Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống kỹ thuật cho tòa nhà văn phòng Golden Tower – Quận 1, TP. Hồ Chí Minh" được thực hiện bởi sinh viên Lê Quang Khải (ngành Hệ thống kỹ thuật công trình xây dựng, Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) dưới sự hướng dẫn của TS. Đoàn Minh Hùng. Đề tài xuất phát từ bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng và sự gia tăng của các công trình cao tầng hiện đại, nơi sự hoàn thiện của công trình không chỉ dừng lại ở kiến trúc mà phụ thuộc lớn vào chất lượng vận hành của các hệ thống cơ điện (MEP), đặc biệt là hệ thống điều hòa không khí và thông gió nhằm duy trì tiện nghi nhiệt và an toàn cho người sử dụng.

Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng phương án thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho hệ thống điều hòa không khí và thông gió của tòa nhà, kết hợp mô hình hóa thông tin công trình và lập dự toán chi phí. Các nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế được phân định cụ thể theo văn bản nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp gồm:

  1. Đầu đề thiết kế: Thiết kế hệ thống điều hoà không khí và thông gió cho Tòa nhà Golden Tower Quận 1, TP.HCM.
  2. Xác định các số liệu ban đầu để làm thiết kế: Thu thập hồ sơ kiến trúc và điều kiện biên tại địa điểm xây dựng số 6 Nguyễn Thị Minh Khai, Phường Đa Kao, Quận 1, TP.HCM.
  3. Nội dung thuyết minh và tính toán:
    • Thuyết minh tính toán hệ thống điều hòa cho các phòng chức năng: lựa chọn thông số tính toán; tính toán nhiệt thừa, ẩm thừa; tính chọn năng suất lạnh; thiết lập quá trình trên biểu đồ I-d; tính chọn thiết bị.
    • Thuyết minh tính toán các hệ thống thông gió: cấp gió tươi, thông gió tầng hầm, tăng áp cầu thang bộ, hút mùi khu vệ sinh, thông gió bếp.
    • Thiết lập mô hình Revit toàn bộ dự án: phối cảnh mô hình, trích xuất bản vẽ kỹ thuật, bóc tách khối lượng vật tư và kiểm tra va chạm không gian.
    • Lập dự toán chi phí toàn bộ công trình cho hệ thống HVAC.
  4. Triển khai bản vẽ và đồ thị: Hoàn thành từ 20 đến 25 bản vẽ khổ A1 (bao gồm mặt bằng bố trí hệ thống điều hòa không khí, thông gió và phối cảnh mô hình Revit).
  5. Thời gian thực hiện nhiệm vụ: Giao nhiệm vụ ngày 24 tháng 08 năm 2025, hoàn thành ngày 15 tháng 12 năm 2025 và nghiệm thu vào ngày 09 tháng 01 năm 2025.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống kỹ thuật điều hòa không khí và thông gió (HVAC). Phạm vi không gian được xác định tại công trình Cao ốc văn phòng thương mại Golden Tower (chủ đầu tư: Công ty TNHH Đầu tư Ngọc Phú; đơn vị thiết kế: Công ty TNHH tư vấn thiết kế giám sát xây dựng D). Tòa nhà có quy mô gồm 2 tầng hầm và 16 tầng nổi, diện tích sàn điển hình là 480 m², phục vụ công năng văn phòng cho thuê và không gian kinh doanh cà phê. Phạm vi thời gian tính toán phụ tải nhiệt bao quát cả hai trạng thái thời tiết điển hình trong năm là mùa hè và mùa đông theo chu kỳ khí hậu tại TP. Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Tác giả thiết lập hệ thống cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn thiết kế kỹ thuật dựa trên các văn bản quy chuẩn, giáo trình chuyên ngành và danh mục thiết bị thực tế:

  • Tiêu chuẩn và tài liệu kỹ thuật: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả QCVN 09:2017/BXD; sách "Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh" của tác giả Nguyễn Đức Lợi; các bảng tra khí hậu chuyên ngành và tài liệu hướng dẫn thiết kế điều hòa không khí.
  • Cấp điều hòa không khí: Tác giả phân loại hệ thống thành 3 cấp theo độ tin cậy và lựa chọn hệ thống cấp II cho tòa nhà Golden Tower, tương ứng với số giờ cho phép sai lệch thông số vi khí hậu không vượt quá 200 giờ trong một năm. Lựa chọn này cân đối giữa yêu cầu tiện nghi của khối văn phòng thương mại và chi phí đầu tư, vận hành ban đầu.
  • Khung lý thuyết tính toán tải nhiệt: Sử dụng phương pháp Carrier để tính toán cân bằng phụ tải lạnh theo tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn:

$$Q_t = Q_{ht} + Q_{at}$$

  • Phương pháp xác định hệ số truyền nhiệt $K$: Xác định thông qua tổng nhiệt trở của kết cấu ngăn che:

$$K = \frac{1}{\frac{1}{\alpha_T} + R_o + \frac{1}{\alpha_N}}$$

Trong đó $R_o = \sum \frac{\delta_i}{\lambda_i}$; $\alpha_T$ và $\alpha_N$ lần lượt là hệ số trao đổi nhiệt bề mặt trong và ngoài ($\alpha = 8{,}72\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$ đối với bề mặt nhẵn trong phòng; $\alpha = 23{,}26\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$ khi tiếp xúc trực tiếp ngoài trời; $\alpha = 11{,}63\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$ đối với trần dưới hầm mái hoặc sàn trên hầm lạnh).

  • Công thức kiểm tra hiện tượng đọng sương kết cấu:

$$K_{thực} \le K_s = 0{,}95 \cdot \alpha \cdot \frac{t_{f1} - t_s}{t_{f1} - t_{f2}}$$

  • Phương pháp tính toán nhiệt truyền qua kết cấu bao che:

$$Q_{ttkcbc} = k \cdot F \cdot \Delta t \cdot \psi$$

Với $\psi$ là hệ số vị trí kết cấu ($\psi = 1$ cho tường, mái, cửa tiếp xúc trực tiếp ngoài trời; $\psi = 0{,}8$ cho trần dưới mái tôn kín; $\psi = 0{,}7$ cho phòng đệm tiếp xúc ngoài; $\psi = 0{,}4$ cho phòng đệm không tiếp xúc ngoài). Cân bằng nhiệt trong trần giả mùa đông được tính bằng phương trình: $k_{trần} \cdot F_{trần} \cdot (t_{Ttt} - t_x) = k_{mái} \cdot F_m \cdot t_x$.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và công cụ triển khai bao gồm:

  • Phương pháp tính toán giải tích: Tính chi tiết từng thành phần nhiệt thừa (nhiệt truyền qua kết cấu, nhiệt tỏa do người, đèn chiếu sáng, thiết bị văn phòng, nhiệt bức xạ qua kính và mái) và ẩm thừa qua kết cấu bao che cùng lượng ẩm do người tỏa ra.
  • Ứng dụng phần mềm chuyên dụng: Sử dụng phần mềm Daikin Heatload để tính toán phụ tải lạnh cho tầng điển hình (Tầng 3), đối chiếu với tính toán thủ công để xác định năng suất lạnh IDU và dàn nóng.
  • Ứng dụng mô hình hóa thông tin công trình (BIM): Sử dụng phần mềm Autodesk Revit để dựng hình học phối cảnh không gian 3D, bố trí mạng lưới đường ống gió, ống dẫn môi chất, ống nước ngưng, phát hiện va chạm không gian và trích xuất bảng khối lượng vật tư phục vụ công tác lập dự toán.

Nguồn dữ liệu tính toán gồm bản vẽ kiến trúc công trình Golden Tower, số liệu khí hậu TP. Hồ Chí Minh với thời gian không đảm bảo 200 giờ/năm ($I_{HN} = 84{,}9\text{ kJ/kg}$), thông số vật liệu tường vữa gạch bê tông theo quy chuẩn và thông số kỹ thuật kính lấy từ Catalogue hãng kính Viglacera:

  • Kính đơn Solar Control Neutral T45: Chiều dày 12 mm, hệ số truyền nhiệt $K = 3{,}78\text{ W/m}^2\text{K}$, hệ số SHGC là 0,45, hệ số che nắng SC là 0,52.
  • Kính hộp Low E Neutral T70 (Double Glazing: kính Low-E #2 + Khí Argon 90% + Kính trắng VIFG): Cấu tạo 8 + 12 + 8 mm, hệ số truyền nhiệt $K = 1{,}27\text{ W/m}^2\text{K}$, hệ số SHGC là 0,42.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống kỹ thuật tòa nhà Golden Tower được thiết kế tích hợp giữa giải pháp điều hòa không khí trung tâm và các phân hệ thông gió chuyên biệt:

Phân hệ kỹ thuật Giải pháp thiết kế và thiết bị lựa chọn Chức năng và phạm vi phục vụ
Điều hòa không khí Hệ thống VRV Daikin, sơ đồ tuần hoàn 1 cấp; dàn lạnh IDU, dàn nóng đặt tầng kỹ thuật/mái; bộ chia gas REFNET Joints. Cung cấp tiện nghi nhiệt cho sảnh, văn phòng cho thuê (tầng lửng 1 đến tầng 12) và quán cà phê sân thượng.
Cấp khí tươi Quạt cấp khí tươi gắn trần/trục kỹ thuật, đường ống tôn mạ kẽm bọc cách nhiệt, miệng gió cấp SAG (Supply Air Grill). Bổ sung dưỡng khí cho các khu vực làm việc khép kín, duy trì áp suất dương nhẹ cho phòng điều hòa.
Hút mùi vệ sinh Quạt hút nối ống, hệ thống miệng gió hút thải EAG (Exhaust Air Grill) gắn trần và trục ống đứng thoát khí. Hút khí thải, khử mùi ẩm mốc cục bộ tại các khu vệ sinh qua các tầng từ hầm đến tầng trên.
Thông gió tầng hầm Quạt thông gió công nghiệp, phân chia hệ thống cấp khí tươi và hút khí thải riêng biệt cho 2 tầng hầm. Thải khí CO, khí độc từ phương tiện giao thông và duy trì lưu thông khí tại Hầm 1 và Hầm 2 (diện tích 480 m²/sàn).
Tạo áp cầu thang Quạt ly tâm tạo áp, trục dẫn gió áp lực cao kết nối các miệng thổi trực tiếp vào giếng thang bộ N2. Ngăn khói độc tràn vào lối thoát hiểm khi xảy ra hỏa hoạn, bảo vệ an toàn cho người thoát nạn.
Hút khói hành lang Quạt hút khói chịu nhiệt, hệ thống đường ống gió và các miệng hút khói hành lang bố trí trên trần giả. Hút và cô lập lượng khói sinh ra tại các hành lang tầng khi có tín hiệu báo cháy.

Quá trình triển khai kỹ thuật được số hóa toàn diện trên nền tảng phần mềm Revit MEP:

  • Mô hình hóa không gian 3D: Dựng toàn bộ mạng lưới đường ống gió (ống cấp gió lạnh, ống cấp gió tươi, ống hút khí thải, ống hút khói, ống tạo áp), hệ thống đường ống môi chất lạnh gas R410A/R32 kết nối từ dàn nóng đến từng bộ chia REFNET Joints và dàn lạnh, cùng hệ thống đường ống thu gom nước ngưng có độ dốc tiêu chuẩn.
  • Kiểm tra va chạm (Clash Detection): Rà soát xung đột không gian giữa hệ thống đường ống gió kích thước lớn với dầm kết cấu tòa nhà và hệ thống trần giả (chiều cao trần giả từ 2,3 m đến 2,9 m).
  • Trích xuất dữ liệu: Tạo lập 20 đến 25 bản vẽ thiết kế kỹ thuật thi công khổ A1 và xuất bảng thống kê khối lượng tự động cho từng chủng loại vật tư (chiều dài, diện tích ống gió thẳng chữ nhật, số lượng phụ kiện cút, tê, van gió, miệng gió).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về công trình

Chương 1 trình bày thông tin hành chính, pháp lý và đặc điểm kiến trúc của Cao ốc văn phòng thương mại Golden Tower tại số 6 Nguyễn Thị Minh Khai, Phường Đa Kao, Quận 1, TP.HCM. Công trình gồm 16 tầng nổi và 2 tầng hầm. Bảng 1.1 trong văn bản thống kê diện tích và chiều cao cụ thể của các tầng:

Tầng Chiều cao tầng (m) Chiều cao trần giả (m) Diện tích sàn (m²) Công năng sử dụng
Tầng hầm 2 3,0 - 480 Để xe và các khu vực kỹ thuật
Tầng hầm 1 3,0 2,9 480 Để xe và các khu vực kỹ thuật
Tầng lửng 1 3,0 2,3 480 Văn phòng cho thuê
Tầng lửng 2 3,0 2,3 480 Văn phòng cho thuê
Tầng 1 3,7 - 480 Văn phòng cho thuê, sảnh chính
Tầng 2 3,7 - 480 Văn phòng cho thuê
Tầng 3 - 8 3,7 - 480 Văn phòng cho thuê
Tầng 9 - 12 3,7 - 480 Văn phòng cho thuê
Tầng sân thượng 3,7 - 480 Không gian kinh doanh quán cà phê
Tầng mái 1,1 - 480 Khu vực kỹ thuật đặt thiết bị

Chương 2: Thiết kế hệ thống điều hòa không khí

Chương 2 phân tích việc lựa chọn cấp điều hòa không khí cấp II (thời gian không đảm bảo $M = 200\text{ giờ/năm}$). Thông số khí hậu ngoài nhà tại TP.HCM vào mùa hè có entanpy $I_{HN} = 84{,}9\text{ kJ/kg}$. Thông số trong nhà được chọn đồng nhất để đơn giản hóa quá trình thiết kế là nhiệt độ $t_T = 25^\circ\text{C}$ và độ ẩm tương đối $\varphi_T = 60%$ (dựa trên dải tiện nghi: sảnh $25 \pm 2^\circ\text{C}$, $\varphi = 65 \pm 5%$, $v = 0{,}5\text{ m/s}$; văn phòng $22 \pm 2^\circ\text{C}$, $\varphi = 65 \pm 5%$, $v = 1{,}0\text{ m/s}$; quán cà phê $25 \pm 2^\circ\text{C}$, $\varphi = 65 \pm 5%$, $v = 0{,}5\text{ m/s}$).

Chương này cũng xác định cấu tạo kết cấu bao che (tường gạch 220, tường gạch 110, vách bê tông, trần thạch cao, sàn gạch men, kính Viglacera) và tính toán nhiệt trở $R_o$, hệ số truyền nhiệt $K$. Tác giả thực hiện kiểm tra điều kiện đọng sương trên trần giả ngăn cách phòng điều hòa và không gian hầm trần:

  • Vào mùa đông: $t_{f1} = t_{TĐ} = 22^\circ\text{C}$, $t_{f2} = t_{NĐ} = 12{,}6^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi_{TĐ} = 65%$, tra ra nhiệt độ đọng sương $t_s = 15{,}6^\circ\text{C}$. Kết cấu trần có $K_{th} = 4{,}096\text{ W/m}^2^\circ\text{C} < K_s$, đảm bảo không bị đọng sương.
  • Vào mùa hè: $t_{f1} = t_{TH} = 26^\circ\text{C}$, $t_{f2} = t_{NH} = 36^\circ\text{C}$, xác định $t_s$ và khẳng định giá trị $K_{th} = 4{,}096\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$ tiếp tục thỏa mãn điều kiện an toàn chống đọng sương.

Chương 3: Tính toán nhiệt thừa

Nội dung chương 3 tập trung tính toán tổng nhiệt thừa $\sum Q_{th} = \sum Q_{tỏa} + \sum Q_{bx} + \sum Q_{kcbc}$. Nhiệt truyền qua kết cấu bao che ($Q_{ttkcbc}$) được tác giả tính chi tiết cho mùa đông và mùa hè tại các khu vực có vị trí bất lợi nhất (hướng Tây và tiếp xúc trực tiếp ngoài trời). Bảng tính toán tổng hợp truyền nhiệt mùa đông thể hiện các số liệu nổi bật:

  • Khu vực tầng Trệt (Văn phòng cho thuê): $\sum Q_{ttkcbc} = -18.399{,}35\text{ W}$.
  • Khu vực Tầng lửng 1: Tính toán diện tích sàn 360 m², trần thạch cao 321 m², các mặt tường kính và tường gạch hướng Nam, Đông Nam, Đông Bắc, Tây Bắc, Bắc, Tây, Tây Nam.
  • Khu vực Tầng lửng 2: Sàn 406 m², tổng nhiệt truyền qua kết cấu mùa đông $\sum Q_{ttkcbc} = -16.333{,}1\text{ W}$.
  • Khu vực Tầng 1 - 2: Sàn 480 m², trần thạch cao 467,89 m², $\sum Q_{ttkcbc} = -21.154\text{ W}$.
  • Khu vực Lầu 3 - 8: Sàn 480 m², $\sum Q_{ttkcbc} = -28.047{,}5\text{ W}$.
  • Khu vực Lầu 9 - 12: Sàn 480 m², $\sum Q_{ttkcbc} = -21.299\text{ W}$.
  • Tầng sân thượng (Không gian cafe): Sàn 480 m², diện tích tường kính hướng Nam lên tới 70 m², tổng nhiệt truyền qua kết cấu mùa đông $\sum Q_{ttkcbc} = -15.576{,}6\text{ W}$.

Bên cạnh đó, chương 3 trình bày các bảng tính toán nhiệt tỏa do người ($Q_1$), nhiệt do không khí lọt ($Q_5$), nhiệt do chiếu sáng ($Q_{cs}$), nhiệt do thiết bị sử dụng điện ($Q_{tb}$), cùng lượng nhiệt bức xạ qua cửa kính và mái để tổng hợp nên bảng phụ tải nhiệt thừa tổng cộng $\sum Q_{th}$.

Chương 4: Tính toán ẩm thừa

Chương 4 tính toán lượng ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che và lượng ẩm do con người tỏa ra trong quá trình hô hấp và bài tiết mồ hôi. Tác giả xác định hệ số truyền ẩm $\mu$ của từng lớp vật liệu, tính toán ẩm thừa qua kết cấu và nội suy lượng hơi nước $g_o\text{ (g/h)}$ tỏa ra theo trạng thái lao động để xác định tổng lượng ẩm thừa $W_{th}$ cho từng không gian.

Chương 5: Lựa chọn hệ thống điều hòa, thiết lập quá trình trên biểu đồ I-d

Chương 5 phân loại các hệ thống điều hòa và chọn phương án hệ thống VRV cho công trình. Tác giả thiết lập quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên biểu đồ I-d theo sơ đồ tuần hoàn 1 cấp, xác định năng suất lạnh và lưu lượng gió. Đồng thời, tác giả ứng dụng phần mềm Daikin Heatload để tính toán phụ tải lạnh cho tầng 3 (tầng điển hình).

Từ kết quả phụ tải, chương này tiến hành lựa chọn danh mục thiết bị:

  • Lựa chọn dàn lạnh IDU và dàn nóng đặt trên tầng kỹ thuật/mái.
  • Tính toán số lượng và lưu lượng cho các miệng gió cấp SAG (Supply Air Grill) và miệng gió hồi.
  • Tính chọn mạng đường ống: Bộ chia gas REFNET Joints kết nối đường ống nhánh, định cỡ đường ống đồng chính và phụ, xác định đường kính ống thoát nước ngưng.
  • Tính toán hệ thống cấp khí tươi: Xác định kích thước đường ống gió tươi, tính toán tổn thất ma sát và tổn thất áp suất cục bộ qua các phụ kiện, từ đó chọn quạt cấp khí tươi có cột áp phù hợp.

Chương 6: Tính toán thiết kế hệ thống gió thải, hút mùi nhà vệ sinh

Nội dung chương trình bày phương án hút thải khí cho khu vệ sinh các tầng. Tác giả tính toán lưu lượng gió thải cần thiết, lựa chọn kích thước miệng gió thải EAG (Exhaust Air Grill), tính toán kích thước mạng lưới đường ống hút nhánh và ống trục đứng xả lên đỉnh công trình.

Chương 7: Hệ thống thông gió tầng hầm

Chương 7 giải quyết bài toán thông gió cơ khí cho 2 tầng hầm (Hầm 1 và Hầm 2). Tác giả tính toán lưu lượng không khí trao đổi cần thiết để pha loãng nồng độ khí độc, thiết kế kích thước đường ống gió cấp và ống gió thải, tính toán tổn thất áp suất trên đường ống và lựa chọn quạt thông gió công nghiệp đáp ứng lưu lượng và cột áp yêu cầu.

Chương 8: Hệ thống tạo áp

Chương 8 thiết kế hệ thống tạo áp cầu thang bộ thoát hiểm N2. Tác giả trình bày phương án thiết kế, xác định lưu lượng không khí cần cung cấp để duy trì độ chênh áp dương tiêu chuẩn giữa giếng thang và khu vực hành lang bên ngoài, ngăn chặn sự xâm nhập của khói độc khi có hỏa hoạn.

Chương 9: Hệ thống hút khói hành lang

Chương 9 thiết kế hệ thống kiểm soát khói sự cố. Tác giả tính toán lưu lượng khói sinh ra trong hành lang khi xảy ra hỏa hoạn, định cỡ các đoạn ống gió hút khói, bố trí các miệng hút khói gắn trần hành lang, tính toán tổn thất áp lực ma sát và cục bộ, từ đó lựa chọn quạt hút khói hành lang chịu nhiệt độ cao.

Chương 10: Dự toán chi phí hệ thống HVAC cho công trình

Chương 10 xác định tổng mức đầu tư hệ thống cơ điện lạnh cho tòa nhà. Dự toán được phân bổ theo:

  • Chi phí mua sắm thiết bị chính (dàn nóng, dàn lạnh VRV, hệ thống quạt các loại).
  • Chi phí vật tư đường ống (ống đồng, ống gió tôn mạ kẽm, van gió, miệng gió, bảo ôn cách nhiệt, ống nước ngưng).
  • Chi phí xây lắp và các khoản mục chi phí đầu tư xây dựng theo quy định: Thu nhập chịu thuế tính trước, chi phí quản lý dự án, chi phí tư vấn đầu tư xây dựng, dự phòng phí và thuế giá trị gia tăng (GTGT).

Chương 11: Triển khai hệ thống điều hòa không khí và thông gió trên phần mềm Revit

Chương 11 trình bày các tính năng và lợi ích của mô hình thông tin công trình BIM/Revit trong thiết kế cơ điện MEP. Tác giả ứng dụng Revit vào dự án Golden Tower:

  • Dựng mô hình không gian phối cảnh toàn bộ hệ thống điều hòa và thông gió.
  • Triển khai chi tiết các mặt bằng hệ thống phân phối khí tươi, gió lạnh, ống hút mùi vệ sinh, thông gió hầm, hút khói sự cố và tạo áp cầu thang.
  • Thiết lập hệ thống đường ống gas và mạng lưới thoát nước ngưng các tầng.
  • Bóc tách tự động bảng khối lượng vật tư (điển hình là bảng thống kê diện tích ống gió thẳng chữ nhật).
  • Trình bày và xuất hồ sơ 20 đến 25 bản vẽ kỹ thuật khổ A1 hoàn chỉnh.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể, có số liệu minh chứng trực tiếp trong văn bản:

  • Thiết lập bộ thông số vi khí hậu thiết kế chuẩn mực cho công trình tại Quận 1, TP.HCM với cấp điều hòa II ($M = 200\text{ giờ/năm}$, $I_{HN} = 84{,}9\text{ kJ/kg}$, nhiệt độ trong nhà $t_T = 25^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi_T = 60%$).
  • Xác định hệ số truyền nhiệt $K$ cho toàn bộ kết cấu bao che theo QCVN 09:2017 và kiểm tra thành công an toàn đọng sương trên trần giả ($K_{th} = 4{,}096\text{ W/m}^2^\circ\text{C} < K_s$ trong cả mùa đông và mùa hè).
  • Hoàn thành bảng tính phụ tải truyền nhiệt qua kết cấu cho toàn bộ các tầng đại diện: Trệt ($-18.399{,}35\text{ W}$), Lửng 2 ($-16.333{,}1\text{ W}$), Tầng 1 - 2 ($-21.154\text{ W}$), Lầu 3 - 8 ($-28.047{,}5\text{ W}$), Lầu 9 - 12 ($-21.299\text{ W}$) và Sân thượng ($-15.576{,}6\text{ W}$).
  • Lựa chọn cấu hình thiết bị điều hòa VRV Daikin thông qua kết quả tính toán phần mềm Heatload, bố trí hệ thống chia gas REFNET Joints, định cỡ ống đồng và ống nước ngưng đồng bộ.
  • Xây dựng hệ thống an toàn phòng cháy chữa cháy hoàn chỉnh bao gồm hệ thống tạo áp cầu thang N2 và hệ thống hút khói sự cố hành lang.
  • Triển khai trọn vẹn mô hình BIM bằng Revit MEP, hoàn thiện bộ hồ sơ từ 20 đến 25 bản vẽ A1 và trích xuất bảng tiên lượng khối lượng phục vụ công tác lập dự toán chi phí.

Đóng góp của tác giả thể hiện ở việc kết nối liền mạch quy trình thiết kế kỹ thuật từ lý thuyết truyền nhiệt truyền ẩm cổ điển, ứng dụng phần mềm chuyên dụng (Heatload), đến công nghệ mô hình hóa không gian 3D (Revit MEP) và hạch toán kinh tế dự toán. Điều này giúp đồ án phản ánh sát với quy trình thực hiện dự án thực tế tại các công ty tư vấn thiết kế cơ điện hiện nay.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án được tác giả tự nhìn nhận trong lời nói đầu: do giới hạn về kinh nghiệm thực tế và thời gian thực hiện, đồ án khó tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình tính toán và bố trí chi tiết mạng lưới kỹ thuật. Bên cạnh đó, từ nội dung văn bản cho thấy phần tính tải lạnh chi tiết bằng phần mềm Heatload mới chỉ tập trung mô phỏng cho tầng điển hình (Tầng 3) mà chưa hiển thị chi tiết cho tất cả các tầng có công năng đặc thù. Về mặt phối hợp bộ môn, đồ án tập trung chuyên sâu vào hệ HVAC, các hệ thống kỹ thuật khác như cấp thoát nước và điện động lực chủ yếu dừng lại ở mức độ không gian phối hợp.

Hướng phát triển tiếp theo của đề tài bao gồm việc mở rộng tính toán mô phỏng năng lượng chi tiết cho toàn bộ các không gian chức năng khác nhau của tòa nhà; thực hiện kiểm tra va chạm toàn diện (Clash Detection) liên bộ môn giữa HVAC với Kết cấu, Kiến trúc, Cấp thoát nước và Hệ thống điện trên mô hình BIM trước khi xuất hồ sơ chế tạo ống gió (BIM LOD 350 - 400).

Giá trị tham khảo

Tài liệu này hữu ích cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên chuyên ngành Hệ thống kỹ thuật trong công trình xây dựng (MEP), ngành Kỹ thuật Nhiệt - Điện lạnh làm đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học Điều hòa không khí và Thông gió.
  • Kỹ sư thiết kế HVAC mới vào nghề cần tài liệu tham khảo về quy trình tính toán nhiệt tải theo phương pháp Carrier kết hợp phần mềm Daikin Heatload.
  • Người nghiên cứu quy trình triển khai mô hình BIM/Revit MEP cho các công trình cao tầng hỗn hợp thương mại - văn phòng.

Các phần đáng tham khảo nhất trong đồ án gồm:

  • Phương pháp kiểm tra đọng sương trên kết cấu bao che (Chương 2).
  • Bảng tra và quy trình tính toán nhiệt thừa truyền qua kết cấu bao che theo hướng và công năng các tầng (Chương 3).
  • Trình tự thiết kế hệ thống kiểm soát khói và tạo áp cầu thang bộ thoát nạn N2 (Chương 8 và Chương 9).
  • Bảng biểu tính toán tổn thất áp suất và phương pháp bóc tách khối lượng ống gió từ mô hình Revit (Chương 5, Chương 11 và phần Phụ lục).

Câu hỏi thường gặp

1. Tòa nhà Golden Tower được thiết kế theo cấp điều hòa không khí nào và căn cứ vào đâu?
Tác giả lựa chọn hệ thống điều hòa không khí cấp II cho công trình, căn cứ vào đặc thù của tòa nhà hỗn hợp văn phòng và khu thương mại dịch vụ. Cấp điều hòa này cho phép thời gian sai lệch thông số tính toán vi khí hậu trong nhà không quá 200 giờ trong một năm ($M = 200\text{ h/năm}$), đảm bảo cân bằng tối ưu giữa tiện nghi nhiệt và chi phí đầu tư ban đầu cùng chi phí vận hành.

2. Thông số vi khí hậu tính toán bên trong và bên ngoài công trình được lựa chọn với các giá trị cụ thể nào?
Thông số tính toán ngoài nhà tại TP.HCM được chọn với thời gian không đảm bảo 200 giờ/năm có entanpy mùa hè $I_{HN} = 84{,}9\text{ kJ/kg}$. Thông số trong nhà được thiết kế chung cho toàn bộ công trình để đơn giản hóa quá trình tính toán là nhiệt độ $t_T = 25^\circ\text{C}$ và độ ẩm tương đối $\varphi_T = 60%$ (nằm trong dải tiêu chuẩn cho văn phòng làm việc $22 \pm 2^\circ\text{C}$ và sảnh/cà phê $25 \pm 2^\circ\text{C}$).

3. Công trình sử dụng loại kính bao che nào và các thông số nhiệt của chúng là bao nhiêu?
Tác giả tra Catalogue hãng kính Viglacera và lựa chọn 2 loại kính:

  • Cửa đi kính: Kính đơn Solar Control Neutral T45 dày 12 mm, hệ số truyền nhiệt $K = 3{,}78\text{ W/m}^2\text{K}$, hệ số SHGC là 0,45, hệ số che nắng SC là 0,52.
  • Cửa sổ và vách kính: Kính hộp Low E Neutral T70 (8 + 12 + 8 mm, có 90% khí Argon) với hệ số truyền nhiệt $K = 1{,}27\text{ W/m}^2\text{K}$, hệ số SHGC là 0,42.

4. Kết quả kiểm tra hiện tượng đọng sương trên kết cấu trần giả của công trình ra sao?
Kết quả kiểm tra tại bề mặt trần giả tiếp xúc giữa không gian hầm trần và phòng điều hòa cho thấy hệ số truyền nhiệt thực tế đạt $K_{th} = 4{,}096\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$. Giá trị này nhỏ hơn hệ số giới hạn đọng sương $K_s$ ở cả điều kiện mùa đông ($t_s = 15{,}6^\circ\text{C}$) và mùa hè, kết luận kết cấu ngăn cách hoàn toàn an toàn và không xảy ra hiện tượng đọng sương.

5. Hệ thống an toàn phòng cháy chữa cháy liên quan đến phân hệ thông gió của tòa nhà bao gồm những giải pháp gì?
Hệ thống an toàn PCCC gồm 2 giải pháp thông gió độc lập: Hệ thống tạo áp buồng thang bộ thoát hiểm N2 (sử dụng quạt tạo áp lực dương để ngăn khói xâm nhập vào đường thoát nạn) và Hệ thống hút khói hành lang (sử dụng các miệng hút khói gắn trần và quạt hút khói chịu nhiệt để xả lượng khói tích tụ ra ngoài khi xuất hiện hỏa hoạn).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Lê Quang Khải đã hoàn thành thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió cho Tòa nhà Golden Tower với quy mô 16 tầng nổi và 2 tầng hầm tại Quận 1, TP. Hồ Chí Minh. Tác giả đã vận dụng phương pháp Carrier, tiêu chuẩn QCVN 09:2017 cùng phần mềm Daikin Heatload để tính toán phụ tải lạnh và lựa chọn hệ thống VRV cùng các phân hệ thông gió chuyên biệt. Công trình được mô hình hóa không gian và xuất khối lượng, bản vẽ trên phần mềm Autodesk Revit kết hợp lập dự toán hoàn chỉnh, đáp ứng đầy đủ yêu cầu của một đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Hệ thống kỹ thuật công trình xây dựng.