Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế phát triển của các công trình kiến trúc hiện đại, tòa nhà văn phòng và trung tâm thương mại không chỉ đòi hỏi cao về công năng sử dụng mà còn chịu sự ràng buộc nghiêm ngặt về tiêu chuẩn tiện nghi nhiệt và hiệu quả sử dụng năng lượng. Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 09:2017/BXD, năng lượng điện tiêu thụ trong các tòa nhà văn phòng và khách sạn chiếm từ 50% đến 80% từ hệ thống điều hòa không khí và thông gió. Do đó, việc tính toán chính xác phụ tải nhiệt, lựa chọn cấu hình thiết bị phù hợp và ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong giai đoạn thiết kế là yêu cầu cấp thiết nhằm tránh lãng phí công suất, giảm thiểu chi phí vận hành và tối ưu hóa chất lượng không khí trong nhà (Indoor Air Quality - IAQ).

Đồ án tốt nghiệp thực hiện việc tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí (HVAC) và thông gió cơ khí (ACMV), đồng thời triển khai bản vẽ không gian 3D cho dự án Tòa nhà SHB Đà Nẵng. Công trình tọa lạc tại số 206 đường Phan Châu Trinh, phường Phước Ninh, quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng, tại nút giao giữa đường Nguyễn Văn Linh và Phan Châu Trinh. Tòa nhà do Ngân hàng Thương mại Cổ phần Sài Gòn – Hà Nội (SHB) làm chủ đầu tư, Công ty Cổ phần Thiết kế Lập Phương tư vấn thiết kế và đưa vào khai thác từ năm 2020.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Thống kê thông số kiến trúc, thiết lập các điều kiện vi khí hậu trong nhà và ngoài trời theo quy chuẩn xây dựng hiện hành tại khu vực Đà Nẵng.
  2. Tính toán cân bằng nhiệt ẩm, xác định phụ tải lạnh chi tiết cho từng không gian chức năng bằng phương pháp truyền thống Carrier.
  3. Ứng dụng phần mềm chuyên dụng Daikin Heatload (phiên bản HKGSG / DACCS-HKG) để kiểm tra, đối chứng kết quả tính toán tải lạnh với số liệu thiết kế gốc của Công ty Cổ phần Thiết kế Lập Phương.
  4. Lựa chọn thiết bị xử lý không khí cục bộ dàn lạnh quạt (Fan Coil Unit - FCU) phù hợp với biểu đồ phụ tải.
  5. Tính toán kiểm tra hệ thống thông gió cơ khí (ACMV), bao gồm: hệ thống cấp gió tươi, hút khí thải nhà vệ sinh và phòng kỹ thuật, tạo áp buồng thang bộ thoát hiểm, và hệ thống hút khói sự cố; sử dụng phần mềm Duct Checker Pro để xác định kích thước đường ống gió và kiểm tra chọn quạt.
  6. Triển khai mô hình 3D phối hợp hệ thống cơ điện lạnh trên nền tảng phần mềm Autodesk Revit từ hồ sơ bản vẽ mặt bằng AutoCAD 2D.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống HVAC và ACMV phục vụ công trình tòa nhà SHB Đà Nẵng. Phạm vi không gian nghiên cứu bao gồm 2 tầng hầm, 15 tầng nổi sử dụng và 1 tầng kỹ thuật (tầng 16). Trong đó, tầng 1 bố trí phòng giao dịch và kho tiền của Ngân hàng VPBank; tầng 2 đến tầng 6 là không gian thương mại; tầng 7 đến tầng 15 là văn phòng cho thuê; tầng 16 là tầng kỹ thuật mái không bố trí điều hòa. Thời gian thực hiện đồ án hoàn thành vào tháng 8 năm 2024.

Phân vùng công trình Công năng sử dụng Chiều cao sàn tới trần (m) Diện tích sàn (m²) Thể tích không gian (m³)
Tầng hầm 2 Khu vực đỗ xe, kỹ thuật, sảnh thang 2,75 – 4,80 451,50 2.125,56
Tầng hầm 1 Khu vực đỗ xe, kỹ thuật, sảnh thang 2,75 – 3,60 375,30 1.333,80
Tầng 1 Phòng giao dịch, sảnh, điều khiển, NVS 2,50 – 3,30 308,80 972,28
Tầng 2 – 6 (điển hình) Không gian thương mại, sảnh thang, NVS 2,50 – 3,00 451,83 1.346,89
Tầng 7 – 15 (điển hình) Không gian văn phòng, sảnh thang, NVS 2,50 – 3,00 516,95 1.542,25
Tầng 16 Tầng kỹ thuật mái, phòng tạo áp 2,50 – 3,00 516,95 1.542,25
Thang thoát hiểm 1 (TTH 1) Trục thoát hiểm buồng thang N2 (Hầm 2 – Tầng 16) 71,00 (tổng cao) 14,50 1.029,50
Thang thoát hiểm 2 (TTH 2) Trục thoát hiểm buồng thang N2 (Tầng 1 – Tầng 16) 60,90 (tổng cao) 14,50 883,00

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

Cơ sở tính toán nhiệt ẩm và khí động học của đề tài dựa trên lý thuyết nhiệt động lực học công kỹ thuật, truyền nhiệt và các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng của Việt Nam:

  • TCVN 5687:2010: Thông gió - Điều hòa không khí - Tiêu chuẩn thiết kế. Tiêu chuẩn này được áp dụng để xác định thông số tính toán vi khí hậu trong nhà, lưu lượng cấp gió tươi tối thiểu theo đầu người, bội số trao đổi không khí cho hệ thống thông gió cơ khí và mức độ bảo đảm nhiệt ẩm ngoài trời.
  • QCVN 02:2022/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng. Cung cấp số liệu nhiệt độ, độ ẩm tính toán ngoài nhà ứng với hệ số bảo đảm tại thành phố Đà Nẵng.
  • QCVN 09:2017/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả. Quy định mật độ công suất chiếu sáng (LPD) và các yêu cầu cách nhiệt của vỏ bao che công trình.
  • TCXDVN 175:2005: Mức ồn tối đa cho phép trong công trình công cộng, khống chế ngưỡng ồn thiết bị văn phòng dưới 50 dBA.
  • Giáo trình và tài liệu chuyên ngành: "Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí" của GS. Nguyễn Đức Lợi, cung cấp các công thức giải tích tính toán phụ tải lạnh theo phương pháp Carrier.

Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu

Đồ án phối hợp giữa phương pháp phân tích giải tích truyền thống và các công cụ mô phỏng, thiết kế số hóa chuyên ngành:

  • Phương pháp tính toán giải tích cân bằng nhiệt ẩm (Carrier): Xác định phụ tải lạnh thông qua việc tính tổng nhiệt hiện thừa ($Q_{ht}$) và nhiệt ẩn thừa ($Q_{ât}$) từ các nguồn nhiệt thành phần: bức xạ qua kính ($Q_{11}$), truyền nhiệt qua kết cấu bao che ($Q_2$), nhiệt tỏa từ thiết bị điện và chiếu sáng ($Q_3$), nhiệt tỏa do người ($Q_4$), nhiệt do gió tươi mang vào ($Q_N$) và nhiệt do gió lọt qua khe cửa ($Q_5$).
  • Phương pháp mô phỏng số trên phần mềm chuyên dụng: Ứng dụng phần mềm Daikin Heatload (DACCS-HKG) để mô hình hóa kết cấu tường, kính, hướng công trình và chế độ phụ tải nhằm kiểm tra sai số của phương pháp giải tích.
  • Phương pháp thủy lực đường ống: Sử dụng phần mềm Duct Checker Pro (DCP) để tính toán ma sát, tổn thất áp suất và chọn kích thước tiết diện đường ống gió, cổ miệng gió và mặt miệng gió.
  • Công cụ tra cứu thông số nhiệt động: Tra cứu trạng thái không khí ẩm (entalpy, dung ẩm, nhiệt độ điểm sương) trên ẩm đồ trực tuyến Flycarpet.
  • Nguồn dữ liệu đầu vào: Hồ sơ thiết kế kiến trúc thực tế của tòa nhà SHB Đà Nẵng; tài liệu kỹ thuật vật liệu của Tổng công ty Viglacera về kính hộp Low-e 6+16+6 mm nạp khí Argon; số liệu khí hậu địa phương tại Đà Nẵng.
Thông số nhiệt ẩm Không khí trong nhà (Mùa hè) Không khí ngoài nhà (Hệ số $K_{bđ} = 0,96$)
Nhiệt độ bầu khô $t$ (°C) 26,00 35,90
Độ ẩm tương đối $\varphi$ (%) 60,00 76,40
Tốc độ gió $\omega$ (m/s) 1,00 —
Dung ẩm $d$ (g/kg không khí khô) 12,689 26,740
Entalpy $I$ (kJ/kg không khí khô) 58,483 83,880
Nhiệt độ điểm sương $t_s$ (°C) 20,33 31,994

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống kỹ thuật của công trình được phân chia thành hai phân hệ chính: hệ thống điều hòa không khí (HVAC) và hệ thống thông gió cơ khí (ACMV).

Kiến trúc giải pháp điều hòa không khí (HVAC)

Hệ thống xử lý nhiệt ẩm phục vụ từ tầng 1 đến tầng 15. Dựa trên phân tích ưu nhược điểm của các hệ thống ĐHKK cục bộ, hệ thống VRV/VRF và Chiller giải nhiệt nước, giải pháp kỹ thuật tại các tầng sử dụng dàn lạnh FCU kết nối hệ thống nước lạnh trung tâm:

  • Tầng 1: Sử dụng FCU cấp lạnh cho khu vực quầy giao dịch VPBank và sảnh đón.
  • Tầng 2 đến tầng 6 (không gian thương mại) và tầng 7 đến tầng 15 (văn phòng cho thuê): Bố trí mạng lưới các dàn lạnh FCU âm trần nối ống gió, kết hợp miệng gió thổi khuếch tán và miệng gió hồi gắn trần la-phông.
  • Hệ thống tuần hoàn không khí một cấp được áp dụng để hòa trộn gió tươi ngoài trời và gió hồi trong phòng trước khi đi qua dàn làm lạnh.

Cấu hình hệ thống thông gió cơ khí (ACMV)

Hệ thống thông gió được tính toán độc lập cho từng chức năng an toàn và tiện nghi:

  • Cấp gió tươi: Cung cấp lưu lượng gió tươi đã qua lọc sơ bộ đến các tầng từ 1 đến 15 (trừ tầng 16 kỹ thuật), bảo đảm tiêu chuẩn 29 m³/h.người cho khu thương mại và 25 m³/h.người cho khu văn phòng.
  • Hút khí thải: Hệ thống hút mùi vệ sinh được tính toán theo bội số trao đổi 10 lần/giờ; khí thải từ các phòng vệ sinh nam, nữ và phòng kỹ thuật được gom về trục ống đứng dẫn lên tầng mái xả ra khí quyển.
  • Tạo áp cầu thang thoát hiểm: Thiết kế tăng áp cho 2 buồng thang bộ thoát hiểm loại N2 (TTH 1 và TTH 2) cùng các buồng đệm ngăn khói, bảo đảm duy trì áp suất dương nhằm ngăn chặn khói độc xâm nhập khi có hỏa hoạn. Đồ án không áp dụng tạo áp cho không gian sảnh thang máy.
  • Hút khói sự cố: Bố trí đường ống hút khói chịu nhiệt và miệng hút khói tại hành lang các tầng. Theo thiết kế gốc được kiểm tra trong đồ án, hệ thống hút khói sự cố được lược bỏ lắp đặt tại các tầng từ tầng 2 đến tầng 5.

Quy trình triển khai mô hình trên phần mềm Autodesk Revit

Bản vẽ thiết kế 2D mặt bằng dạng AutoCAD được số hóa thành mô hình thông tin công trình 3D MEP bằng Autodesk Revit. Quy trình bao gồm:

  1. Thiết lập lưới trục, cao độ tầng và liên kết mô hình kiến trúc nền.
  2. Dựng mô hình thiết bị cơ điện gồm các cụm FCU, quạt thông gió, quạt tạo áp và quạt hút khói.
  3. Thiết lập hệ thống đường ống gió (Supply Air, Return Air, Exhaust Air, Fresh Air, Pressurization Air, Smoke Spill) với kích thước và cao độ đã tính toán từ phần mềm Duct Checker Pro.
  4. Bố trí các chi tiết phụ trợ: van điều chỉnh lưu lượng (VCD), van ngăn lửa (FD), ống gió mềm, miệng cấp khuếch tán, miệng hút khe hẹp.
  5. Kiểm tra xung đột không gian (clash detection) giữa hệ thống đường ống gió với dầm kết cấu và trần giả.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu tổng quát

Chương 1 trình bày tổng quan về vai trò của kỹ thuật điều hòa không khí trong các công trình thương mại hiện đại, phân tích mối quan hệ giữa chất lượng không khí trong nhà (IAQ), tải nhiệt, độ ồn và hiệu quả năng lượng theo QCVN 09:2017/BXD. Tác giả tiến hành so sánh đặc tính kỹ thuật, ưu và nhược điểm của các loại hệ thống ĐHKK hiện nay: hệ thống cục bộ (dạng cửa sổ, treo tường, multi-split), hệ thống biến dòng môi chất VRV/VRF và hệ thống trung tâm Chiller giải nhiệt nước. Phần tiếp theo giới thiệu quy mô công trình Tòa nhà SHB Đà Nẵng, nêu rõ vị trí địa lý, chủ đầu tư, đơn vị thiết kế và lập bảng thống kê chi tiết diện tích, chiều cao thông thủy và thể tích tính toán của toàn bộ 15 tầng nổi, 2 tầng hầm và tầng kỹ thuật thứ 16.

Chương 2: Tính toán phụ tải lạnh và lựa chọn thiết bị

Chương này tập trung xác định các thông số tính toán vi khí hậu trong nhà và ngoài nhà tại khu vực thành phố Đà Nẵng. Hệ thống ĐHKK của công trình được phân loại cấp II với hệ số bảo đảm $K_{bđ} = 0,96$. Tác giả thực hiện tính toán chi tiết tải lạnh bằng phương pháp Carrier cho không gian thương mại tầng 2 làm mẫu đại diện:

  • Nhiệt bức xạ Mặt Trời qua kính ($Q_{11}$): Đạt giá trị lớn nhất vào lúc 16 giờ tháng 9 ở hướng Tây. Nhiệt lượng bức xạ tức thời $Q'{11}$ qua kính hộp Low-e ($k = 1,28\text{ W/m}^2\text{K}$) và kính thường đạt 17.414,5 W (17,41 kW). Với khối lượng kết cấu bao che trung bình $g_s = 518,74\text{ kg/m}^2$, hệ số tác động tức thời xác định được là $n_t = 0,9$, đưa đến lượng nhiệt bức xạ thực tế $Q{11} = 15.673,03\text{ W}$ (15,67 kW).
  • Nhiệt truyền qua kết cấu bao che ($Q_2$): Không gian tầng 2 có nền và trần giáp các phòng điều hòa nên $Q_{21} = 0$ và $Q_{23} = 0$. Nhiệt truyền qua vách kính Low-e $Q_{22} = 2.817,11\text{ W}$.
  • Nhiệt tỏa ra từ thiết bị điện ($Q_3$): Mật độ chiếu sáng $16\text{ W/m}^2$ cho nhiệt hiện đèn $Q_{31} = 6.614,08\text{ W}$; nhiệt tỏa từ máy móc văn phòng lấy bằng 110% công suất đèn đạt $Q_{32} = 7.275,49\text{ W}$, tổng $Q_3 = 13.889,57\text{ W}$.
  • Nhiệt do người tỏa ra ($Q_4$): Với định mức 40 người ở trạng thái vận động nhẹ, nhiệt hiện tỏa $Q_{4h} = 2.430\text{ W}$ và nhiệt ẩn tỏa $Q_{4a} = 2.200\text{ W}$.
  • Nhiệt do gió tươi ($Q_N$) và gió lọt ($Q_5$): Được tính toán dựa trên độ chênh entalpy, nhiệt độ và dung ẩm giữa trong và ngoài phòng với hệ số kinh nghiệm gió lọt $\xi = 0,487$.

Tác giả lập trình tính toán kiểm tra đối chứng phụ tải lạnh bằng phần mềm Daikin Heatload, so sánh kết quả giữa phương pháp Carrier, phần mềm Heatload và hồ sơ thiết kế của Công ty Cổ phần Thiết kế Lập Phương, từ đó lựa chọn công suất và số lượng dàn lạnh FCU tương ứng cho từng tầng.

Chương 3: Tính toán kiểm tra hệ thống thông gió

Nội dung chương 3 giải quyết các bài toán khí động lực học của hệ thống ACMV:

  • Hệ thống cấp gió tươi: Xác định lưu lượng gió tươi yêu cầu cho tầng 2 dựa trên định mức $29\text{ m}^3/\text{h.người}$, thiết lập sơ đồ phân phối gió và sử dụng phần mềm Duct Checker Pro để tính toán kích thước các đoạn ống nhánh và trục ống gió chính.
  • Hệ thống gió thải vệ sinh và phòng kỹ thuật: Tính toán lưu lượng hút thải dựa trên bội số 10 lần trao đổi/giờ, xác định tiết diện đường ống gió mềm, ống gió tôn mạ kẽm và kích thước miệng hút gió thải.
  • Hệ thống hút khói sự cố: Trình bày nguyên lý kích hoạt hút khói khi xảy ra hỏa hoạn, phân tích các vùng cần lắp đặt hút khói theo tiêu chuẩn PCCC, xác định lưu lượng hút khói và kích thước mạng ống hút sự cố.
  • Hệ thống tạo áp thang thoát hiểm: Phân tích mô hình thang bộ loại N2 có buồng đệm ngăn khói, tính toán diện tích rò rỉ khí qua các khe cửa, lưu lượng không khí cần cấp để duy trì độ chênh áp tối thiểu từ 20 đến 50 Pa nhằm chống khói xâm nhập vào lồng thang.
  • Kiểm tra và lựa chọn quạt: Xác định điểm làm việc của quạt thông qua lưu lượng tổng và trở lực cột áp toàn phần của mạng đường ống, tra cứu đường đặc tính quạt để chọn các mã quạt đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

Chương 4: Triển khai bản vẽ bằng phần mềm Autodesk Revit

Chương 4 mô tả quá trình chuyển giao từ bản vẽ thiết kế kỹ thuật mặt bằng 2D trên nền tảng AutoCAD sang mô hình không gian số 3D bằng Autodesk Revit MEP. Tác giả trình bày phương pháp thiết lập hệ thống gia đình thiết bị (Revit Families), dựng hình mạng lưới ống gió cấp, ống gió hồi, van chặn lửa, miệng gió khuếch tán tại các tầng điển hình (tầng 1 sảnh ngân hàng, tầng 2 thương mại và tầng 7 văn phòng). Kết quả cuối cùng là mô hình phối cảnh 3D tổng thể của toàn bộ hệ thống HVAC và ACMV tích hợp trong không gian kết cấu tòa nhà SHB Đà Nẵng, hỗ trợ việc trực quan hóa đường đi của hệ thống cơ điện và rà soát các điểm xung đột kỹ thuật trước khi thi công.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương tổng kết đánh giá mức độ tương thích giữa các kết quả tính toán độc lập của đồ án với hồ sơ thiết kế của đơn vị tư vấn Lập Phương. Tác giả khẳng định tính khả thi của phương án lựa chọn thiết bị FCU và quạt thông gió, đồng thời đề xuất một số kiến nghị về công tác bảo dưỡng định kỳ và quản lý vận hành tiết kiệm năng lượng cho hệ thống HVAC của tòa nhà.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán chính

Đồ án đã lượng hóa toàn bộ các thông số phụ tải lạnh và khí động học của công trình. Dưới đây là bảng tổng hợp các thành phần nhiệt thừa tính toán được tại không gian thương mại tầng 2 ($F = 413,38\text{ m}^2$, $V = 1.240,14\text{ m}^3$):

Thành phần phụ tải nhiệt Ký hiệu tính toán Giá trị nhiệt hiện (W) Giá trị nhiệt ẩn (W) Tổng công suất nhiệt (W)
Bức xạ Mặt Trời qua kính (hướng Tây) $Q_{11}$ 15.673,03 0,00 15.673,03
Truyền nhiệt qua kết cấu bao che $Q_2$ 2.817,11 0,00 2.817,11
Nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng (LPD = 16 W/m²) $Q_{31}$ 6.614,08 0,00 6.614,08
Nhiệt tỏa từ máy móc thiết bị (110% đèn) $Q_{32}$ 7.275,49 0,00 7.275,49
Nhiệt do người tỏa ra ($n = 40$ người) $Q_4$ 2.430,00 2.200,00 4.630,00
Nhiệt do gió tươi mang vào phòng $Q_N$ Tính theo $l = 29\text{ m}^3/\text{h}$ Tính theo $\Delta d$ $Q_{hN} + Q_{âN}$
Nhiệt do gió lọt qua khe cửa ($\xi = 0,487$) $Q_5$ $0,39\xi V\Delta t$ $0,84\xi V\Delta d$ $Q_{5h} + Q_{5â}$

Kết quả so sánh công suất lạnh tổng ($Q_{0tb}$) cho thấy sự tương quan chặt chẽ giữa tính toán bằng phương pháp Carrier và kết quả báo cáo của phần mềm Daikin Heatload, với độ lệch nằm trong ngưỡng sai số kỹ thuật cho phép so với bản vẽ thiết kế của Công ty Cổ phần Thiết kế Lập Phương.

Về hệ thống ACMV, đồ án đã xác định chính xác lưu lượng và kích thước các trục ống gió đứng:

  • Trục cấp gió tươi và trục hút thải vệ sinh chạy suốt từ tầng hầm đến tầng 15.
  • Kích thước đường ống gió đứng và áp suất quạt tạo áp bảo đảm duy trì chênh áp buồng đệm thang thoát hiểm N2 đúng tiêu chuẩn chống khói.
  • Hệ thống hút khói sự cố được kiểm tra kích thước đường ống và miệng hút khói cho các tầng theo thiết kế.

Đóng góp kỹ thuật của đề tài

  1. Đã thiết lập quy trình tính toán kiểm tra toàn diện một hệ thống HVAC-ACMV phức hợp cho tòa nhà cao tầng từ lý thuyết giải tích đến phần mềm chuyên dụng của nhà sản xuất (Daikin Heatload).
  2. Ứng dụng thành công phần mềm Duct Checker Pro giúp chuẩn hóa việc tra cứu kích thước ống gió, giảm thiểu thời gian tính toán tổn thất áp suất so với phương pháp tra đồ thị truyền thống.
  3. Chuyển đổi thành công hồ sơ thiết kế mặt bằng 2D AutoCAD sang mô hình không gian 3D Autodesk Revit MEP, mang lại cái nhìn trực quan, minh bạch về không gian bố trí đường ống, cao độ treo thiết bị và giải quyết không gian giao cắt kỹ thuật trong trần giả.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Do hạn chế về dữ liệu hồ sơ thực tế, thông số công suất của các máy móc, thiết bị điện nội bộ tại các tầng phải giả định dựa trên mật độ công suất chiếu sáng chuẩn ($16\text{ W/m}^2$) kết hợp hệ số dự phòng 110%, chưa phản ánh được biểu đồ tiêu thụ điện thực tế theo từng thời điểm trong ngày.
  • Mật độ người trong các không gian chức năng được tính toán theo định mức quy chuẩn diện tích ($m^2/\text{người}$) của TCVN 5687:2010 thay vì số liệu thống kê chấm công thực tế của tòa nhà khi vận hành.
  • Đồ án chỉ dừng lại ở bước tính toán kiểm tra tải lạnh cực đại vào mùa hè (thời điểm tháng 9 lúc 16 giờ), chưa thực hiện mô phỏng tiêu thụ năng lượng động theo chu kỳ cả năm (dynamic energy simulation).

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Bổ sung tính toán chi tiết thủy lực mạng đường ống cấp và hồi nước lạnh (Chilled Water Pipe) kết nối từ cụm máy Chiller trung tâm đến từng dàn lạnh FCU.
  • Ứng dụng các công cụ mô phỏng năng lượng chuyên sâu như EnergyPlus hoặc DesignBuilder để đánh giá hiệu quả tiết kiệm điện năng của tòa nhà theo các kịch bản vận hành khác nhau.
  • Khai thác sâu hơn các tính năng quản lý vòng đời công trình của mô hình BIM (BIM 4D/5D/7D), tích hợp dữ liệu vận hành bảo trì thiết bị (Facility Management) từ mô hình Revit đã dựng.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Kỹ thuật Cơ điện công trình (MEP), Kỹ thuật Xây dựng và Kiến trúc công trình. Tài liệu cung cấp trình tự tính toán bài bản cho một dự án thực tế với đầy đủ các bước từ thu thập dữ liệu vi khí hậu, phân tích cấu tạo vật liệu kính bao che, xác định nhiệt tải theo Carrier cho đến việc ứng dụng các phần mềm chuyên ngành như Daikin Heatload, Duct Checker Pro và Autodesk Revit.

Các kỹ sư thiết kế HVAC mới vào nghề có thể tham khảo trực tiếp phương pháp tính toán tải nhiệt bức xạ qua kính có xét đến hệ số tích nhiệt của kết cấu ($n_t$), kỹ thuật tính tăng áp buồng thang bộ N2 có buồng đệm, và cách thức mô hình hóa hệ thống ống gió 3D trong môi trường Revit MEP.

Câu hỏi thường gặp

1. Tòa nhà SHB Đà Nẵng có quy mô công năng như thế nào và hệ thống điều hòa không khí được bố trí cho các khu vực nào?

Tòa nhà gồm 2 tầng hầm, 15 tầng nổi sử dụng và 1 tầng kỹ thuật mái (tầng 16). Về công năng: tầng 1 là sảnh và phòng giao dịch Ngân hàng VPBank; tầng 2 đến tầng 6 là không gian thương mại; tầng 7 đến tầng 15 là văn phòng cho thuê; tầng 16 là phòng kỹ thuật mái và phòng đặt quạt tạo áp. Hệ thống điều hòa không khí sử dụng các dàn lạnh FCU được bố trí phục vụ từ tầng 1 đến tầng 15, riêng tầng 16 không lắp đặt điều hòa không khí.

2. Thông số tính toán vi khí hậu trong nhà và ngoài nhà được tác giả thiết lập theo những tiêu chuẩn nào?

Thông số không khí trong nhà được chọn theo TCVN 5687:2010 với nhiệt độ $t_T = 26^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_T = 60%$, tốc độ gió $\omega_T = 1,0\text{ m/s}$. Thông số ngoài nhà được lựa chọn theo cấp điều hòa cấp II ($K_{bđ} = 0,96$) kết hợp số liệu khí hậu Đà Nẵng trích từ QCVN 02:2022/BXD, xác định được nhiệt độ ngoài nhà $t_N = 35,9^\circ\text{C}$ và độ ẩm tương đối $\varphi_N = 76,4%$.

3. Tại sao nhiệt bức xạ qua kính $Q_{11}$ tại tầng 2 lại đạt giá trị cực đại ở hướng Tây và được tính toán với giá trị bao nhiêu?

Theo tính toán từ bảng bức xạ Mặt Trời xâm nhập qua cửa kính loại cơ bản, hướng Tây có cường độ bức xạ lớn nhất đạt $517\text{ W/m}^2$ vào lúc 16 giờ trong các tháng 3 và tháng 9. Lượng nhiệt bức xạ tức thời $Q'{11}$ qua hệ thống kính hộp Low-e và kính thường tại tầng 2 đạt 17.414,5 W. Sau khi nhân với hệ số tác dụng tức thời $n_t = 0,9$ (xác định từ mật độ diện tích kết cấu $g_s = 518,74\text{ kg/m}^2$), nhiệt lượng bức xạ tác dụng trực tiếp đến phụ tải lạnh $Q{11}$ là 15.673,03 W (15,67 kW).

4. Hệ thống thông gió cơ khí (ACMV) của công trình gồm những phân hệ nào và có điểm gì đặc biệt?

Hệ thống ACMV bao gồm 4 phân hệ: cấp gió tươi, hút khí thải nhà vệ sinh và phòng kỹ thuật, tạo áp buồng thang bộ thoát hiểm, và hút khói sự cố. Điểm đặc biệt của công trình là hệ thống tạo áp được trang bị cho cả 2 buồng thang thoát hiểm N2 và các buồng đệm ngăn khói nhưng không tạo áp cho sảnh thang máy; đồng thời, theo thiết kế gốc được kiểm tra trong đồ án, hệ thống hút khói sự cố được lược bỏ lắp đặt tại các tầng từ tầng 2 đến tầng 5.

5. Những công cụ phần mềm nào được tác giả sử dụng trong quá trình tính toán và thiết kế hệ thống?

Đồ án sử dụng kết hợp nhiều công cụ kỹ thuật số:

  • Flycarpet: Tra cứu trực tuyến các thông số nhiệt động của không khí ẩm trên đồ thị $t-d$.
  • Daikin Heatload (HKGSG / DACCS-HKG): Nhập dữ liệu không gian, kết cấu bao che để kiểm tra, đối chứng phụ tải lạnh với phương pháp Carrier.
  • Duct Checker Pro (DCP): Lựa chọn kích thước đường ống gió cấp, ống gió thải, ống tạo áp, ống hút khói và kiểm tra kích thước cổ/mặt miệng gió.
  • AutoCAD và Autodesk Revit: Sử dụng AutoCAD để đọc và xử lý bản vẽ 2D gốc, sau đó dựng toàn bộ mô hình không gian 3D của hệ thống cơ điện lạnh MEP trên Autodesk Revit.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Quang Đạo và Huỳnh Gia Bảo đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán tính toán kiểm tra phụ tải nhiệt và thiết kế khí động học cho hệ thống HVAC-ACMV của Tòa nhà SHB Đà Nẵng. Việc kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp tính toán giải tích truyền thống Carrier, phần mềm tính tải Daikin Heatload và phần mềm thủy lực Duct Checker Pro đã chứng minh tính chuẩn xác của các giải pháp kỹ thuật được áp dụng trong công trình thực tế. Điểm nhấn nổi bật của đề tài là việc ứng dụng thành công phần mềm Autodesk Revit để xây dựng mô hình không gian 3D MEP hoàn chỉnh, đóng góp tài liệu trực quan có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho công tác đào tạo chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt.