Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong xu thế phát triển đô thị và ngành dịch vụ lưu trú hiện đại, yêu cầu về tiện nghi vi khí hậu, chất lượng không khí trong nhà và an toàn công trình ngày càng trở thành tiêu chuẩn bắt buộc. Đối với các công trình khách sạn thương mại, hệ thống điều hòa không khí và thông gió (HVAC) giữ vai trò trung tâm trong việc duy trì nhiệt độ, kiểm soát độ ẩm, cung cấp dưỡng khí và loại bỏ chất ô nhiễm nhằm bảo đảm sức khỏe và nâng cao trải nghiệm của khách lưu trú. Tuy nhiên, việc thiết kế hệ thống HVAC không chỉ đòi hỏi tính chuẩn xác cao trong tính toán tải nhiệt và tổn thất khí động học mà còn đối mặt với thách thức quản lý không gian lắp đặt kỹ thuật cơ điện (MEPF), nơi dễ phát sinh xung đột giữa đường ống gió, ống dẫn môi chất, hệ thống cấp thoát nước và kết cấu tòa nhà. Việc ứng dụng công nghệ mô hình hóa thông tin công trình (BIM) thông qua phần mềm Autodesk Revit được xem là giải pháp kỹ thuật cần thiết nhằm tối ưu hóa tính toán, nâng cao tính đồng bộ và hạn chế sai sót trong quá trình thi công.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, đồ án tốt nghiệp "Tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí và thông gió, triển khai bản vẽ bằng phần mềm Revit cho dự án khách sạn HIIVE Bình Dương" được nhóm sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh thực hiện. Đồ án tập trung giải quyết 4 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:
- Khảo sát, thu thập và giới thiệu các thông tin thiết kế kiến trúc, công năng xây dựng cùng điều kiện khí tượng tự nhiên tại địa điểm xây dựng công trình.
- Áp dụng hệ thống Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia (QCVN) để tính toán kiểm tra phụ tải lạnh bằng phương pháp giải tích Carrier, đồng thời ứng dụng phần mềm chuyên dụng Heatload Daikin để mô phỏng tải nhiệt; từ đó so sánh, đối chiếu với số liệu của đơn vị tư vấn thiết kế.
- Tính toán kiểm tra hệ thống thông gió bao gồm: hệ thống cấp gió tươi, hút gió thải sinh hoạt, hút khói hành lang khi có hỏa hoạn và hệ thống tạo áp chống khói cho buồng thang bộ, giếng thang máy; tính chọn kích thước đường ống và thông số quạt vận hành.
- Triển khai mô hình không gian 3D cho toàn bộ hệ thống điều hòa không khí và thông gió bằng phần mềm Autodesk Revit, tiến hành kiểm tra xung đột kỹ thuật và bóc tách khối lượng vật tư phục vụ dự toán thi công.
Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống điều hòa không khí trung tâm và các tuyến thông gió cơ khí của dự án Tòa nhà Khách sạn HIIVE Bình Dương. Về phạm vi không gian, công trình tọa lạc tại Số 32A7, Đường Tạo Lực 5, Khu Công Nghiệp Việt Nam - Singapore 2 (VSIP 2), Phường Hòa Phú, Thành phố Thủ Dầu Một, Tỉnh Bình Dương. Tòa nhà có quy mô 10 tầng nổi (không có tầng hầm), diện tích sàn xây dựng đặc thù, kết cấu chịu lực bằng bê tông cốt thép, tường bao che dày 200 mm và hệ kính mặt dựng dày 6 mm. Về phạm vi thời gian, các dữ liệu tính toán và kiểm tra kỹ thuật được thực hiện, hoàn thành vào tháng 07 năm 2024.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án xây dựng khung lý thuyết dựa trên các nguyên lý cơ bản của nhiệt động lực học kỹ thuật, truyền nhiệt và trao đổi chất trong công trình, kết hợp với các tiêu chuẩn thiết kế cơ điện hiện hành tại Việt Nam:
- Lý thuyết cân bằng nhiệt và truyền nhiệt công trình: Quá trình truyền nhiệt qua kết cấu bao che được phân tích thông qua các cơ chế: bức xạ nhiệt mặt trời qua kính ($Q_{11}$), bức xạ nhiệt qua mái ($Q_{21}$), truyền nhiệt qua tường bao ($Q_{22t}$), cửa đi ($Q_{22c}$), cửa sổ kính ($Q_{22k}$), nền tiếp xúc đất hoặc tầng không gian đệm ($Q_{23}$). Nguồn nhiệt nội vi được xác định từ đèn chiếu sáng ($Q_{31}$), máy móc thiết bị điện ($Q_{32}$), nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người tỏa ra ($Q_4$), cùng nhiệt do gió tươi ($Q_N$) và gió lọt ($Q_5$).
- Phương pháp Carrier: Phương pháp giải tích tính toán phụ tải lạnh thông qua việc phân lập tổng nhiệt thừa thành nhiệt hiện thừa ($Q_{ht}$) và nhiệt ẩn thừa ($Q_{at}$). Cơ sở phương pháp này sử dụng các hệ số tác dụng tức thời ($n_t$), khối lượng riêng diện tích trung bình của kết cấu ($g_s$), hệ số mặt trời ($\varepsilon_r$), hệ số đọng sương ($\varepsilon_{đs}$) và hiệu nhiệt độ tương đương ($\Delta t_{tđ}$).
- Sơ đồ nhiệt ẩm: Ứng dụng đồ thị dung ẩm ($t-d$ hoặc $I-d$) để thành lập sơ đồ điều hòa không khí tuần hoàn một cấp, xác định các điểm trạng thái không khí: ngoài trời ($N$), trong phòng ($T$), hòa trộn ($H$), sau xử lý tại dàn lạnh ($O$), điểm đọng sương của thiết bị ($S$), cùng các hệ số nhiệt hiện phòng ($RSHF$), hệ số nhiệt hiện tổng ($GSHF$), hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ($ESHF$) và hệ số đi vòng của dàn lạnh ($\varepsilon_{BF}$).
- Lý thuyết khí động học đường ống gió: Áp dụng phương pháp giảm dần vận tốc và ma sát đồng đều để tính toán tiết diện đường ống gió; sử dụng cơ sở dữ liệu phụ kiện đường ống của Hiệp hội Kỹ sư Nhiệt lạnh Hoa Kỳ (ASHRAE Duct Fitting Database) nhằm xác định hệ số tổn thất áp suất cục bộ qua các chi tiết cút, côn thu, gót giày, chạc ba và tiêu âm.
Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai qua sự kết hợp giữa tính toán giải tích và công cụ số hóa:
- Phương pháp tính toán giải tích: Lập bảng tính toán chi tiết phụ tải nhiệt và thủy lực ống gió dựa trên các công thức nhiệt kỹ thuật kinh điển.
- Phương pháp mô phỏng số: Sử dụng phần mềm chuyên dụng Heatload của hãng Daikin để xác định phụ tải động học theo từng khung giờ; phần mềm Daikin VRV Xpress để kiểm tra cấu hình thiết bị dàn nóng, dàn lạnh và đường ống gas; phần mềm DuctChecker Pro để chọn kích thước ống gió; phần mềm Fantech để tính toán cột áp và chọn model quạt.
- Phương pháp mô hình hóa thông tin công trình (BIM): Sử dụng Autodesk Revit MEP để mô hình hóa toàn diện không gian lắp đặt thiết bị và mạng lưới ống dẫn, kiểm soát xung đột hình học và xuất bảng thống kê khối lượng vật tư tự động.
Nguồn dữ liệu của đồ án gồm hồ sơ thiết kế cơ sở kiến trúc và cơ điện của Tòa nhà Khách sạn HIIVE Bình Dương do Công ty TNHH Tư Vấn Thiết Kế ASP thiết lập (Chủ đầu tư: Công ty TNHH Đầu Tư Tân Thiên Khánh); hệ thống số liệu khí tượng mùa hè tại khu vực Bình Dương và các sổ tay tra cứu thông số nhiệt vật lý vật liệu xây dựng.
Thiết kế và triển khai
Hệ thống điều hòa không khí và thông gió của Khách sạn HIIVE Bình Dương được cấu hình và triển khai kỹ thuật như sau:
- Kiến trúc hệ thống điều hòa không khí: Công trình sử dụng hệ thống điều hòa không khí trung tâm biến lưu lượng môi chất VRV (Variable Refrigerant Volume) giải nhiệt bằng gió. Hệ thống bao gồm cụm dàn nóng đặt tại tầng mái kết nối với mạng lưới dàn lạnh bố trí tại các khu vực chức năng thông qua hệ thống phân phối ống đồng. Các kiểu dàn lạnh được chọn lựa phù hợp với công năng:
- Dàn lạnh giấu trần nối ống gió hồi sau (Ceiling Concealed Ducted): Bố trí cho các phòng ngủ khách sạn, khu vực sảnh và nhà hàng nhằm đảm bảo yêu cầu thẩm mỹ kiến trúc.
- Dàn lạnh cassette âm trần đa hướng thổi: Bố trí tại các khu vực không gian mở lớn như phòng tập thể hình (gym), phòng chơi golf mô phỏng và khu vực sinh hoạt chung.
- Dàn lạnh treo tường: Lắp đặt tại một số phòng kỹ thuật, văn phòng làm việc phụ trợ.
- Kiến trúc hệ thống thông gió: Bao gồm 4 phân hệ chính:
- Hệ thống cấp gió tươi: Không khí ngoài trời được quạt cấp gió tươi (FAF) hút vào, lọc bụi, sau đó phân phối qua hệ thống ống gió tôn mạ kẽm bọc cách nhiệt đến từng hộp hòa trộn của dàn lạnh hoặc cấp trực tiếp vào không gian điều hòa.
- Hệ thống hút gió thải: Đảm bảo thông gió cho các khu vệ sinh, phòng dọn rửa, đẩy khí thải trục đứng lên đỉnh tòa nhà nhằm duy trì áp suất âm cục bộ, ngăn mùi lan tỏa.
- Hệ thống hút khói hành lang: Thiết kế vận hành khi có tín hiệu báo cháy, quạt hút khói lưu lượng lớn hút khói độc từ hành lang thoát hiểm qua các van chặn lửa (FD/Mfd) ra bên ngoài.
- Hệ thống tạo áp cầu thang và giếng thang máy: Duy trì chênh lệch áp suất dương (từ 20 Pa đến 50 Pa) tại buồng đệm thang bộ, thang máy chở khách và sảnh thang máy PCCC nhằm ngăn khói độc xâm nhập vào lối thoát hiểm.
- Triển khai kỹ thuật và kiểm thử trên phần mềm:
- Kiểm tra phụ tải: Nhập thông số hình học, kết cấu bao che và lịch trình vận hành vào phần mềm Heatload Daikin để so sánh kết quả tải lạnh $Q_0$ với phương pháp Carrier.
- Kiểm tra hệ thống lạnh VRV: Nhập cấu hình dàn lạnh, chênh lệch độ cao và chiều dài tương đương của đường ống gas vào phần mềm VRV Xpress nhằm kiểm tra độ giảm áp suất và công suất thực tế của dàn nóng.
- Mô hình hóa và phát hiện xung đột trên Revit: Xây dựng lưới trục (Grids), cao độ các tầng (Levels), nạp hệ thống thư viện thiết bị (Families) chuẩn. Kết nối tuyến ống cấp gió, ống hồi, ống xả và ống dẫn gas. Sử dụng công cụ phối hợp để phát hiện và xử lý các vị trí va chạm giữa ống gió với dầm bê tông cốt thép và máng cáp điện. Bóc tách danh mục ống gió, phụ kiện côn, cút qua công cụ Schedule/Quantities sang bảng tính Excel.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan
Chương 1 cung cấp cái nhìn tổng quát về lịch sử hình thành ngành điều hòa không khí từ thời cổ đại đến phát minh của Willis Carrier năm 1902; phân tích vai trò của hệ thống HVAC trong việc bảo vệ sức khỏe, tối ưu hóa năng suất lao động và bảo quản công trình. Chương này tiến hành đánh giá ưu, nhược điểm của 4 hệ thống điều hòa thông dụng: điều hòa cục bộ, hệ thống VRV, hệ thống Chiller giải nhiệt nước và hệ thống Multi.
Về thông tin công trình, dự án Khách sạn HIIVE Bình Dương có kết cấu 10 tầng nổi với bãi đỗ xe tại tầng trệt, 2 cụm thang máy, 1 thang thoát hiểm và 2 thang bộ. Các thông số vi khí hậu thiết kế được xác lập:
- Điều kiện ngoài trời (Bình Dương, mùa hè): Nhiệt độ bầu khô $t_N = 36^\circ\text{C}$; nhiệt độ bầu ướt $t_u = 32,76^\circ\text{C}$; độ ẩm tương đối $\varphi_N = 80%$; Entanpy $I_N = 114,88\text{ kJ/kg}$; dung ẩm $d_N = 30,65\text{ g/kg}$.
- Điều kiện trong phòng (tiện nghi khách sạn): Nhiệt độ thiết kế $t_T = 25^\circ\text{C}$; độ ẩm tương đối $\varphi_T = 60%$; Entanpy $I_T = 55,43\text{ kJ/kg}$; dung ẩm $d_T = 12\text{ g/kg}$.
Chương 2: Tính toán kiểm tra phụ tải lạnh
Chương 2 trình bày chi tiết phương pháp tính toán cân bằng nhiệt Carrier cho từng thành phần truyền nhiệt của tòa nhà:
- Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính ($Q_{11}$): Sử dụng kính Calorex màu xanh dày 6 mm ($\alpha_k = 0,75; \rho_k = 0,05; \tau_k = 0,2$) kết hợp rèm che màu tối ($\alpha_m = 0,72; \rho_m = 0,27; \tau_m = 0,01$). Cường độ bức xạ mặt trời tại vĩ độ $10^\circ92'$ Bắc được tính toán theo các hướng:
| Hướng |
$R_{Tmax}\text{ (W/m}^2\text{)}$ |
$R_N\text{ (W/m}^2\text{)}$ |
$R_K\text{ (W/m}^2\text{)}$ |
| Bắc |
126 |
143,2 |
70,44 |
| Đông Bắc |
483 |
548,9 |
270,00 |
| Đông |
517 |
587,5 |
289,00 |
| Đông Nam |
514 |
584,1 |
287,32 |
| Nam |
378 |
429,5 |
211,27 |
| Tây Nam |
514 |
584,1 |
287,32 |
| Tây |
517 |
587,5 |
289,00 |
| Tây Bắc |
483 |
548,9 |
270,00 |
Ví dụ tính toán tại Khu bán lẻ, sảnh đón và quầy bar tầng 1 ($F_s = 423\text{ m}^2$, $g_s = 791,86\text{ kg/m}^2$): hệ số tác dụng tức thời theo các hướng Đông Nam, Đông Bắc, Tây Nam, Tây Bắc lần lượt là 0,64; 0,58; 0,66; 0,61; tổng nhiệt bức xạ tức thời $Q_{11}$ đạt 18,17 kW.
- Nhiệt truyền qua mái ($Q_{21}$): Từ tầng 1 đến tầng 8, do không gian bên trên đều có điều hòa không khí nên $Q_{21} = 0$. Riêng tầng 9 chịu tác động trực tiếp của bức xạ và chênh lệch nhiệt độ tương đương ($\Delta t_{tđ} = 23,34^\circ\text{C}$ với hệ số hấp thụ $\varepsilon_N = 0,42$, hệ số truyền nhiệt mái $k = 1,545\text{ W/m}^2\text{K}$).
| Khu vực (Tầng 9) |
$Q_{21mt}\text{ (kW)}$ |
$Q_{21kđh}\text{ (kW)}$ |
Tổng $Q_{21}\text{ (kW)}$ |
| Phòng S1 |
1,12 |
1,03 |
2,15 |
| Phòng S2 |
0,30 |
0,00 |
0,30 |
| Phòng M1 |
2,71 |
0,00 |
2,71 |
| Phòng M2 |
2,19 |
2,69 |
4,88 |
| Phòng L1 |
1,22 |
0,00 |
1,22 |
| Phòng L2 |
1,86 |
0,00 |
1,86 |
| Phòng đôi |
0,62 |
0,00 |
0,62 |
| Hành lang |
2,09 |
0,32 |
2,41 |
| Tổng cộng |
12,11 |
4,04 |
16,15 |
- Nhiệt truyền qua vách ($Q_{22}$):
- Tường gạch 200 mm tiếp xúc trực tiếp ngoài trời có hệ số truyền nhiệt $k_t = 1,93\text{ W/m}^2\text{K}$ ($\Delta t = 11^\circ\text{C}$).
- Tường gạch 200 mm tiếp xúc gián tiếp hoặc giáp hành lang có $k_t = 1,76\text{ W/m}^2\text{K}$ ($\Delta t = 5,5^\circ\text{C}$).
- Cửa ra vào bằng gỗ dày 50 mm ($k = 2,01\text{ W/m}^2\text{K}$); cửa sảnh bằng kính ($k = 5,89\text{ W/m}^2\text{K}$). Tổng nhiệt truyền qua cửa ra vào toàn công trình $Q_{22c} = 2,14\text{ kW}$.
- Cửa sổ kính dày 6 mm có hệ số truyền nhiệt $k = 6,33\text{ W/m}^2\text{K}$.
- Nhiệt truyền qua nền ($Q_{23}$): Nền tầng 1 đặt trực tiếp trên đất lát gạch Vinyl 3 mm ($k = 2,15\text{ W/m}^2\text{K}$, $\Delta t = 11^\circ\text{C}$). Nền tầng 2 nằm trên không gian không điều hòa lát gạch Vinyl trên sàn bê tông ($k = 2,47\text{ W/m}^2\text{K}$, $\Delta t = 5,5^\circ\text{C}$). Tổng nhiệt hiện truyền qua nền đạt 17,3 kW.
| Tầng |
Khu vực |
Diện tích nền ($\text{m}^2$) |
$k\text{ (W/m}^2\text{K)}$ |
$\Delta t\text{ (}^\circ\text{C)}$ |
$Q_{23}\text{ (kW)}$ |
| 1 |
Sảnh, bán lẻ, lễ tân, bar |
423,00 |
2,15 |
11,0 |
10,00 |
| 1 |
Phòng điều khiển PCCC |
19,00 |
2,15 |
11,0 |
0,45 |
| 1 |
Khu bếp chính |
97,63 |
2,15 |
11,0 |
2,31 |
| 1 |
Khu vực dọn rửa |
15,50 |
2,15 |
11,0 |
0,37 |
| 2 |
Phòng gym + golf |
92,13 |
2,47 |
5,5 |
1,25 |
| 2 |
Phòng phỏng vấn |
14,54 |
2,47 |
5,5 |
0,20 |
| 2 |
Phòng nhân sự |
14,16 |
2,47 |
5,5 |
0,19 |
| 2 |
Phòng tài chính |
14,44 |
2,47 |
5,5 |
0,20 |
| 2 |
Phòng giám đốc |
14,54 |
2,47 |
5,5 |
0,20 |
| 2 |
Văn phòng |
87,79 |
2,47 |
5,5 |
1,19 |
| 2 |
Phòng đào tạo |
46,06 |
2,47 |
5,5 |
0,63 |
| 2 |
Phòng máy chủ |
22,98 |
2,47 |
5,5 |
0,31 |
| Tổng |
|
|
|
|
17,30 |
- Nhiệt do chiếu sáng ($Q_{31}$) và thiết bị ($Q_{32}$): Công suất chiếu sáng đèn huỳnh quang chọn $N = 12\text{ W/m}^2$, hệ số tác dụng đồng thời $n_đ = 0,4$, hệ số làm việc $n_t = 1$. Tại sảnh tầng 1, nhiệt tỏa do đèn là $Q_{31} = 2,13\text{ kW}$.
- Thiết lập sơ đồ nhiệt ẩm và mô phỏng Heatload: Xây dựng đồ thị $t-d$ cho phòng điển hình (Gym + Golf tầng 2), xác định quá trình hòa trộn và làm lạnh qua dàn bay hơi. Tiến hành mô phỏng phụ tải trên phần mềm Heatload Daikin để so sánh năng suất lạnh $Q_0$ với phương pháp Carrier và hồ sơ tư vấn thiết kế.
Chương 3: Tính toán kiểm tra hệ thống thông gió
Chương 3 trình bày các bước tính toán kiểm tra thủy lực mạng lưới đường ống gió:
- Hệ thống gió tươi: Tính toán lưu lượng cấp gió tươi dựa trên định mức người hoặc bội số trao đổi không khí. Sử dụng phần mềm DuctChecker Pro để chọn kích thước ống gió; tra hệ số cục bộ từ ASHRAE Fitting Database; dùng phần mềm Fantech tính tổn thất áp suất và chọn quạt cấp gió tươi (FAF).
- Hệ thống gió thải: Xác định lưu lượng hút cục bộ khu vệ sinh và phòng dọn rửa; kiểm tra kích thước đường ống và tổn thất áp suất của hệ thống hút gió thải trục đứng.
- Hệ thống hút khói hành lang: Tính toán lưu lượng khói sinh ra khi có cháy; xác định kích thước ống gió chịu nhiệt; tính toán cột áp quạt hút khói hành lang bằng phần mềm Fantech.
- Hệ thống tạo áp chống khói: Tính toán lưu lượng không khí cần thiết duy trì áp suất dương tại buồng đệm thang bộ, giếng thang máy khách và sảnh thang máy PCCC; tính tổn thất áp suất mạng ống và chọn quạt tạo áp Fantech tương ứng.
Chương 4: Triển khai mô hình 3D và bóc tách khối lượng bằng phần mềm Revit
Chương 4 tập trung vào quy trình số hóa bản vẽ và mô hình hóa hệ thống cơ điện:
- Quy trình dựng hình: Thiết lập hệ thống lưới trục kiến trúc và cao độ sàn từ bản vẽ 2D gốc của công trình; nạp các thư viện thiết bị MEPF (dàn nóng VRV, dàn lạnh cassette, dàn lạnh giấu trần, cửa gió nan, miệng gió khuếch tán, quạt hút).
- Dựng mô hình chi tiết: Triển khai chi tiết mạng lưới ống cấp gió, ống hồi gió, ống gió thải và hệ thống ống gas kết nối từ dàn lạnh đến cụm dàn nóng tầng mái cho mặt bằng điển hình (tập trung mô hình hóa mẫu tầng 1 sảnh/bar, tầng 2 khu văn phòng/gym và tầng 3 cụm phòng ngủ).
- Phát hiện xung đột và bóc tách: Phối hợp không gian 3D để phát hiện các điểm giao cắt giữa ống gió và hệ thống kết cấu dầm, cột; xuất dữ liệu thống kê khối lượng đường ống gió tôn mạ kẽm, van gió, cửa gió bằng công cụ Schedule/Properties và đồng bộ hóa sang bảng tính Microsoft Excel.
Chương 5: Kết luận và kiến nghị
Tổng kết các kết quả đạt được về tính toán kiểm tra phụ tải nhiệt, lựa chọn thiết bị hệ thống ĐHKK - Thông gió và mô hình hóa BIM. Đề xuất các khuyến nghị kỹ thuật liên quan đến quy trình nghiệm thu, bảo trì định kỳ hệ thống VRV và kiểm soát xung đột trong thi công cơ điện thực tế tại công trình Khách sạn HIIVE Bình Dương.
Kết quả và đóng góp
- Kết quả định lượng cụ thể:
- Xác định chính xác các thành phần phụ tải lạnh của công trình theo phương pháp Carrier: nhiệt bức xạ qua kính tầng 1 đạt 18,17 kW; tổng nhiệt bức xạ qua mái tầng 9 đạt 16,15 kW; tổng nhiệt truyền qua cửa ra vào đạt 2,14 kW; tổng nhiệt hiện truyền qua nền tầng 1 và tầng 2 đạt 17,30 kW.
- Hệ số truyền nhiệt kết cấu tường gạch 200 mm được tính toán cụ thể: $k_t = 1,93\text{ W/m}^2\text{K}$ (tiếp xúc ngoài trời) và $k_t = 1,76\text{ W/m}^2\text{K}$ (tiếp xúc gián tiếp); cửa sổ kính 6 mm đạt $k = 6,33\text{ W/m}^2\text{K}$.
- Xác lập đầy đủ bảng so sánh năng suất lạnh tổng $Q_0$ giữa phương pháp Carrier, phần mềm Heatload Daikin và bản vẽ thiết kế của đơn vị tư vấn ASP.
- Hoàn thành việc tính toán khí động học và chọn model quạt Fantech cho toàn bộ hệ thống cấp gió tươi, hút gió thải, hút khói hành lang và tăng áp giếng thang máy, buồng đệm PCCC.
- Xây dựng hoàn chỉnh mô hình không gian 3D hệ thống HVAC của Khách sạn HIIVE Bình Dương trên nền tảng Revit MEP, trích xuất bảng khối lượng vật tư ống gió và phụ kiện sang Excel.
- Giải pháp và kiến nghị kỹ thuật:
- Khẳng định tính phù hợp của giải pháp hệ thống VRV giải nhiệt gió đối với khách sạn cao tầng nhờ khả năng điều chỉnh biến tần linh hoạt theo tải từng phòng, tiết kiệm điện năng khi non tải và tiết kiệm diện tích trục kỹ thuật so với hệ thống Chiller.
- Khuyến nghị áp dụng quy trình kiểm soát va chạm bằng mô hình 3D Revit trước khi gia công chế tạo ống gió tại xưởng nhằm loại bỏ sai sót và lãng phí vật tư trên công trường.
- Đóng góp về mặt học thuật và thực tiễn:
- Kiểm chứng độc lập và làm rõ mức độ tin cậy của phương pháp giải tích Carrier khi so sánh với công cụ mô phỏng động Heatload Daikin trong điều kiện khí hậu miền Nam Việt Nam.
- Cung cấp quy trình kết nối liền mạch từ bước tính toán phụ tải nhiệt, tính toán thủy lực đến triển khai bản vẽ thi công và bóc tách khối lượng tự động trên nền tảng BIM.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế của đồ án:
- Các tính toán cân bằng nhiệt dựa trên các thông số vi khí hậu ngoài trời giả định tại thời điểm mùa hè khắc nghiệt nhất theo tiêu chuẩn tĩnh, chưa xét đến biến thiên phụ tải động học chi tiết theo từng ngày trong năm.
- Việc tính chọn thiết bị chủ yếu phụ thuộc vào danh mục catalogue và phần mềm tính toán của một số hãng nhất định (Daikin, Fantech).
- Phạm vi triển khai mô hình 3D chi tiết trên Revit tập trung chủ yếu vào các tầng đại diện và các khu vực chức năng chính (tầng 1, tầng 2, tầng 3 và dàn nóng tầng mái) do giới hạn thời gian thực hiện đồ án.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Mở rộng mô phỏng năng lượng công trình tổng thể (Energy Simulation) cho 8.760 giờ trong năm nhằm đánh giá chỉ số hiệu quả năng lượng (EER/COP) và chi phí vận hành vòng đời.
- Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp thu hồi nhiệt bánh xe năng lượng (Rotary Heat Exchanger) hoặc thiết bị thu hồi nhiệt gió tươi (HRV/VAM) để giảm tải cho hệ thống xử lý gió ngoài trời.
- Mở rộng tích hợp hệ thống quản lý tòa nhà thông minh (BMS) vào mô hình số nhằm tối ưu hóa chiến lược vận hành thiết bị điều hòa không khí theo thời gian thực.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng và mục đích nghiên cứu sau:
- Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Nhiệt - Điện lạnh, Kỹ thuật Công trình: Tham khảo phương pháp tính toán phụ tải lạnh Carrier chi tiết từng bước, cách lập sơ đồ nhiệt ẩm $t-d$ tuần hoàn một cấp và quy trình tính thủy lực ống gió theo tiêu chuẩn.
- Kỹ sư thiết kế cơ điện (MEP) và kỹ sư BIM: Tham khảo phương pháp phối hợp các công cụ chuyên dụng (Heatload, VRV Xpress, DuctChecker Pro, Fantech) và quy trình dựng hình, kiểm tra xung đột không gian, lập bảng Schedule bóc tách khối lượng ống gió trên Autodesk Revit.
- Phần nội dung có giá trị tham khảo cao nhất: Bảng tính chi tiết bức xạ nhiệt qua kính ($Q_{11}$), truyền nhiệt qua kết cấu mái tầng 9 ($Q_{21}$) và quy trình tính toán hệ thống tăng áp hút khói PCCC kết hợp cơ sở dữ liệu ASHRAE Fitting Database.
Câu hỏi thường gặp
1. Thông số vi khí hậu ngoài trời và tiện nghi trong phòng được chọn để tính toán cho Khách sạn HIIVE Bình Dương là bao nhiêu?
Nhiệt độ ngoài trời mùa hè được chọn là $t_N = 36^\circ\text{C}$, nhiệt độ bầu ướt $t_u = 32,76^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_N = 80%$, Entanpy $I_N = 114,88\text{ kJ/kg}$, dung ẩm $d_N = 30,65\text{ g/kg}$. Điều kiện trong phòng được duy trì ở mức nhiệt độ $t_T = 25^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi_T = 60%$, Entanpy $I_T = 55,43\text{ kJ/kg}$, dung ẩm $d_T = 12\text{ g/kg}$.
2. Vì sao nhiệt truyền qua mái ($Q_{21}$) từ tầng 1 đến tầng 8 bằng 0, trong khi tầng 9 lại có giá trị tính toán cụ thể?
Từ tầng 1 đến tầng 8, không gian phía trên trần đều là các phòng có trang bị điều hòa không khí nên độ chênh nhiệt độ giữa hai bề mặt sàn/trần bằng không ($\Delta t = 0$), do đó $Q_{21} = 0$. Riêng tầng 9 là tầng áp mái, chịu tác động trực tiếp từ bức xạ mặt trời và chênh lệch nhiệt độ ngoài trời ($\Delta t_{tđ} = 23,34^\circ\text{C}$), dẫn đến tổng nhiệt truyền qua mái tại tầng này là 16,15 kW.
3. Hệ số truyền nhiệt ($k$) của tường gạch dày 200 mm được xác định như thế nào trong đồ án?
Hệ số truyền nhiệt của tường gạch 200 mm tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài được tính là $k_t = 1,93\text{ W/m}^2\text{K}$ (với $\alpha_N = 20\text{ W/m}^2\text{K}$, $\alpha_T = 10\text{ W/m}^2\text{K}$). Đối với tường tiếp xúc gián tiếp với không gian không điều hòa hoặc hành lang, hệ số truyền nhiệt là $k_t = 1,76\text{ W/m}^2\text{K}$ (với $\alpha_N = 10\text{ W/m}^2\text{K}$, $\alpha_T = 10\text{ W/m}^2\text{K}$).
4. Những phần mềm chuyên ngành nào đã được tác giả ứng dụng để thực hiện đồ án?
Đồ án sử dụng tổng cộng 5 phần mềm kỹ thuật: Heatload Daikin (tính toán tải lạnh công trình), VRV Xpress (tính toán kiểm tra dàn nóng, dàn lạnh và đường ống gas VRV), DuctChecker Pro (kiểm tra tiết diện đường ống gió), Fantech (tính tổn thất áp suất và chọn quạt) và Autodesk Revit (mô hình hóa 3D MEPF, phát hiện xung đột và bóc tách khối lượng).
5. Lượng nhiệt bức xạ qua kính ($Q_{11}$) tại khu sảnh và quán bar tầng 1 được tính toán như thế nào?
Khu vực này có diện tích sàn $423\text{ m}^2$, sử dụng kính Calorex xanh 6 mm có rèm tối. Với khối lượng kết cấu trung bình $g_s = 791,86\text{ kg/m}^2$, hệ số tác dụng tức thời $n_t$ được nội suy theo 4 hướng Đông Nam (0,64), Đông Bắc (0,58), Tây Nam (0,66), Tây Bắc (0,61). Tổng nhiệt bức xạ tức thời truyền vào phòng qua 4 hướng đạt 18,17 kW.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của nhóm tác giả đã hoàn thành việc tính toán kiểm tra phụ tải lạnh bằng phương pháp Carrier và phần mềm Heatload Daikin cho công trình Tòa nhà Khách sạn HIIVE Bình Dương. Nghiên cứu đã tính toán khí động học và lựa chọn thiết bị quạt chuẩn xác cho các hệ thống thông gió cấp gió tươi, hút gió thải và hệ thống kiểm soát khói sự cố PCCC theo đúng quy chuẩn kỹ thuật. Việc ứng dụng phần mềm Autodesk Revit trong mô hình hóa không gian 3D đã giải quyết hiệu quả bài toán kiểm soát xung đột hình học và tự động hóa bóc tách khối lượng vật tư. Toàn bộ kết quả tính toán và mô hình số hóa của đồ án cung cấp cơ sở kỹ thuật tin cậy phục vụ công tác thiết kế, thẩm định và triển khai thi công thực tế cho công trình.
