Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong kỹ thuật công trình hiện đại, việc thiết kế hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) đóng vai trò quyết định trong việc bảo đảm điều kiện vi khí hậu tiện nghi, duy trì chất lượng không khí trong nhà và tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng. Đồ án tốt nghiệp "Tính toán kiểm tra, dựng Revit hệ thống điều hòa không khí và thông gió công trình khu căn hộ quảng trường Ecopark" được nhóm tác giả Nguyễn Hồ Trọng Nhân, Trần Quang Thảo và Nguyễn Quang Vinh thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. Đặng Thành Trung tại Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (hoàn thành tháng 7 năm 2024).

Bối cảnh thực tế của đề tài gắn liền với dự án Khu căn hộ Quảng trường Ecopark (tại lô đất HH), do Công ty Cổ phần Tổng công ty Hợp tác Kinh tế Việt Lào làm chủ đầu tư và Công ty Cổ phần Kiến trúc và Đầu tư Xây dựng BNB Việt Nam đảm nhận thiết kế, thi công phần kết cấu, hoàn thiện cùng hệ thống cơ điện (công trình được khởi công ngày 23/09/2023). Dự án tọa lạc tại khu vực Đông Nam Thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An, nằm trên trục đường Nguyễn Sỹ Sách kéo dài kết nối với đường ven đê Sông Lam, hồ điều hòa phường Hưng Dũng, tiếp giáp tuyến đường nối Cửa Lò và Cầu Cửa Hội giữa hai tỉnh Nghệ An – Hà Tĩnh.

Về mặt tự nhiên, công trình nằm trong vùng khí hậu chuyển tiếp Bắc Trung Bộ, chịu ảnh hưởng sâu sắc của hai hình thái thời tiết đối lập: gió mùa Đông Bắc lạnh ẩm vào mùa đông (khoảng 30 đợt/năm) và gió phơn Tây Nam khô nóng vào mùa hạ (kéo dài từ 20 đến 70 ngày/năm), kèm theo bão và áp thấp nhiệt đới tập trung từ tháng 8 đến tháng 10. Khí hậu có biên độ dao động nhiệt độ lớn (nhiệt độ cao tuyệt đối lên tới 42,7°C và thấp tuyệt đối xuống -0,5°C), đặt ra yêu cầu kỹ thuật khắt khe đối với việc duy trì thông số nhiệt ẩm tiện nghi bên trong không gian sống và thương mại.

Về quy mô, đây là công trình dân dụng Cấp I xây dựng trên khu đất rộng 19.196 m² với tổng diện tích sàn xây dựng đạt 104.992,38 m², bao gồm hai phân khu chức năng:

  • Tòa nhà chung cư hỗn hợp: quy mô 30 tầng nổi và 01 tầng hầm, diện tích xây dựng 4.671,52 m².
  • Khối thương mại dịch vụ đa chức năng: quy mô 03 tầng nổi và 02 tầng hầm.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định rõ ràng qua 3 nội dung trọng tâm:

  1. Tính toán kiểm tra phụ tải lạnh của công trình theo phương pháp cân bằng nhiệt Carrier và phần mềm mô phỏng Heatload Daikin; đồng thời đối chiếu kết quả với hồ sơ thiết kế của Công ty BNB Việt Nam và các tiêu chuẩn suất phụ tải diện tích (Daikin Việt Nam, AIRAH của Úc, ASHRAE của Hoa Kỳ).
  2. Tính toán, kiểm tra và xác lập thông số lưu lượng, cột áp cho hệ thống thông gió tiện nghi (cấp khí tươi, hút thải khu vệ sinh, hút thải phòng rác) và hệ thống thông gió - hút khói PCCC (thông gió cơ khí 2 tầng hầm chia theo phân vùng, hút khói hành lang, hút khói phòng diện tích lớn hơn 200 m², tăng áp buồng thang bộ N2, phòng đệm thang bộ, sảnh thang máy và giếng thang máy).
  3. Ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) thông qua phần mềm Autodesk Revit để triển khai mô hình không gian 3D của hệ thống cơ điện (Revit MEP), kiểm tra sự phối hợp không gian và trích xuất bảng tiên lượng khối lượng vật tư, thiết bị.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống điều hòa không khí biến dòng môi chất VRV và mạng lưới thông gió cơ khí, kiểm soát khói sự cố của công trình. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở việc tính toán tải lạnh cho khu vực thương mại dịch vụ điển hình (tầng 1), kiểm tra hệ thống thông gió khối căn hộ, tầng hầm và hệ thống tăng áp hút khói sự cố theo các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng trên nền tảng lý thuyết truyền nhiệt, nhiệt động lực học kỹ thuật và cơ học chất lưu ứng dụng trong kỹ thuật điều hòa không khí và thông gió.

Khung pháp lý và tiêu chuẩn áp dụng

  • QCVN 02:2022/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng. Tác giả trích xuất thông số khí hậu ngoài trời thiết kế mùa hè tại Thành phố Vinh: nhiệt độ bầu khô $t_N = 34,2^\circ\text{C}$, nhiệt độ bầu ướt $t_ư = 29,93^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_N = 73,4%$, dung ẩm $d_N = 25,24\text{ g/kg}$, entanpi $I_N = 99,13\text{ kJ/kg}$, nhiệt độ đọng sương $t_s = 28,75^\circ\text{C}$. Thông số mùa đông: $t_N = 12,6^\circ\text{C}$, $t_ư = 11,7^\circ\text{C}$, $\varphi_N = 90,3%$.
  • TCVN 5687:2024: Tiêu chuẩn thiết kế thông gió và điều hòa không khí. Tác giả lựa chọn thông số vi khí hậu tiện nghi trong nhà cho trạng thái lao động nhẹ/nghỉ ngơi mùa hè: nhiệt độ thiết kế $t_T = 25^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_T = 65%$, vận tốc gió trong vùng làm việc $v = 0,5 \div 0,6\text{ m/s}$.
  • Các tiêu chuẩn đối chiếu phụ tải lạnh theo suất diện tích: Tiêu chuẩn Daikin Việt Nam, Tiêu chuẩn AIRAH (Australian Institute of Refrigeration, Air Conditioning and Heating) và Tiêu chuẩn ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers).

Phương pháp tính toán tải lạnh Carrier

Phương pháp Carrier xác định năng suất lạnh cần thiết thông qua việc tính toán độc lập tổng nhiệt hiện thừa $\sum Q_{ht}$ và tổng nhiệt ẩn thừa $\sum Q_{at}$ thẩm thấu và phát sinh trong không gian điều hòa: $$Q_0 = \sum Q_{ht} + \sum Q_{at}$$

Các thành phần nhiệt thành phần được xác định bằng các công thức giải tích cụ thể:

  1. Nhiệt hiện bức xạ mặt trời qua kính ($Q_{11}$): $$Q_{11} = n_t \cdot Q'{11} = n_t \cdot F \cdot R_K$$ Trong đó $F$ là diện tích kính; $R_K$ là nhiệt bức xạ qua kính loại Antisun có hệ số $\varepsilon{as} = 0,58$, hệ số khung kim loại $\varepsilon_{kh} = 1,17$, xét đến vĩ độ 18° Bắc và các hệ số điều chỉnh độ cao ($\varepsilon_c = 1$), độ chênh nhiệt độ đọng sương ($\varepsilon_{ds} = 0,886$), mây mù ($\varepsilon_{mm} = 1$); $n_t$ là hệ số tác động tức thời tra theo mật độ khối lượng kết cấu bao che trung bình $g_s$ (đối với sàn và tường gạch vữa nặng của công trình, $g_s = 527,47\text{ kg/m}^2$ sàn).
  2. Nhiệt hiện truyền qua kết cấu bao che ($Q_{22}$): Bao gồm nhiệt truyền qua tường ngoại thất ($Q_{22t}$), cửa ra vào ($Q_{22c}$) và kính cửa sổ ($Q_{22k}$): $$Q_{22t} = k_t \cdot F_t \cdot \Delta t$$ Với $\Delta t = t_N - t_T = 34,2 - 25 = 9,2^\circ\text{C}$. Tường xây gạch dày $\delta_g = 0,15\text{ m}$ ($\lambda_g = 0,52\text{ W/mK}$), trát vữa 2 mặt dày $\delta_v = 0,015\text{ m}$ ($\lambda_v = 0,93\text{ W/mK}$); hệ số truyền nhiệt khi tiếp xúc với không gian không điều hòa đạt $k_t = 1,98\text{ W/m}^2\text{K}$. Hệ số truyền nhiệt qua kính cửa sổ chọn $k_k = 5,89\text{ W/m}^2\text{K}$.
  3. Nhiệt truyền qua nền ($Q_{23}$): $$Q_{23} = k \cdot F \cdot \Delta t$$ Với $k = 1,77\text{ W/m}^2\text{K}$ và độ chênh nhiệt độ tính toán $\Delta t = (t_N - t_T) / 2 = 4,6^\circ\text{C}$.
  4. Nhiệt truyền qua mái ($Q_{21}$): Do trần tầng 1 tiếp giáp không gian có điều hòa của tầng trên nên $Q_{21} = 0$.
  5. Nhiệt tỏa từ hệ thống chiếu sáng ($Q_{31}$): $$Q_{31} = n_t \cdot n_d \cdot F \cdot q_s$$ Sử dụng đèn huỳnh quang với hệ số tức thời $n_t = 1$, hệ số đồng thời $n_d = 0,95$, suất phụ tải chiếu sáng khu thương mại dịch vụ $q_s = 16\text{ W/m}^2$.
  6. Các nguồn nhiệt khác gồm nhiệt tỏa từ máy móc ($Q_{32}$), nhiệt hiện và nhiệt ẩn từ người ($Q_4$), nhiệt do gió tươi mang vào ($Q_5$) và nhiệt do gió lọt qua khe cửa ($Q_6$). Quá trình nhiệt ẩm được biểu diễn trên đồ thị $I-d$ theo sơ đồ điều hòa không khí 1 cấp có xét hệ số đi vòng (Bypass Factor - BF), hệ số nhiệt hiện phòng (RSHF), hệ số nhiệt hiện tổng (GSHF) và hệ số nhiệt hiện hiệu dụng (ESHF).

Phương pháp tính toán thông gió và kiểm tra khí động học

  • Cấp gió tươi và hút thải: Tính toán theo tiêu chuẩn vệ sinh dựa trên định mức lưu lượng cho mỗi người và diện tích sàn; tính lưu lượng hút thải nhà vệ sinh và phòng chứa rác theo bội số trao đổi không khí.
  • Khí động học mạng đường ống: Xác định tổn thất áp suất ma sát trên đường ống dẫn khí thẳng kết hợp tổn thất trở lực cục bộ tại các phụ kiện (côn, cút, trạc, van điều chỉnh, miệng gió) nhằm tính toán kiểm tra cột áp toàn phần yêu cầu cho quạt hút và quạt cấp.
  • Phần mềm ứng dụng: Sử dụng phần mềm chuyên dụng Heatload của hãng Daikin để mô phỏng tải lạnh và phần mềm Autodesk Revit để mô hình hóa hình học, phát hiện xung đột không gian và bóc tách khối lượng vật tư kỹ thuật.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 khái quát lịch sử phát triển kỹ thuật HVAC từ thời La Mã cổ đại (hệ thống sưởi sàn hypocaust), thời kỳ Cách mạng Công nghiệp thế kỷ 18 với hệ thống sưởi hơi nước, mốc phát minh máy điều hòa không khí chạy điện hiện đại của Willis Carrier năm 1902, cho đến các cải tiến thế kỷ 20 - 21 về chất làm lạnh không phá hủy tầng ozone và công nghệ điều khiển thông minh. Tác giả trích dẫn thống kê từ Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA): năm 2018 có 1,6 tỷ máy điều hòa hoạt động, tiêu thụ 20% điện năng toàn cầu và dự kiến tăng lên 5,6 tỷ thiết bị vào năm 2050.

Chương này phân loại chi tiết các giải pháp kỹ thuật:

  • Hệ thống điều hòa không khí cục bộ: Gồm máy điều hòa dạng cửa sổ, máy điều hòa kiểu rời, hệ ghép Multi-split và tủ đứng; phân tích ưu điểm (lắp đặt đơn giản, độc lập, chi phí thấp) và nhược điểm (ảnh hưởng thẩm mỹ mặt đứng, giới hạn công suất, tuổi thọ hạn chế).
  • Hệ thống điều hòa không khí trung tâm: So sánh giữa hệ thống Water Chiller (sản xuất nước lạnh 7°C - 12°C, công suất lớn, vận hành ổn định nhưng vốn đầu tư cao, chiếm nhiều diện tích phòng máy) và hệ thống VRV/VRF (Variable Refrigerant Volume/Flow - công nghệ thay đổi lưu lượng môi chất lạnh nhờ biến tần máy nén).

Tác giả quyết định lựa chọn hệ thống điều hòa không khí cấp 1 và kiểm tra hệ thống Daikin VRV cho công trình Khu căn hộ Quảng trường Ecopark, do công trình sở hữu diện tích tầng mái đủ lớn để bố trí cụm dàn nóng giải nhiệt gió, bảo đảm tính thẩm mỹ mặt ngoài tòa nhà và cho phép điều khiển nhiệt độ linh hoạt, độc lập giữa các không gian chức năng. Chương 1 cũng trình bày toàn bộ số liệu kiến trúc, diện tích khu đất 19.196 m², tổng diện tích sàn 104.992,38 m² và bảng thống kê diện tích sàn, chiều cao tầng (6 m), thể tích của 22 không gian chức năng điển hình tại tầng 1.

Chương 2: Tính toán tải lạnh công trình

Chương 2 trình bày toàn bộ quy trình tính toán phụ tải nhiệt theo phương pháp Carrier cho khối thương mại dịch vụ tầng 1. Các bảng tính giải tích được thiết lập chi tiết cho từng không gian:

  • Bảng tính nhiệt bức xạ kính tức thời $Q'{11}$ và nhiệt hiện bức xạ $Q{11}$ theo các hướng địa lý: hướng Tây Bắc ($R_K = 146,318\text{ W/m}^2, n_t = 0,46$), hướng Tây ($R_K = 172,891\text{ W/m}^2, n_t = 0,51$), hướng Đông Bắc ($R_K = 146,318\text{ W/m}^2, n_t = 0,39$), hướng Đông ($R_K = 172,891\text{ W/m}^2, n_t = 0,46$), hướng Bắc ($R_K = 20,182\text{ W/m}^2, n_t = 0,8$) và hướng Nam ($R_K = 14,8\text{ W/m}^2, n_t = 0,58$).
  • Bảng tính toán các thành phần nhiệt truyền qua tường bao che ($Q_{22t}$), cửa sổ kính ($Q_{22k}$), nhiệt truyền qua nền ($Q_{23}$ với hệ số $k = 1,77\text{ W/m}^2\text{K}, \Delta t = 4,6^\circ\text{C}$), nhiệt chiếu sáng ($Q_{31}$ với suất $16\text{ W/m}^2$).
  • Phân tích nhiệt từ máy móc, thiết bị văn phòng, nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người phát tán, nhiệt do gió tươi và gió lọt. Kiểm tra điều kiện đọng sương trên bề mặt vách bao che.
  • Mô phỏng tải lạnh bằng phần mềm Heatload Daikin: thiết lập Project Outlines, nhập thông số khí hậu Vinh, khai báo đặc tính vách, cấu trúc tường gạch vữa, hệ số truyền nhiệt, lịch trình vận hành trong ngày, mật độ người và thiết bị.
  • Đối chiếu so sánh tải lạnh tính toán giữa phương pháp Carrier, phần mềm Heatload Daikin, các tiêu chuẩn suất phụ tải diện tích (Daikin Việt Nam, AIRAH, ASHRAE) với số liệu của đơn vị tư vấn thiết kế (Công ty BNB Việt Nam).
  • Phân tích sơ đồ điều hòa không khí 1 cấp trên đồ thị $I-d$, xác định điểm hòa trộn, năng suất gió yêu cầu và hiệu chỉnh tải lạnh sau khi xét đến hệ số đi vòng dàn lạnh (BF) và các hệ số nhiệt hiện phòng.

Chương 3: Tính toán hệ thống thông gió

Chương 3 giải quyết bài toán thông gió tiện nghi và thông gió - kiểm soát khói sự cố theo yêu cầu PCCC cho toàn bộ tổ hợp công trình:

  • Cấp gió tươi: Xác định nguyên lý cấp khí tươi vào không gian điều hòa, tính lưu lượng gió tươi yêu cầu cho các căn hộ và khu thương mại dịch vụ; tính toán tổn thất trở lực mạng đường ống để kiểm tra cột áp quạt cấp.
  • Hệ thống hút gió thải: Thiết lập bảng tính lưu lượng và tổn thất áp suất kiểm tra cột áp cho mạng đường ống hút thải khu vệ sinh (WC) và hệ thống hút gió thải buồng rác của khối chung cư.
  • Hệ thống thông gió cơ khí tầng hầm: Phân chia mặt bằng Hầm 1 và Hầm 2 thành 10 phân vùng (Zone 1 đến Zone 6 thuộc Hầm 1; Zone 7 đến Zone 10 thuộc Hầm 2). Tính toán lưu lượng cấp gió tươi, lưu lượng hút gió thải và kiểm tra cột áp quạt khói thải (ký hiệu quạt EAF-H1-Z1-01, EAF-H1-Z1-02,...) và quạt cấp bù khí (SAF-H1-Z1-01, SAF-H1-Z1-02,...).
  • Hệ thống hút khói và tăng áp PCCC:
    • Hút khói hành lang: Tính toán lưu lượng và cột áp quạt hút khói hành lang (SEF-R-1, 2, 3) và quạt cấp bù khí tươi hành lang (SPF-R-9).
    • Hút khói gian phòng: Tính toán hệ thống hút khói cho các phòng có diện tích lớn hơn 200 m² (quạt SEF-T3-03, 04) kèm hệ thống bù khí (quạt SPF-T1~3-01).
    • Hệ thống tăng áp chống tụ khói: Tính toán áp suất dư và lưu lượng khí cấp để ngăn khói xâm nhập cho buồng thang bộ thoát hiểm loại N2, phòng đệm thang bộ, sảnh thang máy thường, phòng đệm thang máy chữa cháy và giếng thang máy (sử dụng các quạt tăng áp ký hiệu SPF-R-1 đến SPF-R-8 và SPF-TM-1 đến SPF-TM-4).

Chương 4: Triển khai mô hình 3D bằng phần mềm Revit

Chương 4 mô tả quy trình ứng dụng công nghệ BIM thông qua phần mềm Autodesk Revit (Revit MEP):

  • Thiết lập môi trường dự án, liên kết mô hình kiến trúc và kết cấu của công trình Khu căn hộ Quảng trường Ecopark.
  • Dựng hình hệ thống đường ống gió cấp, gió hồi, gió thải, hút khói sự cố và tăng áp buồng thang; bố trí các phụ kiện đường ống (cút, côn, lượn, tê), van chặn lửa ngăn khói gắn động cơ (MFD), van điều chỉnh lưu lượng (VCD, OBD), lưới chắn côn trùng (LCCT) và các miệng phân phối gió.
  • Dựng mô hình mạng lưới đường ống đồng dẫn gas lạnh nối các dàn nóng trên mái với các dàn lạnh trong nhà (FCU, cassette).
  • Trích xuất bản vẽ layout mặt bằng thông gió tầng hầm 1 trên khổ giấy tiêu chuẩn A1 và lập các bảng thống kê tự động bóc tách khối lượng vật tư MEP.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các kết quả đạt được từ việc tính toán kiểm tra phụ tải lạnh và khí động học hệ thống thông gió; đưa ra các kiến nghị kỹ thuật phục vụ giai đoạn triển khai thi công, lắp đặt thiết bị Daikin VRV và vận hành an toàn hệ thống kiểm soát khói PCCC của tòa nhà.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống cơ điện của công trình được thiết kế theo cấu trúc kỹ thuật phân tán kết hợp trung tâm:

  • Hệ thống điều hòa không khí: Áp dụng hệ thống Daikin VRV, sử dụng máy nén biến tần cho phép điều chỉnh công suất lạnh bám sát tải nhiệt thực tế. Dàn nóng đặt trên sân thượng giúp giảm thiểu tiếng ồn và giải nhiệt gió thuận lợi. Mạng ống đồng dẫn gas lạnh được phân nhánh qua các bộ chia ga (refnet joint) đưa môi chất đến từng dàn lạnh FCU âm trần nối ống gió hoặc cassette bố trí trong các không gian thương mại dịch vụ và căn hộ.
  • Hệ thống phân phối khí và van kỹ thuật:
    • Tuyến ống gió chế tạo bằng tôn mạ kẽm bọc cách nhiệt bảo ôn chống đọng sương.
    • Sử dụng van điện ngăn khói, chặn lửa (MFD - Motor Fire Damper) tại các vị trí tuyến ống xuyên tường ngăn cháy, bảo đảm cách ly vùng cháy khi có sự cố.
    • Van điều chỉnh lưu lượng đường ống VCD (Volume Control Damper) và van điều chỉnh lưu lượng tại cổ miệng gió OBD (Opposed Blade Damper) dùng để cân bằng áp suất và phân chia lưu lượng gió.
    • Cửa lấy gió ngoài trời và xả khí thải trang bị lưới chắn côn trùng (LCCT).
  • Mô hình hóa thông tin công trình (BIM/Revit MEP):
    • Bản vẽ thiết kế 2D được chuyển đổi thành mô hình số 3D chi tiết trên nền tảng Revit. Toàn bộ cao độ đáy ống, tâm ống, khoảng cách treo giá đỡ và các giao cắt với dầm, cột, ống cấp thoát nước, máng cáp điện đều được kiểm tra trực quan nhằm tránh xung đột không gian (clash detection).
    • Tự động hóa trích xuất 7 bảng khối lượng vật tư chính của dự án:
      1. Bảng khối lượng diện tích ống gió công trình ($m^2$).
      2. Bảng khối lượng phụ kiện ống gió (cút, tê, côn thu, góc lượn).
      3. Bảng khối lượng fitting đường ống.
      4. Bảng khối lượng miệng gió cấp, miệng gió hồi, miệng hút thải, miệng thổi tăng áp.
      5. Bảng khối lượng chiều dài các chủng loại ống đồng dẫn môi chất lạnh.
      6. Bảng khối lượng và chủng loại quạt thông gió, quạt hút khói, quạt tăng áp PCCC.
      7. Bảng khối lượng thiết bị dàn nóng và dàn lạnh công trình.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán phụ tải lạnh tầng 1 (Phương pháp Carrier)

Quá trình tính toán chi tiết cho 22 khu vực tại tầng 1 (chiều cao 6 m, thể tích từ 369,84 m³ đến 1.326,4 m³) đã lượng hóa được toàn bộ các thành phần nhiệt hiện thừa thẩm thấu qua kết cấu bao che và nhiệt nội sinh.

Ký hiệu phòng / Khu vực Diện tích ($m^2$) Nhiệt bức xạ kính $Q_{11}$ (W) Nhiệt bao che $Q_{22}$ (W) Nhiệt qua nền $Q_{23}$ (W) Nhiệt chiếu sáng $Q_{31}$ (W)
TMDV - A0101 93,65 688 2.391 762 1.423
TMDV - A0102 98,41 0 1.869 801 1.496
TMDV - A0103 131,63 0 787 1.072 2.001
TMDV - A0105A 126,33 0 1.486 1.029 1.920
TMDV - A0105 121,07 0 2.481 986 1.840
TMDV - A0106 98,59 64 2.659 803 1.499
TMDV - A0109 61,64 997 3.088 502 937
TMDV - A0110 70,56 997 2.065 574 1.073
TMDV - A0111 117,20 1.272 3.781 954 1.781
TMDV - B0101 93,65 728 2.445 762 1.423
TMDV - B0102 98,41 0 1.869 801 1.496
TMDV - B0106 96,82 425 2.659 788 1.472
TMDV - B0108 107,41 2.347 1.876 875 1.633
TMDV - B0109 61,64 182 3.088 502 937
TMDV - B0110 70,56 182 2.065 574 1.073
TMDV - B0111 117,20 233 3.781 954 1.781
OPEN SHOP 01 221,07 0 2.437 1.800 3.360
OPEN SHOP 02 221,07 0 2.437 1.800 3.360

Kết quả tính toán kiểm tra hệ thống thông gió và chọn quạt

  • Đã xác định lưu lượng và cột áp quạt hút thải khu vệ sinh và phòng chứa rác của khối căn hộ.
  • Hoàn thành tính toán thủy lực và kiểm tra lựa chọn quạt cho hệ thống thông gió hầm 1 và hầm 2 qua 10 phân khu chức năng (quạt hút khói/thải EAF-H1-Z1-01, EAF-H1-Z1-02 và quạt cấp khí tươi SAF-H1-Z1-01,02).
  • Xác lập đầy đủ thông số lưu lượng và cột áp cho hệ thống an toàn PCCC gồm:
    • Quạt hút khói hành lang SEF-R-1, 2, 3 và quạt bù gió hành lang SPF-R-9.
    • Quạt hút khói phòng diện tích trên 200 m² (SEF-T3-03, 04) và quạt bù gió (SPF-T1~3-01).
    • Cụm quạt tạo áp cầu thang bộ N2, phòng đệm thang bộ, sảnh thang máy và giếng thang máy (quạt SPF-R-1 đến SPF-R-8 và SPF-TM-1 đến 4).

Đóng góp của đề tài

  1. Kiểm chứng độc lập hồ sơ thiết kế: Đưa ra kết quả so sánh đối chứng đa chiều giữa phương pháp tính giải tích Carrier, phần mềm chuyên hãng Heatload Daikin, các tiêu chuẩn suất phụ tải diện tích quốc tế (Daikin, AIRAH, ASHRAE) với hồ sơ thiết kế do Công ty BNB Việt Nam lập. Điều này giúp phát hiện các độ lệch phụ tải, đánh giá mức độ an toàn và độ tin cậy của việc chọn công suất máy.
  2. Chuẩn hóa quy trình kỹ thuật kết hợp BIM: Xây dựng quy trình khép kín từ khâu tính toán vi khí hậu, thủy lực đường ống đến mô hình hóa số 3D bằng Revit MEP, cho phép xuất tiên lượng bóc tách khối lượng vật tư chính xác phục vụ công tác lập dự toán và thi công công trình thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Quá trình tính toán chi tiết phụ tải lạnh giải tích Carrier mới chỉ tập trung phân tích sâu cho tầng 1 (khối thương mại dịch vụ) và các căn hộ điển hình, chưa trình bày chi tiết toàn bộ các tầng trong tòa tháp 30 tầng do khối lượng tính toán quá lớn.
  • Số liệu tính toán cân bằng nhiệt chủ yếu tập trung vào chế độ làm mát mùa hè cực đại theo QCVN 02:2022/BXD tại Thành phố Vinh; chưa thực hiện mô phỏng phân tích tiêu thụ năng lượng động học toàn niên (annual dynamic energy simulation).
  • Hệ thống thông gió tầng hầm và hút khói sự cố mới dừng lại ở phương pháp tính toán thủy lực mạng đường ống truyền thống, chưa thực hiện mô phỏng số động lực học dòng lưu chất (CFD) để đánh giá trường vận tốc gió, phân bố nhiệt và nồng độ khói/khí CO thực tế trong không gian ngầm.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng mô phỏng CFD (Computational Fluid Dynamics) cho không gian tầng hầm và các trục tăng áp buồng thang thoát hiểm khi mở cửa thoát nạn để đánh giá sự phân bố áp suất và khói thực tế khi xảy ra hỏa hoạn.
  • Thực hiện bài toán phân tích hiệu quả năng lượng tổng thể theo mùa vụ và đánh giá chi phí vòng đời (LCC - Life Cycle Cost) của hệ thống Daikin VRV trong điều kiện khí hậu miền Trung.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho:

  • Sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật Nhiệt, Điện lạnh và Kỹ thuật Cơ điện công trình (MEP): Cung cấp phương pháp mẫu mực về tính toán tải lạnh giải tích theo phương pháp Carrier, các bước thiết lập thông số trên phần mềm Heatload Daikin và phương pháp xây dựng sơ đồ điều hòa không khí 1 cấp trên đồ thị $I-d$.
  • Kỹ sư thiết kế HVAC và tư vấn giám sát: Cung cấp tài liệu tham khảo thực tế về quy trình tính toán hệ thống thông gió sự cố, hút khói hành lang, hút khói phòng diện tích lớn và hệ thống tăng áp buồng thang bộ N2, phòng đệm thang máy theo các tiêu chuẩn TCVN 5687:2024 và quy chuẩn PCCC hiện hành.
  • Kỹ sư mô hình hóa BIM: Tham khảo phương pháp dựng hình Revit MEP cho hệ thống ống gió, ống đồng và cách thức thiết lập bảng thống kê (schedules) trích xuất khối lượng vật tư chính xác từ mô hình 3D.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Khu căn hộ Quảng trường Ecopark có quy mô xây dựng và cấp công trình như thế nào?

Công trình là công trình dân dụng Cấp I, được xây dựng trên khu đất có diện tích 19.196 m² tại lô HH, trục đường Nguyễn Sỹ Sách kéo dài, Thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An. Dự án có tổng diện tích sàn xây dựng là 104.992,38 m², bao gồm hai khối chính: Tòa nhà chung cư hỗn hợp cao 30 tầng nổi kèm 01 tầng hầm (diện tích xây dựng 4.671,52 m²) và Khối thương mại dịch vụ đa chức năng cao 03 tầng nổi kèm 02 tầng hầm.

2. Thông số vi khí hậu ngoài trời và trong nhà được tác giả lựa chọn để tính toán tải lạnh là bao nhiêu?

Theo QCVN 02:2022/BXD tại Thành phố Vinh, thông số ngoài trời mùa hè dùng để tính toán gồm nhiệt độ bầu khô $t_N = 34,2^\circ\text{C}$, nhiệt độ bầu ướt $t_ư = 29,93^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_N = 73,4%$, entanpi $I_N = 99,13\text{ kJ/kg}$, dung ẩm $d_N = 25,24\text{ g/kg}$. Thông số trong nhà bảo đảm tiện nghi nhiệt theo TCVN 5687:2024 được chọn ở nhiệt độ $t_T = 25^\circ\text{C}$ và độ ẩm tương đối $\varphi_T = 65%$.

3. Tại sao tác giả lại lựa chọn hệ thống điều hòa không khí Daikin VRV cho công trình?

Hệ thống điều hòa không khí trung tâm Daikin VRV (Variable Refrigerant Volume) được chọn vì công trình có diện tích sàn mái lớn, đủ không gian bố trí các cụm dàn nóng giải nhiệt gió. Hệ thống này sử dụng máy nén biến tần cho phép điều chỉnh công suất lạnh linh hoạt theo phụ tải từng phòng, có khả năng điều khiển độc lập giữa các căn hộ/khu thương mại mà không gây ảnh hưởng lẫn nhau, đồng thời bảo đảm mỹ quan mặt đứng kiến trúc hơn so với máy điều hòa cục bộ.

4. Hệ thống thông gió và kiểm soát khói PCCC trong đồ án gồm những hạng mục nào?

Hệ thống bao gồm: cấp gió tươi cho căn hộ và khối thương mại; hút khí thải khu vệ sinh (WC) và phòng rác; thông gió cơ khí cấp/hút cho Hầm 1 và Hầm 2 (chia làm 10 phân vùng); hút khói hành lang kèm bù gió tươi; hút khói phòng có diện tích lớn hơn 200 m² kèm bù gió; và hệ thống tạo áp chống tụ khói cho buồng thang bộ thoát hiểm N2, phòng đệm thang bộ, sảnh thang máy thường, phòng đệm thang máy chữa cháy và giếng thang máy.

5. Phần mềm Autodesk Revit được ứng dụng để giải quyết nhiệm vụ gì trong đồ án?

Phần mềm Autodesk Revit được sử dụng để xây dựng mô hình không gian 3D chi tiết (Revit MEP) cho toàn bộ mạng lưới đường ống gió, phụ kiện van (MFD, VCD, OBD), miệng gió, đường ống đồng và các thiết bị quạt, dàn nóng, dàn lạnh. Qua đó, mô hình giúp kiểm tra xung đột không gian với hệ kết cấu và tự động hóa xuất 7 bảng thống kê khối lượng vật tư phục vụ thi công và dự toán.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của nhóm tác giả đã hoàn thành việc tính toán kiểm tra phụ tải lạnh và hệ thống thông gió tiện nghi cũng như thông gió PCCC cho công trình Khu căn hộ Quảng trường Ecopark tại Thành phố Vinh. Nghiên cứu kết hợp phương pháp giải tích Carrier truyền thống, phần mềm chuyên dụng Heatload Daikin và tiêu chuẩn TCVN 5687:2024, QCVN 02:2022/BXD để đối chứng với hồ sơ thiết kế của Công ty BNB Việt Nam. Việc ứng dụng thành công phần mềm Autodesk Revit để dựng mô hình 3D và trích xuất bảng tiên lượng khối lượng vật tư đã khẳng định tính thực tiễn và hoàn thiện của giải pháp kỹ thuật được đề xuất.