sạn HIIVE Bình Dương" đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán tính toán kiểm tra phụ tải lạnh theo phương pháp Carrier kết hợp công cụ Daikin Heatload cho một công trình cao tầng có quy mô tổng diện tích sàn 12.566 m². Nghiên cứu đã xác lập các thông số khí động học, kiểm tra điều kiện vệ sinh dòng khí và tính toán hệ thống thông gió tiện nghi cùng giải pháp hút khói - tạo áp cầu thang bảo đảm quy chuẩn an toàn kỹ thuật. Việc hoàn thiện mô hình thông tin công trình 3D trên nền tảng Autodesk Revit 2023 đã số hóa thành công mạng lưới đường ống và thiết bị cơ điện, tạo nguồn học liệu tham khảo thực chứng có giá trị cao cho công tác đào tạo và thiết kế kỹ thuật HVAC.