Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế hiện đại hóa các công trình kiến trúc cao tầng hiện nay, mật độ xây dựng và yêu cầu kỹ thuật của các tòa nhà thương mại ngày càng gia tăng. Mỗi công trình hoàn chỉnh là sự phối hợp của kết cấu, kiến trúc và hệ thống cơ điện (MEP), trong đó hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) đóng vai trò quyết định trong việc duy trì môi trường vi khí hậu, đảm bảo chất lượng không khí cũng như an toàn phòng cháy chữa cháy. Mỗi loại hình công trình từ văn phòng, khách sạn đến bệnh viện, nhà xưởng đều có những tiêu chuẩn thiết kế đặc thù. Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh chọn đối tượng nghiên cứu thực tế là công trình Văn phòng Office Haus TP. Hồ Chí Minh. Đây là tòa nhà văn phòng cao cấp đạt chứng chỉ công trình xanh LEED Gold và ứng dụng công nghệ không tiếp xúc (contactless), do Công ty Cổ phần Gamuda Land (HCMC) làm chủ đầu tư và Công ty Cổ phần Sao Hỏa đảm nhận tư vấn thiết kế cơ điện. Đề tài "Tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí, thông gió và dựng model Revit dự án tòa nhà văn phòng Office Haus Hồ Chí Minh" được nhóm sinh viên Lê Văn Huy, Nguyễn Đức Huy và Nguyễn Trường Kha thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn nhằm đối chiếu, đánh giá tính chuẩn xác của hồ sơ thiết kế kỹ thuật công trình với các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành.

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Nắm vững nguyên lý hoạt động của các hệ thống điều hòa không khí trung tâm và hệ thống thông gió cơ khí trong tòa nhà văn phòng cao cấp.
  2. Nắm vững phương pháp tính toán kiểm tra các thông số kỹ thuật của hệ thống theo quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam và quốc tế.
  3. Ứng dụng thành thạo các phần mềm chuyên ngành trong tính toán và kiểm tra kỹ thuật: phần mềm Heatload để tính tải lạnh, phần mềm Duct Checker Pro để tính chọn kích thước ống gió và miệng gió, phần mềm ASHRAE Duct Fitting Database để xác định tổn thất áp suất cục bộ.
  4. Triển khai dựng lại mô hình không gian 3D của toàn bộ hệ thống HVAC bằng phần mềm Autodesk Revit 2019 nhằm kiểm tra không gian bố trí kỹ thuật và bóc tách khối lượng vật tư, phụ kiện.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRV/VRF kết hợp các khối xử lý không khí sơ bộ (PAU), khối làm lạnh cục bộ nối ống gió (FCU) và toàn bộ mạng lưới thông gió (thông gió cấp khí tươi, hút khí thải, hút khói hành lang, hút khói văn phòng, tạo áp cầu thang bộ thoát hiểm, buồng đệm thang máy và thông gió tầng hầm).
  • Phạm vi không gian: Tòa nhà Văn phòng Office Haus tọa lạc tại TP. Hồ Chí Minh, có quy mô gồm 7 tầng nổi, 1 tầng hầm và 1 tầng kỹ thuật; diện tích xây dựng khu đất là 4.618 m2, tổng diện tích sàn xây dựng là 23.416 m2.
  • Phạm vi kỹ thuật và thời gian: Đề tài tập trung tính toán kiểm tra năng suất lạnh (phụ tải lạnh) của công trình và kiểm tra lưu lượng, kích thước đường ống, cột áp quạt thông gió; không tính toán thiết kế chi tiết các hệ thống kỹ thuật khác (cấp thoát nước, điện động lực, điện nhẹ, hệ thống PCCC). Đồ án hoàn thành vào tháng 01/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Hệ thống lý thuyết và tiêu chuẩn kỹ thuật được tác giả sử dụng làm căn cứ tính toán bao gồm:

  • Quy chuẩn và tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 5687:2010 (Thông gió - Điều hòa không khí - Tiêu chuẩn thiết kế); QCVN 02:2009/BXD (Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng); QCVN 09:2017/BXD (Các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả); QCVN 06:2022/BXD (An toàn cháy cho nhà và công trình).
  • Tiêu chuẩn quốc tế: ASHRAE Standard 62 (Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality); ASHRAE Handbook – Fundamentals 2017; Singapore Standard SS553:2009 (Code of practice for air-conditioning and mechanical ventilation in buildings); British Standard BS 5588-4:1978 và BS 5588-4:1998 (Code of practice for smoke control using pressure differentials).
  • Giáo trình và tài liệu chuyên ngành: Giáo trình Kỹ thuật Điều hòa Không khí của tác giả Nguyễn Đức Lợi và Phạm Văn Tùy.

Phương pháp nghiên cứu thực tế gồm:

  • Phương pháp tính toán giải tích: Sử dụng phương pháp Carrier (phương pháp hệ số nhiệt hiện) để xác định tổng nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa của công trình qua công thức tổng quát $Q_0 = \sum Q_{ht} + \sum Q_{at}$. Các thành phần nhiệt được bóc tách gồm: nhiệt bức xạ qua kính ($Q_{11}$), nhiệt truyền qua kết cấu bao che tường, mái, sàn ($Q_2$), nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng và máy móc văn phòng ($Q_3$), nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người tỏa ra ($Q_4$), nhiệt do gió tươi và gió lọt mang vào ($Q_N$, $Q_5$).
  • Phương pháp tính toán khí động lực học đường ống gió: Áp dụng phương pháp tổn thất ma sát đồng đều (equal friction method) kết hợp phần mềm chuyên dụng để xác định trở lực ma sát và trở lực cục bộ trên toàn bộ mạng lưới cấp, hút và tạo áp.
  • Phương pháp ứng dụng phần mềm chuyên ngành:
    • Phần mềm Heatload: Mô phỏng và tính toán đối chứng tải lạnh công trình dựa trên dữ liệu khí hậu và thông số cấu kiện bao che.
    • Phần mềm Duct Checker Pro: Tính toán thủy lực, chọn kích thước tiết diện đường ống gió và diện tích miệng gió.
    • Phần mềm ASHRAE Duct Fitting Database: Tra cứu hệ số trở lực và tính toán tổn thất áp suất cục bộ của các chi tiết phụ kiện (cút, tê, côn thu, van chặn).
    • Phần mềm Autodesk Revit 2019: Mô hình hóa thông tin công trình (BIM) ở dạng 3D, trực quan hóa không gian lắp đặt và bóc tách khối lượng.
  • Nguồn dữ liệu: Hồ sơ bản vẽ thiết kế kiến trúc, kết cấu, bản vẽ cơ điện MEP do Công ty Cổ phần Sao Hỏa thiết lập năm 2022; số liệu khí hậu TP. Hồ Chí Minh trích từ trạm quan trắc khí tượng theo QCVN 02:2009/BXD.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 giới thiệu tổng quan về sự phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí qua các giai đoạn: thời kỳ tiền công nghệ, giai đoạn sơ khai thế kỷ 19, thời kỳ cách mạng điện thế kỷ 20 và giai đoạn hiện đại ứng dụng công nghệ Inverter. Tác giả phân loại và đánh giá đặc tính kỹ thuật của 4 hệ thống điều hòa không khí cơ bản: hệ thống cục bộ (Split unit), hệ thống Multi, hệ thống VRV/VRF và hệ thống Water Chiller (loại giải nhiệt gió và giải nhiệt nước). Trên cơ sở yêu cầu kiến trúc, mức độ sử dụng không gian và mục tiêu tiết kiệm năng lượng, công trình Văn phòng Office Haus được lựa chọn sử dụng hệ thống VRV/VRF. Chương này cũng trình bày thông số quy mô dự án: diện tích đất 4.618 m2, tổng diện tích sàn 23.416 m2, quy mô 7 tầng nổi, 1 tầng hầm và 1 tầng kỹ thuật.

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

Chương này xác định các thông số tính toán vi khí hậu và kiểm tra tải lạnh của công trình. Công trình thuộc cấp điều hòa cấp 2 với hệ số bảo đảm $K_{bđ} = 0,997$, số giờ không bảo đảm từ 150 đến 200 h/năm. Thông số ngoài nhà tại TP. Hồ Chí Minh vào mùa hè được xác định gồm nhiệt độ $t_N = 36^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi_N = 49,9%$, nhiệt độ đọng sương $t_s = 23,9^\circ\text{C}$. Nhiệt độ tính toán trong nhà chọn $t_T = 25^\circ\text{C}$ theo TCVN 5687:2010.

Thông số vi khí hậu Ngoài nhà ($t_N, \varphi_N$) Trong nhà ($t_T, \varphi_T$)
Nhiệt độ ($^\circ\text{C}$) 36,0 25,0
Độ ẩm tương đối (%) 49,9 Theo TCVN 5687:2010
Nhiệt độ đọng sương ($^\circ\text{C}$) 23,9 —

Tác giả triển khai tính toán tải nhiệt thừa chi tiết cho từng thành phần theo phương pháp Carrier, lấy ví dụ điển hình tại không gian Office 1 tầng 2 (diện tích sàn 617,4 m2):

  • Bức xạ qua kính ($Q_{11}$): Sử dụng kính Antisun 12 mm ($\alpha_k = 0,74$; $\rho_k = 0,05$; $\tau_k = 0,21$; hệ số kính $\varepsilon_m = 0,58$), khung kim loại ($\varepsilon_{kh} = 1,17$), rèm che trung bình ($\alpha_m = 0,58$; $\rho_m = 0,39$; $\tau_m = 0,03$). Văn phòng có kính hướng Tây và Bắc; bức xạ tổng đạt cực đại vào lúc 16h với giá trị $Q_{11} = 2.705,6\text{ W}$.
  • Truyền nhiệt qua vách ($Q_{22}$): Kết cấu tường dày 210 mm (gồm 2 lớp gạch dày 160 mm, lớp đệm không khí 20 mm và vữa trát 2 mặt 15 mm). Tường ngoài tiếp xúc trực tiếp có diện tích 59,02 m2 ($Q_{22tn} = 1.097,2\text{ W}$); tường tiếp xúc không gian đệm 15,66 m2 ($Q_{22tt} = 134,4\text{ W}$); cửa sắt dày 40 mm diện tích 1,26 m2 ($Q_{22c} = 34,6\text{ W}$). Tổng nhiệt truyền qua vách là $Q_{22} = 1.266,2\text{ W}$.
  • Truyền nhiệt qua nền sàn ($Q_{23}$): Diện tích sàn 617,4 m2 tiếp xúc không gian đệm bên dưới có $\Delta t = 5,5^\circ\text{C}$, nhiệt truyền qua sàn đạt $Q_{23} = 6.893,3\text{ W}$.
  • Nhiệt do chiếu sáng ($Q_{31}$): Đèn huỳnh quang có tổng công suất 3.888 W, hệ số tác dụng tức thời $n_t = 0,873$, nhiệt tỏa $Q_{31} = 3.606,4\text{ W}$.
  • Nhiệt do máy móc văn phòng ($Q_{32}$): Ước tính 62 máy tính cá nhân (100 W/máy tương ứng mật độ 10 m2/người), 1 máy chủ (250 W) và 1 máy photocopy (500 W), tổng nhiệt tỏa $Q_{32} = 6.950\text{ W}$.
  • Nhiệt từ người ($Q_4$): Với 62 người, nhiệt hiện $q_h = 70\text{ W/người}$, nhiệt ẩn $q_a = 45\text{ W/người}$, hệ số tác dụng không đồng thời $n_đ = 0,9$; nhiệt hiện tỏa ra $Q_{4h} = 3.906\text{ W}$, nhiệt ẩn $Q_{4a} = 2.790\text{ W}$, tổng nhiệt do người $Q_4 = 6.696\text{ W}$.

Chương này cũng tính kiểm tra đọng sương, thành lập sơ đồ điều hòa không khí trên đồ thị $t-d$, xác định công suất dàn xử lý không khí sơ bộ PAU, dàn lạnh FCU và chạy phần mềm Heatload để đối chứng kết quả tải lạnh.

Chương 3: Tính toán kiểm tra hệ thống thông gió

Chương 3 trình bày các bước kiểm tra lưu lượng, kích thước đường ống và cột áp quạt cho toàn bộ các hệ thống thông gió của tòa nhà:

  • Hệ thống cấp gió tươi: Tính toán theo tiêu chuẩn ASHRAE 62.1 và TCVN 5687:2010 dựa trên mật độ người ($R_p$) và diện tích phòng ($R_a$). Tác giả tính toán mẫu lưu lượng gió tươi cho tầng 3 và tầng 7, sử dụng phần mềm Duct Checker Pro để kiểm tra kích thước đường ống, dùng phần mềm ASHRAE Duct Fitting Database tính tổn thất áp suất ma sát và tổn thất cục bộ trên tuyến ống trục 1 tầng 7 để kiểm tra cột áp PAU.
  • Hệ thống hút khói hành lang và văn phòng: Kiểm tra lưu lượng hút khói sự cố theo QCVN 06:2022/BXD và BS 5588-4, tính toán tiết diện ống hút khói tầng 7, bố trí van chặn lửa (FD/MFD) và kiểm tra cột áp quạt hút khói.
  • Hệ thống tạo áp cầu thang bộ và buồng đệm thang máy: Tính toán lưu lượng gió cần thiết duy trì áp suất dương ngăn khói xâm nhập theo BS 5588-4:1978 và BS 5588-4:1998; xác định diện tích khe hở cửa, hệ số phụ thuộc chiều rộng cửa và tổn thất áp suất cục bộ đường ống tạo áp.
  • Hệ thống hút thải chuyên biệt: Tính toán kiểm tra lưu lượng và cột áp quạt cho hệ thống hút thải toilet từ tầng 1 đến tầng 7 theo bội số tuần hoàn; hệ thống hút thải phòng rác, phòng chứa thức ăn, phòng điện; hệ thống hút khí thải chính cho các không gian có điều hòa.
  • Hệ thống thông gió tầng hầm: Phân chia tầng hầm thành 2 khu vực (Zone 1 và Zone 2); kiểm tra lưu lượng quạt cấp và hút ở chế độ thông gió bình thường (thải khí CO) và chế độ sự cố cháy; xác định kích thước ống gió và tổn thất áp suất mạng đường ống hầm.

Chương 4: Triển khai bản vẽ bằng Revit 2019

Chương 4 tập trung vào việc ứng dụng phần mềm Autodesk Revit 2019 để xây dựng mô hình thông tin công trình (BIM) cho hệ thống cơ điện (MEP):

  • Thiết lập mô hình không gian 3D cho toàn bộ hệ thống HVAC: dựng hệ thống đường ống gió, ống gas môi chất, ống thoát nước ngưng và bố trí thiết bị từ tầng hầm, tầng trệt (tầng 1), tầng 2, tầng 3, tầng 4-5, tầng 6, tầng 7 đến tầng kỹ thuật trên mái.
  • Mô hình hóa chi tiết các thiết bị cơ điện chính: dàn nóng ngoài trời (ODU), dàn xử lý không khí sơ bộ (PAU), dàn lạnh cục bộ giấu trần nối ống gió (FCU), hệ thống van điều chỉnh lưu lượng (VCD, OBD), van ngăn cháy (FD, MFD) và các loại miệng gió cấp, miệng gió hồi, miệng gió thải.
  • Ứng dụng công cụ Schedule/Quantities trong Revit 2019 để thiết lập bảng bốc tách khối lượng đường ống gió và phụ kiện tự động, phục vụ công tác kiểm tra khối lượng dự toán và thi công thực tế.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương cuối tóm lược kết quả kiểm tra hệ thống điều hòa không khí và thông gió công trình Office Haus. Nhóm tác giả đưa ra các nhận xét đánh giá sự tương thích giữa tính toán lý thuyết với hồ sơ bản vẽ thiết kế thi công của đơn vị tư vấn, đồng thời nêu kiến nghị về công tác bảo dưỡng, vận hành tối ưu hóa hệ thống HVAC tại công trình.

Thiết kế kỹ thuật và triển khai mô hình BIM

Đồ án là công trình kỹ thuật chuyên sâu về kiểm tra hệ thống HVAC kết hợp xây dựng mô hình số hóa BIM, với các nội dung thiết kế kỹ thuật và triển khai cụ thể:

Giải pháp kỹ thuật hệ thống

Tòa nhà Office Haus được trang bị hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRV/VRF kết hợp dàn xử lý không khí sơ bộ PAU và dàn lạnh FCU. Không khí ngoài trời được đưa qua PAU để lọc bụi, hạ nhiệt độ và khử ẩm sơ bộ trước khi cấp vào các phòng hoặc hòa trộn với khí hồi về FCU, giúp kiểm soát tốt độ ẩm và chất lượng không khí trong nhà theo tiêu chuẩn LEED Gold. Mạng lưới thông gió bao gồm 8 phân hệ chuyên biệt hoạt động độc lập: cấp gió tươi, hút thải vệ sinh, hút thải phòng chức năng (điện, rác, thức ăn), hút thải chính phòng điều hòa, hút khói hành lang, hút khói văn phòng, tạo áp cầu thang thoát nạn và thông gió tầng hầm phân vùng (Zone 1, Zone 2).

Ứng dụng công cụ kỹ thuật và phần mềm chuyên ngành

Tác giả đã kết hợp đồng bộ 4 công cụ phần mềm kỹ thuật phục vụ tính toán và triển khai:

  • Heatload: Tính toán và xuất dữ liệu phụ tải lạnh từng không gian dựa trên tọa độ địa lý TP. Hồ Chí Minh, vật liệu tường gạch 210 mm, vách kính Antisun và biểu đồ ca làm việc văn phòng.
  • Duct Checker Pro: Tính toán kích thước tiết diện ống gió (vuông/tròn) và kích thước miệng gió dựa trên lưu lượng thiết kế và giới hạn vận tốc gió cho phép nhằm giảm thiểu tiếng ồn.
  • ASHRAE Duct Fitting Database: Tra cứu hệ số tổn thất áp suất cục bộ chính xác cho từng loại cút cong, chạc ba, côn thu và van gió, hạn chế sai số so với phương pháp tra bảng thủ công.
  • Autodesk Revit 2019: Triển khai toàn bộ bản vẽ thiết kế 2D thành mô hình số hóa 3D cho toàn bộ hệ thống HVAC.
Phần mềm chuyên ngành Phạm vi và chức năng ứng dụng trong đồ án
Heatload Mô phỏng và kiểm tra phụ tải lạnh chi tiết cho từng không gian phòng
Duct Checker Pro Tính toán kích thước tiết diện đường ống gió và kích thước miệng gió
ASHRAE Duct Fitting Database Tính toán tổn thất áp suất cục bộ qua các chi tiết phụ kiện đường ống gió
Autodesk Revit 2019 Dựng mô hình không gian 3D hệ thống HVAC và bốc tách khối lượng vật tư

Quy trình dựng hình và bốc tách khối lượng trên Revit 2019

Mô hình Revit 2019 được thiết lập với đầy đủ hệ thống gia đình cấu kiện (Revit Families) cơ điện:

  • Hệ thống đường ống gió: Phân tách rõ ràng giữa ống gió cấp (Supply Air), ống gió hồi (Return Air), ống gió tươi (Fresh Air), ống gió thải (Exhaust Air), ống hút khói (Smoke Extraction) và ống tạo áp (Pressurization Duct).
  • Hệ thống đường ống nhiệt lạnh: Thiết lập mạng lưới đường ống đồng dẫn gas nối từ cụm dàn nóng ODU tầng kỹ thuật tới các dàn trao đổi nhiệt, kết hợp mạng lưới đường ống thu gom nước ngưng từ các dàn lạnh FCU, PAU về trục kỹ thuật thoát nước.
  • Bốc tách khối lượng: Sử dụng tính năng Schedule/Quantities lập bảng thống kê diện tích tôn chế tạo ống gió, chiều dài từng loại kích thước ống, số lượng cút, tê, côn thu, van gió (VCD, OBD, FD, MFD) và miệng gió từ tầng hầm đến tầng mái.

Kết quả và đóng góp

Về kết quả tính toán kiểm tra:

  • Đồ án đã tính toán toàn diện các nguồn nhiệt thừa theo phương pháp Carrier và đối chứng bằng phần mềm Heatload, làm rõ sự tương quan giữa tính toán giải tích với dữ liệu thiết kế của đơn vị tư vấn Sao Hỏa.
  • Đối với không gian văn phòng mẫu (Office 1 tầng 2, diện tích 617,4 m2), các thành phần nhiệt thừa được xác định cụ thể gồm: nhiệt bức xạ kính lớn nhất vào lúc 16h ($Q_{11} = 2.705,6\text{ W}$); nhiệt truyền qua vách ($Q_{22} = 1.266,2\text{ W}$); nhiệt truyền qua nền sàn ($Q_{23} = 6.893,3\text{ W}$); nhiệt chiếu sáng ($Q_{31} = 3.606,4\text{ W}$); nhiệt máy móc ($Q_{32} = 6.950\text{ W}$); nhiệt tỏa từ người gồm 62 người ($Q_4 = 6.696\text{ W}$ với $Q_{4h} = 3.906\text{ W}$ và $Q_{4a} = 2.790\text{ W}$).
  • Xác định đầy đủ thông số lưu lượng, kích thước đường ống và cột áp quạt cho 8 phân hệ thông gió của tòa nhà, bao gồm việc kiểm tra lưu lượng tạo áp thang bộ theo tiêu chuẩn BS 5588 và chia 2 vùng thông gió cho tầng hầm.

Về giải pháp và đóng góp kỹ thuật:

  • Tác giả đề xuất quy trình kết hợp chặt chẽ giữa việc tính toán kiểm tra lý thuyết (Carrier, phương pháp ma sát đồng đều) với các phần mềm trợ giúp chuyên ngành (Heatload, Duct Checker Pro, ASHRAE Duct Fitting Database), giúp nâng cao độ chính xác trong thiết kế HVAC.
  • Đóng góp nổi bật của đồ án là việc chuyển đổi toàn bộ hồ sơ thiết kế 2D sang mô hình số hóa không gian 3D trên nền tảng Revit 2019. Mô hình này giúp phát hiện trực quan các điểm giao cắt, xung đột không gian giữa hệ thống đường ống gió kích thước lớn với kết cấu dầm sàn của tòa nhà Office Haus.
  • Thiết lập quy trình bốc tách khối lượng vật tư ống gió và phụ kiện tự động thông qua công cụ Schedule trong Revit, giúp loại bỏ các sai sót so với việc đo bóc thủ công trên bản vẽ mặt bằng 2D.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Đề tài chỉ giới hạn ở việc tính toán kiểm tra năng suất lạnh (phụ tải nhiệt) và kiểm tra mạng lưới đường ống gió, chưa đi sâu vào việc tính chọn chi tiết chu trình nhiệt động học của máy nén hay thiết kế hệ thống điều khiển tự động hóa.
  • Phụ tải nhiệt từ máy móc, thiết bị văn phòng ($Q_{32}$) mới dừng lại ở mức ước tính sơ bộ theo định mức công suất bình quân trên đầu người và diện tích, chưa có dữ liệu đo đạc thực tế theo từng thời điểm vận hành của tòa nhà.
  • Chưa thực hiện mô phỏng năng lượng động học toàn công trình (Building Energy Simulation) theo biến thiên thời tiết của cả năm để đánh giá chính xác chỉ số hiệu quả năng lượng theo tiêu chuẩn LEED Gold.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng phạm vi mô hình hóa thông tin công trình (BIM) bằng cách tích hợp đồng thời các bộ môn cơ điện khác (cấp thoát nước, điện động lực, điện chiếu sáng, hệ thống chữa cháy Sprinkler) vào cùng một mô hình để thực hiện kiểm tra va chạm toàn diện (Clash Detection).
  • Ứng dụng phương pháp mô phỏng động lực học chất lưu (CFD) để đánh giá trường nhiệt độ, độ ẩm và trường vận tốc phân bố không khí trong các không gian lớn như sảnh chính và khu trưng bày (Showroom).
  • Nghiên cứu giải pháp tích hợp hệ thống quản lý tòa nhà thông minh (BMS) nhằm điều khiển biến tần cho quạt và dàn nóng VRV, tối ưu hóa năng lượng tiêu thụ thực tế của công trình văn phòng.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho sinh viên thuộc các ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Kỹ thuật Nhiệt - Điện lạnh, Kỹ thuật Cơ điện công trình (MEP) và Kỹ thuật Công trình Xây dựng khi thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học Điều hòa không khí và Thông gió.

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

  • Phương pháp bóc tách chi tiết các thành phần nhiệt thừa công trình theo phương pháp Carrier, có bảng tra cứu hệ số bức xạ kính Antisun, vật liệu bao che theo QCVN 09:2017/BXD và mật độ người theo ASHRAE Fundamentals 2017.
  • Quy trình ứng dụng đồng bộ các công cụ phần mềm kỹ thuật: Heatload, Duct Checker Pro và ASHRAE Duct Fitting Database để giải quyết bài toán tính toán thủy lực đường ống và cột áp quạt.
  • Phương pháp tính toán thông gió sự cố (hút khói hành lang, hút khói phòng, tạo áp cầu thang bộ và buồng đệm thang máy) tuân thủ tiêu chuẩn PCCC QCVN 06:2022/BXD và BS 5588-4.
  • Hồ sơ triển khai mô hình 3D Revit MEP và quy trình bốc tách khối lượng đường ống, van gió tự động trên Revit 2019, là tài liệu hướng dẫn trực quan cho các kỹ sư mới làm quen với quy trình BIM trong thiết kế cơ điện.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình Văn phòng Office Haus TP. Hồ Chí Minh có quy mô kiến trúc và các đặc điểm kỹ thuật nổi bật nào?

Công trình Văn phòng Office Haus được xây dựng năm 2022 tại TP. Hồ Chí Minh do Công ty Cổ phần Gamuda Land (HCMC) làm chủ đầu tư và Công ty Cổ phần Sao Hỏa tư vấn thiết kế cơ điện. Tòa nhà đạt chứng chỉ công trình xanh LEED Gold và định hướng ứng dụng công nghệ không tiếp xúc. Quy mô công trình gồm 7 tầng nổi, 1 tầng hầm và 1 tầng kỹ thuật; diện tích xây dựng khu đất là 4.618 m2, tổng diện tích sàn xây dựng là 23.416 m2, bố trí các khu chức năng gồm văn phòng làm việc, sảnh, tiệm cà phê, khu trưng bày và bãi đỗ xe tầng hầm.

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

Công trình được chọn thiết kế theo cấp điều hòa không khí cấp 2 với hệ số bảo đảm $K_{bđ} = 0,997$, số giờ không bảo đảm 150-200 h/năm. Theo TCVN 5687:2010 và QCVN 02:2009/BXD tại trạm TP. Hồ Chí Minh, thông số ngoài nhà mùa hè là nhiệt độ $t_N = 36^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi_N = 49,9%$, nhiệt độ đọng sương $t_s = 23,9^\circ\text{C}$. Nhiệt độ tính toán tiện nghi trong nhà là $t_T = 25^\circ\text{C}$.

3. Trong tính toán nhiệt thừa bằng phương pháp Carrier, kết quả tính mẫu tại không gian Office 1 tầng 2 đạt những số liệu cụ thể nào?

Tại không gian Office 1 tầng 2 (diện tích sàn 617,4 m2, phục vụ 62 người làm việc), các nguồn nhiệt thừa được tính toán cụ thể gồm:

  • Nhiệt bức xạ qua kính ($Q_{11}$): đạt cực đại lúc 16h với giá trị 2.705,6 W (hướng Tây và Bắc, sử dụng kính Antisun 12 mm có rèm che).
  • Nhiệt truyền qua vách ($Q_{22}$): tổng cộng 1.266,2 W (gồm truyền nhiệt qua tường ngoài 1.097,2 W, tường trong 134,4 W và cửa sắt 34,6 W).
  • Nhiệt truyền qua sàn đệm ($Q_{23}$): 6.893,3 W (chênh lệch nhiệt độ $\Delta t = 5,5^\circ\text{C}$).
  • Nhiệt chiếu sáng ($Q_{31}$): 3.606,4 W (công suất đèn huỳnh quang 3.888 W, hệ số tức thời $n_t = 0,873$).
  • Nhiệt máy móc văn phòng ($Q_{32}$): 6.950 W (gồm 62 máy tính 6.200 W, máy chủ 250 W, máy photocopy 500 W).
  • Nhiệt từ người ($Q_4$): tổng cộng 6.696 W (nhiệt hiện $Q_{4h} = 3.906\text{ W}$, nhiệt ẩn $Q_{4a} = 2.790\text{ W}$).

4. Hệ thống thông gió sự cố trong đồ án bao gồm những hạng mục nào và được kiểm tra dựa trên cơ sở tiêu chuẩn nào?

Hệ thống thông gió sự cố của tòa nhà gồm hệ thống hút khói hành lang, hệ thống hút khói không gian văn phòng, hệ thống hút khói sự cố tầng hầm và hệ thống tạo áp cầu thang bộ thoát hiểm cùng buồng đệm thang máy. Việc tính toán kiểm tra lưu lượng, kích thước đường ống, diện tích khe hở cửa và cột áp quạt được căn cứ theo quy chuẩn an toàn cháy cho nhà và công trình QCVN 06:2022/BXD kết hợp tiêu chuẩn Anh BS 5588-4:1978 và BS 5588-4:1998 về kiểm soát khói bằng phương pháp chênh lệch áp suất.

5. Việc ứng dụng phần mềm Autodesk Revit 2019 trong đồ án giải quyết các vấn đề kỹ thuật nào?

Phần mềm Autodesk Revit 2019 được sử dụng để xây dựng mô hình không gian 3D hoàn chỉnh cho toàn bộ hệ HVAC của công trình (từ tầng hầm đến tầng kỹ thuật trên mái), bao gồm các thiết bị dàn nóng ODU, dàn lạnh FCU, dàn xử lý PAU, mạng lưới ống gió và hệ thống ống gas, ống nước ngưng. Việc mô hình hóa 3D giúp trực quan hóa không gian bố trí kỹ thuật, kiểm tra xung đột không gian với hệ kết cấu dầm sàn, đồng thời ứng dụng công cụ Schedule/Quantities để bốc tách khối lượng vật tư ống gió và phụ kiện tự động, chính xác.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí, thông gió và dựng model Revit dự án tòa nhà văn phòng Office Haus Hồ Chí Minh" của nhóm tác giả tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh là một công trình nghiên cứu kỹ thuật có hàm lượng thực tiễn cao. Đề tài đã hoàn thành việc tính toán kiểm tra phụ tải lạnh theo phương pháp Carrier kết hợp mô phỏng Heatload, đồng thời xác định đầy đủ các thông số khí động lực học cho 8 phân hệ thông gió theo các tiêu chuẩn TCVN, ASHRAE và British Standard. Việc chuyển đổi thành công hồ sơ thiết kế thành mô hình số hóa 3D trên phần mềm Autodesk Revit 2019 không chỉ giải quyết bài toán kiểm tra không gian lắp đặt thực tế mà còn cung cấp phương pháp bốc tách khối lượng cơ điện tự động, khoa học và chuẩn xác.