Tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí, thông gió và dựng Revit dự án Công ty Xổ số Kiến thiết tỉnh Bình Thuận

Đồ án tính toán hệ thống điều hòa thông gió và dựng Revit tại Xổ số Kiến thiết Bình Thuận

• Tác giả: Lê Trần Bảo Anh
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt
• Đề tài: Tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí, thông gió và dựng Revit dự án Công ty Xổ số Kiến thiết tỉnh Bình Thuận
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan hệ thống HVAC và dựng Revit Xổ số Kiến thiết Bình Thuận

Dự án trụ sở Công ty Xổ số Kiến thiết Bình Thuận là công trình văn phòng hành chính tiêu biểu tại khu vực Duyên hải Nam Trung Bộ. Đặc thù khí hậu nhiệt đới gió mùa tại địa phương đòi hỏi hệ thống điều hòa không khí và thông gió (HVAC) phải hoạt động bền bỉ, tiết kiệm năng lượng. Việc nghiên cứu tính toán phụ tải nhiệt và dựng mô hình Revit 3D đáp ứng các yêu cầu khắt khe về kỹ thuật hiện đại. Phương pháp tính toán tải nhiệt đóng vai trò cốt lõi trong việc chọn lựa thiết bị phù hợp. Kỹ sư dựa trên dữ liệu khí tượng thực tế cùng cấu trúc bao che công trình để phân tích các thành phần nhiệt bức xạ, đối lưu và nhiệt ẩn. Bên cạnh đó, ứng dụng phần mềm Autodesk Revit giúp trực quan hóa không gian đặt máy và hệ thống phân phối gió. Công nghệ BIM tạo điều kiện thuận lợi cho việc phối hợp đa bộ môn, hạn chế tối đa sai sót khi lắp đặt thực tế. Đồ án kỹ thuật này mang lại giải pháp toàn diện từ khâu phân tích lý thuyết đến thiết lập bản vẽ thi công trực quan.

1.1. Bối cảnh dự án Xổ số Kiến thiết Bình Thuận

Tòa nhà Xổ số Kiến thiết Bình Thuận được xây dựng với quy mô nhiều tầng, phục vụ khối văn phòng và hội trường. Khu vực Phan Thiết chịu bức xạ mặt trời gay gắt quanh năm, biên độ nhiệt cao. Điều kiện tự nhiên gây áp lực tản nhiệt lớn lên lớp vỏ bao che kiến trúc. Nhu cầu làm mát tại các phòng ban và sảnh giao dịch diễn ra liên tục. Thiết kế hệ thống HVAC chuẩn xác là yếu tố bắt buộc nhằm đảm bảo tiện nghi vi khí hậu và năng suất làm việc. Công trình hướng tới mục tiêu duy trì nhiệt độ ổn định 25 độ C cùng độ ẩm khoảng 60 phần trăm theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.

1.2. Vai trò mô hình hóa Revit trong thiết kế HVAC

Công nghệ BIM cùng phần mềm Autodesk Revit đóng vai trò then chốt trong kỹ thuật cơ điện hiện đại. Bản vẽ thiết kế 2D truyền thống thường để lại nhiều điểm mù kỹ thuật, dễ gây va chạm không gian giữa đường ống gió và hệ thống dầm sàn. Mô hình Revit cho phép dựng chi tiết không gian ba chiều của hệ thống điều hòa, quạt thông gió và đường ống cấp nước ngưng. Mọi thông số kích thước, lưu lượng gió và tổn thất áp suất đều gắn liền với đối tượng số hóa. Điều này hỗ trợ kỹ sư phát hiện sớm xung đột vật lý ngay trên mô hình ảo. Quá trình xuất khối lượng vật tư và lập hồ sơ bản vẽ diễn ra nhanh chóng, chính xác, giảm thiểu lãng phí nhân lực và chi phí vật tư.

II. Phân tích phụ tải nhiệt và vấn đề phân phối khí hệ thống HVAC

Xác định phụ tải nhiệt là bước tính toán then chốt trong kỹ thuật điều hòa không khí. Công trình Xổ số Kiến thiết Bình Thuận tập trung nhiều nguồn phát sinh nhiệt phức tạp. Lượng nhiệt truyền qua tường gạch, sàn bê tông và vách kính chiếm tỷ trọng đáng kể. Đồng thời, tải nhiệt nội bộ từ máy vi tính, hệ thống đèn huỳnh quang và mật độ người sử dụng tác động trực tiếp đến môi trường vi khí hậu. Việc áp dụng đúng tiêu chuẩn QCVN 09:2017/BXD quy định mật độ công suất chiếu sáng văn phòng ở mức 11 W/m² giúp kỹ sư xác định chính xác lượng nhiệt tỏa ra. Bên cạnh bài toán tải lạnh, việc tổ chức thông gió và bố trí thiết bị cũng phát sinh nhiều thách thức thực tế. Không gian trần kỹ thuật tương đối hẹp, gây khó khăn cho việc định tuyến các tuyến ống gió cấp và ống hút thải. Nếu tính toán sai lệch áp suất quạt hoặc bố trí miệng gió không đồng đều, hiện tượng phân tầng nhiệt sẽ xảy ra. Điều này dẫn đến sự mất cân bằng nhiệt độ phòng và suy giảm hiệu quả thông gió.

2.1. Thách thức tính toán thành phần nhiệt bức xạ và truyền nhiệt

Tính toán nhiệt tải cho công trình đối mặt với nhiều biến số khí hậu phức tạp. Bức xạ mặt trời tác động trực tiếp lên bề mặt kính và kết cấu tường hướng tây tạo nên tải nhiệt đỉnh vào buổi chiều. Sàn bê tông dày 100 mm có vữa trát và gạch vinyl tiếp xúc vùng không điều hòa có hệ số truyền nhiệt k bằng 3,07 W/m²K, làm tăng nhiệt lượng truyền vào phòng phân soạn và phát hành. Nhiệt bức xạ từ đèn chiếu sáng cũng bị kết cấu bao che hấp thụ một phần trước khi giải phóng vào không gian. Việc tách biệt hệ số tác dụng tức thời và nhiệt tích lũy đòi hỏi công thức tính toán khắt khe nhằm tránh tình trạng chọn thừa công suất máy lạnh.

2.2. Xung đột không gian lắp đặt ống gió và thiết bị cơ điện

Không gian trần kỹ thuật của tòa nhà văn phòng luôn chật hẹp. Các hệ thống cơ điện bao gồm đường ống cấp gió tươi, ống hút gió thải, ống ga, ống nước ngưng và máng cáp điện phải cùng chia sẻ diện tích này. Khi chỉ sử dụng bản vẽ 2D, kỹ sư rất khó nhận diện các điểm giao cắt giữa đường ống gió tiết diện lớn và dầm kết cấu bê tông. Tình trạng va chạm ống tại công trường dẫn đến việc phải cắt nối hoặc chuyển hướng ống đột ngột. Hệ quả là trở lực khí động tăng vọt, gây tổn thất cột áp quạt và phát sinh tiếng ồn lớn. Ngoài ra, việc bố trí dàn lạnh thiếu hợp lý còn cản trở công tác bảo trì định kỳ sau này.

III. Phương pháp tính toán hệ thống HVAC Carrier và dựng mô hình Revit

Giải pháp cốt lõi dựa trên phương pháp Carrier kinh điển kết hợp mô hình thông tin xây dựng Autodesk Revit. Phương pháp Carrier cho phép bóc tách chi tiết từng thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩm trong mỗi phòng chức năng. Kỹ sư tính toán lượng nhiệt truyền qua vách ngoại thất, trần mái, sàn tầng kết hợp nhiệt sinh ra từ thiết bị điện và người vận hành. Từ kết quả tải lạnh cực đại, sơ đồ điều hòa không khí tối ưu được lựa chọn chính xác. Hệ thống máy lạnh cục bộ, VRV hoặc Chiller được cân nhắc dựa trên quy mô và công năng từng khu vực. Sau khi xác định công suất làm lạnh và lưu lượng gió, kỹ sư tiến hành dựng mô hình 3D trên Revit MEP. Nền tảng BIM hỗ trợ định tuyến đường ống gió, bố trí miệng cấp hồi và van điều khiển tự động trong không gian thực. Việc kiểm tra va chạm bằng phần mềm giúp giải quyết xung đột đường ống với kết cấu trước khi thi công. Toàn bộ thông số kích thước ống và phụ kiện được đồng bộ hóa trực tiếp trên bảng kê vật liệu.

3.1. Ứng dụng phương pháp Carrier tính toán tải nhiệt thừa

Phương pháp Carrier là công cụ kinh điển để tính toán phụ tải nhiệt điều hòa không khí. Công thức tính nhiệt hiện và nhiệt ẩm phân tách rõ rệt nguồn phát nhiệt bên ngoài và bên trong. Đối với phòng phân soạn và phát hành diện tích 118,32 m², phụ tải chiếu sáng được xác định theo hệ số diện tích và định mức công suất 11 W/m². Nhiệt truyền qua vách và sàn tính toán theo hiệu số nhiệt độ hiệu dụng, có xét đến tính năng hấp thụ nhiệt của vật liệu. Phương pháp này cung cấp số liệu đáng tin cậy về năng suất lạnh yêu cầu cho từng khu vực văn phòng. Kỹ sư dựa vào tổng tải lạnh để lựa chọn dàn bay hơi, bình ngưng tụ và máy nén có hiệu suất làm việc tối ưu.

3.2. Quy trình dựng Revit MEP và phát hiện xung đột không gian

Quy trình triển khai Revit MEP khởi đầu bằng việc thiết lập lưới trục và nhập mô hình kiến trúc. Kỹ sư phân chia các không gian điều hòa không khí theo từng khu vực chức năng đã tính tải lạnh. Tiếp theo, hệ thống thiết bị cơ khí gồm dàn lạnh FCU, quạt thông gió và dàn nóng được định vị chính xác. Tuyến ống gió chính và ống nhánh được kết nối hoàn chỉnh với đầy đủ phụ kiện cút nối, tiêu âm và van gió. Công cụ kiểm tra xung đột (Clash Detection) trong Revit hỗ trợ rà soát toàn bộ điểm giao cắt giữa ống thông gió và hệ thống dầm đà kiến trúc. Nhờ việc xử lý va chạm trực tiếp trên mô hình 3D, quá trình thi công lắp đặt tại công trình diễn ra thông suốt.

IV. Kết luận ứng dụng tính toán HVAC và dựng Revit công trình thực tế

Nghiên cứu tính toán hệ thống HVAC kết hợp dựng mô hình Revit tại trụ sở Xổ số Kiến thiết Bình Thuận mang lại giá trị thực tiễn cao cho ngành cơ điện công trình. Quy trình thiết kế khoa học giúp chủ đầu tư kiểm soát năng suất lạnh chính xác, tránh lãng phí chi phí đầu tư ban đầu và giảm thiểu điện năng tiêu thụ. Việc ứng dụng công nghệ BIM Revit không chỉ giải quyết triệt để các xung đột không gian mà còn chuẩn hóa toàn bộ hồ sơ kỹ thuật thi công. Mô hình số hóa hỗ trợ bóc tách khối lượng vật tư ống gió, van gió và phụ kiện với độ chính xác cao. Trong giai đoạn vận hành tương lai, cơ sở dữ liệu từ Revit là công cụ đắc lực cho công tác quản lý tài sản, bảo dưỡng định kỳ và sửa chữa thiết bị. Đề tài khẳng định tầm quan trọng của việc kết hợp lý thuyết nhiệt động lực học với công nghệ mô hình hóa hiện đại trong các công trình thương mại và văn phòng tại Việt Nam.

4.1. Hiệu quả kinh tế và tối ưu điện năng tiêu thụ

Tính toán tải nhiệt chính xác là yếu tố quyết định hiệu quả kinh tế của dự án. Lựa chọn công suất máy lạnh vừa đủ ngăn chặn hiện tượng lãng phí vốn đầu tư thiết bị ban đầu. Hệ thống điều hòa vận hành đúng điểm công suất tối ưu sẽ duy trì chỉ số hiệu quả năng lượng COP ở mức cao. Mức tiêu thụ điện năng hàng tháng của tòa nhà giảm đáng kể so với phương pháp ước lượng kinh nghiệm thông thường. Thiết kế kết hợp hệ thống cấp gió tươi có thu hồi nhiệt còn giúp cắt giảm tải làm lạnh cho khối không khí ngoài trời. Giải pháp kỹ thuật này đáp ứng trọn vẹn tiêu chuẩn tiết kiệm năng lượng công trình xây dựng QCVN 09:2017/BXD.

4.2. Khả năng ứng dụng thực tiễn trong quản lý vận hành tòa nhà

Mô hình thông tin Revit MEP tạo ra giá trị bền vững trong suốt vòng đời công trình Xổ số Kiến thiết Bình Thuận. Hồ sơ hoàn công kỹ thuật số lưu trữ toàn diện chủng loại vật tư, kích thước ống gió và thông số kỹ thuật thiết bị làm mát. Đội ngũ kỹ thuật tòa nhà dễ dàng truy xuất vị trí van khóa, động cơ quạt và cảm biến nhiệt độ trên mô hình trực quan. Công tác bảo trì định kỳ và thay thế linh kiện diễn ra nhanh chóng, chính xác. Thời gian dừng hệ thống để xử lý sự cố được rút ngắn tối đa. Mô hình BIM còn đóng vai trò là nền tảng cốt lõi để nâng cấp tòa nhà thành hệ thống quản lý công trình thông minh (BMS) trong tương lai.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu hướng phát triển của ngành xây dựng hiện đại, quy mô và mật độ công trình ngày càng gia tăng, kéo theo yêu cầu khắt khe về tính đồng bộ kỹ thuật và hiệu quả sử dụng năng lượng. Một công trình hoàn chỉnh đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa các hệ thống kiến trúc, kết cấu, phòng cháy chữa cháy, cấp thoát nước, điện và hệ thống sưởi - thông gió - điều hòa không khí (HVAC). Trong đó, hệ thống HVAC giữ vai trò trung tâm nhằm duy trì chất lượng không khí trong lành, tiện nghi vi khí hậu và tối ưu hóa chi phí vận hành công trình.

Đề tài tập trung nghiên cứu công trình Trụ sở Công ty TNHH MTV Xổ số kiến thiết tỉnh Bình Thuận, tọa lạc tại số 343 đường Võ Văn Kiệt, phường Phú Thủy, thành phố Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận (tọa độ địa lý: 10°55'27" vĩ độ Bắc - 108°05'52" kinh Đông). Công trình thuộc khu vực khí hậu nhiệt đới khô hạn điển hình, đặc trưng với lượng bức xạ mặt trời lớn, nhiều gió, ít bão và độ ẩm thay đổi theo mùa, đặt ra bài toán phức tạp về việc kiểm soát phụ tải nhiệt qua vỏ bao che và yêu cầu thông gió cưỡng bức.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được tác giả xác định cụ thể theo các nhiệm vụ sau:

1. Nắm rõ nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí và thông gió cho công trình nghiên cứu.
2. Thực hiện công việc tính toán các thông số kỹ thuật của hệ thống theo các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành.
3. Sử dụng các phần mềm chuyên ngành để hỗ trợ và kiểm chứng quá trình tính toán, thiết kế.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống điều hòa không khí trung tâm biến tần VRV/VRF, hệ thống cấp gió tươi, hệ thống hút khí thải khu vệ sinh, hệ thống thông gió hầm xe và các hệ thống kiểm soát khói sự cố (hút khói hành lang, tạo áp cầu thang bộ). Phạm vi nghiên cứu về không gian bao quát tòa nhà văn phòng quy mô 9 tầng nổi, 1 tầng mái và khu vực tầng hầm, với tổng diện tích sàn sử dụng là 9.030,16 m² do Công ty TNHH Thiết kế & xây dựng DC thiết kế. Phạm vi thời gian nghiên cứu và hoàn thành đồ án vào tháng 6 năm 2025. Về giới hạn đề tài, tác giả tập trung vào tính toán kiểm tra năng suất lạnh, lưu lượng thông gió, lựa chọn thiết bị cơ điện liên quan và xây dựng mô hình thông tin công trình (BIM) bằng phần mềm Autodesk Revit; không đi sâu vào thiết kế chi tiết kết cấu hoặc các hệ thống kỹ thuật khác nằm ngoài phạm vi cơ điện lạnh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu được thiết lập dựa trên hệ thống cơ sở lý thuyết nhiệt động lực học công trình và các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia:

• Tiêu chuẩn TCVN 5687:2024: Tiêu chuẩn thiết kế hệ thống thông gió và điều hòa không khí. Do bảng thông số khí tượng trong tiêu chuẩn chưa có số liệu trực tiếp của thành phố Phan Thiết, tác giả lựa chọn số liệu trạm quan trắc lân cận gần nhất là Nha Trang để làm căn cứ tính toán thông số ngoài trời.
• Quy chuẩn QCVN 06:2022/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình, làm cơ sở tính toán lưu lượng hút khói hành lang và tạo áp cầu thang bộ thoát hiểm.
• Quy chuẩn QCVN 09:2017/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả, cung cấp định mức mật độ công suất chiếu sáng (LPD) cho khối văn phòng ($11\text{ W/m}^2$).
• Phương pháp Carrier: Khung lý thuyết nền tảng dùng để xác định phụ tải lạnh của công trình thông qua việc phân tách và tính toán độc lập tổng nhiệt hiện thừa ($\sum Q_{htt}$) và nhiệt ẩn thừa ($\sum Q_{att}$) từ các nguồn nhiệt bức xạ kính ($Q_{11}$), nhiệt truyền qua kết cấu bao che ($Q_2$), nhiệt thiết bị chiếu sáng ($Q_{31}$), nhiệt máy móc văn phòng ($Q_{32}$), nhiệt do người tỏa ra ($Q_4$), nhiệt do gió tươi ($Q_N$) và gió lọt ($Q_5$).
• Lý thuyết khí động lực học đường ống: Sử dụng phương pháp tổn thất ma sát đồng đều để tính toán kích thước ống gió kết hợp tra cứu tổn thất áp suất cục bộ.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được thực hiện bằng cách kết hợp giữa tính toán giải tích lý thuyết và mô phỏng số thông qua các công cụ chuyên ngành:

• Sử dụng phần mềm Psychrometric Calculator để xác định các thông số trạng thái không khí trên đồ thị ẩm ($I-d$ và $t-d$).
• Ứng dụng phần mềm DK-BIM của Daikin để tính toán tải lạnh mô phỏng và kiểm chứng kết quả đối chiếu với phương pháp giải tích Carrier.
• Ứng dụng phần mềm Duct Checker Pro / Duct Checker để tính toán thủy lực, chọn tiết diện đường ống gió và kiểm tra vận tốc gió qua các miệng cấp/hút.
• Sử dụng phần mềm ASHRAE Duct Fitting Database để tra cứu hệ số tổn thất áp suất cục bộ qua các chi tiết phụ kiện ống gió (cút, côn, tê).
• Sử dụng phần mềm Fantech nhằm chọn quạt thông gió và quạt sự cố dựa trên lưu lượng yêu cầu và cột áp tổng.
• Sử dụng phần mềm Autodesk Revit để mô hình hóa toàn bộ hệ thống cơ điện lạnh dưới dạng mô hình thông tin công trình 3D (BIM).

Nguồn dữ liệu tính toán bao gồm hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình của Công ty TNHH Thiết kế & xây dựng DC; các bảng tra cứu hệ số bức xạ, truyền nhiệt từ tài liệu chuyên khảo kỹ thuật nhiệt; số liệu khí tượng quan sát tại Phụ lục B - TCVN 5687:2024.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống điều hòa không khí của tòa nhà được thiết kế theo giải pháp điều hòa trung tâm VRV/VRF (Variable Refrigerant Volume/Flow). Công nghệ sử dụng máy nén biến tần (inverter) cho phép điều chỉnh công suất lạnh dải rộng từ 3% đến 100% bằng việc biến đổi tần số dòng điện từ 52 Hz đến 210 Hz theo tải nhiệt thực tế. Dàn nóng (ODU) được bố trí tập trung trên tầng mái, kết nối với mạng lưới dàn lạnh (IDU) bên trong qua hệ thống ống đồng dẫn môi chất. Các kiểu dàn lạnh được chọn lựa tương ứng với công năng: cassette âm trần cho khu vực văn phòng tiêu chuẩn; dàn lạnh giấu trần nối ống gió cho không gian yêu cầu thẩm mỹ cao; dàn lạnh tủ đứng cho các khu vực tập trung đông người như sảnh lớn và phòng họp hội đồng.

Hệ thống thông gió được thiết kế thành các phân hệ kỹ thuật độc lập:

• Phân hệ cấp gió tươi: Cung cấp dưỡng khí vào vùng hô hấp cho các phòng làm việc, đảm bảo nồng độ oxy và tiện nghi vệ sinh.
• Phân hệ hút gió thải toilet: Hút trực tiếp khí ô nhiễm từ các hộp kỹ thuật vệ sinh ra ngoài nhằm tạo áp suất âm cục bộ ngăn mùi lan tỏa.
• Phân hệ thông gió tầng hầm: Bố trí hệ thống quạt cấp gió tươi và quạt hút khí thải kết hợp mạng lưới cảm biến nồng độ khí CO để tự động hóa vận hành, loại bỏ khí độc từ phương tiện giao thông.
• Phân hệ thông gió sự cố PCCC: Bao gồm hệ thống hút khói hành lang cưỡng bức ngăn khói tích tụ tại các lối thoát nạn và hệ thống quạt tạo áp cầu thang bộ đặt tại tầng mái nhằm duy trì chênh áp dương, bảo vệ an toàn cho trục thang thoát hiểm khi có cháy.

Hạng mục kết cấu / Thông số thiết kế	Cấu tạo vật liệu và quy cách	Hệ số kỹ thuật trích xuất
Tường bao ngoài	Gạch xây dày 200 mm, trát vữa xi măng 2 mặt dày 10 mm	$K_{22tt} = 2,39\text{ W/m}^2\text{K}$; $\alpha_N = 20\text{ W/m}^2\text{K}$; $\alpha_T = 10\text{ W/m}^2\text{K}$
Tường ngăn bên trong	Gạch xây dày 100 mm, trát vữa xi măng 2 mặt dày 10 mm	$K_{22gt} = 3,39\text{ W/m}^2\text{K}$; $\alpha_N = 20\text{ W/m}^2\text{K}$; $\alpha_T = 10\text{ W/m}^2\text{K}$
Cửa sổ kính ngoài nhà	Kính calorex màu xanh, chiều dày 6 mm	$\alpha_k = 0,75$; $\rho_k = 0,05$; $\tau_k = 0,2$; $\varepsilon_m = 0,57$
Màn che bên trong	Rèm vải màu sắc trung bình	$\alpha_m = 0,58$; $\rho_m = 0,39$; $\tau_m = 0,03$; $\varepsilon_r = 0,65$
Cửa đi ngăn phòng	Cửa vật liệu sợi thủy tinh	Chiều dày 20 mm; $K_c = 2,07\text{ W/m}^2\text{K}$
Sàn tầng điển hình trên hầm	Sàn bê tông cốt thép dày 100 mm, vữa 25 mm, gạch vinyl	$k = 3,07\text{ W/m}^2\text{K}$
Mái bằng tầng 8	Bê tông 100 mm, vữa 25 mm, lớp bitum, thạch cao 12 mm	Khối lượng bề mặt $317\text{ kg/m}^2$
Mật độ công suất chiếu sáng (LPD)	Đèn huỳnh quang (hệ số chấn lưu 1,25) cho khối văn phòng	Định mức chuẩn $11\text{ W/m}^2$ theo QCVN 09:2017/BXD

Quy trình triển khai mô hình hóa thông tin công trình (BIM) bằng Autodesk Revit được thực hiện xuyên suốt cho toàn bộ hệ thống HVAC từ Tầng 1 đến Tầng 9 và Tầng mái. Việc mô hình hóa 3D cho phép xác định chính xác cao độ treo ống, kích thước miệng gió, không gian bố trí dàn nóng/lạnh, hạn chế xung đột không gian với dầm kết cấu và trần thạch cao, đồng thời trích xuất trực tiếp bảng thống kê tiên lượng vật tư phục vụ thi công.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về công trình và hệ thống điều hòa không khí

Chương này trình bày lý do chọn đề tài, mục tiêu và giới hạn kỹ thuật của đồ án. Tác giả khái quát hóa lịch sử phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí qua các mốc thời gian: năm 1901 tại nhà hát Monte Carlo với hệ thống buồng phun nước $10^\circ\text{C}$ duy trì nhiệt độ dưới $28^\circ\text{C}$; năm 1904 tại trạm điện thoại Hamburg giữ nhiệt độ dưới $23^\circ\text{C}$ và độ ẩm 70%; năm 1910 với các hệ thống của Borsig tại Koeln và Rio de Janeiro; cùng các phát minh nền tảng của Willis H. Carrier về ẩm đồ không khí.

Chương 1 đi sâu so sánh hai giải pháp điều hòa trung tâm: hệ thống VRV/VRF và hệ thống Chiller giải nhiệt nước (sử dụng máy nén, bình ngưng, van tiết lưu, bình bay hơi tạo nước lạnh từ $12^\circ\text{C}$ xuống $7^\circ\text{C}$, tháp giải nhiệt và hệ thống bơm tuần hoàn). Tác giả chỉ ra hệ thống VRV phù hợp với công trình văn phòng dưới 20 tầng hoặc tổng phụ tải dưới 1.000 kW nhờ khả năng điều khiển linh hoạt và kết nối hệ thống quản lý tòa nhà (BMS). Phần cuối chương giới thiệu quy mô công trình Trụ sở Công ty TNHH MTV Xổ số kiến thiết tỉnh Bình Thuận với bảng thống kê diện tích chi tiết các không gian chức năng từ Tầng 1 đến Tầng 9 (như Sảnh chính $181,72\text{ m}^2$, Phòng Phân loại và phát hành $118,32\text{ m}^2$, Sân khấu và Hội trường quay số $334,87\text{ m}^2$, Phòng Máy chủ $79,56\text{ m}^2$, Phòng Tài chính - Kế toán $184,28\text{ m}^2$).

Chương 2: Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán hệ thống điều hòa không khí

Chương này xác định cấp điều hòa cho công trình là Cấp II (ứng với số giờ không đảm bảo $m = 200\text{ h/năm}$, xác suất đảm bảo $P_e = 0,977$). Căn cứ trạm khí tượng thay thế Nha Trang, thông số tính toán ngoài trời được xác định gồm nhiệt độ bầu khô $t_N = 34,6^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_N = 56,6%$, nhiệt độ bầu ướt $27,1^\circ\text{C}$, Enthalpy $I_N = 85,58\text{ kJ/kg}$. Thông số trong phòng duy trì ở mức nhiệt độ tiện nghi $t_T = 25^\circ\text{C}$.

Tác giả triển khai phương pháp Carrier qua ví dụ tính toán chi tiết cho Phòng phân soạn và phát hành tại Tầng 2 (diện tích $118,32\text{ m}^2$, chiều cao tầng $3,9\text{ m}$, trần giả $3,0\text{ m}$):

• Nhiệt bức xạ qua kính hướng Bắc ($Q_{11}$): Diện tích kính $F_k = 29,67\text{ m}^2$, hệ số ảnh hưởng độ cao $\varepsilon_c = 1,00094$, hệ số đọng sương $\varepsilon_{dd} = 0,8796$, hệ số khung kim loại $\varepsilon_{kh} = 1,17$. Khối lượng riêng kết cấu tính toán đạt $g_d = 364,381\text{ kg/m}^2$. Phụ tải bức xạ kính đạt cực đại vào tháng 6 lúc 16h với giá trị $Q_{11Max} = 919,04\text{ W}$.
• Nhiệt truyền qua kết cấu bao che ($Q_2$): Nhiệt truyền qua mái $Q_{21} = 0\text{ W}$ do Tầng 3 là không gian có điều hòa (đối với Tầng 8 mái bằng tiếp xúc mặt trời, $Q_{21} = 2.374,2\text{ W}$). Nhiệt truyền qua tường ngoài tiếp xúc trực tiếp $Q_{22tt} = 468,75\text{ W}$, tường trong giáp khu vực không điều hòa $Q_{22gt} = 1.949,06\text{ W}$, cửa sợi thủy tinh $Q_{22c} = 165,33\text{ W}$, tổng $Q_{22} = 2.583,14\text{ W}$. Nhiệt truyền qua sàn tiếp giáp trần hầm xe không điều hòa tính với độ chênh lệch nhiệt độ $\Delta t = 0,5 \times (34,6 - 25) = 4,8^\circ\text{C}$ đạt $Q_{23} = 1.743,56\text{ W}$.
• Nhiệt tỏa từ nguồn chiếu sáng ($Q_{31}$): Căn cứ mật độ $11\text{ W/m}^2$, tính toán có xét đến hệ số chấn lưu 1,25 và hệ số tác dụng tức thời $n_t$.

Chương này cũng thiết lập sơ đồ điều hòa không khí tuần hoàn một cấp trên đồ thị $I-d$ và $t-d$, kiểm tra hiện tượng đọng sương, và sử dụng phần mềm DK-BIM Daikin để mô phỏng đối chứng kết quả tải lạnh toàn bộ các tầng trước khi tiến hành chọn thiết bị dàn nóng, dàn lạnh.

Chương 3: Tính toán hệ thống thông gió - tạo áp - hút khói

Nội dung chương 3 tập trung tính toán khí động lực học cho 5 phân hệ thông gió:

1. Hệ thống cấp gió tươi: Xác định lưu lượng gió tươi tối thiểu theo định mức người và chức năng phòng, tính toán kích thước ống gió chính, ống nhánh và tổn thất áp suất trên đường ống (thể hiện điển hình qua hệ thống cấp gió tươi Tầng 3).
2. Hệ thống hút gió thải toilet: Tính lưu lượng hút dựa trên số lượng thiết bị vệ sinh, phân bố miệng hút, xác định tổn thất ma sát và tổn thất cục bộ trên tuyến ống, ứng dụng phần mềm Fantech để chọn quạt hút chuyên dụng (tính mẫu cho khu vệ sinh Tầng 2).
3. Hệ thống hút khói hành lang: Trình bày nguyên lý hút khói cưỡng bức khi có hỏa hoạn, tính toán lưu lượng khói sinh ra theo chiều rộng cánh cửa thoát hiểm, tính kích thước đường ống hút khói chính bằng Duct Checker và chọn quạt hút khói Fantech chịu nhiệt.
4. Hệ thống thông gió tầng hầm: Xác định bội số trao đổi không khí cho hầm xe, tính toán lưu lượng cấp và hút, thiết kế mạng lưới đường ống gió kết hợp cảm biến CO, tính tổn thất áp suất và chọn các tổ quạt cấp/hút thông gió tầng hầm từ Fantech.
5. Hệ thống tạo áp cầu thang: Phân tích nguyên lý duy trì áp suất dương trong buồng thang bộ, tính toán lưu lượng gió chống nhiễm khói qua khe cửa khi mở và đóng, xác định kích thước ống dẫn gió tăng áp, kích thước van xả áp tự động qua Duct Checker Pro, tính tổn thất áp suất thủy lực và chọn quạt tạo áp cầu thang đặt tại tầng mái bằng phần mềm Fantech.

Chương 4: Triển khai bản vẽ hệ thống điều hòa không khí và thông gió sử dụng phần mềm Autodesk Revit

Chương 4 giới thiệu tổng quan về phần mềm Autodesk Revit và quy trình thiết kế mô hình BIM cho hệ thống cơ điện lạnh. Tác giả trình bày phương pháp dựng hình không gian 3D cho toàn bộ mạng lưới đường ống gió, cửa gió, thiết bị điều hòa VRV, quạt thông gió và hệ thống đường ống môi chất lạnh từ Tầng 1 đến Tầng 9 và Tầng mái. Dựa trên mô hình số đã thiết lập, tác giả thực hiện bóc tách khối lượng vật tư (chiều dài ống gió, số lượng phụ kiện cút/tê/côn, số lượng miệng gió, mét dài ống đồng) nhằm phục vụ công tác dự toán và lập kế hoạch thi công.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể dựa trên số liệu tính toán có trong văn bản:

• Xác định đầy đủ phụ tải lạnh lý thuyết theo phương pháp Carrier và đối chiếu kiểm chứng độc lập bằng phần mềm DK-BIM Daikin cho toàn bộ 9 tầng của tòa nhà văn phòng, làm sáng tỏ tương quan sai số giữa tính toán giải tích và mô phỏng số.
• Thiết lập chi tiết bảng thông số kích thước hình học, diện tích bao che, mật độ khối lượng kết cấu ($g_d = 364,381\text{ kg/m}^2$), hệ số truyền nhiệt vật liệu tường ngoài ($K_{22tt} = 2,39\text{ W/m}^2\text{K}$), tường trong ($K_{22gt} = 3,39\text{ W/m}^2\text{K}$) và cửa kính ($K_c = 2,07\text{ W/m}^2\text{K}$).
• Hoàn thành tính toán thông số khí động học, tổn thất áp suất ma sát dọc đường và cục bộ, qua đó lựa chọn chính xác các model quạt từ hãng Fantech cho hệ thống cấp gió tươi, hút khí thải toilet, thông gió hầm xe, hút khói hành lang và tăng áp cầu thang bộ.
• Xây dựng thành công mô hình 3D tích hợp hệ HVAC trên nền tảng Autodesk Revit, giải quyết bài toán bố trí không gian trần và cung cấp bảng bóc tách khối lượng vật tư phục vụ thi công.

Đóng góp của tác giả được thể hiện qua việc hệ thống hóa quy trình tính toán kiểm tra hệ thống HVAC theo các phiên bản quy chuẩn, tiêu chuẩn mới (TCVN 5687:2024, QCVN 06:2022/BXD, QCVN 09:2017/BXD); đồng thời làm chủ chuỗi công cụ phần mềm kỹ thuật từ tính tải lạnh (DK-BIM), tính khí động đường ống (Duct Checker, ASHRAE Duct Fitting), chọn quạt (Fantech) đến mô hình hóa thông tin công trình (Autodesk Revit).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế, đề tài tập trung vào việc tính toán kiểm tra năng suất lạnh, lưu lượng thông gió và dựng mô hình Revit cho hệ thống HVAC, chưa đi sâu vào việc thiết kế chi tiết các hệ thống kỹ thuật liên quan khác như hệ thống điện cấp nguồn động lực, hệ thống phòng cháy chữa cháy tự động (sprinkler) hay cấp thoát nước ngưng tụ ngoài phạm vi kết nối thiết bị. Ngoài ra, việc thiếu dữ liệu quan trắc khí hậu cục bộ của thành phố Phan Thiết trong tiêu chuẩn TCVN 5687:2024 buộc tác giả phải sử dụng số liệu trạm lân cận Nha Trang, tạo ra dung sai nhất định so với điều kiện vi khí hậu vi mô thực tế tại bờ biển Bình Thuận.

Về hướng phát triển tiếp theo, nghiên cứu có thể mở rộng theo các hướng:

• Ứng dụng các công cụ mô phỏng năng lượng chuyên sâu theo giờ (như Carrier HAP hoặc EnergyPlus) để đánh giá chi tiết vòng đời năng lượng và chi phí vận hành hàng năm của hệ thống VRV.
• Triển khai phân tích va chạm đa bộ môn (Clash Detection) giữa hệ thống HVAC với hệ thống kết cấu chịu lực và hệ thống cấp thoát nước, chữa cháy trên nền tảng BIM điều phối.
• Tích hợp sâu hơn giải pháp điều khiển tự động hóa tòa nhà (BMS) nhằm giám sát nồng độ CO tầng hầm và điều tiết công suất dàn nóng theo tải thực tế.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Kỹ thuật Công trình, Cơ điện công trình (MEP) đang thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc các học phần thiết kế hệ thống điều hòa không khí - thông gió. Đồng thời, tài liệu cung cấp nguồn tư liệu thực tế cho các kỹ sư HVAC trong việc cập nhật quy trình áp dụng tiêu chuẩn mới TCVN 5687:2024 và QCVN 06:2022/BXD vào thiết kế tòa nhà văn phòng cao tầng.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên môn cao bao gồm:

• Quy trình phân tích và tính toán phụ tải lạnh theo phương pháp giải tích Carrier, đặc biệt là các công thức tính toán bức xạ nhiệt qua kính màu có rèm che và truyền nhiệt qua vách nhiều lớp tiếp giáp không gian không điều hòa.
• Phương pháp tính toán hệ thống thông gió sự cố (tạo áp buồng thang bộ và hút khói hành lang) đáp ứng yêu cầu an toàn PCCC, kết hợp quy trình chọn quạt qua phần mềm Fantech.
• Hướng dẫn ứng dụng thực hành phần mềm Autodesk Revit để dựng hình 3D hệ cơ điện và trích xuất bảng tiên lượng bóc tách khối lượng theo tiêu chuẩn thiết kế BIM.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án phải sử dụng thông số khí tượng của trạm Nha Trang thay vì thành phố Phan Thiết?
Theo Phụ lục B của tiêu chuẩn TCVN 5687:2024, thành phố Phan Thiết không có bảng dữ liệu khí tượng trực tiếp. Do đó, nhóm tác giả căn cứ theo tiêu chuẩn để lựa chọn dữ liệu của trạm quan trắc lân cận gần nhất là Nha Trang với các giá trị: nhiệt độ bầu khô ngoài trời $t_N = 34,6^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_N = 56,6%$, nhiệt độ bầu ướt $27,1^\circ\text{C}$, Enthalpy $I_N = 85,58\text{ kJ/kg}$, số giờ không đảm bảo $m = 200\text{ h/năm}$ và xác suất bảo đảm $P_e = 0,977$.

2. Công trình được thiết kế theo cấp điều hòa không khí nào và vì sao?
Công trình được chọn thiết kế theo điều hòa Cấp II. Cấp này cho phép số giờ không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà từ $m = 150$ đến $200\text{ h/năm}$, tương ứng xác suất bảo đảm $P_e = 0,983 \div 0,977$, phù hợp với công năng tòa nhà văn phòng hành chính kết hợp dịch vụ, đảm bảo hài hòa giữa mức độ tiện nghi nhiệt, chi phí đầu tư và mức tiêu hao năng lượng.

3. Phương pháp nào được sử dụng để tính toán và kiểm chứng tải lạnh của công trình?
Tác giả sử dụng phương pháp giải tích Carrier để tính toán chi tiết từng thành phần nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa tác động vào phòng. Sau đó, phần mềm DK-BIM của Daikin được sử dụng để tính toán tải lạnh mô phỏng nhằm kiểm tra đối chứng và nâng cao độ chính xác trước khi chọn thiết bị.

4. Cấu tạo cửa sổ và kính bao che được chọn để tính bức xạ nhiệt $Q_{11}$ có thông số kỹ thuật như thế nào?
Công trình sử dụng kính calorex màu xanh, chiều dày 6 mm với hệ số hấp thụ $\alpha_k = 0,75$, hệ số phản xạ $\rho_k = 0,05$, hệ số xuyên qua $\tau_k = 0,2$ và hệ số kính $\varepsilon_m = 0,57$. Kính được kết hợp với màn che bên trong màu trung bình có hệ số hấp thụ $\alpha_m = 0,58$, hệ số phản xạ $\rho_m = 0,39$, hệ số xuyên qua $\tau_m = 0,03$ và hệ số mặt trời $\varepsilon_r = 0,65$.

5. Hệ thống thông gió sự cố của tòa nhà gồm những thành phần nào và được tính toán ra sao?
Hệ thống thông gió sự cố gồm hệ thống tạo áp buồng thang bộ thoát hiểm và hệ thống hút khói hành lang, được tính toán dựa trên quy chuẩn QCVN 06:2022/BXD. Kích thước đường ống gió được xác định bằng phần mềm Duct Checker, tổn thất áp suất được tính qua phần mềm ASHRAE Duct Fitting Database, và các thông số hoạt động của quạt hút khói/tạo áp được lựa chọn thông qua phần mềm Fantech.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã hoàn thành toàn diện nhiệm vụ tính toán, kiểm tra hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRV/VRF và các hệ thống thông gió tiện nghi cũng như thông gió sự cố cho công trình Trụ sở Công ty TNHH MTV Xổ số kiến thiết tỉnh Bình Thuận. Bằng việc kết hợp phương pháp giải tích Carrier với phần mềm kiểm chứng DK-BIM và các công cụ thủy lực chuyên dụng, nghiên cứu đã đưa ra các kết quả lựa chọn thiết bị đồng bộ, chính xác theo hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Việc xây dựng hoàn chỉnh mô hình 3D trên nền tảng Autodesk Revit đã khẳng định tính khả thi của giải pháp thiết kế, hỗ trợ hiệu quả cho công tác bóc tách khối lượng, quản lý thi công và vận hành công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1.1 Lý do chọn đề tài: Trong bối cảnh khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chóng, nhu cầu xây dựng các công trình ngày càng gia tăng cả về số lượng lẫn quy mô. Điều này đặt ra yêu cầu ngày càng cao về tính đồng bộ và hiệu quả của các hệ thống kỹ thuật trong công trình. Mỗi công trình hiện đại được hình thành từ sự kết hợp hài hòa giữa nhiều yếu tố quan trọng như kết cấu, kiến trúc, hệ thống điều hòa không khí và thông gió (HVAC), hệ thống phòng cháy chữa cháy, hệ thống điện, cấp thoát nước. Trong đó, hệ thống HVAC đóng vai trò then chốt, không chỉ đảm bảo môi trường không khí trong lành, thoải mái mà còn góp phần nâng cao hiệu suất vận hành tổng thể của công trình.

Mỗi loại công trình, từ văn phòng, khách sạn, chung cư, bệnh viện, trường học đến nhà xưởng, đều có các tiêu chuẩn và yêu cầu thiết kế HVAC riêng biệt. Việc tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn này là yếu tố tiên quyết để đảm bảo chất lượng, hiệu quả vận hành và tiết kiệm năng lượng cho công trình. Do đó, kỹ sư HVAC cần được trang bị đầy đủ kiến thức chuyên môn sâu rộng, kỹ năng thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ thống một cách thành thạo. Đồng thời, họ phải có khả năng phân tích, xử lý sự cố một cách nhanh chóng và hiệu quả, nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và tối ưu nhất.

Tại những năm học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM nhóm đã được tiếp cận và nắm bắt được nguyên lý hoạt động của thiết bị trong lĩnh vực điều hòa không khí cũng như thiết kế một công trình đáp ứng được các yêu cầu của khách hàng. Với lượng kiến thức được trau dồi và học tập tại trường và cùng với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Lê Hồng Sơn nhóm quyết định làm khóa luận với đề tài: ‘Tính toán, kiểm tra kết hợp với dựng mô hình 3D Revit công ty Xổ Số Kiến Thiết Bình Thuận’. Thông qua đề án này, nhóm sẽ củng cố thêm kiến thức về dựng mô hình 3D trong phần mềm Revit cũng như cách áp dụng các tiêu chuẩn, quy chuẩn tính toán thiết kế HVAC cho công trình nhóm đã chọn.2 Mục tiêu nghiên cứu: Nhóm thực hiện đè tài: ‘Tính toán, kiểm tra kết hợp với dựng mô hình 3D Revit về công ty Xổ số kiến thiết Bình Thuận’ nên mục tiêu nghiên cứu sẽ được thực hiện như sau: Nắm rõ nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí, thông gió cho công trình nghiên cứu. Thực hiện công việc tính toán các thông số hệ thống theo các tiêu chuẩn, quy chuẩn.

Sử dụng các phần mềm hỗ trợ cho quá trình tính toán. 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN LÊ HỒNG SƠN 1.3 Giới hạn đề tài: Mục tiêu chính của đề tài tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí và thông gió cho Công ty Xổ Số Kiến Thiết Bình Thuận nên nhóm chỉ tập trung tính toán kiểm tra năng suất lạnh, lưu lượng gió và chọn thiết bị liên quan đến nội dung chính đề tài và không thể hiện các nội dung chi tiết nghiên về thiết kế đối với các hệ khác có trong công trình. Ứng dụng phần mềm Revit cho công trình.4 Tổng quan về điều hòa không khí 1.1 Khái niệm: Điều hòa không khí là quá trình điều chỉnh và duy trì các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng không khí và luồng gió trong một không gian nhất định, nhằm tạo ra điều kiện sống, làm việc thoải mái hoặc đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật trong công nghiệp.