Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt của nhóm sinh viên Trần Nhật Gia Bảo, Nguyễn Thành Duy và Lê Huỳnh Hoàng Phúc (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. TS Đặng Thành Trung) tập trung vào bài toán kiểm tra kỹ thuật và ứng dụng mô hình số cho hệ thống nhiệt - lạnh công trình cao tầng. Bối cảnh thực tiễn được lựa chọn là tòa nhà văn phòng - thương mại hạng A CMC Tower, tọa lạc tại đường Duy Tân, quận Cầu Giấy, Hà Nội. Tòa nhà có quy mô 19 tầng nổi và 02 tầng hầm, diện tích xây dựng 3.000 m², tổng diện tích sàn sử dụng 24.000 m², diện tích sàn điển hình 982 m², vận hành hệ thống điều hòa trung tâm Water Chiller thương hiệu Trane.

Vấn đề kỹ thuật đặt ra là cần tính toán kiểm tra phụ tải lạnh thực tế so với thiết kế, đánh giá sự phù hợp của hệ thống thông gió - tạo áp - hút khói, chuyển đổi bản vẽ thi công sang mô hình thông tin công trình 3D để xử lý xung đột không gian, đồng thời mô phỏng động học dòng khí nhằm đánh giá trường nhiệt độ và vận tốc tại không gian hội họp điển hình.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định theo 6 nội dung:

  1. Khảo sát tổng quan về kiến trúc và thông số kỹ thuật của công trình CMC Tower.
  2. Tính toán kiểm tra tải lạnh của hệ thống điều hòa không khí bằng phương pháp Carrier, áp dụng hệ thống tiêu chuẩn TCVN, QCVN; đồng thời tính toán bằng phần mềm Carrier HAP 5.11 và kiểm tra công suất các thiết bị chính (PAU, FCU, Chiller, tháp giải nhiệt, bơm nước, bình dãn nở) để so sánh với thông số công trình thực tế.
  3. Tính toán kiểm tra hệ thống thông gió, hệ thống tạo áp cầu thang bộ và hệ thống hút khói sự cố, đối chiếu với hồ sơ thiết kế của tòa nhà.
  4. Xây dựng mô hình 3D hệ thống điều hòa không khí và thông gió bằng phần mềm Autodesk Revit 2022, kiểm tra xung đột không gian và trích xuất khối lượng vật tư ống gió.
  5. Thiết lập mô hình 3D và mô phỏng số phân bố nhiệt độ, vận tốc dòng khí từ miệng gió cấp cho phòng họp tầng 1 bằng phần mềm Autodesk CFD 2021.
  6. Đưa ra nhận xét, đánh giá kỹ thuật từ kết quả mô phỏng và hoàn thành thuyết minh đồ án.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống điều hòa không khí trung tâm Water Chiller, hệ thống thông gió - hút khói - tạo áp của tòa nhà CMC Tower và vi khí hậu phòng họp tầng 1. Phạm vi nghiên cứu bao gồm hai tầng hầm (B1, B2), tầng trệt và các tầng từ tầng 1 đến tầng 18 (lựa chọn tính toán kiểm tra cho các tầng đại diện, không lặp lại các tầng điển hình có cấu trúc giống hệt nhau). Thời gian thực hiện đồ án từ ngày 28/09/2023 đến 31/12/2023, bảo vệ chính thức vào tháng 02/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở tính toán nhiệt công trình áp dụng phương pháp Carrier truyền thống kết hợp tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam (TCVN, QCVN) cho hệ thống điều hòa không khí cấp II với số giờ bảo đảm 200 giờ/năm. Phương pháp Carrier xác định năng suất lạnh bằng cách tính riêng biệt tổng nhiệt hiện thừa ($\sum Q_{ht}$) và tổng nhiệt ẩn thừa ($\sum Q_{\hat{a}t}$) thâm nhập vào không gian điều hòa qua các thành phần:

  • Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính ($Q_{11}$): tính theo hệ số tác động tức thời $n_t$, diện tích kính $F$, cường độ bức xạ qua kính có rèm che $R_K$ và các hệ số hiệu chỉnh độ cao $\varepsilon_c$, độ đọng sương $\varepsilon_{đs}$, mây mù $\varepsilon_{mm}$, khung kính kim loại $\varepsilon_{kh} = 1{,}17$, loại kính Antisun $\varepsilon_m = 0{,}58$.
  • Nhiệt truyền qua kết cấu bao che ($Q_2$): gồm nhiệt qua mái ($Q_{21}$), nhiệt qua tường ($Q_{22t}$), nhiệt qua cửa sổ ($Q_{22k}$), nhiệt qua nền ($Q_{23}$).
  • Nhiệt tỏa ra từ thiết bị ($Q_3$): gồm nhiệt do hệ thống chiếu sáng đèn huỳnh quang ($Q_{31} = 1{,}25 \cdot n_t \cdot n_đ \cdot q_d \cdot F$, với $q_d = 12\text{ W/m}^2$, $n_đ = 0{,}8$) và nhiệt tỏa từ máy móc văn phòng ($Q_{32}$).
  • Nhiệt do người tỏa ra ($Q_4$): gồm nhiệt hiện ($Q_{4h}$, định mức $q_h = 65\text{ W/người}$ nam, nữ bằng 85% nam) và nhiệt ẩn ($Q_{4\hat{a}}$, định mức $q_{\hat{a}} = 66\text{ W/người}$).
  • Nhiệt do gió tươi mang vào ($Q_N = Q_{hn} + Q_{\hat{a}n}$) và nhiệt do gió lọt ($Q_5$).

Thông số khí hậu tính toán được tra cứu và thiết lập đồng bộ cho mùa hè tại khu vực Hà Nội:

Thông số môi trường Nhiệt độ bầu khô $t$ (°C) Độ ẩm tương đối $\varphi$ (%) Enthalpy $I$ (kJ/kg) Dung ẩm $d$ (g/kg kkk) Nhiệt độ đọng sương $t_s$ (°C) Nhiệt độ bầu ướt $t_ư$ (°C)
Không khí ngoài trời 36,1 55,1 90,63 20,91 25,65 28,14
Không khí trong nhà 25,0 60,0 55,43 11,90 16,70 19,47

Dữ liệu đầu vào công trình được số hóa từ bản vẽ kiến trúc AutoCAD. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm số bao gồm: tính toán tải lạnh trên phần mềm Carrier HAP 5.11 (Hourly Analysis Program); tính toán tổn thất cột áp ống gió và phụ kiện bằng ASHRAE Duct Fitting Database; thiết lập sơ đồ nguyên lý không khí tuần hoàn một cấp xác định các điểm nút trên đồ thị $t-d$ thông qua hệ số nhiệt hiện phòng (RSHF), hệ số nhiệt hiện tổng (GSHF) và hệ số nhiệt hiện hiệu dụng (ESHF).

Thiết kế và triển khai kỹ thuật

Hệ thống kỹ thuật được phân tích là mạng lưới điều hòa không khí trung tâm Water Chiller giải nhiệt bằng nước kết hợp thiết bị xử lý không khí sơ bộ PAU và các dàn lạnh cục bộ FCU gián tiếp qua kênh dẫn gió. Nước lạnh cấp vào dàn bay hơi ở $12^\circ\text{C}$ và ra ở $7^\circ\text{C}$, nhiệt lượng ngưng tụ được thải ra môi trường qua hệ thống bơm và tháp giải nhiệt đặt trên tầng kỹ thuật mái.

Hạng mục mô hình hóa 3D được triển khai trên nền tảng phần mềm Autodesk Revit 2022 theo quy trình:

  • Thiết lập hệ thống lưới trục tọa độ và cao độ các tầng từ bản vẽ mặt bằng kiến trúc và kết cấu.
  • Dựng không gian 3D của kết cấu bê tông cốt thép, tường ngăn thạch cao và vách kính công trình.
  • Triển khai lắp đặt chi tiết hệ thống cơ điện (MEP): mạng đường ống gió cấp, gió hồi, ống gió tươi, vị trí bố trí thiết bị xử lý không khí FCU, hệ thống van VAV, Damper, van chặn lửa; mạng đường ống cấp và hồi nước lạnh Chiller, tháp giải nhiệt, bơm nước lạnh.
  • Xây dựng mô hình quạt hút khói bãi đỗ xe cho 2 tầng hầm, mạng ống hút khói hành lang và hệ thống tạo áp cầu thang bộ thoát hiểm.
  • Kiểm tra xử lý giao cắt không gian giữa tuyến ống gió, ống nước với kết cấu dầm sàn nhằm giảm thiểu rủi ro va chạm trước khi đưa vào thi công thực tế.
  • Thiết lập bảng thống kê khối lượng (Schedule) để bóc tách tự động diện tích, chiều dài và phụ kiện đường ống gió, xuất dữ liệu sang Microsoft Excel.

Quy trình mô phỏng động lực học chất lưu (CFD) cho phòng họp tầng 1 sử dụng phần mềm Autodesk CFD 2021:

  • Hình học không gian phòng họp được dựng từ Revit và xuất sang môi trường CFD.
  • Gán thuộc tính vật liệu không khí và thuộc tính nhiệt của kết cấu bao che phòng họp.
  • Thiết lập điều kiện biên: lưu lượng, vận tốc thổi và nhiệt độ gió cấp tại miệng gió; áp suất thoát tại miệng gió hồi.
  • Thiết lập thuật toán chia lưới tự động (Mesh Sizing), giải hệ phương trình dòng chảy rối Navier-Stokes kết hợp phương trình bảo toàn năng lượng với số bước lặp hội tụ được kiểm soát.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Lịch sử hình thành và phát triển. Giới thiệu công trình

Chương mở đầu tóm lược lịch sử phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí từ thời cổ đại đến hiện đại (từ các thí nghiệm của Franklin năm 1758, phát minh máy làm lạnh của Faraday năm 1820, Carrier năm 1902 đến nghị định thư Montreal năm 1987). Nội dung tiếp theo giới thiệu tổng quan công trình CMC Tower (19 tầng nổi, 2 tầng hầm, 5 thang máy Mitsubishi tốc độ 2,5 m/s, 4 máy phát điện Cummins, hệ thống PCCC Notifier, hệ thống điều hòa trung tâm Trane). Chương 1 phân tích ưu nhược điểm của các hệ thống ĐHKK cục bộ, hệ thống biến lưu lượng môi chất VRV/VRF và hệ thống trung tâm Water Chiller (giải nhiệt gió và giải nhiệt nước), qua đó khẳng định sự phù hợp của hệ thống Water Chiller giải nhiệt nước đối với tòa nhà thương mại quy mô lớn.

Chương 2: Tính toán và kiểm tra tải lạnh và thiết bị

Chương 2 trình bày chi tiết các bước tính toán tải nhiệt theo phương pháp Carrier. Kết quả xác định tải bức xạ kính $Q_{11}$ với mật độ khối lượng sàn $g_s$ dao động từ 407,37 đến $917,51\text{ kg/m}^2$, hệ số tác dụng tức thời $n_t = 0{,}74$ đến $0{,}97$. Nhiệt truyền qua mái $Q_{21}$ tại tầng 3 là 13,61 kW và tầng 18 là 12,86 kW (với hệ số $k = 2{,}34\text{ W/m}^2\text{K}$). Nhiệt truyền qua tường $Q_{22t}$ tính với $k = 2{,}18\text{ W/m}^2\text{K}$ (văn phòng tầng 1 là 8,9 kW; tầng 3 là 14,3 kW). Nhiệt truyền qua cửa sổ kính một lớp $Q_{22k}$ có $k = 5{,}89\text{ W/m}^2\text{K}$. Nhiệt truyền qua nền $Q_{23}$ tầng trệt là 6,17 kW và tầng 5 là 13,63 kW.

Nhiệt tỏa từ đèn huỳnh quang $Q_{31}$ tại các khu vực văn phòng đạt 11,6 kW/tầng điển hình; nhiệt máy móc $Q_{32}$ khu vực văn phòng các tầng 5 đến 17 đạt 52,5 kW (tính trên 175 máy tính, máy in và máy photocopy). Nhiệt hiện người $Q_{4h}$ và nhiệt ẩn người $Q_{4\hat{a}}$ được tính toán cụ thể cho từng tầng (ví dụ văn phòng tầng 1 có 49 nam, 49 nữ tỏa ra 4,15 kW nhiệt hiện và 5,89 kW nhiệt ẩn).

Sau khi tính toán trên đồ thị không khí ẩm $t-d$ theo sơ đồ tuần hoàn một cấp, nhóm tác giả tiến hành cài đặt mô hình trên phần mềm Carrier HAP 5.11 để xuất tổng tải lạnh công trình. Kết quả tải lạnh tính toán được đối chiếu trực tiếp với hồ sơ thiết kế công trình, đồng thời tính toán kiểm tra các thông số kỹ thuật của thiết bị: PAU, dàn lạnh FCU, máy làm lạnh Chiller, tháp giải nhiệt, tổn thất áp lực đường ống hút/đẩy của bơm nước lạnh và dung tích bình dãn nở.

Chương 3: Tính toán và kiểm tra hệ thống thông gió, tạo áp và hút khói

Chương 3 giải quyết ba bài toán thông gió kỹ thuật và an toàn PCCC cho công trình:

  • Hệ thống thông gió cơ học: Tính kiểm tra hệ thống cấp gió tươi cho các không gian làm việc và hệ thống hút khí thải khu vệ sinh.
  • Hệ thống cấp gió tươi và hút khói tầng hầm: Tính toán ở hai chế độ vận hành riêng biệt gồm chế độ thông gió thông thường (TGTT) và chế độ thông gió hút khói hỏa hoạn (TGHK) cho bãi đỗ xe tầng hầm 1 và tầng hầm 2. Sử dụng phần mềm ASHRAE Duct Fitting Database để tính tổn thất áp suất ma sát và trở lực cục bộ qua các phụ kiện, chạc ba, côn thu nhằm xác định cột áp tĩnh yêu cầu cho quạt hút khói.
  • Hệ thống tạo áp cầu thang bộ: Tính toán lưu lượng gió cần thiết duy trì áp suất dương tại giếng thang bộ thoát hiểm khi xảy ra sự cố cháy theo quy chuẩn an toàn, đồng thời tính kiểm tra cột áp quạt tạo áp.
  • Hệ thống hút khói hành lang các tầng nổi: Xác định lưu lượng khói cần thải ra ngoài và tính toán tổn thất áp lực đường ống gió để đối chiếu với thiết kế thực tế của tòa nhà.

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

Nội dung chương trình bày quy trình số hóa toàn bộ hệ thống ĐHKK và thông gió của tòa nhà CMC Tower sang mô hình thông tin công trình (BIM) bằng phần mềm Autodesk Revit 2022. Mô hình bao gồm mạng lưới đường ống gió cấp, gió hồi, ống gió tươi, miệng gió, các dàn FCU trần, hệ thống quạt hút khói tầng hầm, quạt tạo áp thang bộ và toàn bộ hệ thống đường ống nước lạnh giải nhiệt tại tầng kỹ thuật mái. Tác giả thực hiện kiểm tra phát hiện giao cắt (clash detection) giữa hệ thống MEP với hệ dầm, cột, sàn kết cấu bê tông. Cuối chương, tính năng New Schedule của Revit được áp dụng để lập bảng bóc tách khối lượng chiều dài và diện tích bề mặt ống gió, sau đó xuất ra bảng tính Excel phục vụ công tác kiểm tra dự toán.

Chương 5: Mô phỏng CFD cho phòng họp tầng một tòa nhà

Chương 5 ứng dụng phương pháp mô phỏng số động lực học chất lưu trên phần mềm Autodesk CFD 2021 nhằm phân tích trường khí động học và phân bố nhiệt độ tại phòng họp tầng 1 (diện tích 194,1 m²). Tác giả thiết lập và so sánh hai phương án thiết kế hệ thống phân phối gió:

  • Phương án bố trí 8 miệng gió cấp.
  • Phương án bố trí 4 miệng gió cấp.

Trong mỗi phương án, hai kịch bản sắp xếp miệng gió được khảo sát chi tiết:

  • Trường hợp 1 (TH1): Các miệng gió cấp được bố trí đặt thẳng hàng nhau.
  • Trường hợp 2 (TH2): Các miệng gió cấp được bố trí so le, xen kẽ nhau.

Kết quả mô phỏng trả về các trường vận tốc dòng khí, bản đồ đẳng nhiệt phân bố nhiệt độ trong không gian làm việc và biểu đồ phân bố tần suất nhiệt độ (Histogram). Trên cơ sở đó, chương đưa ra phân tích đánh giá cấu hình bố trí miệng gió tối ưu về độ đồng đều vận tốc và tiện nghi nhiệt cho người sử dụng.

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

Chương tổng kết các kết quả đạt được về tính toán kiểm tra tải nhiệt, đối chiếu hệ thống thiết bị thực tế, đánh giá độ tin cậy của mô hình Revit 3D và kết luận về phương án bố trí miệng gió tối ưu thu được từ mô phỏng CFD phòng họp.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã tổng hợp các kết quả tính toán định lượng và đối chiếu thực tế qua hệ thống bảng biểu kỹ thuật:

+-----------------------------------------------------------------------------------------+
|                BẢNG TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHÍNH CỦA ĐỒ ÁN             |
+--------------------------+------------------------------+-------------------------------+
| Hạng mục tính toán       | Phương pháp / Công cụ        | Thông số kỹ thuật ghi nhận    |
+--------------------------+------------------------------+-------------------------------+
| Bức xạ qua kính Q11      | Carrier (kính Antisun)       | Căn tin trệt: 0,57 kW         |
|                          |                              | Văn phòng tầng 3: 22,12 kW    |
+--------------------------+------------------------------+-------------------------------+
| Truyền nhiệt kết cấu Q2  | Truyền nhiệt qua vách & mái  | Q21 mái tầng 3: 13,61 kW      |
|                          |                              | Q22t tường tầng 3: 14,3 kW    |
|                          |                              | Q23 nền tầng trệt: 6,17 kW    |
+--------------------------+------------------------------+-------------------------------+
| Nhiệt thiết bị Q3        | Tiêu chuẩn chiếu sáng & máy  | Q31 đèn tầng 3: 11,6 kW       |
|                          |                              | Q32 máy móc tầng 3: 52,5 kW   |
+--------------------------+------------------------------+-------------------------------+
| Nhiệt tỏa do người Q4    | Định mức người văn phòng     | Q4h hiện tầng 3: 7,91 kW      |
|                          |                              | Q4â ẩn tầng 3: 10,53 kW       |
+--------------------------+------------------------------+-------------------------------+
| Tải lạnh tổng công trình | HAP 5.11 & Carrier           | So sánh độ lệch với hồ sơ     |
|                          |                              | thiết kế thực tế tòa nhà      |
+--------------------------+------------------------------+-------------------------------+
| Thông gió & hút khói     | Tiêu chuẩn PCCC & ASHRAE     | Tính lưu lượng và cột áp chế  |
|                          |                              | độ TGTT và TGHK hầm 1, hầm 2; |
|                          |                              | tạo áp cầu thang; hút khói HL |
+--------------------------+------------------------------+-------------------------------+
| Mô hình hóa 3D MEP       | Autodesk Revit 2022          | Xử lý xung đột; Schedule khối |
|                          |                              | lượng vật tư ống gió          |
+--------------------------+------------------------------+-------------------------------+
| Mô phỏng khí động học    | Autodesk CFD 2021            | So sánh trường nhiệt độ và    |
|                          |                              | vận tốc: 8 miệng gió vs       |
|                          |                              | 4 miệng gió (thẳng hàng /     |
|                          |                              | xen kẽ) phòng họp tầng 1      |
+--------------------------+------------------------------+-------------------------------+

Đóng góp kỹ thuật mà nhóm tác giả thực hiện bao gồm:

  • Xác lập quy trình kiểm tra phụ tải lạnh song song giữa phương pháp giải tích Carrier và công cụ số HAP 5.11 cho tòa nhà văn phòng quy mô lớn, chỉ ra mức độ tương đồng và sai lệch so với hồ sơ gốc của công trình CMC Tower.
  • Kiểm tra toàn diện hệ thống thiết bị phụ trợ trung tâm gồm Water Chiller, FCU, PAU, tháp giải nhiệt, bơm nước lạnh và bình dãn nở theo thông số vận hành thực tế.
  • Xây dựng hoàn chỉnh mô hình không gian 3D của hệ thống cơ điện lạnh trên Revit 2022 từ hồ sơ bản vẽ shopdrawing, chứng minh hiệu quả của việc xử lý xung đột hình học và tự động hóa bóc tách khối lượng ống gió so với phương pháp thủ công.
  • Ứng dụng thành công phần mềm Autodesk CFD 2021 vào đánh giá chất lượng vi khí hậu nội thất, cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng về phân bố nhiệt độ và trường vận tốc dòng khí để lựa chọn phương án bố trí miệng gió tối ưu cho phòng họp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế kỹ thuật được xác định trực tiếp từ phạm vi của đồ án:

  • Việc tính toán kiểm tra phụ tải lạnh và thiết bị mới tập trung vào các tầng chức năng đại diện (tầng trệt, tầng 1, 2, 3, 5, 18), lược bỏ các tầng điển hình có cấu trúc lặp lại từ tầng 6 đến tầng 17.
  • Mô phỏng CFD vi khí hậu mới chỉ thực hiện giới hạn cho một không gian phòng họp tại tầng 1, chưa mở rộng phân tích các khu vực có mật độ nhiệt và hình học phức tạp khác như sảnh hội thảo 295,2 m², khu nhà hàng tầng 2 hay khu vực căn tin.
  • Các tính toán khí hậu và tải nhiệt mới chỉ xét cho điều kiện mùa hè cực trị (200 giờ bảo đảm/năm), chưa đánh giá diễn biến phụ tải biến đổi theo toàn bộ chu kỳ thời tiết trong năm.

Hướng phát triển tiếp theo được nhóm tác giả đề xuất:

  • Mở rộng mô phỏng CFD dòng khí cho các khu vực sảnh thông tầng, phòng hội thảo và nhà hàng của tòa nhà.
  • Thực hiện mô phỏng năng lượng toàn diện công trình (Building Energy Simulation) theo chu kỳ cả năm để phân tích hiệu quả tiết kiệm điện năng của hệ thống Chiller khi vận hành tải non.
  • Nghiên cứu tích hợp các giải pháp điều khiển tự động thông minh và hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) kết nối trực tiếp với mô hình dữ liệu BIM.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho sinh viên, học viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Điện lạnh, Kỹ thuật Công trình và kỹ sư thiết kế hệ thống cơ điện (MEP). Giá trị ứng dụng nổi bật nằm ở:

  • Phương pháp luận tính toán tải lạnh chi tiết: Chương 2 cung cấp đầy đủ các biểu thức toán học, bảng tra hệ số vật liệu bao che, tiêu chuẩn nhiệt tỏa người và thiết bị theo Carrier, rất thuận tiện để làm tài liệu đối chiếu khi làm đồ án môn học hoặc đồ án tốt nghiệp thiết kế HVAC.
  • Quy trình tính toán hệ thống PCCC: Các bảng tính lưu lượng, tổn thất áp lực phụ kiện ống gió cho hệ thống hút khói tầng hầm và tạo áp giếng thang bộ tại Chương 3 là cơ sở tham khảo cho việc thiết kế hệ thống an toàn phòng cháy theo quy chuẩn hiện hành.
  • Ứng dụng BIM và CFD vào thực tế: Quy trình mô hình hóa thiết bị MEP trên Revit 2022 để kiểm tra xung đột cùng phương pháp thiết lập điều kiện biên, chia lưới mô phỏng dòng chảy trên Autodesk CFD 2021 tại Chương 4 và Chương 5 cung cấp tài liệu hướng dẫn từng bước cho kỹ sư muốn tiếp cận công cụ mô phỏng số chuyên ngành.

Câu hỏi thường gặp

1. Thông số vi khí hậu trong nhà và ngoài trời được nhóm tác giả thiết lập dựa trên cơ sở nào?
Thông số khí hậu ngoài trời mùa hè tại Hà Nội được tra cứu cho hệ thống điều hòa cấp II với 200 giờ đảm bảo/năm, xác định nhiệt độ bầu khô là 36,1°C, độ ẩm tương đối 55,1%, nhiệt độ bầu ướt 28,14°C, enthalpy 90,63 kJ/kg. Thông số thiết kế trong nhà áp dụng cho công năng văn phòng - thương mại (lao động nhẹ) với nhiệt độ duy trì ở 25°C, độ ẩm tương đối 60%, dung ẩm 11,9 g/kg kkk và enthalpy 55,43 kJ/kg.

2. Hệ thống điều hòa không khí chính của tòa nhà CMC Tower sử dụng công nghệ gì và cấu tạo gồm những thành phần nào?
Tòa nhà sử dụng hệ thống điều hòa không khí trung tâm Water Chiller thương hiệu Trane giải nhiệt bằng nước. Cấu tạo chính gồm cụm máy lạnh trung tâm Water Chiller (nước vào 12°C, ra 7°C), hệ thống đường ống và bơm nước lạnh, các thiết bị xử lý không khí sơ bộ PAU và dàn lạnh cục bộ FCU, hệ thống kênh dẫn gió kèm van điều chỉnh VAV/Damper, cùng hệ thống bơm tuần hoàn và tháp giải nhiệt làm mát bình ngưng.

3. Phương pháp Carrier xác định phụ tải lạnh của công trình qua những thành phần nguồn nhiệt nào?
Phương pháp Carrier phân tách năng suất lạnh thành tổng nhiệt hiện thừa và tổng nhiệt ẩn thừa, tính toán qua các nguồn: nhiệt bức xạ qua kính có rèm che ($Q_{11}$), nhiệt truyền qua kết cấu bao che ($Q_2$ gồm mái $Q_{21}$, tường gạch vữa nặng $Q_{22t}$, cửa sổ kính $Q_{22k}$, nền $Q_{23}$), nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng ($Q_{31}$) và máy móc văn phòng ($Q_{32}$), nhiệt hiện ($Q_{4h}$) và nhiệt ẩn ($Q_{4\hat{a}}$) do người tỏa ra, cùng nhiệt do gió tươi mang vào ($Q_N$) và nhiệt do gió lọt ($Q_5$).

4. Mô hình 3D trên phần mềm Revit 2022 đem lại lợi ích kỹ thuật gì cho dự án?
Mô hình hóa 3D trên Revit 2022 cho phép tích hợp chính xác hệ thống ống gió, thiết bị FCU, mạng ống nước Chiller và hệ thống quạt hút khói vào kết cấu kiến trúc của công trình CMC Tower. Mô hình giúp phát hiện và xử lý trước các điểm xung đột không gian (clash detection) giữa tuyến ống với dầm, sàn kết cấu bê tông trước khi lắp đặt, đồng thời tự động bóc tách khối lượng vật tư ống gió thông qua bảng thống kê New Schedule để xuất dữ liệu trực tiếp sang Excel.

5. Mô phỏng CFD cho phòng họp tầng 1 khảo sát những phương án và trường hợp cụ thể nào?
Mô phỏng bằng Autodesk CFD 2021 thực hiện trên phòng họp tầng 1 (diện tích 194,1 m²) nhằm so sánh hai phương án bố trí miệng gió: phương án 8 miệng gió cấp và phương án 4 miệng gió cấp. Tại mỗi phương án, hai trường hợp bố trí được khảo sát gồm: trường hợp 1 bố trí các miệng gió đặt thẳng hàng và trường hợp 2 bố trí các miệng gió đặt xen kẽ, so le nhau. Kết quả phân tích trường vận tốc dòng khí và biểu đồ nhiệt độ cho phép đánh giá mức độ đồng đều vi khí hậu của từng cấu hình.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của nhóm tác giả Trần Nhật Gia Bảo, Nguyễn Thành Duy và Lê Huỳnh Hoàng Phúc đã hoàn thành việc tính toán kiểm tra toàn diện hệ thống điều hòa không khí Water Chiller và thông gió - PCCC cho tòa nhà văn phòng hạng A CMC Tower tại Hà Nội. Đề tài kết hợp giữa phương pháp giải tích truyền thống Carrier, công cụ tính tải chuyên dụng HAP 5.11, nền tảng số hóa thông tin công trình BIM Revit 2022 và công nghệ mô phỏng động lực học chất lưu Autodesk CFD 2021. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu đối chiếu kỹ thuật tin cậy, giải quyết bài toán xử lý xung đột hình học cơ điện và tối ưu hóa giải pháp phân phối không khí trong không gian phòng họp công trình cao tầng.