Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế hội nhập và phát triển hạ tầng du lịch - dịch vụ tại Việt Nam, việc xây dựng các tổ hợp khách sạn và trung tâm hội nghị quy mô lớn đòi hỏi hệ thống kỹ thuật cơ điện (MEP), đặc biệt là hệ thống điều hòa không khí và thông gió (HVAC), phải đáp ứng đồng thời các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về tiện nghi nhiệt, chất lượng không khí, độ ồn và hiệu quả sử dụng năng lượng. Đối với các công trình khách sạn cao cấp tiêu chuẩn 5 sao, hệ thống vi khí hậu không chỉ phục vụ nhu cầu sinh hoạt mà còn quyết định trực tiếp đến chất lượng dịch vụ và độ an toàn công trình.

Đồ án tốt nghiệp "Tính toán, kiểm tra hệ thống điều hòa không khí khách sạn DoubleTree by Hilton Hạ Long Bay và triển khai bản vẽ bằng phần mềm Revit MEP" của nhóm tác giả Hoàng Đăng Khánh và Trần Trọng Phúc (ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật, kiểm tra phụ tải lạnh và mô hình hóa hệ thống HVAC cho một công trình cao tầng thực tế.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể gồm:

  1. Tính toán phụ tải lạnh toàn diện cho công trình bằng phương pháp giải tích truyền thống (phương pháp Carrier).
  2. Kiểm tra, đối chứng phụ tải lạnh bằng phần mềm tính toán chuyên dụng Trane Trace 700.
  3. Tính toán các hệ thống thông gió cơ khí: lưu lượng gió tươi (PAU) và thông gió hút thải cho khu vực nhà vệ sinh, nhà bếp.
  4. Tính toán hệ thống an toàn phòng cháy chữa cháy (PCCC): hệ thống hút khói hành lang, hút khói phòng và hệ thống tạo áp cầu thang bộ thoát hiểm, giếng thang máy.
  5. Lựa chọn sơ bộ các thiết bị chính của hệ thống: cụm máy làm lạnh nước (Water-cooled Chiller), tháp giải nhiệt, bơm nước lạnh, bơm giải nhiệt, dàn lạnh FCU và thiết bị xử lý không khí sơ bộ (PAU/AHU).
  6. Ứng dụng phần mềm Duct Sizer để tính toán kích thước mạng đường ống gió.
  7. Ứng dụng phần mềm Autodesk Revit MEP để triển khai mô hình không gian 3D, phối hợp xử lý va chạm kỹ thuật, bóc tách bảng khối lượng thiết bị - vật tư và hoàn thiện hồ sơ bản vẽ kỹ thuật.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điều hòa không khí trung tâm Water Chiller kết hợp VRV, hệ thống thông gió, hút khói và tạo áp.
  • Phạm vi không gian: Dự án khách sạn DoubleTree by Hilton Hạ Long Bay, tọa lạc tại Khu 4, phường Bãi Cháy, TP. Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh. Công trình được xây dựng trên khu đất $17.329\text{ m}^2$, quy mô gồm 27 tầng nổi, 2 tầng hầm và 1 tầng mái.
  • Phạm vi kỹ thuật: Tập trung vào phần Cơ (HVAC), bao gồm hệ thống đường ống thông gió và mạng đường ống nước lạnh Chiller; triển khai bản vẽ chi tiết cho tầng 8, tầng 15 và các khu vực gian máy kỹ thuật (phòng Chiller tầng 2, trạm tháp giải nhiệt tầng 27).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết nhiệt động lực học không khí ẩm, lý thuyết truyền nhiệt và cân bằng nhiệt ẩm trong công trình xây dựng. Hệ thống quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật được sử dụng bao gồm:

  • TCVN 5687:2010: Thông gió - Điều hòa không khí - Tiêu chuẩn thiết kế (sử dụng Phụ lục A để chọn thông số vi khí hậu trong nhà; Phụ lục B xác định thông số khí hậu ngoài trời tại Quảng Ninh; Phụ lục F quy định tiêu chuẩn cấp gió tươi; Phụ lục G quy định bội số trao đổi không khí).
  • TCXDVN 175:2005: Mức ồn tối đa cho phép trong công trình công cộng.
  • Phương pháp tính toán phụ tải lạnh theo sổ tay kỹ thuật Carrier và tài liệu thiết kế hệ thống điều hòa không khí của PGS.TS. Nguyễn Đức Lợi.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ tính toán

  1. Phương pháp giải tích cân bằng nhiệt ẩm (Carrier): Tính toán riêng biệt tổng nhiệt hiện thừa ($Q_{ht}$) và nhiệt ẩn thừa ($Q_{at}$) tác động vào không gian điều hòa từ các nguồn nhiệt thành phần:
    • Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính ($Q_{11}$): $Q_{11} = n_t \times Q_{bt}$, phụ thuộc vào diện tích kính, cường độ bức xạ $R_T$, hệ số mây mù, hệ số khung kim loại ($\varepsilon_{kh} = 1{,}17$), hệ số kính ($\varepsilon_m = 1$), hệ số màn che Brella ($\varepsilon_r = 0{,}33$) và hệ số tác động tức thời ($n_t$).
    • Nhiệt hiện truyền qua mái ($Q_{21}$): $Q_{21} = k \times F \times \Delta t_{tđ}$, với $k$ mái bằng bê tông là $1{,}42\text{ W/m}^2\text{K}$ (mùa hè).
    • Nhiệt hiện truyền qua kết cấu bao che ($Q_{22}$): tường dày $250\text{ mm}$ gồm gạch $220\text{ mm}$ phủ vữa hai mặt ($k = 2{,}20\text{ W/m}^2\text{K}$ tiếp xúc ngoài trời, $k = 1{,}98\text{ W/m}^2\text{K}$ tiếp xúc không gian đệm); cửa gỗ ($k = 2{,}65\text{ W/m}^2\text{K}$); kính 2 lớp cách khoảng $25\text{ mm}$ ($k = 2{,}89\text{ W/m}^2\text{K}$).
    • Nhiệt truyền qua sàn/nền ($Q_{23}$): sàn bê tông dày $300\text{ mm}$ phủ vữa ($k = 2{,}15\text{ W/m}^2\text{K}$).
    • Nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng ($Q_{31}$) và thiết bị điện máy móc ($Q_{32}$).
    • Nhiệt hiện và nhiệt ẩn tỏa ra từ người ($Q_4$): tính toán theo mức độ hoạt động và nhiệt độ phòng ($q_h = 74\text{ W/người}$, $q_a = 56\text{ W/người}$ cho khách sạn ở $23^\circ\text{C}$).
    • Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào ($Q_{51}$) cùng nhiệt rò lọt qua khe cửa ($Q_{52}$).
  2. Phương pháp mô phỏng số: Ứng dụng phần mềm Trane Trace 700 để mô hình hóa hình học công trình, thiết lập lịch trình vận hành và tính toán phụ tải lạnh theo từng zone nhằm kiểm tra chéo với phương pháp giải tích.
  3. Phần mềm chuyên dụng hỗ trợ:
    • AirCalc: Tra cứu và tính toán thông số trạng thái không khí ẩm, nhiệt độ đọng sương ($t_{ds} = 27{,}05^\circ\text{C}$) và dung ẩm ($d$).
    • Duct Sizer: Tính toán thủy lực mạng ống gió, xác định tiết diện đường ống dựa trên lưu lượng và giới hạn vận tốc gió.
    • Autodesk Revit MEP: Dựng mô hình thông tin công trình (BIM 3D), phối hợp không gian và xuất khối lượng vật tư.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Giải pháp kỹ thuật hệ thống HVAC

  • Hệ thống nguồn lạnh trung tâm: Khách sạn sử dụng hệ thống Water-cooled Chiller gồm 03 máy Chiller giải nhiệt bằng nước, bố trí tại gian máy tầng kỹ thuật (Tầng 2). Mỗi máy được lựa chọn đáp ứng khoảng 40% tổng phụ tải lạnh công trình. Chế độ nhiệt độ nước lạnh cung cấp là $7^\circ\text{C}$ và nhiệt độ nước hồi là $14^\circ\text{C}$ ($\Delta t = 7^\circ\text{C}$).
  • Hệ thống bơm và phân phối nước lạnh: Sử dụng cụm 04 bơm nước lạnh trang bị biến tần VFD (03 bơm vận hành định mức, 01 bơm dự phòng) để luân chuyển nước lạnh đến các dàn FCU (phòng nghỉ, văn phòng, nhà hàng, sảnh) và các khối xử lý gió tươi PAU.
  • Hệ thống giải nhiệt Chiller: Bố trí 03 tháp giải nhiệt tại tầng mái (Tầng 27), kết nối với 04 bơm nước giải nhiệt biến tần VFD (03 chạy, 01 dự phòng) đặt tại phòng máy tầng 2. Thông số nhiệt độ nước giải nhiệt vào/ra bình ngưng là $38{,}3^\circ\text{C} / 32{,}8^\circ\text{C}$.
  • Thiết bị đầu cuối và hệ thống sưởi:
    • Sử dụng dàn lạnh FCU âm trần nối ống gió (Concealed Ducted FCU) cho các phòng ngủ và khu vực dịch vụ. Mỗi khu vực điều hòa lắp đặt bộ điều khiển nhiệt độ độc lập kết nối về hệ thống quản lý.
    • Phục vụ mùa đông: FCU được tích hợp sẵn cụm điện trở sưởi tại nhà máy sản xuất để đảm bảo an toàn vận hành và duy trì nhiệt độ theo tiêu chuẩn của nhà quản lý khách sạn.
    • Hệ thống thoát nước ngưng: Ống dẫn dốc $\ge 1%$, trang bị bẫy mùi tại ngõ ra và bơm thoát nước ngưng tích hợp cho các dàn âm trần.
  • Hệ thống thông gió, hút khói và tạo áp:
    • Hệ thống cấp gió tươi sử dụng PAU kết hợp đường ống gió tôn kẽm bọc cách nhiệt.
    • Hệ thống hút khói sự cố hành lang và phòng lớn đảm bảo vận tốc thoát hiểm khi có hỏa hoạn.
    • Hệ thống quạt tạo áp cầu thang bộ và giếng thang máy duy trì áp suất dương ngăn khói xâm nhập.
                    +--------------------------------+
                    |  03 Tháp giải nhiệt (Tầng mái) |
                    +---------------+----------------+
                                    | (Nước giải nhiệt 38.3°C / 32.8°C)
                    +---------------+----------------+
                    |  04 Bơm nước giải nhiệt (VFD)  |
                    +---------------+----------------+
                                    |
+-----------------------------------v-----------------------------------+
|               03 Cụm Water-cooled Chiller (Tầng 2)                    |
|                (Chế độ nước lạnh: Vào 14°C / Ra 7°C)                  |
+-----------------------------------+-----------------------------------+
                                    |
                    +---------------+----------------+
                    |    04 Bơm nước lạnh (VFD)      |
                    +---------------+----------------+
                                    | (Mạng ống phân phối nước lạnh)
        +---------------------------+---------------------------+
        |                                                       |
+-------v-----------------------+               +---------------v---------------+
| Các khối PAU (Cấp gió tươi)   |               | Dàn lạnh FCU giấu trần nối ống |
| Kết hợp quạt thông gió & hút  |               | gió tích hợp sưởi điện trở    |
| khói PCCC                     |               | (Phòng khách sạn, nhà hàng)   |
+-------------------------------+               +-------------------------------+

Triển khai mô hình không gian bằng Autodesk Revit MEP

  • Xây dựng mô hình 3D cho hai hệ thống cơ khí chính: mạng lưới ống thông gió (cấp gió tươi, hút thải, hút khói) và mạng lưới đường ống nước lạnh Chiller.
  • Triển khai mặt bằng kỹ thuật, kiểm soát xung đột không gian giữa đường ống với cấu kiện dầm sàn tại tầng 8, tầng 15 và trạm bơm, phòng máy Chiller tầng 2, tháp giải nhiệt tầng 27.
  • Tự động hóa công tác trích xuất bảng thống kê khối lượng thiết bị, phụ kiện đường ống (Fitting, Valve, Louver, Grille) trực tiếp từ mô hình BIM.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về điều hòa không khí

Chương này tổng kết cơ sở lý thuyết về điều hòa không khí và vai trò của việc kiểm soát vi khí hậu trong công trình thương mại - dịch vụ. Tác giả phân tích ưu - nhược điểm của các hệ thống điều hòa phổ biến: hệ thống cục bộ, hệ thống biến đổi lưu lượng môi chất VRV/VRF, hệ thống Water Chiller và thiết bị thông gió thu hồi nhiệt (HRV). Trên cơ sở quy mô công trình DoubleTree by Hilton Hạ Long Bay (diện tích $17.329\text{ m}^2$, 27 tầng nổi, 2 tầng hầm), tác giả xác định phương án sử dụng hệ thống trung tâm Water Chiller kết hợp hệ thống VRV là tối ưu về mặt không gian kiến trúc và tiết kiệm điện năng. Chương 1 cũng trình bày các tiêu chí thiết kế, chỉ tiêu lựa chọn thiết bị Chiller, bơm VFD, tháp giải nhiệt và thiết bị đầu cuối FCU/PAU.

Chương 2: Tính tải lạnh

Chương 2 trình bày toàn bộ quy trình tính toán phụ tải lạnh theo phương pháp Carrier và đối chứng bằng Trace 700:

  • Thiết lập thông số thiết kế: Cấp điều hòa được chọn là Cấp 1 (hệ số bảo đảm $K_{bđ} = 1{,}000$, số giờ không bảo đảm $m = 0\text{ h/năm}$). Thông số tính toán mùa hè ngoài trời tại Hạ Long: $t_N = 34{,}6^\circ\text{C}$, $\varphi_N = 65%$, áp suất khí quyển $1001{,}3\text{ mbar}$; mùa đông: $t_N = 8{,}4^\circ\text{C}$, $\varphi_N = 83%$.
  • Thông số tiện nghi trong nhà: Phòng khách sạn ($22^\circ\text{C}$, $\varphi \le 55%$, mức ồn NC 30-35); Nhà hàng ($22^\circ\text{C}$, $\varphi \le 55%$, NC 35); Toilet công cộng ($24^\circ\text{C}$, $\varphi \le 60%$).
  • Tính toán các nguồn nhiệt thành phần: Xác định chi tiết nhiệt bức xạ qua kính ($Q_{11}$ theo 4 hướng Đông Bắc, Tây Nam, Tây Bắc, Đông Nam), nhiệt truyền qua kết cấu bao che ($Q_{21}, Q_{22}, Q_{23}$), nhiệt do đèn led ($Q_{31}$), nhiệt máy móc thiết bị phòng ($Q_{32}$), nhiệt tỏa từ người ($Q_4$), nhiệt do cấp gió tươi ($Q_{51}$) và nhiệt do gió lọt qua khe ($Q_{52}$).
  • Thành lập sơ đồ điều hòa không khí: Phân tích các sơ đồ nhiệt ẩm trên đồ thị $I-d$ và $t-d$, lựa chọn sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp cho mùa hè và sơ đồ thẳng kết hợp sưởi điện trở cho mùa đông.
  • Tính chọn thiết bị chính: Lựa chọn cụm 03 máy Chiller giải nhiệt nước, tính chọn công suất tháp giải nhiệt, tính chọn dàn FCU cho từng phòng (ví dụ phòng mẫu L09-17 tầng 9), tính chọn PAU cấp gió tươi, xác định đường kính mạng ống nước lạnh và tính lưu lượng cụm 04 bơm nước lạnh/bơm nước giải nhiệt.
Hướng công trình Bức xạ lớn nhất $R_{T\max}\text{ (W/m}^2\text{)}$ Bức xạ ngoài $R_N\text{ (W/m}^2\text{)}$ Lượng nhiệt vào phòng $R_K\text{ (W/m}^2\text{)}$ Hệ số tức thời $n_t$ (có rèm)
Đông Bắc 486 552,27 127,19 0,27
Đông Nam 230 261,36 60,19 0,64
Tây Bắc 486 552,27 127,19 0,10
Tây Nam 230 261,36 60,19 0,11

Chương 3: Tính toán thông gió, hút khói và tạo áp

Chương này tập trung giải quyết các bài toán khí động học và an toàn công trình:

  • Hệ thống cấp gió tươi: Xác định lưu lượng gió tươi vệ sinh theo số người và công năng phòng (phòng ngủ $35\text{ m}^3/\text{h}\cdot\text{người}$, nhà hàng $30\text{ m}^3/\text{h}\cdot\text{người}$). Sử dụng phần mềm Duct Sizer xác định kích thước ống gió chính, ống nhánh từ thiết bị PAU và tính toán tổn thất áp suất đường ống.
  • Hệ thống thông gió hút thải: Tính toán lưu lượng hút thải nhà vệ sinh công cộng và vệ sinh phòng khách sạn theo bội số trao đổi không khí (10 lần/h).
  • Hệ thống hút khói và tạo áp PCCC: Tính toán lưu lượng hút khói sự cố cho các phòng tập trung đông người và sảnh hành lang; tính toán lưu lượng không khí xì qua khe cửa đóng ($V_1$) và tràn qua cửa mở ($V_2$) để xác định tổng lưu lượng quạt tạo áp dương cho buồng thang thoát hiểm và giếng thang máy.

Chương 4: Triển khai bản vẽ điều hòa không khí bằng phần mềm Autodesk Revit

Chương 4 mô tả quy trình ứng dụng phần mềm Autodesk Revit MEP trong việc triển khai hồ sơ kỹ thuật:

  • Thiết lập thư viện thiết bị (FCU, Chiller, bơm, tháp giải nhiệt, miệng gió, van gió).
  • Mô hình hóa hệ thống ống gió (ống cấp gió lạnh, gió tươi, gió thải, hút khói) và hệ thống ống nước Chiller cho tầng 8, tầng 15 và các tầng chức năng.
  • Triển khai chi tiết không gian 3D gian máy Chiller tầng 2, trạm bơm nước lạnh/nước giải nhiệt và tháp giải nhiệt tầng 27.
  • Kiểm tra xung đột kỹ thuật giữa hệ thống HVAC và kết cấu dầm sàn; xuất bản vẽ mặt bằng kỹ thuật phục vụ in ấn và trích xuất bảng thống kê khối lượng vật tư phục vụ dự toán.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương tổng kết các kết quả đạt được về tính toán kiểm tra phụ tải lạnh, tính chọn đồng bộ thiết bị chính của hệ thống HVAC và hiệu quả của việc ứng dụng mô hình BIM/Revit MEP trong việc tối ưu hóa thiết kế kỹ thuật cho công trình khách sạn cao tầng.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật chính

  1. Xác lập bộ thông số thiết kế chuẩn hóa: Hoàn thiện bộ cơ sở dữ liệu tính toán vi khí hậu ngoài trời và tiện nghi trong nhà theo tiêu chuẩn Cấp 1 (TCVN 5687:2010), bảo đảm độ ồn thấp ($\text{NC } 30 - 35$) phù hợp với tiêu chuẩn vận hành của tập đoàn khách sạn Hilton.
Khu vực chức năng Nhiệt độ thiết kế ($^\circ\text{C}$) Độ ẩm tương đối tối đa ($%$) Mức ồn cho phép ($\text{NC}$) Tiêu chuẩn cấp gió tươi
Phòng khách sạn 22 55 30 - 35 $35\text{ m}^3/\text{h}\cdot\text{người}$
Nhà hàng ẩm thực 22 55 35 $30\text{ m}^3/\text{h}\cdot\text{người}$
Khu công cộng, sảnh 22 55 35 - 40 $25\text{ m}^3/\text{h}\cdot\text{người}$
Văn phòng làm việc 22 55 30 $30\text{ m}^3/\text{h}\cdot\text{người}$
Toilet công cộng 24 60 35 Trao đổi $10\text{ lần/h}$
Khu vực bếp nấu 26 55 45 Trao đổi $20\text{ lần/h}$
  1. Xác định kết cấu nhiệt và phụ tải: Tính toán chi tiết hệ số truyền nhiệt thực tế của vỏ bao che: mái bằng ($k = 1{,}42\text{ W/m}^2\text{K}$), tường ngoài $250\text{ mm}$ ($k = 2{,}20\text{ W/m}^2\text{K}$), cửa kính 2 lớp ($k = 2{,}89\text{ W/m}^2\text{K}$), sàn tầng hầm/đệm ($k = 2{,}15\text{ W/m}^2\text{K}$).
  2. Cấu hình hệ thống thiết bị hoàn chỉnh:
    • Cụm nguồn lạnh: 03 máy Water-cooled Chiller (mỗi máy đáp ứng ~40% tổng tải), hoạt động ở dải nhiệt $7^\circ\text{C} / 14^\circ\text{C}$.
    • Trạm giải nhiệt: 03 tháp giải nhiệt tại tầng 27, làm việc ở chế độ nhiệt $32{,}8^\circ\text{C} / 38{,}3^\circ\text{C}$.
    • Cụm bơm nước: 04 bơm nước lạnh VFD (3 chạy, 1 dự phòng) và 04 bơm nước giải nhiệt VFD (3 chạy, 1 dự phòng).
    • Thiết bị đầu cuối: FCU âm trần nối ống gió tích hợp điện trở sưởi mùa đông, PAU cấp gió tươi tập trung và AHU tầng 3.
  3. Hệ thống an toàn PCCC và thông gió: Tính toán hoàn thiện kích thước mạng ống gió bằng Duct Sizer; xác định chính xác lưu lượng quạt hút khói hành lang và quạt tạo áp buồng thang thoát hiểm.
  4. Số hóa mô hình kỹ thuật: Hoàn thiện mô hình BIM 3D trên Autodesk Revit MEP, xử lý triệt để va chạm không gian giữa ống gió, ống nước với kết cấu dầm sàn và xuất hồ sơ bản vẽ tầng 8, 15, phòng máy kỹ thuật cùng bảng bóc tách khối lượng chi tiết.

Đóng góp kỹ thuật của đề tài

  • Kết hợp phương pháp tính toán giải tích truyền thống (Carrier) với phần mềm mô phỏng hiện đại (Trane Trace 700) giúp nâng cao độ tin cậy trong việc kiểm tra phụ tải lạnh công trình lớn.
  • Đề xuất giải pháp tích hợp biến tần (VFD) cho toàn bộ hệ thống bơm và quạt tháp giải nhiệt kết hợp bộ sưởi điện trở chế tạo sẵn trong dàn lạnh FCU, tối ưu hóa khả năng tiết kiệm năng lượng và kiểm soát vi khí hậu bốn mùa tại khu vực miền Bắc.
  • Chuẩn hóa quy trình thiết kế cơ điện ứng dụng BIM/Revit MEP, rút ngắn thời gian phối hợp kỹ thuật và giảm thiểu sai sót khi triển khai thi công thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Nghiên cứu chỉ tập trung chuyên sâu vào phần Cơ (hệ thống điều hòa không khí, thông gió, hút khói, tạo áp) mà chưa tích hợp đầy đủ các phân hệ cơ điện khác như Cấp thoát nước, Điện chiếu sáng - Động lực và Hệ thống báo cháy tự động trên cùng mô hình BIM.
  • Do điều kiện không khảo sát đo đạc thực địa trực tiếp sau khi khách sạn đi vào vận hành, một số thông số nhiệt tỏa từ thiết bị nội thất được tính toán dựa trên bản vẽ thiết kế kiến trúc và hệ số kinh nghiệm.
  • Hồ sơ triển khai bản vẽ chi tiết và bóc tách khối lượng trên phần mềm Revit MEP chỉ tập trung vào các tầng đại diện (tầng 8, tầng 15 và các tầng kỹ thuật 2, 27).

Hướng mở rộng nghiên cứu

  • Nghiên cứu tích hợp toàn diện hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà thông minh (BMS - Building Management System) để giám sát và điều khiển tối ưu hóa vận hành Chiller, bơm VFD và tháp giải nhiệt theo tải thực tế.
  • Mở rộng mô hình BIM sang cấp độ chi tiết LOD 400 và LOD 500 phục vụ công tác thi công lắp đặt và quản lý vận hành bảo trì tòa nhà (O&M).
  • Thực hiện đánh giá chi phí vòng đời công trình (LCC - Life Cycle Cost) và mô phỏng năng lượng hàng năm để so sánh hiệu quả kinh tế - môi trường của các phương án thu hồi nhiệt (HRV) bổ sung.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án là nguồn tư liệu chuyên môn hữu ích cho:

  • Sinh viên và giảng viên ngành Kỹ thuật Nhiệt, Kỹ thuật Công trình, Cơ điện MEP: Tham khảo quy trình mẫu về tính toán phụ tải lạnh theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687:2010 kết hợp phương pháp Carrier và Trane Trace 700.
  • Kỹ sư tư vấn thiết kế HVAC: Tham khảo thông số tính toán thực tế cho công trình khách sạn 5 sao ven biển (Hạ Long), giải pháp cấu hình cụm Chiller - Bơm VFD - Tháp giải nhiệt, tính toán mạng ống gió bằng Duct Sizer và kỹ thuật sưởi mùa đông bằng điện trở tích hợp.
  • Chuyên viên mô hình hóa BIM/MEP: Tham khảo phương pháp dựng hình không gian 3D, xử lý va chạm kỹ thuật giữa hệ thống đường ống và kết cấu xây dựng, cũng như quy trình trích xuất khối lượng trên Autodesk Revit MEP.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao công trình khách sạn DoubleTree by Hilton Hạ Long Bay lựa chọn hệ thống Water Chiller giải nhiệt nước thay vì hệ thống VRV cho toàn bộ tòa nhà?
Khách sạn có quy mô 27 tầng với diện tích sàn lớn ($17.329\text{ m}^2$) và nhiều khu vực chức năng lớn (hội trường, nhà hàng, spa, phòng nghỉ). Hệ thống Water Chiller thích hợp cho các công trình có mặt bằng rộng, hệ số sử dụng đồng thời lớn, yêu cầu công suất lạnh cao vượt quá giới hạn tối ưu của hệ thống VRV/VRF (vốn bị giới hạn về chiều dài ống gas và công suất dưới $1000\text{ kW}$ hoặc dưới 20 tầng), đồng thời cho phép tích hợp linh hoạt các thiết bị xử lý không khí trung tâm PAU/AHU và dễ dàng kết nối hệ thống quản lý năng lượng BMS.

2. Thông số nhiệt độ nước lạnh và nước giải nhiệt của hệ thống Chiller được thiết kế ở mức nào?
Hệ thống nước lạnh cung cấp cho các dàn FCU và PAU làm việc ở chế độ nhiệt độ nước cấp vào $7^\circ\text{C}$ và nhiệt độ nước hồi $14^\circ\text{C}$ ($\Delta t = 7^\circ\text{C}$). Hệ thống nước giải nhiệt tuần hoàn qua bình ngưng Chiller và tháp giải nhiệt làm việc ở chế độ nhiệt độ vào $38{,}3^\circ\text{C}$ và nhiệt độ ra khỏi tháp là $32{,}8^\circ\text{C}$.

3. Giải pháp sưởi ấm vào mùa đông cho các phòng khách sạn được thiết kế như thế nào?
Do đặc thù khí hậu Hạ Long có mùa đông lạnh ($t_N$ tính toán xuống tới $8{,}4^\circ\text{C}$), tất cả các dàn lạnh FCU âm trần trong phòng khách sạn đều được tích hợp sẵn cụm điện trở sưởi gia nhiệt tại nhà máy sản xuất. Giải pháp này giúp kiểm soát nhiệt độ phòng đạt tiêu chuẩn tiện nghi ($22^\circ\text{C}$) mà không cần đảo chiều chu trình làm lạnh của cụm máy Chiller trung tâm.

4. Quy trình tính toán kích thước mạng lưới đường ống gió và kiểm soát PCCC được thực hiện ra sao?
Tác giả xác định lưu lượng gió tươi cấp phòng theo tiêu chuẩn vệ sinh ($35\text{ m}^3/\text{h}\cdot\text{người}$ cho phòng ngủ) và bội số trao đổi không khí ($10\text{ lần/h}$ cho toilet), sau đó nhập lưu lượng vào phần mềm Duct Sizer cùng giới hạn vận tốc gió cho phép để xuất kích thước ống gió (chiều rộng $\times$ chiều cao) và tổn thất áp suất. Đối với hệ thống PCCC, tác giả tính toán lưu lượng hút khói sự cố hành lang/phòng và lưu lượng gió rò qua khe cửa đóng kết hợp gió tràn qua cửa mở để chọn quạt tạo áp dương buồng thang bộ.

5. Ứng dụng của Autodesk Revit MEP mang lại lợi ích gì cho việc thiết kế đồ án này?
Revit MEP cho phép xây dựng mô hình không gian 3 chiều đồng bộ của mạng ống gió và ống nước lạnh Chiller, giúp phát hiện và xử lý sớm các va chạm kỹ thuật (với dầm bê tông, trần giả, trục kỹ thuật), tối ưu hóa việc bố trí thiết bị tại phòng máy Chiller tầng 2 và tháp giải nhiệt tầng 27, đồng thời hỗ trợ xuất bản vẽ kỹ thuật và trích xuất bảng thống kê khối lượng vật tư chính xác.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Hoàng Đăng Khánh và Trần Trọng Phúc đã hoàn thành toàn diện việc tính toán kiểm tra phụ tải lạnh, thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm Water Chiller, hệ thống thông gió và hệ thống an toàn PCCC cho tổ hợp khách sạn 5 sao DoubleTree by Hilton Hạ Long Bay. Kết quả nghiên cứu thể hiện sự kết hợp chặt chẽ giữa cơ sở lý thuyết nhiệt - lạnh chuẩn mực (Carrier, TCVN 5687:2010), công cụ tính toán số (Trace 700, Duct Sizer, AirCalc) và công nghệ mô hình hóa thông tin công trình tiên tiến (Autodesk Revit MEP). Đồ án cung cấp một bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh, có giá trị ứng dụng thực tiễn cao và là tài liệu tham khảo đáng tin cậy cho công tác đào tạo cũng như thiết kế cơ điện công trình cao tầng.