Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong các công trình kiến trúc hiện đại có quy mô lớn như tổ hợp thương mại, văn phòng và chung cư cao cấp, hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) và thông gió đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát các thông số vi khí hậu nhằm duy trì sự tiện nghi nhiệt, bảo đảm chất lượng không khí bên trong công trình và đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật. Mật độ tập trung người đông đúc cùng sự phát thải nhiệt từ con người, hệ thống chiếu sáng và trang thiết bị điện đòi hỏi hệ thống kỹ thuật phải được tính toán chính xác để vừa đáp ứng công suất làm lạnh, vừa tiết kiệm năng lượng và đảm bảo an toàn phòng cháy chữa cháy.

Đề tài "Tính toán kiểm tra hệ thống điều hoà không khí và thông gió tòa nhà The Grand Hà Nội" được thực hiện tại Bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt – Điện lạnh, Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (khóa đào tạo chất lượng cao năm 2023) nhằm giải quyết bài toán kỹ thuật cho công trình The Grand Hà Nội (Masterise Hàng Bài). Đây là tổ hợp trung tâm thương mại, văn phòng và căn hộ hạng sang mang thương hiệu Ritz-Carlton, tọa lạc tại vị trí ngã tư Hàng Bài – Hai Bà Trưng, quận Hoàn Kiếm, Hà Nội.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu được văn bản xác định cụ thể như sau:

  1. Thực hiện tính toán phụ tải nhiệt theo hai phương pháp: tính toán giải tích bằng tay và tính toán kiểm tra bằng phần mềm chuyên dụng.
  2. Tính toán thiết kế và kiểm tra hệ thống điều hòa không khí cùng hệ thống thông gió theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687:2010.
  3. Tính toán thiết kế và kiểm tra hệ thống tạo áp cầu thang bộ, giếng thang máy và hút khói hành lang theo Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia QCVN 06:2020/BXD và tiêu chuẩn BS EN 12101-6:2005.
  4. Xây dựng mô phỏng mô hình 3D hệ thống điều hòa không khí và thông gió trên phần mềm Autodesk Revit 2021, đồng thời trích xuất bảng thống kê khối lượng vật tư phục vụ thi công.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống điều hòa không khí trung tâm kiểu Chiller kết hợp các dàn trao đổi nhiệt FCU, thiết bị xử lý không khí tươi PAU, cùng mạng lưới đường ống thông gió cấp - thải và hệ thống tăng áp ngăn khói. Phạm vi không gian nghiên cứu bao quát toàn bộ công trình The Grand Hà Nội với diện tích khu đất 4.071 m2, diện tích xây dựng gần 2.800 m2, tổng diện tích sàn xây dựng gần 39.200 m2. Quy mô công trình gồm 8 tầng cao và 6 tầng hầm (1 tầng hầm bể bơi, 1 tầng hầm trung tâm thương mại, 3 tầng hầm đỗ xe và 1 tầng hầm kỹ thuật), phục vụ 104 căn hộ nghỉ dưỡng có diện tích từ 115 m2 đến 200 m2 cùng các khu tiện ích đa năng. Giới hạn đề tài chỉ tập trung tính toán kiểm tra hệ thống ĐHKK và thông gió, không bao gồm các hệ thống cơ điện khác như cấp thoát nước hay mạng lưới phòng cháy chữa cháy bằng nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên nguyên lý cân bằng nhiệt ẩm trong không gian điều hòa, nhằm xác định lượng nhiệt hiện và nhiệt ẩn thừa để đưa ra lưu lượng và trạng thái không khí thổi vào phù hợp. Khung lý thuyết và các tiêu chuẩn viện dẫn trong đồ án bao gồm:

  • Giáo trình chuẩn mực: "Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí" của PGS.TS. Nguyễn Đức Lợi làm nền tảng tính toán cân bằng nhiệt và thành lập sơ đồ điều hòa không khí.
  • Hệ thống tiêu chuẩn và quy chuẩn Việt Nam: TCVN 5687:2010 (Thông gió - Điều hòa không khí - Tiêu chuẩn thiết kế), TCVN 5687-1992, TCVN 4088-85 (Số liệu khí hậu dùng trong thiết kế xây dựng) và QCVN 06:2020/BXD (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình).
  • Hệ thống tiêu chuẩn quốc tế bổ trợ: ASHRAE 62.1-2010 (Tiêu chuẩn thông gió đảm bảo chất lượng không khí trong nhà), ASHRAE Fundamentals/HVAC-2001, ASHRAE 90.1-2007, AIRAH Handbook 2007, BS EN 12101-6:2005 (Hệ thống kiểm soát khói và nhiệt - Quy định kỹ thuật cho hệ thống chênh áp), CIBSE Guide B:2005 và SS 553:2009.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai qua sự kết hợp giữa tính toán giải tích và mô phỏng số:

  • Phương pháp tính toán tải nhiệt bằng tay: Áp dụng phương pháp Carrier để bóc tách từng thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩn thừa tác động lên công trình. Thành lập sơ đồ điều hòa không khí một cấp trên đồ thị dung ẩm (đồ thị $t-d$ / ẩm đồ) để xác định điểm hòa trộn, điểm sương và các hệ số nhiệt hiện phòng (RSHF), hệ số nhiệt hiện tổng (GSHF), hệ số nhiệt hiện hiệu dụng (ESHF) và hệ số đi vòng của dàn lạnh (BF).
  • Phương pháp mô phỏng số và tính toán bằng phần mềm: Sử dụng phần mềm Heatload của hãng Daikin để kiểm tra, đối chiếu công suất tải lạnh của từng không gian phòng và toàn bộ tòa nhà.
  • Phương pháp tính toán thủy lực đường ống: Sử dụng phần mềm Duct Sizer để tính chọn tiết diện ống gió và phần mềm ASHRAE Duct Fitting Database để tra cứu hệ số tổn thất cục bộ của các phụ kiện fitting hình chữ nhật, từ đó xác định tổn thất ma sát và cột áp toàn phần của quạt.
  • Phương pháp mô hình hóa thông tin công trình (BIM): Ứng dụng phần mềm Autodesk Revit phiên bản 2021 để triển khai bản vẽ không gian 3D, phối hợp hệ thống đường ống và trích xuất khối lượng vật liệu.

Nguồn dữ liệu đầu vào phục vụ tính toán gồm bộ hồ sơ bản vẽ kiến trúc mặt bằng các tầng của công trình (bản vẽ AutoCAD), kết cấu vật liệu các lớp tường, trần, mái, sàn và thông số kỹ thuật của hệ thống cửa kính, rèm che nắng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về ĐHKK và giới thiệu công trình

Chương này trình bày vai trò của kỹ thuật điều hòa không khí trong đời sống và sản xuất công nghiệp, phân loại hệ thống ĐHKK theo cấp độ duy trì thông số vi khí hậu (cấp 1, cấp 2, cấp 3), theo môi chất giải nhiệt (giải nhiệt bằng nước, giải nhiệt bằng gió) và theo chức năng cấu tạo (cục bộ, phân tán VRV, trung tâm Chiller).

Tác giả phân tích chi tiết quy mô công trình The Grand Hà Nội và kết cấu kiến trúc của các lớp bao che:

  • Tường bao: Lớp sơn nước (0,02 mm), lớp vữa xi măng (50 mm, $\lambda = 0,93\text{ W/mK}$), lớp gạch xây ($\delta = 200\text{ mm}$ đến $400\text{ mm}$, $\lambda = 0,58\text{ W/mK}$, khối lượng thể tích $\rho = 1800\text{ kg/m}^3$).
  • Trần: Gạch lát (10 mm, $\lambda = 0,819\text{ W/mK}$), vữa xi măng (25 mm, $\lambda = 0,93\text{ W/mK}$), bê tông cốt thép (300 mm, $\lambda = 1,6\text{ W/mK}$, $\rho = 2400\text{ kg/m}^3$).
  • Mái: Gồm bitum (25 mm), bê tông cốt thép (300 mm), vữa xi măng, lớp cách nhiệt bông khoáng và trần giả.
  • Nền: Lớp gạch lát nền (10 mm), lớp vữa xi măng (25 mm), lớp bê tông (200 mm, $\lambda = 1,6\text{ W/mK}$).
  • Kính và rèm che: Sử dụng kính Antisun màu xám dày 6 mm (hệ số hấp thụ $\alpha_k = 0,51$, phản xạ $\rho_k = 0,05$, xuyên qua $\tau_k = 0,44$, hệ số kính $\varepsilon_m = 0,73$) kết hợp rèm màu sáng Brella trắng ($\alpha_m = 0,09$, $\rho_m = 0,77$, $\tau_m = 0,14$, $\varepsilon_r = 0,33$), khung kim loại ($\varepsilon_{kh} = 1,17$).

Các thông số tính toán vi khí hậu ngoài trời tại Hà Nội (cấp III) trích từ TCVN 4088-85 và TCVN 5687-1992: nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất $t_{tbmax} = 32,8^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi = 66%$, entanpy $I = 85,25\text{ kJ/kg}$, nhiệt độ đọng sương $t_S = 25,6^\circ\text{C}$. Thông số trong nhà cấp III cho trạng thái lao động nhẹ: nhiệt độ $t_T = 25^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi_T = 65%$, vận tốc gió $0,3 - 0,5\text{ m/s}$. Tiêu chuẩn cấp khí tươi là $20\text{ m}^3/\text{h.người}$; bội số trao đổi không khí (ACH) khu bãi đỗ xe là 6 lần/h, khu vệ sinh 10 lần/h, buồng bơm và trạm biến áp từ 5 đến 10 lần/h. Dựa trên quy mô phụ tải lớn, tác giả lựa chọn phương án điều hòa trung tâm Chiller giải nhiệt nước đặt máy trên mái kết hợp các dàn lạnh FCU và PAU.

Chương 2: Tính toán tải lạnh cho công trình

Chương 2 thiết lập công thức và tính toán các thành phần phụ tải nhiệt theo phương pháp Carrier:

  • Bức xạ qua kính ($Q_{11}$): Xác định qua bức xạ tức thời $Q_{11}'$ kết hợp hệ số tác dụng tức thời $n_t$. Ví dụ phòng C.01 tầng 3 có diện tích kính hướng Nam $F_k = 5,04\text{ m}^2$, bức xạ mặt trời cực đại $R_{Tmax} = 470\text{ W/m}^2$, dòng bức xạ thực tế qua kính Antisun và rèm $R_K = 176,4\text{ W}$, nhiệt bức xạ tức thời $Q_{11}' = 233\text{ W}$. Mật độ diện tích kết cấu $g_s = 870\text{ kg/m}^2$, tra bảng với hệ thống chạy liên tục thu được $n_t = 0,67$, suy ra $Q_{11} = 156,1\text{ W}$.
  • Truyền nhiệt qua kết cấu mái ($Q_{21}$): Tính toán theo hiệu nhiệt độ tương đương $\Delta t_{td} = 37,7^\circ\text{C}$ với bức xạ mặt trời đến mặt ngoài $R_N = 598,9\text{ W/m}^2$.
  • Truyền nhiệt qua vách bao che ($Q_{22}$): Gồm truyền nhiệt qua tường gạch ngoài ($Q_{22t}$), cửa ra vào ($Q_{22c}$) và kính cửa sổ ($Q_{22k}$). Hệ số truyền nhiệt của tường ngoài tiếp xúc trực tiếp $k_{tt} = 1,82\text{ W/m}^2\text{K}$ ($\Delta t = 7,8^\circ\text{C}$), tường tiếp xúc gián tiếp qua hành lang $k_{gt} = 1,67\text{ W/m}^2\text{K}$ ($\Delta t = 3^\circ\text{C}$). Cửa gỗ có $k_g = 2,6\text{ W/m}^2\text{K}$, kính cửa sổ có $k_k = 5,89\text{ W/m}^2\text{K}$. Tại phòng C.01 tầng 3: diện tích tường trực tiếp $17,1\text{ m}^2$ ($Q_{22tt} = 242,8\text{ W}$), tường gián tiếp $109,7\text{ m}^2$ ($Q_{22gt} = 549,6\text{ W}$), tổng nhiệt truyền qua tường đạt $792,4\text{ W}$.
  • Nhiệt truyền qua nền ($Q_{23}$), nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng ($Q_{31}$), máy móc thiết bị ($Q_{32}$), nhiệt hiện và nhiệt ẩm do người ($Q_4$), nhiệt do gió tươi mang vào ($Q_N$) và nhiệt do gió lọt qua khe cửa ($Q_5$).

Tác giả thành lập sơ đồ ĐHKK tuần hoàn một cấp cho các tầng, xác định các thông số RSHF, GSHF, ESHF, nhiệt độ đọng sương của dàn lạnh và lưu lượng gió cấp. Sau đó, tác giả nhập thông số hình học, lịch trình hoạt động và thông số vi khí hậu vào phần mềm Heatload Daikin, tiến hành phân tích so sánh công suất lạnh giữa tính tay và phần mềm, từ đó kiểm tra chọn Chiller, cụm dàn lạnh FCU và cỡ ống cấp nước lạnh.

Chương 3: Tính toán kiểm tra hệ thống thông gió

Chương này thực hiện tính toán thủy lực cho các hệ thống thông gió độc lập của tòa nhà:

  • Hệ thống cấp gió tươi: Kiểm tra tuyến ống cấp gió tươi từ thiết bị PAU, tính tổn thất áp suất ma sát và tổn thất phụ kiện fitting, kiểm tra lưu lượng và cột áp quạt PAU trên tất cả các tầng.
  • Hệ thống hút khí thải khu vệ sinh: Tính toán lưu lượng hút theo tiêu chuẩn 10 ACH, xác định kích thước ống dẫn gió thải, tính toán kiểm tra kích thước miệng gió hút và cột áp quạt hút thải.
  • Hệ thống thông gió và hút khói bãi đỗ xe tầng hầm (B1 - B6): Kiểm tra lưu lượng thông gió điều kiện bình thường (bội số 6 ACH) và tính toán kiểm tra lưu lượng hút khói khi xảy ra sự cố hỏa hoạn; tính toán tổn thất cột áp mạng đường ống để chọn quạt hút khói hoạt động ở hai chế độ.
  • Hệ thống hút khói hành lang: Tính toán lưu lượng khói cần hút ra khỏi hành lang khi cháy cho tầng trệt và tầng hầm B1 theo QCVN 06:2020, bao gồm lượng không khí thâm nhập qua các van gió đóng; kiểm tra tiết diện đường ống và cột áp quạt hút khói hành lang.
  • Hệ thống tạo áp cầu thang bộ và giếng thang máy: Tính toán lưu lượng gió tăng áp cần thiết duy trì mức chênh áp dương ngăn khói xâm nhập theo BS EN 12101-6:2005 và QCVN 06:2020; xác định tổn thất áp suất trên đường ống đứng và kiểm tra cột áp quạt tạo áp.

Chương 4: Triển khai bản vẽ bằng phần mềm Revit

Chương 4 tập trung vào quy trình triển khai mô hình không gian 3D của hệ thống HVAC trên nền tảng Autodesk Revit:

  • Thiết lập không gian làm việc và cấu trúc cây quản lý dự án (Project Browser).
  • Dựng mô hình 3D đường ống gió, ống nước và thiết bị cho các tầng: tầng hầm B1, tầng trệt (GF), tầng 2 và tầng 3-8 (khu căn hộ The Heritage).
  • Bố trí các thiết bị FCU dạng giấu trần nối ống gió, các miệng thổi khuếch tán, miệng hút và các van điều khiển.
  • Sử dụng tính năng Schedule/Quantities của Revit để trích xuất khối lượng chi tiết của đường ống gió hình chữ nhật, phụ kiện cút nối, côn chuyển tiếp và các miệng gió.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các nội dung đã hoàn thành trong đề tài, khẳng định kết quả tính toán kiểm tra đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành và đề xuất một số định hướng vận hành hệ thống.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống điều hòa không khí và thông gió của tòa nhà The Grand Hà Nội được tổ chức theo giải pháp kỹ thuật tích hợp:

  • Cấu trúc hệ thống ĐHKK: Sử dụng cụm Chiller làm lạnh nước đặt tại tầng mái công trình, cung cấp nước lạnh tuần hoàn đến các dàn trao đổi nhiệt FCU đặt giấu trần tại các phòng căn hộ, văn phòng và khu thương mại. Không khí tươi được lấy từ bên ngoài, xử lý sơ bộ nhiệt ẩm thông qua các thiết bị PAU đặt tại các tầng kỹ thuật trước khi đưa vào hòa trộn cùng hệ thống gió hồi của FCU hoặc cấp trực tiếp vào không gian phòng.
  • Kiến trúc hệ thống thông gió và kiểm soát khói:
    • Hệ thống thông gió cơ khí cho các tầng hầm từ B1 đến B6 được thiết kế với quạt thông gió hai tốc độ, đảm bảo bội số trao đổi khí tối thiểu 6 ACH ở chế độ vận hành thường và tự động chuyển sang chế độ hút khói công suất cao khi nhận tín hiệu báo cháy.
    • Hệ thống hút khói hành lang được bố trí độc lập tại các tầng hầm và tầng trệt, kết nối với mạng đường ống gió chống cháy và van ngăn lửa/van chặn khói.
    • Hệ thống tạo áp cầu thang bộ thoát hiểm và giếng thang máy sử dụng quạt cấp gió tăng áp đặt tại tầng mái hoặc tầng hầm, duy trì dải áp suất dương theo tiêu chuẩn BS EN 12101-6:2005 nhằm cô lập hoàn toàn lối thoát nạn khỏi khí độc và khói lửa.
  • Công nghệ triển khai mô hình BIM (Autodesk Revit 2021): Nhóm tác giả đã thiết lập hệ thống họ thiết bị (Revit Families) chuẩn hóa cho các model FCU, van gió, miệng gió và các chủng loại ống gió. Việc mô phỏng 3D tại tầng hầm B1, tầng trệt, tầng 2 và tầng 3-8 cho phép kiểm soát không gian lắp đặt, tránh xung đột giữa đường ống gió tươi, ống gió thải, ống cấp - hồi nước lạnh của Chiller và hệ thống dầm sàn bê tông. Bảng thống kê trích xuất tự động (Schedule) từ Revit cung cấp số lượng mét vuông tôn ống gió, kích thước miệng gió và số lượng thiết bị phục vụ công tác bóc tách dự toán.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã giải quyết toàn diện bài toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí và thông gió cho một công trình cao tầng phức hợp với các kết quả cụ thể:

Hạng mục thông số Tiêu chuẩn / Cơ sở áp dụng Giá trị tính toán và lựa chọn
Thông số ngoài nhà (Hà Nội, Cấp III) TCVN 4088-85 / TCVN 5687-1992 $t_{tbmax} = 32,8^\circ\text{C}$; $\varphi = 66%$; $I = 85,25\text{ kJ/kg}$; $t_S = 25,6^\circ\text{C}$
Thông số trong nhà (Lao động nhẹ) TCVN 5687:2010 $t_T = 25^\circ\text{C}$; $\varphi_T = 65%$; $v = 0,3 - 0,5\text{ m/s}$; $t_S = 18^\circ\text{C}$
Mật độ người thiết kế Thiết kế công trình đa năng Văn phòng: $10\text{ m}^2/\text{người}$; Bán lẻ: $2\text{ m}^2/\text{người}$; Căn hộ: $15\text{ m}^2/\text{người}$
Định mức cấp gió tươi TCVN 5687:2010 $20\text{ m}^3/\text{h.người}$ (áp dụng chung cho các khu vực)
Bội số thông gió tầng hầm đỗ xe Tiêu chuẩn thông gió tầng hầm 6 ACH (chế độ bình thường)
Bội số thông gió khu vệ sinh Tiêu chuẩn thông gió cục bộ 10 ACH
Hệ số truyền nhiệt tường bao ($k$) Tính toán truyền nhiệt nhiều lớp Tường trực tiếp: $1,82\text{ W/m}^2\text{K}$; Tường gián tiếp: $1,67\text{ W/m}^2\text{K}$
Hệ số truyền nhiệt cửa ($k$) Bóc tách vật liệu cửa Cửa gỗ: $2,6\text{ W/m}^2\text{K}$; Cửa kính sổ: $5,89\text{ W/m}^2\text{K}$
Giải pháp ĐHKK Phân tích không gian kiến trúc Chiller trung tâm đặt trên mái kết hợp FCU và PAU

Những đóng góp chính của đồ án bao gồm:

  • Thiết lập quy trình tính toán kiểm tra nhiệt tải lạnh song song giữa phương pháp tính tay giải tích (Carrier) và mô phỏng số (Heatload Daikin), giúp đánh giá độ tin cậy và sai lệch giữa hai phương pháp khi tính toán cho công trình quy mô lớn.
  • Hệ thống hóa việc áp dụng đồng bộ các tiêu chuẩn an toàn PCCC cho hệ thống thông gió (QCVN 06:2020/BXD và BS EN 12101-6:2005) trong việc kiểm tra lưu lượng hút khói hành lang, hút khói hầm xe và tăng áp giếng thang.
  • Ứng dụng công nghệ BIM trên phần mềm Revit 2021 để trực quan hóa không gian bố trí cơ điện ngầm phức tạp, rút ngắn thời gian bóc tách khối lượng vật tư ống gió so với phương pháp thủ công truyền thống.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Mặc dù đã hoàn thành các nhiệm vụ đặt ra, đồ án vẫn có một số giới hạn do phạm vi nghiên cứu và điều kiện thực hiện:

  • Nghiên cứu chỉ tập trung kiểm tra hệ thống điều hòa không khí và thông gió; chưa kết hợp tính toán đồng bộ với các hệ sinh thái cơ điện khác như hệ thống điện chiếu sáng, động lực, hệ thống cấp thoát nước và mạng lưới chữa cháy tự động.
  • Quá trình tính toán tải lạnh chủ yếu dựa trên chế độ phụ tải cực đại mùa hè theo thông số thiết kế ngoài trời tĩnh, chưa thực hiện mô phỏng năng lượng động theo từng giờ trong suốt chu kỳ năm để khảo sát biến thiên tải lạnh theo mùa và phụ tải sưởi mùa đông của miền Bắc.
  • Hướng mở rộng nghiên cứu: Thực hiện phân tích mô phỏng động hiệu năng tiêu thụ năng lượng toàn công trình (Building Energy Simulation), nghiên cứu ứng dụng biến tần (VFD) cho hệ thống máy nén Chiller và quạt thông gió, kết hợp giải pháp thu hồi nhiệt từ luồng khí thải (Energy Recovery Ventilator - ERV) nhằm tối ưu hóa chi phí vận hành cho tòa nhà.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn đối với sinh viên thuộc chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Kỹ thuật Nhiệt - Điện lạnh, Kỹ thuật Cơ điện công trình (MEP), cũng như các kỹ sư thiết kế hệ thống HVAC công trình cao tầng:

  • Phần đáng tham khảo nhất là Chương 2 với quy trình tính toán phụ tải nhiệt theo Carrier được trình bày tường minh, chi tiết từng bước tính toán truyền nhiệt bức xạ qua kính có xét đến các hệ số hiệu chỉnh đặc thù của kính Antisun, rèm che và hệ số tác dụng tức thời kết cấu $n_t$.
  • Các bảng tính toán kiểm tra hệ thống hút khói và tạo áp cầu thang bộ tại Chương 3 cung cấp cơ sở phương pháp luận rõ ràng cho việc vận dụng tiêu chuẩn QCVN 06:2020 và BS EN 12101-6 vào thực tiễn thiết kế hệ thống phòng cháy cơ điện.
  • Quy trình xây dựng mô hình và trích xuất bảng Schedule vật tư trên Revit 2021 tại Chương 4 là tài liệu trực quan giúp người học tiếp cận phương pháp thiết kế BIM chuyên ngành HVAC.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình The Grand Hà Nội sử dụng phương án điều hòa không khí nào và vì sao phương án này được lựa chọn?
Tác giả lựa chọn hệ thống điều hòa trung tâm Chiller giải nhiệt nước kết hợp các dàn lạnh FCU và bộ xử lý không khí tươi PAU. Phương án này được chọn vì The Grand Hà Nội là tổ hợp công trình đa năng quy mô lớn, phụ tải lạnh cao; cụm máy Chiller bố trí trên mái giúp tiết kiệm diện tích sàn hữu dụng, bảo đảm mỹ quan kiến trúc mặt ngoài và đáp ứng linh hoạt sự thay đổi phụ tải vận hành giữa các khu căn hộ và trung tâm thương mại.

2. Thông số vi khí hậu ngoài trời và trong nhà được tác giả thiết lập để tính toán tải lạnh là bao nhiêu?
Theo tiêu chuẩn điều hòa không khí cấp III tại Hà Nội trích từ TCVN 4088-85 và TCVN 5687, thông số ngoài nhà là $t_{tbmax} = 32,8^\circ\text{C}$ và độ ẩm tương đối $\varphi = 66%$ ($I = 85,25\text{ kJ/kg}$). Thông số thiết kế trong nhà cho trạng thái lao động nhẹ là nhiệt độ $t_T = 25^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi_T = 65%$, và vận tốc gió trong vùng làm việc từ $0,3\text{ m/s}$ đến $0,5\text{ m/s}$.

3. Tiêu chuẩn cấp khí tươi và bội số trao đổi không khí (ACH) của các khu vực trong tòa nhà được quy định cụ thể như thế nào?
Theo TCVN 5687:2010, lưu lượng khí tươi cấp cho các khu vực văn phòng, cửa hàng bán lẻ, nhà hàng ăn nhanh, căn hộ và hành lang công cộng đều được tính đồng mức là $20\text{ m}^3/\text{h.người}$. Về bội số thông gió: bãi đỗ xe tầng hầm là 6 ACH ở chế độ bình thường, khu vệ sinh là 10 ACH, nhà bếp là 15 ACH, trạm biến áp là 10 ACH, phòng bơm và phòng phân phối điện là 5 ACH, cầu thang và sảnh thang máy là 1 ACH.

4. Kết cấu bao che của tòa nhà The Grand Hà Nội có đặc điểm gì đáng chú ý trong quá trình tính toán nhiệt hiện truyền qua kết cấu?
Tường bao sử dụng kết cấu vách gạch dày 200 mm đến 400 mm có khối lượng riêng $\rho = 1800\text{ kg/m}^3$, cho hệ số truyền nhiệt trực tiếp ngoài trời $k_{tt} = 1,82\text{ W/m}^2\text{K}$ và gián tiếp qua hành lang $k_{gt} = 1,67\text{ W/m}^2\text{K}$. Cửa sổ và tường bao bốn mặt chủ yếu sử dụng kính Antisun xám 6 mm có hệ số hấp thụ $\alpha_k = 0,51$ kết hợp rèm che màu Brella trắng giúp phản xạ phần lớn bức xạ nhiệt mặt trời vào không gian phòng.

5. Nhóm tác giả đã sử dụng những công cụ phần mềm kỹ thuật nào để phục vụ quá trình tính toán và thiết kế?
Các phần mềm chuyên ngành được sử dụng trong đồ án bao gồm: Heatload (Daikin) dùng để tính toán kiểm tra phụ tải lạnh; Duct Sizer dùng để tính toán thủy lực và chọn kích thước tiết diện đường ống gió; ASHRAE Duct Fitting Database dùng để tra cứu hệ số tổn thất áp suất cục bộ của phụ kiện ống; AutoCAD để đọc bản vẽ kiến trúc; và Autodesk Revit 2021 để mô hình hóa 3D hệ thống HVAC cùng trích xuất bảng khối lượng vật tư thi công.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Tính toán kiểm tra hệ thống điều hoà không khí và thông gió tòa nhà The Grand Hà Nội" của nhóm tác giả đã hoàn thành trọn vẹn các mục tiêu kỹ thuật đặt ra, giải quyết chính xác bài toán cân bằng nhiệt ẩm và kiểm tra hệ thống HVAC cho một công trình cao tầng phức hợp tại Hà Nội. Đề tài thể hiện sự kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp tính toán giải tích cổ điển (Carrier) với công cụ tính toán số hiện đại (Heatload Daikin, Duct Sizer) và mô hình hóa thông tin công trình BIM trên Revit 2021. Kết quả nghiên cứu không chỉ kiểm tra độ an toàn và sự tiện nghi của công trình theo các tiêu chuẩn TCVN 5687:2010 và QCVN 06:2020/BXD mà còn đóng vai trò là tài liệu tham khảo kỹ thuật chuẩn mực cho công tác đào tạo và thiết kế cơ điện công trình.