tính toán kiểm tra dựng revit hệ thống điều hòa không khí và thông gió công trình tòa nhà văn phòng thương mại hạng a cmc tower và mô phỏng cho một phòng họp của tòa nhà

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TÍNH TOÁN KIỂM TRA, DỰNG REVIT HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VÀ THÔNG GIÓ CÔNG TRÌNH TÒA NHÀ VĂN PHÒNG - THƯƠNG

TỔNG QUAN

Lịch sử hình thành và phát triển

Lịch sử điều hòa không khí bắt đầu từ lâu, qua nhiều giai đoạn phát triển quan trọng trong suốt hàng thế kỷ Dưới đây là một cái nhìn tổng quan về lịch sử hình thành và phát triển của điều hòa không khí (Bảng 1.1)

Bảng 1.1 Những mốc thời gian trong lịch sử phát triển điều hòa

Năm Nhân vật Sự kiện

1758 John Hadley và Franklin Phát hiện quá trình làm lạnh từ sự bay hơi

1820 Michael Faraday Nén và hóa lỏng khí Amoniac

1830 John Gorrie Thổi không khí lạnh để làm mát bệnh nhân, ý tưởng chế tạo máy điều hòa

1851 James Harrison Chế tạo thành công máy tạo băng

1881 Hải quân Hoa Kỳ Hệ thống dùng nước đá để làm mát tổng thống James Garfield

1902 Willis Carrier Chế tạo máy điều hòa không khí đầu tiên trên thế giới

1902 N/A Trung tâm giao dịch chứng khoán New

York cho lắp đặt hệ thống điều hòa

1906 Stuart Cramer Đặt tên quá trình “điều hòa không khí”

1914 Charles Gates Người đầu tiên sở hữu máy điều hòa tại nhà riêng

1928 Thomas Midgley, Jr Chế tạo thành công chất sinh hàn Freon

Chế tạo máy điều hòa đầu tiên có kích thước nhỏ gọn

1939 - 1945 N/A Công nghệ làm lạnh phục vụ chiến tranh thế giới lần thứ II

1953 N/A Hơn 1 triệu máy điều hòa dân dụng được bán ra trên khắp nước Mỹ

1957 Heinrich Krigar Chế tạo thành công máy nén khí ly tâm

Aldrin Đi bộ trên Mặt Trăng với bộ quần áo có trang bị máy điều hòa

1987 Liên Hiệp Quốc Ban hành nghị định thư Montreal nhằm cắt giảm sử dụng CFC

Thời kỳ cổ đại: Người Ai Cập cổ đại đã sử dụng gió và nước để làm mát trong các ngôi nhà Họ tạo ra hệ thống thông gió và lưu thông không khí để giảm nhiệt độ trong không gian nội thất

Thời kỳ trung cổ: Trong thời kỳ này, các kiến trúc sư ở Trung Đông và Châu Âu đã phát triển các phương pháp làm mát sáng tạo Ví dụ, người Hy Lạp đã sử dụng gió để làm mát trong các ngôi nhà và người La Mã đã xây dựng hệ thống đường ống dẫn nước để làm mát các khu vực công cộng

Thế kỷ 18: Trong thời kỳ này, các nhà khoa học và kỹ sư bắt đầu nghiên cứu về các phương pháp làm lạnh và làm mát Năm 1758, Benjamin Franklin, một nhà khoa học người

Mỹ, đã thử nghiệm việc làm lạnh bằng cách hơi nước Tuy nhiên, ý tưởng này chưa được triển khai thương mại

Thế kỷ 19: Sự tiến bộ trong công nghệ và khoa học đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của điều hòa không khí Năm 1820, người Anh Michael Faraday đã phát minh ra máy làm lạnh đầu tiên Năm 1851, người Mỹ John Gorrie đã phát minh ra máy làm lạnh dùng hơi nén, được coi là bước đột phá quan trọng trong công nghệ làm lạnh

Năm 1902: Willis Carrier, một kỹ sư người Mỹ, được coi là người sáng lập ra hệ thống điều hòa không khí hiện đại Carrier đã phát minh ra hệ thống điều hòa không khí sử dụng nguyên lý làm lạnh bằng quá trình hơi nước và sử dụng các ống dẫn khí để lưu thông không khí Đây được coi là bước tiến lớn trong việc cung cấp không gian lạnh và thoải mái cho các ứng dụng dịch vụ công nghiệp và thương mại

Thế kỷ 20: Trong suốt thế kỷ 20, công nghệ điều hòa không khí tiếp tục được phát triển và cải tiến Các công nghệ mới bao gồm hệ thống điều hòa không khí trung tâm, điều hòa không khí ô tô, điều hòa không khí di động và hệ thống điều hòa không khí thông minh

Sự tiến bộ trong điện tử và điều khiển tự động đã làm cho các hệ thống điều hòa không khí trở nên thông minh và tiết kiệm năng lượng hơn

Hiện tại và tương lai: Ngày nay, các hệ thống điều hòa không khí ngày càng được phát triển với các tính năng tiên tiến như điều khiển thông qua điện thoại di động, lưu trữ đám

3 mây, tích hợp trí tuệ nhân tạo và cảm biến để tăng tính hiệu quả và tiết kiệm năng lượng Công nghệ xanh và bền vững cũng đang được áp dụng trong các hệ thống điều hòa không khí mới để giảm thiểu tác động đến môi trường như cam kết thay đổi khí gas HCFC gây hiệu ứng nhà kính.

Giới thiệu công trình

CMC Tower là tòa văn phòng tiêu chuẩn hạng A nổi bật nhất tại đường Duy Tân và khu vực Cầu Giấy – được mệnh danh là Thung lũng Silicon của Hà Nội (như Hình 1.1) CMC Tower có thiết kế công nghệ và tiện ích hiện đại, phù hợp với môi trường làm việc của các công ty công nghệ cao

Là tòa nhà văn phòng hạng A điển hình tại khu vực Cầu Giấy, CMC Tower có phong cách thiết kế sang trọng mang đến không gian rộng rãi, sáng sủa và môi trường làm việc thoải mái, thuận tiện cho mọi khách thuê Bên trong nhà có nhiều tiện ích phục vụ như:

- Dịch vụ quản lý tòa nhà tiêu chuẩn quốc tế

- Hệ thống hòa trung tâm thương hiệu Trane – Mỹ

- Hệ thống thang máy: 5 thang máy Mitsubushi, tải trọng 1350 kg tương ứng tối đa 20 người, tốc độ 2,5 m/s với hệ thống điều khiển thông minh

- Hệ thống PCCC của hãng Notifirer - đến từ Mỹ với Đầu báo khói tự động

- Máy phát điện: 04 Máy phát điện dự phòng hãng Cumins – Mỹ luôn đảm bảo hoạt động 100% công suất

- Hệ thống an ninh: 24/7 Camera quan sát sẽ được lắp đặt tại sảnh thang máy

- Bãi đậu xe: Toàn bộ tầng hầm và diện tích lưu thông

- Tầng 1 có Q time Coffee, thuận tiện cho việc tiếp khách Dịch vụ ngân hàng, bảo hiểm… trực tiếp tại sảnh tầng 1 tòa nhà

- Đường Duy Tân có nhiều dịch vụ ngoại khu: ngân hàng, nhà hàng, cà phê, cửa hàng… CMC Tower Duy Tân tọa lạc tại vị trí vô cùng đắc địa trên đường Duy Tân với kết nối giao thông linh hoạt cùng các tiện ích kế thừa tạo điều kiện phát triển kinh doanh thương mại và hợp tác kinh doanh Gần tòa nhà là các tòa nhà văn phòng chuyên nghiệp, nhiều công ty công nghệ lớn như FPT, CMC cộng đồng khách thuê giàu có, cơ hội hợp tác và phát triển là rất lớn

CMC Tower có 19 tầng nổi và 02 tầng hầm được thiết kế theo tiêu chuẩn văn phòng hiện đại và nội thất chất lượng Tòa nhà được xây dựng trên diện tích 3.000 mét vuông và có tổng diện tích sử dụng là 24.000 mét vuông

CMC Tower nằm ngay gần ngã tư đường Duy Tân – Thành Thái – Trần Thái Tông Lân cận có nhiều tòa nhà văn phòng chuyên nghiệp cho thuê như: Việt Á Tower, 3D Center, tòa nhà FPT

- Tiệm cận với tuyến đường huyết mạch: Duy Tân, Phạm Hùng, Hồ Tùng Mậu…

- Cách Bến xe Mỹ Đình: 1 km

- Cách trung tâm kinh tế Cầu Giấy: 1km

- Cách Sân bay Quốc tế Nội Bài: 20km

- Cách Trung tâm hội nghị Quốc Gia: 4km

- Cách Sân Vận Động Mỹ Đình: 4km

Trên hết, tòa nhà có cách bố trí thông minh phù hợp với nhu cầu thuê của nhiều khách hàng Diện tích cho thuê là 24.000 m 2 , diện tích sàn 982 m 2 , cho thuê tối thiểu 78,5 m 2 Ngoài ra, tòa nhà còn sử dụng công nghệ tiết kiệm năng lượng hiện đại, được áp dụng tại các tòa nhà cao cấp trên thế giới Sảnh của tòa nhà được thiết kế cao hơn mặt đường và được lát gạch men cao cấp, sang trọng Cửa kính văn phòng là loại cửa cách âm 2 lớp Cùng với việc san lấp sàn bê tông, vách ngăn bằng thạch cao xung quanh khu vực cho thuê Tất cả mang tới một nơi làm việc chất lượng nhất cho các khách thuê

Hình 1.1 Tòa nhà CMC TOWER

Các hệ thống điều hòa không khí

1.3.1 Hệ thống điều hòa không khí cục bộ

Hệ thống điều hòa không khí kiểu cục bộ là hệ thống chỉ điều hòa không khí trong phạm vi hẹp, thường chỉ là một phòng riêng độc lập hoặc một vài phòng nhỏ (như Hình 1.2)

Hình 1.2 Hệ thống điều hòa không khí cục bộ Ưu điểm:

- Máy được thiết kế đẹp phù hợp với nhiều không gian, thuận tiện cho việc lắp đặt cũng như bảo trì, bảo dưỡng nhanh, dễ dàng

- Sử dụng đơn giản, không bị ảnh hưởng của các máy khác trong hệ thống

- Bảo dưỡng, sửa chữa đơn giản và độc lập từng máy

- Việc lắp đặt các khối nóng ở trên tường các tòa nhà làm ảnh hưởng đến kiến trúc mỹ quan của toàn bộ toà nhà

- Ống Gas trong trường hợp máy bị rò rỉ Gas sẽ gây ảnh hưởng tới sức khoẻ người dùng và ảnh hưởng đến môi trường

- Hiệu suất hoạt động của máy bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ bên ngoài, đặc biệt khi nhiệt độ bên ngoài cao thì dàn nóng trao đổi nhiệt thấp, công suất dàn lạnh thấp, máy sẽ ở tình trạng quá tải

- Hệ số tiêu thụ điện năng lớn, chi phí vận hành cao

- Độ bền và tuổi thọ sử dụng không cao (khoảng 5~6 năm)

- Thường áp dụng cho những công trình nhỏ, đơn giản không yêu cầu các thông số môi trường đặc biệt

1.3.2 Hệ thống điều hòa không khí trung tâm a Hệ thống ĐHKK trung tâm VRV Định nghĩa: VRV là viết tắt của từ tiếng Anh “Variable Refrigerant Volume” Hệ thống điều hòa trung tâm VRV là kiểu hệ thống máy lạnh dành cho các tòa nhà cao tầng, các công trình diện tích sử dụng lớn và có sự hạn chế về vị trí đặt các dàn nóng giải nhiệt riêng (như Hình 1.3)

Daikin là nhà sản xuất điều hòa không khí đầu tiên đã phát minh ra hệ thống máy điều hòa trung tâm và cho đến nay đã được hơn 20 năm Trong hệ thống điều hòa VRV thì điều hòa trung tâm VRV III là một phiên bản cái tiến vượt bậc, được xem như một cuộc cách mạng trong quá trình phát triển của hệ thống điều hòa VRV tính tới thời điểm hiện tại

Hình 1.3 Hệ thống ĐHKK trung tâm VRV Ưu điểm:

- VRV đã khắc phục được hầu hết các nhược điểm của ĐHKK cục bộ

- Chi tiết lắp ghép có độ tin cậy, tuổi thọ cao

- Hệ thống điều hòa VRV có khả năng hạn chế được tiếng ồn và chống bám bụi rất tốt Nên được ứng dụng khá rộng rãi, kể cả khu vực đòi hỏi độ ồn thấp

- Quá trình lắp đặt khá đơn giản và nhanh chóng Không mất quá nhiều thời gian

Ngoài ra còn có thể kết nối với trung tâm điều khiển của tòa nhà, tạo điều kiện dễ dàng cho sữa chữa, bảo trì

Nhược điểm: mặc dù có nhiều ưu điểm vượt trội, tuy nhiên hệ thống ĐHKK trung tâm VRV vẫn có một vài điểm yếu nhất định

- Ứng dụng của hệ thống điều hòa VRV có thể không phù hợp nhất với môi trường như tòa nhà y tế, phòng thí nghiệm

- Phải bố trí, lắp đặt các loại ống, mối nối điều hòa trước khi đưa dàn lạnh vào hoạt động Điều quan trọng là nơi lắp đặt và các công việc khác nhau cần được thực hiện một cách chuyên nghiệp để hệ thống hoạt động tốt trong thời gian dài vì một lỗi nhỏ có thể khó theo dõi do có nhiều công việc trong quá trình cài đặt

- Vốn đầu tư cao, đòi hỏi kỹ thuật lắp đặt, vận hành, bảo trì bảo dưỡng cao

- Chi phí cao so với các dòng điều hòa không khí thông thường b Hệ thống ĐHKK trung tâm Water Chiller

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller (như Hình 1.4) là hệ thống điều hòa gồm là loại máy phát sinh ra nguồn lạnh để làm lạnh các đồ vật, thực phẩm, là máy sản xuất nước lạnh dùng trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm, sử dụng nước là chất tải lạnh Nước sẽ được làm lạnh qua bình bốc hơi (thường vào 12 o C và ra 7 o C)

Hình 1.4 Hệ thống ĐHKK trung tâm Water Chiller

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller gồm có cấu tạo gồm 5 phần chính bao gồm:

- Cụm trung tâm nước Water Chiller

- Hệ Thống đường ống nước lạnh và bơm nước lạnh

- Hệ Thống tải sử dụng Trực Tiếp: AHU, FCU, PAU, …

- Hệ Thống tải sử dụng Gián Tiếp: Hệ Thống đường ống gió thổi qua phòng cần điều hòa, Các van điều chỉnh ống gió, miệng gió: VAV, Damper.v.v

- Hệ Thống Bơm và tuần hoàn nước qua Cooling Tower (nếu có) đối với Chiller giải nhiệt nước

Tất cả hệ thống đều có những thế mạnh và những điểm ưu để có thể chọn ra hệ thống phù hợp cho công trình Ở đây ưu điểm, nhược điểm hệ thống ĐHKK trung tâm (Bảng 1.2) cũng được trình bày để có thể lựa chọn đúng và phù hợp

Bảng 1.2 Ưu, nhược điểm của hệ thống Water Chiller Ưu điểm Nhược điểm

Công suất lớn (lên đến 1000 ton) Lắp đặt và vận hành phức tạp, đòi hỏi thợ có kinh nghiệm lành nghề Đường ống gọn nhẹ, tiết kiệm không gian Một số hệ thống yêu cầu không gian dưới tầng hầm Hoạt động ổn định và bền bỉ Đòi hỏi phòng máy riêng

Sử dụng nước làm lạnh, an toàn Cần người chuyên trách phục vụ Điều chỉnh linh hoạt, tiết kiệm năng lượng Vận hành, sữa chữa, vệ sinh và bảo dưỡng phức tạp Phù hợp với công trình lớn và đa dạng trong công suất hoạt động cũng như các loại máy, thiết bị trao đổi nhiệt, hệ thống giải nhiệt,…

Tiêu thụ điện năng cao, đặc biệt khi tải non

- Hệ thống ĐHKK trung tâm Water Chiller giải nhiệt bằng không khí (như Hình 1.5 trái): môi chất lạnh của hệ thống được giải nhiệt bằng không khí Vì vậy, hiệu suất hoạt động hệ thống bị phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Các hệ thống có công suất nhỏ thường dùng kiểu giải nhiệt này

- Hệ thống ĐHKK trung tâm Water Chiller giải nhiệt bằng nước (như Hình 1.5 phải): để nâng cao hiệu quả giải nhiệt môi chất lạnh, các hệ thống có công suất lớn sẽ sử dụng nước để giải nhiệt Hệ thống này đòi hỏi phải trang bị thêm hệ thống bơm cùng với đường ống dẫn nước giải nhiệt và tháp giải nhiệt

Hình 1.5 Hệ thống ĐHKK trung tâm Water Chiller giải nhiệt bằng không khí (bên trái) và giải nhiệt bằng nước (bên phải)

Phạm vi đề tài

Đề tài này nhóm chúng em chỉ tính toán hạng mục hệ thống ĐHKK và thông gió của tòa nhà, phù hợp với chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt Với thời gian thực hiện đề tài được giao, nhóm đã hoàn thành những nhiệm vụ sau:

- Tính toán kiểm tra phụ tải lạnh công trình (trừ những tầng điển hình trùng nhau) theo phương pháp Carrier, phần mềm HAP 5.11 của Carrier và so sánh với công trình thực tế

- Kiểm tra, phân tích sơ đồ ĐHKK và tính toán kiểm tra các thiết bị chính gồm: PAU, FCU, Chiller, tháp giải nhiệt, bơm, bình dãn nở

- Tính toán kiểm tra hệ thống thông gió, tạo áp và hút khói so sánh với công trình thực tế

- Triển khai mô hình 3D hệ thống ĐHKK và thông gió bằng phần mềm Revit 2022

- Mô phỏng CFD phòng họp thuộc tầng một của tòa nhà bằng phần mềm CFD Autodesk và đưa ra kết luận

TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA TẢI LẠNH VÀ THIẾT BỊ

Thông số tính toán

Dựa vào mục 4.2.2 và phụ lục B tài liệu [2], sẽ tra ra được thông số khí hậu ngoài trời mùa hè của công trình sử dụng hệ thống ĐHKK cấp II với số giờ đảm bảo là 200h/năm Đồng thời, tra đồ thị t – d được các thông số khí hậu ngoài trời (Bảng 2.1) và khí hậu trong nhà mùa hè của công trình (Bảng 2.2)

Công năng của công trình chính là tòa nhà văn phòng và thương mại (mức lao động nhẹ) Thông số tính toán để thiết kế hệ thống ĐHKK lựa chọn theo Phụ lục A, Bảng A1 tài liệu [2]

Bảng 2.1 Thông số khí hậu ngoài trời mùa hè của công trình Nhiệt độ bầu khô tN ( o C) Độ ẩm tương đối

Nhiệt độ đọng sương ts ( o C)

Nhiệt độ bầu ướt tư ( o C)

Bảng 2.2 Thông số khí hậu trong nhà mùa hè của công trình Nhiệt độ bầu khô tT ( o C) Độ ẩm tương đối

Nhiệt độ đọng sương ts ( o C)

Nhiệt độ bầu ướt tư ( o C)

Dựa vào bản vẽ Autocad kiến trúc của công trình, xác định các thông số cần thiết cho công trình, được tổng hợp lại trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Các thông số cần thiết của công trình

Tầng Khu vực Diện tích

Phòng tài chính kế toán 62,8 296,73

Tính tải lạnh bằng phương pháp Carrier

Đối với một công trình khi thiết kế ta có nhiều phương pháp tính toán cân bằng nhiệt cho công trình, ở đây ta sử dụng phương pháp Carrier Phương pháp này khác so với phương pháp truyền thống ở cách xác định năng suất lạnh Q0 bằng cách tính riêng tổng nhiệt thừa Qht và nhiệt ẩn thừa Qat của mọi nguồn nhiệt tỏa và thẩm thấu có tác động vào phòng điều hòa, các công thức tính các tải nhiệt được xác định dựa vào [1]

Q0 = ∑Qht + ∑Qât (2.1) Trong đó: - ∑Qht: Nhiệt hiện thừa

Giới thiệu sơ đồ đơn giản tính các nguồn nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa (như Hình 2.1) theo phương pháp Carrier:

Hình 2.1 Sơ đồ tính các nguồn nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa theo Carrier

2.2.1 Nhiệt bức xạ qua kính Q 11

Nhiệt bức xạ qua kính được xác định theo biểu thức:

Q11 = nt.Q ’ 11 (W) (2.2) Với: nt – hệ số tác động tức thời

Q ’ 11 – lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng, được xác định bằng biểu thức:

F - diện tích bề mặt kính, m 2

RT – nhiệt bức xạ tức thời qua cửa kính vào phòng Vì hệ thống ĐHKK khu vực văn phòng hoạt động từ 8 giờ sáng đến 5 giờ chiều nên ta có thể lấy ngay lượng nhiệt bức xạ mặt trời cực đại qua cửa kính vào trong phòng RT = RTmax

𝜀 𝑐 – hệ số kể đến ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển Độ cao của công trình so với mực nước biển H = 20m Do ảnh hưởng này nhỏ, chọn 𝜀 𝑐 = 1

𝜀 đ𝑠 – hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh giữa nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát so với nhiệt độ đọng sương của không khí ở trên mặt mực nước biển là 20°C, xác định theo công thức: ε đs =1- (t s -20)

𝜀 𝑚𝑚 – hệ số kể đến ảnh hưởng mây mù, xét trường hợp lớn nhất là lúc trời không có mây mù 𝜀 𝑚𝑚 = 1

𝜀 𝑘ℎ – hệ số ảnh hưởng của khung cửa kính, dựa vào bản vẽ kiến trúc, công trình sử dụng khung kim loại nên chọn 𝜀 𝑘ℎ =1,17 theo tài liệu [1]

𝜀 𝑚 – hệ số ảnh hưởng của kính, tra bảng 4.3 tài liệu [1], công trình sử dụng loại kính Antisun có 𝜀 𝑚 = 0,58

𝜀 𝑟 – hệ số mặt trời Vì công trình sử dụng loại kính Antisun và có rèm che bên trong nên lấy 𝜀 𝑟 = 1 và 𝑅 𝑇 được thay bằng 𝑅 𝐾 Do đó:

𝛼 𝑘 , 𝜌 𝑘 , 𝜏 𝑘 : lần lượt là hệ số hấp thụ, phản xạ, xuyên qua của kính Theo bảng 4.3 tài liệu [1], công trình sử dụng loại kính Antisun có: α k = 0,74 ρ k = 0,05 τ k = 0,21 α m , ρ m , τ m : lần lượt là hệ số hấp thụ, phản xạ, xuyên qua của màn che Theo bảng 4.4 tài liệu [1], công trình sử dụng loại màn che mành màu trung bình có: α m = 0,58 ρ m = 0,39 τ m = 0,03

RN: bức xạ mặt trời đến bên ngoài mặt kính Ví dụ tính cho khu vực căn tin tầng trệt có vách kính hướng Đông, RTmax = 505 theo bảng 4.2 tài liệu [1]

Công trình nằm ở vị trí 20° vĩ độ Bắc, theo bảng 4.2 tài liệu [1], giá trị RTmax được xác định (Bảng 2.4) và tổng hợp lại

Bảng 2.4 Nhiệt bức xạ mặt trời lớn nhất qua kính RTmax

Bắc 82 Đông Bắc 486 Đông 514 Đông Nam 527

Theo biểu thức 2.6, ví dụ tính cho khu vực căn tin của tầng trệt:

Theo biểu thức 2.3, ví dụ tính lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào khu vực căn tin của tầng trệt, có diện tích kính 5,78m 2

Tương tự, kết quả tính toán Q’11 được tổng hợp trong bảng 2.5

Bảng 2.5 Nhiệt bức xạ tức thời qua kính Q’11

Tầng Khu vực Hướng F (m 2 ) RK (W/m 2 ) Q’11 (kW)

Hệ số tác động tức thời nt được xác định theo bảng 4.6 tài liệu [1], giả sử điều hòa hoạt động 24/24 giờ và coi nhiệt độ không khí trong phòng không đổi nt phụ thuộc vào gs Giá trị gs được tính như sau:

Với: gs – mật độ (khối lượng riêng) diện tích trung bình (kg/m 2 )

G’– khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ mặt trời và sàn trên mặt đất (kg) Đối với tầng 1, do không có tường mà chỉ gồm vách kính và không có sàn nằm trên mặt đất nên G’ = 0 Đối với tầng trệt đến tầng 18, có tường làm bằng gạch thông thường với vữa nặng có khối lượng 450kg/m 2 theo tài liệu [1] tiếp xúc với bức xạ mặt trời và không có sàn nằm trên mặt đất

Ví dụ tính G’ cho khu vực văn phòng của tầng 1 có diện tích tường 419,15m 2

G’ = 450.419,15 = 188617,5 (kg) Tương tự, kết quả tính toán G’ cho các khu vực còn lại được tổng hợp trong bảng 2.6

Bảng 2.6 Kết quả tính toán G’

Tầng Khu vực Diện tích (m 2 ) G’ (kg)

G” – khối lượng tường ngoài không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và sàn không trên mặt đất (kg)

Dựa vào bản vẽ kiến trúc, công trình không có tường không tiếp xúc với bức xạ mặt trời Tất cả các tầng tính toán đều có sàn không nằm trên mặt đất

Ví dụ tính cho văn phòng tầng 1 có thông số như sau:

- Mật độ sàn bê tông cốt thép 2400 kg/m 3 (theo bảng 4.11 tài liệu [1])

- Độ dày sàn 0,2m (theo bản vẽ kiến trúc)

G” = 670,83.2400.0,25 = 321998,4 (kg) Tương tự, kết quả tính toán G” cho các khu vực còn lại được tổng hợp trong bảng 2.7

Bảng 2.7 Kết quả tính toán G”

Tầng Khu vực Diện tích (m 2 ) Độ dày sàn

Mật độ diện tích trung bình tính cho khu vực văn phòng tầng 1: gs = ' 0, 5 " s

Tương tự, mật độ diện tích trung bình gs cho các khu vực còn lại tổng hợp ở bảng 2.8

Bảng 2.8 Mật độ diện tích trung bình gs

Tầng Khu vực gs (kg/m 2 )

Theo từng thời điểm, bức xạ mặt trời sẽ tác động theo hướng nhất định Đối với hướng Đông (8h sáng) Đối với hướng Nam (12h trưa) Đối với hướng Tây (5h chiều) Đối với hướng Bắc (6h chiều)

Tra bảng 4.6 tài liệu [1] và nội suy được nt = 0,74

Nhiệt bức xạ qua kính của khu vực căn tin tầng trệt:

Q11 = nt.Q’11 = 0,58 0,98 ≈ 0,57 (kW) Tương tự, kết quả tính toán Q1 của các khu vực được tổng hợp trong Phụ lục 1

2.2.2 Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q 2 a Nhiệt truyền qua mái bằng bức xạ Q 21

Nhiệt truyền qua mái của không gian điều hòa được chia làm 3 dạng:

- Dạng 1: Không gian điều hòa cần tính nằm dưới phòng có ĐHKK Khi đó:

- Dạng 2: Không gian điều hòa cần tính nằm dưới phòng không có ĐHKK Khi đó:

∆t = 0,5(tN – tT), Q21 = k.F.∆t (2.9) Trong đó: k – hệ số truyền nhiệt qua mái, tra bảng 4.15 tài liệu [1], nội suy với vật liệu là bê tông cốt thép dày 200mm có lớp vữa xi măng dày 20mm, lát đá granit màu trắng dày, k 2,34 W/m 2 K

∆t – hiệu nhiệt độ giữa 2 không gian

- Dạng 3: Trần mái của không gian điều hòa cần tính chịu tác động bởi bức xạ mặt trời và chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong và ngoài nhà Do việc xác định chính xác lượng nhiệt trên là khá phức tập Vì vậy, tính toán gần đúng theo biểu thức:

Công trình CMC Tower thì nhiệt truyền qua mái bao gồm:

- Tầng trệt đến tầng 2 và tầng 5 đến tầng 17 thuộc dạng 1 nên Q21 = 0

- Tầng 3 và tầng 18 thuộc dạng 2 nên Q21 = k.F.0,5(tN – tT):

Khu vực Sảnh thang tầng 3: Q21 = 2,34.46,5.0,5.(36,1 – 25) = 603,89 (W) ≈ 0,6 (kW) Tương tự, tính cho khu vực Văn phòng tầng 18: Q21 = 12857,13 (W) ≈ 12,86 (kW) Tính toán ta được Q21 tại các khu vực ở các tầng được thể hiện trong bảng 2.9

Bảng 2.9 Kết quả tính toán nhiệt truyền qua mái Q21

Tầng Khu vực Diện tích (m 2 ) Q21 (kW)

Sảnh thang 46,5 0,6 b Nhiệt truyền qua vách Q 22

Nhiệt truyền qua vách Q22 do:

- Chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài không gian điều hòa

- Bức xạ mặt trời vào vách

Q22 được xác định theo biểu thức:

Q22c: Nhiệt truyền qua cửa ra vào

Q22k: Nhiệt truyền qua cửa sổ

Q22t = k.F.∆t, (W) (2.11) Với: k – hệ số truyền nhiệt của tường, được xác định bằng biểu thức:

(W/m 2 K) (2.12) αN = 20 W/m 2 K – hệ số tỏa nhiệt bên ngoài tường, đối với công trình đang tính là tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài αT = 10 W/m 2 K – hệ số tỏa nhiệt bên trong tường δ = 0,25m – độ dày của lớp gạch thông thường với vữa nặng – vật liệu tường λ = 0,81W/m.K – hệ số dẫn nhiệt của gạch thông thường với vữa nặng theo tài liệu [1] k = 1 1

∆t – hiệu nhiệt độ trong và ngoài tường

Ví dụ tính Q22t cho Văn phòng tầng 1: Q22t = 2,18.368,83.(36,1 – 25) ≈ 8,9 (kW) Tương tự, kết quả tính toán Q22t của các khu vực sẽ được tổng hợp lại trong bảng 2.10

Bảng 2.10 Kết quả tính toán nhiệt truyền qua tường Q22t

Tầng Khu vực Diện tích (m 2 ) Q22t (kW)

Phòng tài chính kế toán 31,7 0,77

* Nhiệt truyền qua cửa ra vào Q 22c

Do các cửa trong công trình CMC Tower sử dụng đều là cửa kính nên được tính vào Q11 nhiệt bức xạ qua kính, lý do chúng em đưa phần này vào Q11 là vì nhiệt bức xạ qua kính còn phụ thuộc vào hướng nên sẽ tính chính xác hơn Nên Q22c = 0

* Nhiệt truyền qua cửa sổ Q 22k

Nhiệt truyền qua nền Q22k được xác định bằng biểu thức:

∆t= tN - tT, (K) k: Hệ số truyền nhiệt qua kính, (W/m 2 K)

Dựa vào bảng 4.13 tài liệu với cửa sổ kính 1 lớp ta được k= 5,89 (W/m 2 K)

Ví dụ: Văn phòng tầng 1: Q22k = k.F.∆t = 5,89.18.(36,1-25) = 1176,8 (W) ≈ 1.18 (kW) Tương tự, kết quả tính toán Q22k của các khu vực sẽ được tổng hợp lại trong bảng 2.11

Bảng 2.11 Kết quả tính toán nhiệt truyền qua cửa sổ Q22k

Tầng Khu vực Diện tích (m 2 ) Q22k (kW)

18 Văn phòng 36 2,35 c Nhiệt truyền qua nền Q 23

Nhiệt truyền qua nền Q23 được xác định bằng biểu thức:

∆t – hiệu nhiệt độ bên ngoài và bên trong không gian tính toán k – hệ số truyền nhiệt của nền, (W/m 2 K)

Nhiệt truyền qua nền được chia làm 3 trường hợp:

- Nền được đặt trực tiếp trên mặt đất: lấy k của sàn bê tông dày 300mm, ∆t = tN – tT;

- Nền được đặt trên tầng hầm hoặc không gian không có điều hòa: lấy ∆t = 0,5.(tN – tT)

- Nền được đặt giữa hai không gian có điều hòa: Q23 = 0

Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí

2.3.1 Lựa chọn sơ đồ điều hòa không khí

Mục đích của việc thiết lập sơ đồ điều hòa không khí là xác định các quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị I-d (hay t-d) nhằm mục đích xác định các khâu cần xử lý và năng suất của nó để đạt được trạng thái không khí cần thiết và đảm bảo điều kiện vệ sinh trước khi thổi vào phòng

Sơ đồ điều hoà không khí được thiết lập dựa trên kết quả tính toán cân bằng nhiệt ẩm, đồng thời thoả mãn các yêu cầu về tiện nghi của con người và yêu cầu công nghệ, phù hợp với điều kiện vi khí hậu Việc thành lập sơ đồ điều hoà phải căn cứ trên các kết quả tính toán như nhiệt hiện, nhiệt thừa của phòng Nhiệm vụ của việc thành lập sơ đồ điều hòa không khí là xác định quá trình xử lý không khí trên đồ thị t-d, lựa chọn các thiết bị và tiến hành kiểm tra các điều kiện như nhiệt độ đọng sương, lưu lượng không khí qua dàn,… Trong điều kiện cụ thể mà ta có thể chọn các sơ đồ: sơ đồ thẳng, sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp, sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp Chọn và thành lập sơ đồ điều hoà không khí là một bài toán kỹ thuật kinh tế Mỗi sơ đồ đều có ưu điểm đặc trưng, tuy nhiên dựa vào đặc điểm của công trình và tầm quan trọng của hệ thống điều hoà mà ta quyết định lựa chọn hợp lý Sơ đồ thẳng là sơ đồ mà không khí ngoài trời sau khi qua xử lý nhiệt ẩm được cấp vào phòng điều hòa và được thải ra ngoài Sơ đồ này thường được sử dụng trong không gian điều hòa có phát sinh chất độc, các phân xưởng độc hại, các cơ sở y tế như phòng phẫu thuật,… Nhưng lại yêu cầu về năng suất lạnh và nhiệt rất lớn và rất tốn kém về mặt chi phí năng lượng

Sơ đồ tuần hoàn một cấp được sử dụng rộng rãi nhất vì hệ thống tương đối đơn giản nhưng năng suất lạnh năng suất làm khô giảm hơn so với so đồ thẳng vì vận dụng nhiệt của không khí tuần hoàn, đảm bảo các yêu cầu vệ sinh, vận hành không phức tạp lại có tính kinh tế cao Sơ đồ này được sử dụng cả trong lĩnh vực điều hoà tiện nghi và điều hoà công nghệ phân xưởng sản xuất linh kiện điện tử, quang học, máy tính… Tuy nhiên thì chi phí đầu tư tăng do phải trạng bị thêm những hệ thống kênh hồi gió, miệng hút…, và nếu không đảm bảo được điều kiện vệ sinh thì phải trang bị thêm bộ sấy không khí cấp II

Sơ đồ tuần hoàn hai cấp thường được sử dụng trong điều hoà tiện nghi khi nhiệt độ thổi vào quá thấp, không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong các phân xưởng sản xuất khi cần điều chỉnh đồng thời cả nhiệt độ và độ ẩm để thỏa mãn điều

32 kiện vệ sinh hoặc thỏa mãn về độ ẩm do đó không cần thiết bị sấy cấp II và thiết bị phun ẩm bổ sung cho các nhà máy dệt, thuốc lá… So với sơ đồ điều hoà không khí một cấp thì chi phí đầu tư lớn hơn vì hệ thống buộc phải trang bị buồng hòa trộn thứ hai và hệ thống trích gió đến buồng hòa trộn này, nên chi phí đầu tư và vận hành tăng

Qua phân tích đặc điểm của công trình và dựa vào bản vẽ mặt bằng bố trí thiết bị (như Hình 2.2) ta thấy đây là công trình điều hoà thông thường không đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm Do đó chỉ cần sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp là đủ đáp ứng các yêu cầu đặt ra

Hình 2.2 Bản vẽ mặt bằng bố trí thiết bị của công trình

Sơ đồ ĐHKK tuần hoàn 1 cấp đã được vẽ lại như hình 2.3

Hình 2.3 Sơ đồ ĐHKK tuần hoàn 1 cấp Đầu tiên, không khí ngoài trời có trạng thái N được cấp vào PAU xử lý nhiệt và ẩm có trạng thái N’, sau đó được đưa vào buồng hòa trộn C cùng với không khí được hồi về từ không gian điều hòa có trạng thái T với lưu lượng GT Sau đó FCU sẽ xử lý không khí sau khi được hòa trộn với lưu lượng GP + GT đến khi đạt trạng thái O thì sẽ được cấp vào không gian điều hòa với lưu lượng G Không khí được cấp vào phòng sẽ có trạng thái V và thu nhiệt thừa QT, ẩm thừa WT của không gian điều hòa trở thành không khí có trạng thái T

Một phần không khí ở trạng thái này sẽ thoát ra ngoài, phần lớn sẽ được hồi về buồng hòa trộn và sơ đồ tiếp tục tuần hoàn

Hệ thống ĐHKK của công trình sử dụng sơ đồ ĐHKK tuần hoàn 1 cấp có: Ưu điểm:

- Có thể tận dụng được nhiệt hồi từ không gian điều hòa nên năng suất làm lạnh và xử lý ẩm của FCU được giảm Từ đó giúp giảm chi phí đầu tư nhất định cũng như đảm bảo tính thẩm mỹ của không gian điều hòa

- Tái tuần hoàn không khí theo kiểu hồi trần tự do, dẫn đến việc sẽ xảy ra vấn đề thất thoát, cũng như là phải đảm bảo không gian hòa trộn kín

2.3.2 Tính toán sơ đồ ĐHKK tuần hoàn một cấp a Điểm gốc G và các điểm trạng thái ban đầu Điểm gốc G tại nhiệt độ 24 o C và có độ ẩm tương đối φ = 50% Hệ số nhiệt hiện SHF là một thang chia nhiệt hiện được đặt bên phải của ẩm đồ (như Hình 2.4) Điểm ngoài trời N (t = 36,1 o C, φ = 55.1%) Điểm trong nhà T (t = 25 o C,φ = 60%)

Hình 2.4 Điểm gốc G (t = 24 o C, φ = 50%) và điểm N, T b Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (ε hef )

Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng εhef là tỉ số giữa nhiệt hiện hiệu dụng của phòng và tổng nhiệt hiệu dụng của phòng εhef = hef hef âef

Qhef – nhiệt hiện hiệu dụng của phòng: Qhef = Qhf + εBF.QhN (W) (2.22)

Qâef – nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng: Qâef = Qâf + εBF.QâN (W) (2.23)

Qhf – tổng nhiệt hiện của phòng trong không gian điều hòa, (W) εBF – hệ số đi vòng (Bypass Factor)

QhN – nhiệt hiện do gió tươi mang vào, (W)

Hình 2.5 Hệ số nhiệt hiệu dụng ESHF và điểm đọng sương S trên ẩm đồ

Nhiệt độ đọng sương của thiết bị là nhiệt độ mà khi ta tiếp tục làm lạnh hỗn hợp không khí tài tuần hoàn và không khí tươi Đường ST, cắt đường φ = 100% tại S thì điểm S chính là điểm đọng sương (như Hình 2.5) và nhiệt độ ts là nhiệt độ đọng sương của thiết bị c Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (ε ht )

Hệ số nhiệt hiện tổng εht là độ nghiêng của tia quá trình từ điểm hòa trộn H đến điểm thổi vào (như Hình 2.6) Nói cách khác thì đây chính là quá trình dàn lạnh tiến hành làm lạnh và khử ẩm không khí được hòa trộn giữa gió tươi cấp từ PAU và gió hồi từ không gian điều hòa εht = h h â

Q + Q ( ) ( ) hf hN hf hN âf âN

Qh – nhiệt hiện của không gian điều hòa, kể cả nhiệt hiện của gió tươi mang vào

Qâ – nhiệt ẩn của không gian điều hòa, kể cả nhiệt ẩn của gió tươi mang vào

Qt – tổng nhiệt thừa dùng để tính công suất lạnh Qo = Qt, W

Nhiệt hiện của gió tươi mang vào được xác định bằng biểu thức:

QhN = 1,2.n.l.(tN – tT), W (2.25) Với: n – số người có trong không gian điều hòa, được xác định ở mục 2.2.4, n = 1795 l – lượng khí tươi cần cung cấp cho 1 người trong mỗi giây, l/s Lấy theo phụ lục F tài liệu [2], với công năng chính của công trình là văn phòng thì l = 6,94l/s

Gió tươi được xử lý sơ bộ bằng PAU, theo bản vẽ của công trình thì nhiệt độ tT = 18 o C Theo biểu thức 2.25:

Nhiệt ẩn của gió tươi mang vào được xác định bằng biểu thức:

QâN = 3.n.l.(dN – dT), W (2.26) Với: dN, dT – dung ẩm của không khí bên ngoài và sau khi xử lý bằng PAU, g/kgkkk Theo 2.1.1 thì dN = 18,8g/kgkkk Với thông số nhiệt độ bầu khô và bầu ướt của không khí sau khi xử lý bằng PAU lần lượt là 18 o C và 17,7 o C, xác định được dT = 12,5 g/kgkkk Theo biểu thức 2.26, nhiệt ẩn của gió tươi:

Hình 2.6 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF và điểm hòa trộn H trên ẩm đồ

36 d Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (ε hf )

Hệ số nhiệt hiện phòng (𝜀 ℎ𝑓 ) là hệ số giữa thành phần nhiệt hiện trên tổng nhiệt và ẩn của không gian điều hòa chưa tính tới thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi và gió lọt 𝑄 ℎ𝑁 và 𝑄 â𝑁 đem vào không gian điều hòa

Tính tải lạnh bằng phần mềm HAP 5.11

Hiện nay, để nhanh chóng thực hiện công việc một cách nhanh và chính xác thì việc xác định tải lạnh của công trình đã được thay thế bằng các phần mềm Điển hình các phần mềm thông dụng như Heatload của Daikin, Trace 700 của Trane, HAP của Carrier Ở đây nhóm xin chọn sử dụng phần mềm HAP của Carrier để kiểm tra tải lại của công trình này, phiên bản 5.11, từ đó rút ra những nhận xét, so sánh cần thiết của công trình cho đồ án tốt nghiệp

2.4.1 Giới thiệu về phần mềm HAP 5.11

Phần mềm HAP của Carrier được thiết kế dành cho các kỹ sư tư vấn, nhà thầu thiết kế HVAC, kỹ sư cơ sở vật chất và các chuyên gia khác tham gia vào việc thiết kế và phân tích hệ thống HVAC của tòa nhà thương mại Chương trình này là một công cụ mạnh mẽ để thiết kế hệ thống và định cỡ các thành phần hệ thống cũng như mô hình hóa hiệu suất năng lượng hàng năm và chi phí năng lượng

Phần mềm HAP hỗ trợ tính toán cho nhiều không gian có các công năng khác nhau như văn phòng, cửa hàng, khách sạn, bệnh viện, nhà máy, không gian ngoài trời,…

Phiên bản được sử dụng trong đồ án tốt nghiệp sẽ là phiên bản 5.11 Ưu điểm:

- Giao diện đơn giản, dễ dàng nhập dữ liệu

- Hỗ trợ tính toán nhiều công năng phòng khác nhau

- Liên tục cập nhật các tiêu chuẩn mới trên thế giới thông qua bản vá lỗi phần mềm

- Không hỗ trợ tiếng Việt, không có hướng dẫn sử dụng trực tiếp tiếng Việt, gây khó khăn với một vài người dùng không quen chuyên dùng tiếng Anh

- Còn nhập tay rất nhiều thông số nếu như công trình có hơn 50 phòng khác nhau về công năng sẽ dẫn đến khá mất thời gian

- Ở Việt Nam chỉ hỗ trợ thông số khí hậu ở 3 địa phương lớn, đại diện cho 3 miền, người dùng nếu muốn tính toán địa phương khác phải nhập thông số khí hậu từ địa phương đó

2.4.2 Các bước tính toán tải lạnh cho công trình Để tính toán tải lạnh một cách chính xác cho công trình, đầu tiên chúng ta cần nhập các thông tin cơ bản của công trình Ở đây sẽ có 3 mục lớn cần quan tâm như:

Các bước tiếp theo là bước nhập các dữ liệu cho phần tính toán tải lạnh Đầu tiên nhất, cần quan tâm đó là mục Thời tiết, ta sẽ nhập dữ liệu thời tiết của công trình Ở đây, do là công trình ở Hà Nội nên phần mềm đã có sẵn thông số, chỉ cần chọn đúng khu vực Hà Nội đúng với yêu cầu công trình (như Hình 2.10)

Hình 2.10 Thẻ Weather Properties của phần mềm HAP 5.11 Tiếp theo, nhập các phòng cần tính tải ở thẻ Space Các phòng của công trình sẽ được nhập vào bên trong và sẽ hiển thị như Hình 2.11

Hình 2.11 Tạo các phòng cần tính toán để nhập dữ liệu vào

- Nhấp vào từng phòng và nhập dữ liệu đã có của công trình vào như tên phòng, diện tích, chiều cao trần,… ở thẻ General như Hình 2.12

- Ở các thẻ tiếp theo chẳng hạn Internals ta nhập các thông số như số người, nhiệt hiện nhiệt ẩn của không gian, số lượng thiết bị, tải nhiệt, năng lượng điện của thiết bị, tải nhiệt khác

- Ở thẻ Wall, Windows, Doors, như tên gọi, nhập dữ liệu tường, kích thước, số cửa sổ, số cửa đi, vật liệu làm tường, vật liệu cho cửa sổ cửa đi,

Hình 2.12 Hộp thoại nhập dữ liệu của không gian cần tính toán

- Đối với thẻ Roofs, Skylights, thì khi không gian điều hòa gắn liền với mái và không gian ngoài trời thì ta sẽ nhập các thông số cần thiết vào khu vực này

- Ở Infiltration thì ta sẽ nhập các thông số khác nếu có yêu cầu khác về không gian điều hòa nơi đó

- Floors – nhập các thông số yêu cầu về sàn như là truyền nhiệt qua sàn, nhiệt độ, vật liệu của sàn,…

- Cuối cùng là Partitions, tùy vào vách ngăn giữa các phòng nhập dữ liệu phù hợp như ngăn với không gian tiếp xúc có điều hòa hay không điều hòa, nhiệt độ và mức độ truyền nhiệt

- Sau khi nhập xong các thông số toàn bộ phòng cần tính toán tính toán nháy chuột vào nút

Tiếp tục đến mục cuối cùng là Systems để chọn hệ thống mà ta cần tính, ở đây công trình dùng Water Chiller nên ta sẽ chọn cho đúng hệ thống Tiếp đó nhập số lượng Zone, hay số phòng cần tính vào hệ thống, cuối cùng là nhấn Ok như Hình 2.13

Hình 2.13 Số phòng cần tính toán theo Zone

- Xem kết quả ta nhấn nút Preview và muốn in kết quả tính toán bằng cách nháy chuột chuột chọn nút Print

2.4.3 Kết quả sau khi tính toán

Kết quả tính toán tải lạnh của công trình bằng phần mềm HAP 5.11 như Hình 2.14

Và chi tiết thông số tính toán các phòng sẽ được tổng hợp đầy đủ ở Phụ lục 8

Hình 2.14 Kết quả tính toán tải lạnh bằng phần mềm HAP 5.11

So sánh kết quả tính toán tải lạnh với công trình thực tế

Kết quả tính toán tải lạnh bằng phương pháp Carrier và phần mềm HAP 5.11 được so sánh chênh lệch với công trình thực tế dao động từ 10-15% như bảng 2.21

Bảng 2.21 So sánh kết quả tính toán tải lạnh với công trình thực tế

Qo theo công trình (kW)

Qo theo phương pháp Carrier (kW)

Chênh lệch với công trình (%)

Qo theo phần mềm HAP 5.11 (kW)

Chênh lệch với công trình (%)

Phòng tài chính kế toán

Phòng hội thảo 127,7 118,33 7,33 119,2 7,13 Sảnh thang 11,13 12,67 13,83 10,8 3,05 Không gian nghỉ 27,5 28,88 5,02 25,5 7,84

Kết quả tính toán tải lạnh bằng phương pháp Carrier tương đối đúng với thông số thực tế của công trình Tuy nhiên, một số không gian điều hòa có sự chênh lệch trên 10% so với công trình thực tế Nguyên nhân do các khu vực này nằm bên trong không gian có điều hòa và tầng 4 là tầng không có điều hòa nên xảy ra sự chênh lệch Đối với tính tải lạnh bằng phần mềm HAP 5.11 dù có chênh lệch nhưng vẫn chênh lệch ở mức dưới 10% và từ trên 10% đối với có không gian rộng lớn Đặc biệt đối với Sảnh thang tầng trệt, do lượng người thường xuyên ra vào và tầng dưới là tầng hầm nên sẽ gây ra sự chênh lệch lên đến 32,27% Còn các khu vực khác, nếu nhập đúng thông số của công trình và hệ thống thì mức lệch sẽ khá nhỏ Đây cũng chính là ưu điểm của phần mềm HAP 5.11 so với các phần mềm tính tải khác hiện nay

Tính toán kiểm tra thiết bị chính cho hệ thống

2.6.1 Tính toán kiểm tra cho PAU

PAU (Primary Air Handling Unit) được coi là một thiết bị xử lý không khí tươi (lọc, làm lạnh, tách ẩm hoặc tạo ẩm, gia nhiệt) trước khi được đưa vào FCU

Tại CMC từ tầng 1 đến tầng 17 mỗi tầng sử dụng 2 PAU Để tính PAU có thể xác định theo công thức:

- G: Là lưu lượng gió tươi cấp vào tầng, (l/s)

- IN’: Entanpy của trạng thái không khí sau khi được xử lý, (kJ/kg)

- IN: Entanpy ở trang thái không khí bên ngoài môi trường, (kJ/kg)

Ví dụ: Tính kiểm tra PAU tầng trệt:

- Ta có lưu lượng gió tươi tra theo tiêu chuẩn G = 746 (l/s) - Điểm N có chỉ số entanpy là

IN = 90,63 (kJ/kg) - Điểm N’ có chỉ số entanpy là IN’ = 55,51 (kJ/kg) Năng suất lạnh của PAU = 1,2.746.(90,63-55,51) = 31,4 (kW)

Kết quả tính toán thông số PAU so với thực tế được tổng hợp theo bảng 2.22

Bảng 2.22 So sánh kết quả tính toán kiểm tra PAU Tầng Lưu lượng Công suất PAU Công suất PAU công trình

2.6.2 Tính toán kiểm tra cho FCU

Do các thiết bị FCU của công trình chỉ ghi công suất nên sẽ tiến hành chọn thiết bị cho công trình, sau đó kiểm tra lại với công suất công trình xem mức độ Rate Airflow được thể hiện tổng hợp ở bảng 2.23

Bảng 2.23 Chọn thiết bị cho các khu vực

Qo theo công trình (kW)

Qo theo phương pháp Carrier (kW)

Phòng tài chính kế toán 13,7 13,37 HFCD20 1 14,17 2000 9,63

Căn tin nhân viên 13,7 13,13 HFCD20 1 14,17 2000 9,63

2.6.3 Tính toán kiểm tra Chiller

Máy làm lạnh nước Water Chiller phải đủ khả năng làm mát cho toàn bộ công trình Trong đó, bao gồm tải lạnh của PAU (tải lạnh do xử lý không khí sơ bộ) và FCU (tải lạnh để xử lý nhiệt thừa và ẩm thừa trong không gian điều hòa)

Theo Phụ lục 7 và 2.6.1, tổng công suất lạnh của Water Chiller:

QWater Chiller = QPAU + Qo (2.30) Với:

QWater Chiller – công suất lạnh của Water Chiller (kW)

QPAU – công suất của PAU (kW)

Qo – tải lạnh của công trình (kW)

Theo biểu thức 2.30: QWater Chiller = 3873,48+437,4= 4310,88 (kW)

So với công suất thực tế của Water Chiller là 3692,7kW thì sự chênh lệch công suất là không quá lớn (16%)

2.6.4 Tính toán kiểm tra tháp giải nhiệt

Theo QCVN 09:2013/BXD, áp dụng tính công suất tháp một cách nhanh chóng ta có:

Từ đó ta có công suất giải nhiệt là: 𝑇𝑐 = 𝑃𝑐ℎ 1,25 = 1226.1,25= 1532,5 (RT)

2.6.5 Tính toán kiểm tra hệ thống đường ống nước a Hệ thống ống cấp, ống hồi nước lạnh Để vận chuyển nước lạnh tới các FCU, PAU cũng như hồi về Water Chilller để tiếp tục tuần toàn chu trình làm lạnh nước cần có hệ thống ống cấp và ống hồi nước lạnh Hai thông số tính toán kiểm tra cần thiết là lưu lượng và đường kính của ống dẫn Vì hệ thống tuần hoàn kín nên đường ống cấp và ống hồi nước lạnh có thông số như nhau

Lưu lượng của đường ống chính được xác định tổng lưu lượng của các đường ống nhánh cấp hoặc hồi của các FCU, lưu lượng cần thiết của PAU Lưu lượng này được chọn theo catalogue của hãng nên nhóm không tính toán mà chỉ tính toán kiểm tra đường ống chính (ống góp phân phối)

Lưu lượng của các đường ống góp phân phối được tổng hợp ở phụ lục 9

Vận tốc nước chảy trong đường ống cấp và ống hồi nước lạnh được chọn theo bảng 6.4 tài liệu [1] Để tiện cho việc tính toán, nhóm tổng hợp lại như bảng 2.24

Bảng 2.24 Vận tốc nước chảy khuyên dùng trong đường ống Ứng dụng Phạm vi vận tốc (m/s) Đầu đẩy bơm 2,4 – 3,6 Đầu hút bơm 1,2 – 2,1 Ống xả nước 1,2 – 2,1 Ống góp phân phối 1,2 – 4,5 Ống đứng đi lên 0,9 – 3,0 Ứng dụng chung 1,5 – 3

Nước thành phố 0,9 – 2,1 Đường kính ống cấp và hồi nước lạnh được xác định theo biểu thức: d = 4.

v (2.32) Với: d – đường kính danh nghĩa (đường kính trong) của đường ống, (m)

L – lưu lượng thể tích của nước chảy trong đường ống, (m 3 /s) v – vận tốc của nước chảy trong đường ống, (m/s)

Tương ứng với công năng của đường ống, chọn phạm vi vận tốc của ống góp phân phối

Vì vận tốc được cho trong bảng 2.22 là một dãy giá trị, không thể xác định chính xác nên

52 nhóm chỉ có thể kiểm tra một cách tương đối Đường kính d được lấy từ các bản vẽ bố trí thiết bị của công trình Xác định v từ công thức 2.32: v = 2

Tương ứng với từng đoạn ống, vận tốc v được tổng hợp cùng với phụ lục 9 b Hệ thống ống cấp, ống hồi nước giải nhiệt

Hệ thống ống cấp, ống hồi nước giải nhiệt nhóm cũng tiến hành kiểm tra tương tự như hệ thống ống cấp, hồi nước lạnh Đối với hệ thống nước giải nhiệt, ta chọn số lượng bơm giải nhiệt bằng số lượng Water Chiller cũng như bằng số lượng tháp giải nhiệt

Theo số liệu công trình, lưu lượng nước giải nhiệt qua mỗi bơm là 55 (l/s) Do đó lưu lượng giải nhiệt cho ống góp (DN250) là: L = 55.2 = 110 (l/s)

Tương tự như hệ thống cấp, hồi nước lạnh, vận tốc nước đi trong ống được tính theo biểu thức 2.33: v = 2

 = 2,24 (m/s) Tương ứng với từng đoạn ống, thông số đường ống cấp và hồi nước giải nhiệt được tổng hợp theo bảng 2.25 với đường kính lấy từ sơ đồ nguyên lý của hệ thống lạnh

Bảng 2.25 Vận tốc tính toán của hệ thống ống cấp, ống hồi nước giải nhiệt Đoạn ống Lưu lượng L

Vận tốc (m/s) Ống góp 226,6 0,4 1,8 Ống nhánh vào và ra dàn ngưng của Water Chiller

75,8 0,2 2,4 Ống nhánh vào và ra bơm nước tháp giải nhiệt

37,9 0,15 2,1 Ống nhánh vào và ra tháp giải nhiệt

Vận tốc nước trong các đường ống được kiểm tra có kết quả phù hợp với vận tốc nước khuyên dùng ở bảng 2.25

2.6.6 Tính toán kiểm tra bơm

Bơm trong hệ thống Water Chiller là thiết bị tạo áp lực để vận chuyển nước từ Chiller đến các thiết bị khác như PAU, FCU, tháp giải nhiệt,… Bơm thường được sử dụng trong hệ thống Water Chiller là bơm ly tâm

Thông số đặc trưng của trưng của bơm là lưu lượng L, và cột áp H

Công suất lạnh của Chiller có thể được coi là năng lượng để làm lạnh một thể tích nước nhất định cho hệ thống Vì vậy, lưu lượng của bơm được xác định bằng biểu thức:

LBơm Water Chiller – lưu lượng của bơm nước lạnh Water Chiller, m 3 /s

QWater Chiller – công suất lạnh của Water Chiller, kW

 – trọng lượng riêng của nước,  = 1000kg/m 3 cP – nhiệt dung riêng của nước, cP = 4,18 kJ/kg.K Δt – độ chênh nhiệt độ của mạch nước lạnh của dàn bay hơi Theo thông số kỹ thuật của thiết bị bay hơi trong hệ thống Water Chiller thì Δt = 12,2 – 6,7 = 5,5 o C

Tương tự, bơm nước tháp giải nhiệt được xác định theo biểu thức 2.35:

LBơm TGN – lưu lượng của bơm nước tháp giải nhiệt, m 3 /s

QWater Chiller – công suất của tháp giải nhiệt, kW

Theo biểu thức 2.36, lưu lượng của bơm nước tháp giải nhiệt:

Cột áp là đại lượng thể hiện sức mạnh của bơm, hay đơn giản hơn đó là chiều cao lớn nhất mà bơm có thể đẩy nước đến Cột áp của bơm bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như tổn thất do đường ống hút và đẩy, qua các thiết bị

Về cột áp của bơm nước lạnh Water Chiller, vì là hệ tuần hoàn kín sử dụng bình dãn nở kín nên cột áp của bơm sẽ là tổng tổn thất áp suất trên đường ống hút và đường ống đẩy (lấy tổn thất áp suất trên một đường rồi nhân đôi), tổn thất áp suất trên thiết bị như PAU, FCU, và thiết bị bay hơi

HBơm Water Chiller = Hđ + Hh + HPAU + HFCU + Hbay hơi (mH2O) (2.36)

Tổn thất cột áp qua đường ống được nhóm chúng em xác định bằng Công thức Hazen William được xác định dựa vào [13]

TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG THÔNG GIÓ, TẠO ÁP VÀ HÚT KHÓI

Tính toán kiểm tra hệ thống thông gió

3.1.1 Tính toán kiểm tra hệ thống cấp gió tươi a Mục đích của hệ thống cấp gió tươi

Hệ thống cung cấp không khí trong lành (như Hình 3.1) là một phần không thể thiếu trong hệ thống thông gió nhằm cung cấp oxy cho hơi thở của con người Cấp khí tươi vào bên trong thông qua hệ thống thông gió với các thiết bị chuyên dụng cần thiết

Ngoài ra, trong một số trường hợp đặc biệt, việc cung cấp không khí trong lành có thể làm loãng các chất độc hại trong phòng, thải các chất độc hại từ không gian kín ra ngoài, chủ yếu là khí CO2

Hình 3.1 Minh họa về hệ thống cấp gió tươi cho phòng b Xác định tốc độ không khí trong ống cấp gió tươi

Vận tốc không khí của ống cấp gió tươi có ảnh hưởng lớn đến hệ thống Ví dụ, nếu tốc độ không khí cao, quạt sẽ có công suất lớn, gây ra độ ồn cao Nhưng ưu điểm là ống có kích thước nhỏ và ngược lại Vì vậy, việc xác định tốc độ dòng không khí trong ống dẫn phải có ý nghĩa kinh tế quan trọng và phù hợp với mức ồn xác định Tốc độ tối đa và khuyên dùng của không khí của các vị trí trong ống cấp gió tươi có thể lấy theo bảng 7.1 tài liệu [1] được tổng hợp lại trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Tốc độ gió khuyên dùng và tối đa trong ống gió

Vị trí Tốc dộ khuyên dùng, m/s Tốc độ tối đa, m/s

Nhà ở Trường học, rạp hát, nơi công cộng

Các nhà xưởng công nghiệp

Nhà ở Trường học, rạp hát, nơi công cộng

Các nhà xưởng công nghiệp Cửa lấy gió tươi

5 – 7 6,1 – 9,1 4,1 – 6,1 5,6 – 8,1 7 – 11 Ống gió nhánh 3 3 – 4,5 4,1 – 5 3,5 – 5 4,1 – 7 5 – 9,2 Ống gió nhánh

(đứng) 2,5 3 – 2,5 4,1 3,3 – 4,1 4,1 – 6,1 5 – 8,1 c Tính toán kiểm tra lưu lượng cấp gió tươi

Việc xác định lưu lượng gió tươi thường dựa trên các tiêu chuẩn Tùy theo phạm vi dự án mà lựa chọn tiêu chuẩn phù hợp Đối với các dự án xem xét việc sử dụng TCVN 5687:2010/BXD Ở các tầng trên, không khí trong lành có thể được cung cấp bởi hệ thống điều hòa không khí Lượng không khí trong lành cần thiết cho FCU được xác định bởi tốc độ dòng khí cần thiết cho mỗi người và số người trong phòng Luồng gió tươi này được nhóm xác định ở Mục 2.6.1

Tầng hầm có chức năng chính là chỗ để xe, không sử dụng điều hòa nên quạt tạo ra không khí trong lành Trong bãi đỗ xe, theo điểm 2.6.5 tài liệu [8] phải đảm bảo hệ số gió

60 tối thiểu 6 lần/h ở chế độ thông gió thông thường (loại bỏ khói, thải nhiệt từ phương tiện)

9 lần/h ở chế độ khói (trong trường hợp cháy) Từ đó, lưu lượng của hệ thống cấp gió tươi của bãi đỗ xe được tổng hợp như bảng 3.2 và 3.3

Bảng 3.2 Kết quả tính toán và so sánh hệ thống cấp gió tươi cho các tầng hầm (TGTT)

Lưu lượng gió tươi thực tế

Bảng 3.3 Kết quả tính toán và so sánh hệ thống cấp gió tươi cho các tầng hầm (TGHK)

Lưu lượng gió tươi thực tế

Kết quả tính toán lưu lượng gió tươi cho các tầng hầm có sự chênh lệch lớn (trên 45%) so với thực tế So sánh mức chênh lệch lưu lượng ống gió ở các tầng được tổng hợp bảng 3.4

Bảng 3.4 Lưu lượng của ống gió ở các tầng Tầng Lưu lượng cần thiết (l/s) Lưu lượng thực tế Chênh lệch

3.1.2 Tính toán tổn thất cột áp của hệ thống cấp gió tươi

Cột áp của hệ thống cấp gió tươi chính là cột áp quạt của thiết bị PAU Tổn thất cột áp của hệ thống bao gồm tổn thất do đường ống và phụ kiện gây ra Cần tính toán độ giảm áp suất ở phần xa nhất của ống Vì mỗi tầng có PAU riêng với nguồn điện, công suất và đường ống gần như giống nhau nên tính toán kiểm tra tính cho 1 tầng

Tổn thất đường ống có thể được xác định bằng nhiều phương pháp, chẳng hạn như phương pháp ma sát đồng đều, phương pháp giảm dần vận tốc và phương pháp phục hồi

61 áp suất tĩnh Nhóm đã chọn phương pháp ma sát đồng đều để tính toán tổn thất cột áp cho tất cả các đoạn đường ống và đoạn đường ống thẳng đứng Phương pháp này có ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác là không cần cân bằng trong hệ thống đường ống đối xứng Theo tài liệu [1], phương pháp này có hai cách xác định tổn thất áp suất:

- Cách 1: Xác định hệ số ma sát tiêu chuẩn ∆pl và tính cho toàn bộ đường ống

- Cách 2: Lấy giá trị là 1Pa/m đối với ống gió cấp

Nhóm đã chọn cách 2 để xác định tổn thất cột áp của ống gió cấp từ quạt Tính toán tổng hợp tổn thất cột áp của ống gió tươi ở tầng hầm được tổng hợp ở bảng 3.5

Bảng 3.5 Tổn thất cột áp của ống gió tươi tầng hầm

Tầng Kích thước ống gió

Chiều dài (m) Tổn thất (Pa)

Tổn thất qua phụ kiện (tổn thất cục bộ) được tính toán bằng phần mềm Ashrae Duct Fitting Database Phần mềm này rất phổ biến trong tính toán tổn thất qua các phụ kiện ống gió với thư viện hơn 200 loại phụ kiện khác nhau Được phát triển bởi Ashrae Hoa Kỳ

Ví dụ tính cho chạc 3 của ống gió ở tầng hầm 1, có mã là SR5-1

Nhập thông số bao gồm kích thước của chạc 3 là H-400, W1-1400, W2-800, W3-1100, Flow rate 5555 và 2222 l/s Kết quả cho ra tổn thất cột áp là 39 Pa như Hình 3.2

Hình 3.2 Kết quả tổn thất cột áp qua chạc 3 của ống gió bằng phần mềm Ashrae Duct

Fitting Database Tương tự, kết quả tính toán cho toàn bộ phụ kiện ống gió của công trình được tống hợp bảng 3.6

Bảng 3.6 Tổn thất phụ kiện ống gió tươi các tầng Tầng Phụ kiện Ký hiệu Tổn thất

Van chặn lửa tự động CR9-5 39 1 39

Van chặn lửa tự động CR9-5 39 1 39

Tương tự, hệ thống cấp gió tươi ở tầng hầm được tổng hợp theo bảng 3.7

Bảng 3.7 Kết quả tính toán tổn thất cột áp của hệ thống cấp gió tươi tầng hầm Tầng Cột áp tính toán

Cột áp thực tế (Pa)

Kết quả tính toán cột áp của 2 quạt cấp gió tươi ở tầng hầm 2 và 1 có sự chênh lệch không nhiều

Tính kiểm tra hệ thống tạo áp

3.2.1 Mục đích của hệ thống tạo áp

Hệ thống tạo áp là hệ thống hỗ trợ thoát hiểm cần thiết trong công trình Giúp con người tránh tiếp xúc với khói và khí thải từ đám cháy Hệ thống tạo ra áp suất dư bằng cách thổi không khí tươi vào buồng điều áp bằng quạt và duy trì áp suất dư từ 20 đến 50

Pa theo tài liệu [6] Từ đó giúp con người thoát ra ngoài an toàn và nhanh chóng vì khói không cản trở

3.2.2 Tính kiểm tra lưu lượng hệ thống tạo áp

Việc tạo áp được bắt buộc thực hiện trong 5 trường hợp thường gặp sau:

- Buồng thang bộ không nhiễm khói loại N2

- Phòng đệm buồng thang bộ không nhiễm khói loại N3

- Phòng đệm thang máy chữa cháy

- Hố thang máy, bao gồm cả thang máy chở khách và thang máy phục vụ lực lượng PCCC

- Phòng đệm thang máy tại các khu vực ga ra ngầm

Theo bản vẽ thiết kế thi công của công trình đang tính toán, hệ thống tạo áp phục vụ cho

4 trong 5 không gian kể trên, trừ phòng đệm buồng thang bộ không nhiễm khói loại N3 Tương tự các hệ thống thông gió khác, việc tính toán kiểm tra hệ thống tạo áp được nhóm chúng em thực hiện cho lưu lượng và cột áp của hệ thống a Lưu lượng hệ thống tạo áp buồng thang bộ

Về lưu lượng hệ thống tạo áp buồng thang bộ bằng tổng lưu lượng gió qua 2 cửa mở và tổng lưu lượng gió rò qua các khe cửa đóng còn lại, được tính toán theo tài liệu [6] với vận tốc gió qua lỗ cửa mở tối thiểu là 1,3m/s

Ví dụ tính cho buồng thang bộ tầng nổi, cửa thoát hiểm có diện tích 1,935 m 2 Theo tài liệu [6], đồng thời sẽ mở cửa thoát hiểm ở tầng đang thoát hiểm và tầng trệt

Buồng thang bộ có tổng cộng 22 cửa thoát hiểm, vì vậy tổng số cửa bị rò lọt không khí qua khe cửa là 20 cửa

Theo tài liệu [9], diện tích khe rò lọt được xác định bằng biểu thức:

QD = 0,83.AD P (m 3 /s) (3.1) Với: QD: lưu lượng gió rò rỉ qua khe cửa, (m 3 /s)

AD: diện tích rò lọt không khí qua 1 cửa, (m 2 )

P: Áp suất dư yêu cầu duy trì trong buồng thang bộ, theo bản vẽ P = 50Pa

Theo tài liệu [10], với loại cửa mà công trình đang được sử dụng, hệ số rò lọt qua cửa thoát hiểm có chiều rộng 800mm và chiều cao là 2000mm là 0,01 Tương ứng với kích thước cửa thoát hiểm của công trình có chiều cao 2,2m và chiều rộng 1.1m, xác định AD theo biểu thức:

2.(2+0,8) = 0,0117 (m 2 ) Theo biểu thức 3.1, với công trình tính cho 20 cửa thoát hiểm không mở (theo tài liệu [6]) và bị rò lọt không khí qua các khe:

Vậy lưu lượng cần thiết cho hệ thống tạo áp buồng thang bộ tầng nổi là:

QTA nổi = Qc+ QD = 2.Scửa.v + QD = 2.2,2.1,1.1,3 + 1,37 = 7,7 (m 3 /s) = 7700 (l/s) Tương tự, kết quả tính toán hệ thống tạo áp buồng thang bộ tầng hầm được tổng hợp theo bảng 3.8

Bảng 3.8 Kết quả tính toán và so sánh lưu lượng hệ thống tạo áp cầu thang bộ

Tầng Lưu lượng tính toán

Kết quả tính toán hệ thống tạo áp cầu thang bộ có sự chênh lệch không quá lớn b Tính toán kiểm tra tổn thất cột áp ống gió tạo áp cầu thang bộ

Với hệ thống tạo áp cầu thang bộ tầng nổi, cách tính toán tương tự hệ thống cấp gió tươi như đã trình bày trước đó, tổn thất do đường ống được tính theo phương pháp ma sát đồng đều với giá trị tổn thất là 3Pa/m Chiều dài đường ống trục đứng là 85m, tương ứng với tổn thất cột áp ở đoạn ống này là 255Pa

Cột áp của hệ thống tạo áp cầu thang bộ chỉ cần tính toán cho vị trí có đường ống xa nhất đó là tầng hầm 2 Tương tự sử dụng phần mềm Ashrae Duct Fitting Database để tính toán tổn thất các phụ kiện hệ thống tạo áp Sau khi tính toán được tổng hợp ở bảng 3.9

Bảng 3.9 Tổn thất phụ kiện hệ thống tạo áp

Phụ kiện Ký hiệu Tổn thất

Lưới chắn côn trùng CR6-1 39 1 39

Bộ đấu nối quạt SR4-3 3 1 3

Tổng tổn thất cột áp của hệ thống tạo áp cầu thang bộ tầng nổi:

HCTB nổi = Hđường ống + Hphụ kiện = 255 + 90,8 = 345,8 (Pa) Cột áp mà nhóm chúng em tính toán là 345,8Pa, so với cột áp của hệ thống thực tế 350Pa thì sự chênh lệch là không lớn.

Tính toán kiểm tra hệ thống hút khói

3.3.1 Mục đích của hệ thống hút khói

Hệ thống kiểm soát khói hay hút khói cho nhà ở và công trình được thiết kế nhằm ngăn ngừa và hạn chế sự lan truyền của khói và nhằm các mục đích sau:

- Tạo điều kiện an toàn để thoát nạn và bảo vệ tài sản khi có cháy

- Tạo điều kiện cần thiết cho lực lượng cứu hỏa cứu người, phát hiện và xác định vị trí đám cháy

3.3.2 Tính toán kiểm tra lưu lượng khói a Hệ thống hút khói cho bãi đỗ xe Để đảm bảo lượng khói khi có cháy thải ra được hút hết, cần xác định chính xác lưu lượng khói cần hút Theo mục D.1.6 tài liệu [6] thì lưu lượng hút khói bằng với lưu lượng cấp gió tươi Kết quả tính toán và so sánh lưu lượng hệ thống hút khói bãi đỗ xe được tổng hợp theo bảng 3.10 và 3.11

Bảng 3.10 Kết quả tính toán và so sánh hệ thống hút khói bãi đỗ xe cho các tầng hầm

Tầng Thể tích (m3) Lưu lượng hút khói (l/s) Lưu lượng hút khói thực tế (l/s) Chênh lệch

Bảng 3.11 Kết quả tính toán và so sánh hệ thống hút khói bãi đỗ xe cho các tầng hầm

Tầng Thể tích (m3) Lưu lượng hút khói (l/s) Lưu lượng hút khói thực tế (l/s) Chênh lệch

Kết quả tính toán lưu lượng của hệ thống hút khói bãi đỗ xe có sự chênh lệch khá lớn (trên 30%) b Hệ thống hút khói hành lang

Hệ thống hút khói hành lang đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong công tác sơ tán, thoát hiểm, thoát nạn khi không may không gian có xảy ra cháy Theo tài liệu [1] và [6], chỉ cần tính toán cho một đám cháy đồng thời Chọn tính cho không gian xa quạt hút khói nhất và để đảm bảo về lưu lượng và cột áp của hệ thống hút khói Lưu lượng của hệ thống hút khói hành lang bằng tổng lưu lượng khói của hành lang cần hút và lưu lượng gió qua các van gió đóng còn lại

Về lưu lượng khói của hành lang cần hút, chọn tính kiểm tra bằng phụ lục L trong tài liệu [1] Đối với công trình có công năng là văn phòng, trung tâm thương mại như CMC Tower thì lượng khói G1 (kg/h) cần hút khỏi không gian có cháy được xác định theo biểu thức:

G1 = 4300.B.n.H 1,5 Kd (kg/h) (3.2) Với: B: chiều rộng của cánh cửa lớn hơn mở từ hành lang hay sảnh vào cầu thang hay ra ngoài nhà, (m) Theo bản vẽ mặt bằng tầng 1 có 2 cửa, lấy B = 1,0475m;

H: chiều cao của cửa đi; khi chiều cao lớn hơn 2,5m thì lấy H = 2,5m Theo bản vẽ mặt cắt B, H = 3m nên lấy H = 2,5m;

Kd: hệ số “thời gian mở cửa đi kéo dài tương đối” từ hành lang vào cầu thang hay ra ngoài nhà trong giai đoạn cháy, Kd = 1 nếu lượng người thoát nạn trên 25 người qua

68 một cửa và lấy Kd = 0,8 – nếu số người thoát nạn dưới 25 người đi qua một cửa Theo dữ liệu tính toán của công trình, số người thoát nạn trên 25 người nên lấy Kd = 1; n: là hệ số phụ thuộc vào chiều rộng tổng cộng của các cánh lớn cửa đi mở từ hành lang vào cầu thang hay ra ngoài trời khi có cháy (như Bảng 3.12), lấy theo bảng L.1 tài liệu [1]

Bảng 3.12 Hệ số n tương ứng với chiều rộng B Loại công trình Hệ số n tương ứng với chiều rộng B (m)

Nhà công cộng, nhà hành chính – sinh hoạt

Công trình thuộc loại Nhà công cộng, nhà hành chính – sinh hoạt, công trình có 2 cửa đi từ hành lang ra bên ngoài khi có cháy với B = 1,11 + 1,1 = 2,2 m Nội suy theo bảng 3.12 được n = 0,5218 Kết quả tính toán được tổng hợp ở bảng 3.13

Bảng 3.13 Kết quả tính toán và so sánh hệ thống cấp gió tươi cho các tầng hầm (TGHK)

Hệ thống hút khói sảnh thang

Lưu lượng hút khói thực tế

Theo biểu thức 3.2, lưu lượng khói cần hút khỏi không gian hành lang:

Theo mục 6.2 tài liệu [1], trọng lượng riêng của khói bằng 6 N/m 3 hay D (kg/m 3 ) D (N/m 3 ) g , với gia tốc trọng trường g = 9,81 N/kg Nên D = 6

Vậy lưu lượng khói là G1 = 8053,77

Về lưu lượng gió qua các van gió đóng còn lại Gv, nhóm chúng em tính theo mục 6.5 tài liệu [1] Gv = 40,3.(Av. P ) 0,5 n (kg/h) (3.3)

Av: diện tích tiết diện van, m 2 Theo bản vẽ van MFD có kích thước 0,4x0,4m,

 P : độ chênh áp suất hai phía van,  P = 50Pa;

69 n: số lượng van ở trạng thái đóng trong hệ thống thải khói khi cháy Theo bản vẽ có

Theo biểu thức 3.3, lưu lượng gió qua các van gió đóng còn lại Gv:

Gv = 40,3.(Av. P ) 0,5 n = 40,3.(0,16.50) 0,5 20 = 2279,71 (kg/h) Hay Gv = 1900 (m 3 /h) = 52801 (l/s), với tỷ trọng của không khí là 1,2

Tổng lưu lượng của hệ thống hút khói hành lang:

So với lưu lượng thực tế là 5000 l/s thì sự chênh lệch là không quá lớn (16%) c Hệ thống hút khí thải nhà vệ sinh

Hệ thống hút khí thải nhà vệ sinh là quan trọng đối với mỗi công trình vì tính cấp thiết của nó Để tính lưu lượng khí thải nhà vệ sinh ta dựa trên trung bình số thiết bị vệ sinh mỗi tầng là 20 thiết bị từ đó tính được số người tối đa trong một nhà vệ sinh là 20 người với lưu lượng yêu cầu mỗi người theo công năng văn phòng là 25m3/h, ta có lưu lượng khí cần hút của một nhà vệ sinh:

Ta có lưu lượng khí cần hút của 1 nhà vệ sinh là

Lưu lượng khí cần hút của hệ thống:

Bảng 3.14 Kết quả tính toán và so sánh hệ thống hút khí thải nhà vệ sinh

Hệ thống hút khí thải nhà vệ sinh

Lưu lượng hút khói thực tế

3.3.3 Tính kiểm tra tổn thất cột áp hệ thống hút khói a Hệ thống hút khói bãi đỗ xe

Tương tự các hệ thống thông gió ở trên, tổn thất cột áp của hệ thống hút khói cũng bằng tổng tổn thất trên đường ống và tổn thất cục bộ

Về tổn thất trên đường ống, sử dụng phương pháp ma sát đồng đều với trị số 3Pa/m Theo bản vẽ, tổng chiều dài đường ống gió của hệ thống hút khói bãi đỗ xe ở tầng hầm 1 là 54m, tổn thất cột áp tương ứng là 162Pa Tương tự, tầng hầm 2 là 53m, tổn thất cột áp tương ứng là 159Pa

Kết quả tính toán và tổng tổn thất các phụ kiện hệ thống hút khói ở hầm 1 thể hiện ở bảng 3.15 và tầng hầm 2 ở bảng 3.16

Bảng 3.15 Tổng tổn thất các phụ kiện hệ thống hút khói hầm 1 Phụ kiện Ký hiệu Tổn thất

Tổng tổn thất Van chống cháy tự động CR9-5 39 1 39

Bảng 3.16 Tổng tổn thất các phụ kiện hệ thống hút khói hầm 2 Phụ kiện Ký hiệu Tổn thất

Tổng tổn thất Van chống cháy tự động CR9-5 39 1 39

Kết quả tính toán và so sánh cột áp hệ thống hút khói bãi đỗ xe được tổng hợp bảng 3.17

Bảng 3.17 Kết quả tính toán và so sánh cột áp hệ thống hút khói bãi đỗ xe

Tầng Cột áp tính toán (Pa) Cột áp thực tế (Pa) Chênh lệch

Kết quả tính toán cột áp hệ thống hút khói bãi đỗ xe có sự chênh lệch lớn so với thực tế (trên 30%)

72 b Hệ thống hút khói hành lang

Tổn thất cột áp của hệ thống hút khói hành lang gồm tổn thất do đường ống và tổn thất do phụ kiện Về cột áp chỉ cần tính cho đoạn ống gió tổn thất lớn nhất là ở tầng hầm 2 Đường ống gió bao gồm đoạn ống trục đứng và mặt bằng ống gió ở tầng một, theo bản vẽ là 80,6m Dùng phương pháp ma sát đồng đều với trị số 3Pa/m được tổn thất áp suất qua đường ống gió là 241,8Pa Tổng hợp lại các tổn thất của phụ kiện cho hệ thống hút khói hành lang ở bảng 3.18

Bảng 3.18 Tổng tổn thất các phụ kiện hệ thống hút khói hành lang

Phụ kiện Ký hiệu Tổn thất

Lưới chắn côn trùng CR6-1 39 1 39

Về tổn thất do phụ kiện, xác định bằng Ashrae Duct Fitting Database được 82,8 Pa Kết quả tính toán và so sánh hệ thống hút khói hành lang được tổng hợp theo bảng 3.19

Bảng 3.19 Kết quả tính toán và so sánh cột áp hệ thống hút khói hành lang

Hệ thống hút khói hành lang

Cột áp tính toán (Pa)

Cột áp thực tế (Pa)

Kết quả tính toán cột áp hệ thống hút khói hành lang có sự chênh lệch không quá lớn so với thực tế (28%) c Hệ thống hút khí thải nhà vệ sinh

Tổn thất cột áp của hệ thống hút khí thải nhà vệ sinh gồm tổn thất do đường ống và tổn thất do phụ kiện Về cột áp chỉ cần tính cho đoạn ống gió tổn thất lớn nhất là ở tầng trệt Đường ống gió bao gồm đoạn ống trục đứng và mặt bằng ống gió ở tầng một, theo bản vẽ là 72,6m Dùng phương pháp ma sát đồng đều với trị số 3Pa/m được tổn thất áp suất qua đường ống gió là 217,8Pa Tổng tổn thất hệ thống hút khí thải nhà vệ sinh được tổng hợp ở bảng 3.20

Bảng 3.20 Tổng tổn thất các phụ kiện hệ thống hút khí thải nhà vệ sinh

Phụ kiện Ký hiệu Tổn thất

Van chống cháy tự động CR9-5 14 1 14

Lưới chắn côn trùng CR6-1 20 1 20

TRIỂN KHAI MÔ HÌNH 3D BẰNG PHẦN MỀM REVIT

Phần mềm Revit

Revit là một trong những phần mềm tiên tiến nhất, tối ưu nhất hiện nay thuộc hãng Autodesk, giúp các kiến trúc sư, kỹ sư trong ngành xây dựng thiết kế một cách chính xác, quản ký dự án xây dựng một cách tích hợp và nhanh chóng

Người dùng có thể thiết kế và xây dựng các công trình kiến trúc từ 2D lên 3D Sự đồng bộ giữa những bản vẽ tay công trình và các bản vẽ phần mềm có cần phải có sự phối hợp tương đối cao và Revit lại làm được điều đó, nên dễ dàng phối hợp ở nhiều bộ môn khác nhau tạo nên mô hình 3D hoàn chỉnh Đặc biệt, các kỹ sư có thể điều chỉnh bản vẽ ngay trực tiếp trên phần mềm Revit, ngay sau đó thì mô hình 3D cũng sẽ thay đổi theo, giúp triển khai hàng loạt hồ sơ, số liệu nhanh chóng, giảm thiểu sai sót cho kỹ sư Đặc biệt, Revit được xây dựng chuyên dụng cho Building Information Modeling (BIM) Công nghệ BIM đang trở thành xu hướng và gần như là tiêu chuẩn bắt buộc trong ngành xây dựng trên toàn thế giới

4.1.2 Những thế mạnh của phần mềm Revit

- Phần mềm giúp các kỹ sư triển khai, mô phỏng hệ thống một cách nhanh chóng và hiệu quả

- Mô hình được triển khai trực quan nên dễ dàng hình dung các thành phần của dự án đến từng chi tiết nhỏ nhất

- Tiết kiệm chi phí và thời gian: có thể giảm chi phí và thời gian, quản lý dữ liệu đồng đều, tránh thất thoát trong quá trình lưu trữ

- Hạn chế rủi ro phát sinh: phần mềm mô phỏng trực quan giúp chúng ta dễ dàng xác định xung đột giữa các thành phần công trình

- Phần mềm mang lại lợi ích lớn đòi hỏi sự đầu tư lớn từ người dùng hoặc doanh nghiệp: chi phí bản quyền phần mềm, nhân lực quản lý và vận hành và đôi khi là nâng cấp hệ thống máy tính

- Yêu cầu các biện pháp chuẩn bị, thực hiện và thực hiện suôn sẻ sự hợp tác giữa các bên trước khi xây dựng dự án

Mô hình 3D hệ thống ĐHKK và thông gió của công trình

Tạo dựng lưới trục là bước đầu tiên để vẽ một mô hình 3D (như Hình 4.1 và 4.2) Phần mềm Revit ở đây nhóm sử dụng là phiên bản 2022 Trước hết ta cần phải nắm đó là để vẽ một mô hình 3D chúng ta cần phải có Kiến trúc, Kết cấu và dĩ nhiên là bản vẽ thiết kế hệ thống điều hòa không khí dưới dạng 2D (có thể là Autocad, …)

Bước tiếp theo cần dựng Kiến trúc cho công trình, đầu tiên vẫn là dựng lưới trục cho file Kiến trúc, tương tự nếu vẽ Kết cấu và HVAC cũng vậy

Hình 4.1 Lưới trục và cao độ của mặt bằng Kiến trúc công trình

Hình 4.2 Lưới trục và cao độ của mặt bằng Kết cấu công trình

Sau khi tiến hành dựng lưới trục, ta tiến hành vẽ Kiến trúc và Kết cấu theo như bản vẽ thiết kế của công trình Sau khi vẽ xong ta sẽ xuất file và bắt đầu thêm vào cho bản vẽ HVAC, link thêm bản vẽ CAD của hệ thống HVAC của công trình Hình ảnh 3D khi Kiến trúc và Kết cấu được thêm vào bản vẽ HVAC và được xem dưới dạng 3D thể hiện bởi Hình 4.3

Hình 4.3 Mô hình 3D của Kiến trúc và Kết cấu sau của công trình

Sau đó bắt đầu thiết lập các thông số cần thiết trước khi xây dựng mô hình 3D của hệ thống MEP Thông thường hệ thống điều khiển và màu sắc được quy định cụ thể để dễ

77 nhận biết Dựa trên bản vẽ xây dựng AutoCAD, mô hình 3D có thể được xây dựng bằng cách chỉ định chiều cao của hệ thống

Một số hình ảnh mô hình 3D hệ thống điều hòa không khí và thông gió dự án CMC Tower (từ Hình 4.4 đến 4.10) sau khi nhóm triển khai bằng phần mềm Revit

Hình 4.4 Tổng quan mô hình 3D hệ thống ĐHKK và thông gió của tòa nhà CMC TOWER

78 Hình 4.5 Mặt bằng hệ thống ĐHKK và thông gió của tầng 5 trên bản vẽ Revit

Hình 4.6 Mô hình 3D tầng kỹ thuật của công trình

Hình 4.7 Mô hình 3D hệ thống quạt hút khói bãi đỗ xe ở 2 tầng hầm

Hình 4.8 Mô hình 3D hệ thống hút khói hành lang

Hình 4.9 Mô hình 3D hệ thống tạo áp cầu thang bộ tầng nổi

Hình 4.10 Mô hình 3D FCU điển hình

Bốc tách khối lượng trên phần mềm Revit

Có rất nhiều phương pháp bốc tách khối lượng hiện nay như bốc bằng bản vẽ mặt bằng, mặt cắt, phần mềm 2D – Autocad, … thì ta còn có một công cụ bốc tách khối lượng tích hợp với phần mềm vẽ 3D đó là Revit Phần mềm hỗ trợ việc bốc tách khối lượng một cách tiện lợi, dễ dàng, độ chính xác cực kỳ cao một cách nhanh chóng Mô hình 3D được vẽ bằng phần mềm Revit này càng chi tiết, càng chính xác cao thì việc bốc tách khối lượng chính xác lên đến 98%-100%, chính vì ưu điểm này, hầu hết các công trình hiện nay có sử dụng mô hình BIM và dựng 3D mô hình bằng Revit đều sử dụng cách bốc tách này Các quá trình bóc tách khối lượng trong dự án:

- Vào mục View trên thanh công cụ hoặc tại thanh Project Brower của dự án, chọn Schedules, chọn Schedules/ Quanlities, bấm chọn New để tạo bảng khối lượng

- Tại bảng New Schedules chọn đối tượng cần bóc tách tại mục Category và đặt tên cho bảng đó tại mục Name, chọn Schedule buiding co ponents và Phase mặc định là New Construction (như Hình 4.11) cho ống nước, sau đó chọn OK

- Sau khi nhấn OK ở hộp thoại New Schedule, màn hình sẽ xuất hiện hộp thoại Schedule Properties xuất hiện Chọn các thông số phù hợp như sau: Thẻ Fields chọn các tham số cần bóc thông kê gồm có Length (đo độ dài m), Systemclasification (lọc hệ thống), Type (tên loại ống), Comment (lọc tách khu vực cần bốc), Dimerter (đường kính ống) Thẻ filter: nếu chọn lọc theo hệ thống Systemclasification (lọc theo hệ thống) Thẻ Sorting/grouping: chọn

Dimerter các ống cùng đường kính sẽ chỉ thể hiện 1 kích thước Thẻ formatting để chọn và chọn total để có thể tính tổng chiều dài của các ống Ở đây nhóm chọn các thông số cần bốc tách (như Hình 4.12) để bốc đúng khối lượng ống nước cho chiller và ống gió

Hình 4.11 Hộp thoại New Schedule cần bốc tách khối lượng ống

Hình 4.12 Hộp thoại Schedule Properties cần bốc tách khối lượng ống

- Sau khi đã cài đặt xong các hộp thoại ta sẽ xuất ra file Excel để có thể dễ dàng in ấn và xem khối lượng đã bốc (như Hình 4.13) Tất cả các khối lượng ống gió đã bốc được sẽ tổng hợp lại ở phụ lục 10 và phụ lục 11

Hình 4.13 Tổng hợp các khối lượng ống gió đã bốc ở Excel

Nhận xét

Khi xây dựng mô hình 3D, có thể thấy rõ những điểm không nhất quán của hệ thống và từ đó hiểu rõ hơn các vấn đề có thể phát sinh trong quá trình thi công thực tế

Một số thiết bị phải có dòng phù hợp để xây dựng mô hình 3D, đây cũng là một trở ngại cho người dùng

MÔ PHỎNG CFD CHO PHÒNG HỌP TẦNG MỘT TÒA NHÀ

Phần mềm Mô phỏng Autodesk CFD

CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG CFD CHO PHÒNG HỌP TẦNG MỘT TÒA NHÀ

5.1 Cơ sở lý thuyết CFD

Các kỹ sư sử dụng bảng tính, công thức và số tay để tính toán thiết kế hệ thống HVAC, nhưng những nhiệm vụ này đòi hỏi phải thử nghiệm nhiều lần để dự đoán vấn đề và tối ưu hóa thiết kế Vì vậy, CFD là giải pháp tối ưu mang lại nhiều lợi ích được các công ty, tổ chức rất quan tâm

Trong Chương 5 nhóm sẽ trình bày:

- Giới thiệu mô phỏng CFD bằng phần mềm Autodesk CFD 2021

- Quy trình mô phỏng CFD và tổng quan về ứng dụng CFD vào thiết kế hệ thống điều hòa không khí

- Mô phỏng phòng họp tầng một của tòa nhà CMC Tower

- Phân tích kết quả và đưa ra kết luận

5.2 Phần mềm Mô phỏng Autodesk CFD

5.2.1 Giới thiệu chung về phần mềm Autodesk CFD

Mô phỏng CFD hay còn gọi là Mô phỏng động lực học dòng chảy, là một nhánh của lĩnh vực cơ học chất lưu, mà ở đó nhờ sử dụng phương pháp số để mô tả, phân tích, và phỏng đoán các bài toán liên quan đến sự chuyển động của chất lưu, khí, lỏng Nó bao gồm các công cụ cho phép mô phỏng các dòng chảy rối cũng như sự dẫn nhiệt và đối lưu Hiện nay có rất nhiều phần mềm mô phỏng thông dụng như FLUENT, CFX của Ansys, STAR- CCM+ của Siemens,… và Autodesk CFD là một trong số các phần mềm mô phỏng hiện nay cũng ngày càng phổ biến

Autodesk CFD (giao diện như Hình 5.1) là phần mềm tính toán và mô phỏng, tính toán động lực học của các vật liệu như chất lỏng, chất khí, dòng nhiệt, v.v Do đó giúp các kỹ sư và nhà phân tích dự đoán một cách hợp lý đường đi hoặc sự tiến triển của chất lỏng và khí Ở đây phần mềm sẽ được sử dụng để mô phỏng hoạt động của hệ thống ĐHKK phòng họp tầng một tại tòa nhà CMC Tower

Hình 5.1 Phần mềm Autodesk CFD phiên bản 2021

5.2.2 Giới thiệu giao diện mô phỏng trong Autodesk CFD

Phần mềm CFD của hãng Autodesk là một trong số các phần mềm mô phỏng mà sử dụng dễ dàng cho người mới bắt đầu cũng nhưng là mô phỏng chính xác yêu cầu của người dung Giao diện người dùng mô phỏng như Hình 5.2 là giao diện mặc định của phần mềm, qua rất nhiều phiên bản thì giao diện vẫn không hề thay đổi giao diện này Các số kí hiệu (theo thứ tự từ 1-16) trên hình 5.2 sẽ giúp người dùng hiểu rõ hơn cách dùng phần mềm

Hình 5.2 User Interface Autodesk CFD 2016

1: Cửa sổ đồ họa - Graphics window

Cửa sổ Đồ họa hiển thị hình dạng mô hình và chứa một số điều khiển để tương tác trực tiếp với mô hình (hay gọi khác là thực thể) Điều hướng, chọn và kiểm soát mức độ hiển thị của các thực thể trong cửa sổ đồ họa Ở đây chủ yếu sẽ được sử dụng điều hướng mô hình, chọn thực thể - ẩn thực thể để gán vật liệu, ngoài ra tinh chỉnh cài đặt và sử dụng nhóm

2: Ribbon - Dải thanh công cụ

Ribbon là một thanh lệnh sắp xếp các tính năng của chương trình thành một loạt tab ở đầu màn hình Sử dụng các điều khiển trong Ribbon cho tất cả các giai đoạn mô phỏng Ribbon được tổ chức thành các tab như: Design Study Tools, Setup Task, Simulation, Selection,… Mỗi tab được chia thành các bảng Các lệnh trên mỗi bảng có liên quan đến chức năng khác nhau

3: Context Panels - Bảng điều khiển

Bảng Context Panels được hiển thị ở đầu khu vực nội dung của tab và cung cấp thông tin quan trọng Các mục nhiệm vụ chính trong tab Thiết lập và Kết quả có Bảng điều khiển liên quan, xuất hiện ở Ribbon Các bảng này cập nhật dựa trên tác vụ đang hoạt động và cung cấp khả năng truy cập dễ dàng vào các điều khiển thường được sử dụng liên quan đến tác vụ Ngoài ra, bảng điều khiển này hoạt động sẽ hiển thị khi tab Xem hoặc Bắt đầu được chọn để cung cấp quyền truy cập liên tục vào các điều khiển này

4: Context Toolbars - Thanh công cụ nhanh

Thanh công cụ này cung cấp quyền truy cập thuận tiện vào các chức năng được sử dụng thường xuyên cụ thể cho tác vụ hiện tại Để mở thanh công cụ ngữ cảnh, nhấp chuột trái vào Graphics Window

5: Right-Click Menus - Nhấp chuột phải vào Menu

Các menu chuột phải chứa các điều khiển thường được sử dụng theo ngữ cảnh của tác vụ hiện tại Chúng cung cấp khả năng truy cập thuận tiện vào các lệnh đồng thời cho phép duy trì tiêu điểm trực tiếp trên mô hình

6: Quick Edit Dialogs - Hộp thoại chỉnh sửa nhanh

Hộp thoại chỉnh sửa nhanh là công cụ chính để xác định các tham số và giá trị cho việc thiết lập mô hình và trích xuất kết quả Mỗi tác vụ đều có một hộp thoại chỉnh sửa nhanh

86 duy nhất chứa các trường dành cho cài đặt dành riêng cho tác vụ (hình 5.2 tại số 6 là hộp thoại của Materials) Chúng là một phần cực kỳ thiết yếu của Autodesk CFD

7: Application Menu – Menu ứng dụng

Sử dụng Menu ứng dụng để quản lý tệp, đặt tùy chọn và truy cập các nghiên cứu thiết kế đã lưu gần đây Để mở Menu Ứng dụng, hãy nhấp vào biểu tượng C lớn ở góc trên cùng bên trái

8: Quick Access Toolbar - Thanh công cụ truy cập nhanh

Thanh công cụ truy cập nhanh chứa một số điều khiển thường được truy cập như lệnh tệp và điều khiển giao diện Thanh công cụ có thể được tùy chỉnh dễ dàng để phù hợp với từng cá nhân sử dụng phần mềm

9: InfoCenter - Trung tâm thông tin

InfoCenter là kết nối của bạn với nhiều tài nguyên Autodesk để biết thông tin và tin tức

Sử dụng Trung tâm thông tin để:

- Tìm kiếm thông tin qua từ khóa (hoặc bằng cách nhập cụm từ)

- Truy cập các chủ đề đã lưu thông qua bảng Favorites

- Đăng nhập vào tài khoản Autodesk của bạn

- Truy cập ứng dụng Autodesk Exchange

- Truy cập các chủ đề trong Trợ giúp (Helps)

10: Design Study Bar - Thanh tùy chỉnh yêu cầu thiết kế

Design Study Bar là một công cụ dựa trên cây thư mục hầu hết dùng để thao tác xác định và quản lý tất cả các khía cạnh của quy trình mô phỏng bằng Autodesk CFD Design Study Bar tuân theo cấu trúc phân cấp để tổ chức quá trình mô phỏng thành ba cấp độ cơ bản: Design Study, Design, and Scenario

11: Decision Center - Trung tâm kiểm soát

Trung tâm kiểm soát là một môi trường đơn giản nhưng mạnh mẽ để so sánh các phương án thiết kế Sử dụng nó để xác định thiết kế đáp ứng mục tiêu thiết kế của bạn Decision Center là một phần quan trọng của quá trình trực quan hóa kết quả

12: Output Bar - Thanh đầu ra

Quy trình mô phỏng CFD

Trên thế giới thì quy trình mô phỏng CFD không có tiêu chuẩn cụ thể, tham khảo tài liệu nội bộ của các phòng thí nghiệm trên thế giới và căn cứ vào kinh nghiệm của các kỹ sư thì quy trình mô phỏng CFD có thể được chia thành hai loại chính:

- Quy trình cơ bản cho người dùng

- Quy trình nâng cao cho kỹ sư

5.3.1 Quy trình cơ bản cho người dùng Để người dùng dễ dàng tiếp cận và thực hiện công việc mô phỏng CFD, có thể kể đến quy trình cơ bản của CFD, bao gồm các bước sau, theo thứ tự:

- Đơn giản hóa hình học

- Chia lưới - (còn được gọi là Miền tính toán dưới dạng rời rạc hóa)

- Thiết lập tham số hóa mô hình

- Sử dụng các phương pháp số để kiểm tra độ hội tụ

- Mô phỏng cho nhiều trường hợp khác nhau

- Phân tích kết quả mô phỏng

5.3.2 Quy trình nâng cao cho kỹ sư

Quy trình kiểm tra (verification) cho mô hình CFD:

Bản chất của các mô hình dựa trên các phương trình toán học khác nhau (mathematical model), nhưng việc giải các mô hình với sự trợ giúp của máy tính được thực hiện bằng phương pháp số (numerical method) Mục tiêu của quy trình kiểm tra mô hình CFD là giảm thiểu sai sót do phương pháp số gây ra Việc kiểm tra mô hình CFD còn có thể xem như:

- Kiểm nghiệm lưới (mesh-independent test)

- Kiểm tra và sàng lọc các lỗi xuất hiện trong các thuật toán (bugs),

- Phương pháp tính (numerical scheme)

Quy trình kiểm nghiệm (validation) mô hình CFD:

Mục đích chính là so sánh kết quả mô hình CFD với kết quả thực tế của mô hình, vì vậy các quy trình kiểm nghiệm cũng được sử dụng trong hầu hết các giai đoạn phát triển mô hình Phạm vi thử nghiệm mô hình CFD cũng có thể được hiểu như sau:

- Kiểm nghiệm một phầncủa hệ thống trong điều kiện giới hạn trong phòng thí nghiệm

- Kiểm nghiệm toàn bộ hệ thống trong điều kiện thực tế được nêu ra

- Kiểm nghiệm nhiều thông số khác nhau trong các khoảng thời gian kiểm soát khác nhau

- Kiểm nghiệm thời gian thực Quy mô càng toàn diện và càng nhiều thông số được kiểm nghiệm thì mức độ tin cậy của mô hình càng lớn.

Tổng quan về ứng dụng CFD vào thiết kế hệ thống điều hòa không khí

Trước đây, việc thiết kế hệ thống ĐHKK thường dựa trên kinh nghiệm và các kết luận đã có từ trước và việc áp dụng mô phỏng CFD đã mang lại thành công đáng kể cho quá trình thiết kế hiện nay Việc sử dụng CFD trong thiết kế điều hòa không khí không những mang lại độ chính xác mà còn có rất nhiều lợi ích như: mô phỏng đánh giá chỉ số tiện nghi trong HVAC (tiện nghi Nhiệt), mô phỏng phân tích dòng chảy trong HVAC để tối ưu hóa về năng lượng và các thiết bị HVAC

Sử dụng CFD để phát hiện các vấn đề về lỗi ngay trong bước đầu thiết kế Đưa ra dự đoán về hiệu suất làm việc, độ ồn cũng như là thời gian làm lạnh từ đó mang lại phương án tối ưu nhất cho chủ đầu tư, nhà sản xuất và các kỹ sư

Bên cạnh đó dùng CFD cho phép các kỹ sư HVAC khảo sát ảo các mô hình luồng khí từ đó dùng để cung cấp thông tin tối ưu hóa cho các thiết kế tiếp theo Các thiết kế và mô phỏng CFD này cần tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành như: ASHRAE Standard, TCVN, Trên hết ứng dụng quan trọng của CFD là để phân tích luồng không khí và phân bố nhiệt độ trong phòng Từ đó giúp cải thiện hiệu suất hoạt động và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống ĐHKK.

Các bước thực hiện mô phỏng và phương trình chủ đạo

5.5.1 Các bước thực hiện mô phỏng

Quy trình làm 1 bài toán mô phỏng CFD gồm 7 bước chính:

- Xác định mục tiêu của bài toán mô phỏng

- Lặp lại bước 3, 4 và 5 đến khi kết quả không thay đổi hoặc gần như giống nhau với số lượng lưới khác nhau

5.5.2 Các phương trình chủ đạo

Các phương trình toán học của chuyển động chất lưu đã được phát triển trong nhiều thế kỷ Các phương trình chủ đạo quản lý dòng lưu chất bên trong phòng gồm phương trình liên tục, phương trình năng lượng và phương trình động lượng dưới dạng đơn giản như sau

Các phương trình được xây dựng từ các định luật bảo toàn về khối lượng, động lượng và năng lượng được viết cho một thể tích đang xem xét bất kỳ Áp dụng các định luật bảo toàn về khối lượng, động lượng và năng lượng, chúng ta có thể suy ra được phương trình liên tục, phương trình động lượng và phương trình năng lượng như sau:

- Phương trình liên tục hay định luật bảo toàn khối lượng được phát biểu rằng khối lượng vào và ra của một sản phẩm (khí, lỏng, môi chất…) phải bằng nhau

𝜌 (kg/m 3 ) là khối lượng riêng

𝜐⃗ là vận tốc dòng chảy

- Phương trình động lượng hay định luật bảo toàn động lượng (định luật II Newton), phát biểu rằng độ lớn ngoại lực tác dụng lên một hạt chất lưu bằng tốc độ thay đổi theo động lượng tuyến tính

𝑗 (m) - chỉ số tọa độ Descartes

𝜇 (N s/m 2 )– độ nhớt động lực học

𝜕𝑧(𝛻 𝑢⃗⃗) (5.5) Kết hợp các phương trình theo các phương x, y, z ta được dạng phương trình Navier Stockes tổng hợp:

Sử dụng độ nhớt động học 𝜈 = 𝜇/𝜌, phương trình trở thành:

- Phương trình năng lượng hay còn gọi là bảo toàn năng lượng:

𝑒 - năng lượng bên trong một đơn vị khối lượng

𝑓⃗ - thể hiện lực thể tích

𝐽⃗ 𝑗 - đại diện cho dòng khuếch tán của các chất 𝑗

𝜏⃗ 𝑒𝑓𝑓 - thể hiện ứng suất kéo Reynolds

Tổng quan và mô hình 3D phòng họp tầng một toàn nhà CMC Tower

Mô phỏng hoạt động của hệ thống điều hòa không khí trong phòng họp của tòa nhà CMC Tower Mô hình phòng họp được xây dựng dựa bản vẽ kiến trúc phòng họp của tòa nhà và hệ thống điều hòa không khí theo thiết kế thi công lắp đặt Để tạo mô hình 3D, chương trình Autodesk Revit 2022 đã được sử dụng

5.6.1 Tổng quan về thông tin phòng họp để mô hình hóa 3D

Diện tích phòng họp: 97.5m 2 Chiều cao phòng họp tính từ sàn tới trần là 3.55m Bao gồm 2 cửa đi, kích thước 1200x2200, chất liệu kính và 3 cửa sổ, kích thước 1500x1500, vật liệu là kính Theo thiết kế hệ thống điều hòa không khí, tại phòng họp này:

- Xét điều kiện trường hợp khắc nghiệt nhất là xung quanh không điều hòa nên lấy nhiệt độ bên ngoài phòng là 36,1 o C như điểm N bên ngoài phòng, nhiệt độ điều hòa duy trì trong phòng là 22÷26 o C (bao gồm mức lao động nhẹ và vừa theo như thông số tính toán để thiết kế hệ thống ĐHKK lựa chọn theo Phụ lục A, Bảng A1 tài liệu [2] và ~25 o C như đã kiểm tra tính toán thiết kế các chương trước), nhiệt độ tại miệng gió cấp 16 o C

- Miệng gió có kích thước 600x600mm (kích thước mặt), tra theo catalogue 4 Way Diffuser Reetech Miệng gió vuông Model MC 450X450mm (kích thước cổ), kích cỡ mặt nạ 600x600mm, độ ồn của phòng họp dao động 30-40dB theo tiêu chuẩn AIRAH Technical Handbook 2021, ta có vận tốc tại miệng là 2,5 m/s Số lượng miệng gió nhóm đề xuất 2 phương án Phương án một gồm 8 miệng: 4 miệng thổi và 4 miệng hồi và phương án hai là 4 miệng: 2 miệng thổi và 2 miệng hồi Tổng hợp lại các mô tả về phòng họp tầng một, các thông số vật lý như sau:

- Kích thước miệng gió: 600x600 mm

5.6.2 Mô hình hóa 3D phòng họp từ phần mềm Revit

Do cần hạn chế số lượng nút trong lưới tính toán nên hình dạng của hầu hết các cột dầm kết cấu được đơn giản hóa Sự đơn giản hóa như vậy được áp dụng rộng rãi cho các phép tính số, vì hình tròn hoặc quá nhiều chi tiết không làm tăng chất lượng tính toán nhưng làm tăng đáng kể thời gian tính toán và dung lượng của tệp kết quả cũng như là thiết bị sử dụng phần mềm (laptop) sẽ không chạy nổi chương trình

Các vật liệu khai báo trong mô hình cũng đúng với thiết kế như tường gạch, cửa sổ và đi là bằng kính và trần sàn bằng bê tông Độ dày tường, diện tích phòng và các kích thước khác cũng được thể hiện theo như thiết kế, mô hình sau khi thiết kế trên Revit (như Hình 5.3 và 5.4) sẽ xuất sang dạng SAT để có thể chạy mô phỏng CFD

Hình 5.3 Mô hình 3D phòng họp 8 miệng gió từ phần mềm Revit

Hình 5.4 Mô hình 3D phòng họp 4 miệng gió từ phần mềm Revit

Thiết lập mô phỏng bằng phần mềm Autodesk CFD 2021

Sau khi tạo mô hình 3D cho quy trình mô phỏng, cần xác định và gán loại vật liệu của đối tượng được mô hình hóa và gán các thông số phù hợp khác, lấy cho trường hợp 8 miệng gió (như Hình 5.5) và tương tự làm như vậy với trường hợp 4 miệng gió

Hình 5.5 Gán vật liệu cho mô hình cần mô phỏng Bước tiếp theo là xác định các điểm cấp và hồi Đối với mô phỏng tiện nghi nhiệt trong nhà, điều quan trọng nhất là trình bày sự phân bố nhiệt độ và vận tốc không khí Để có được kết quả này, cần phải ấn định các giá trị như: lượng không khí được đưa vào phòng, lượng không khí hồi về cũng như nhiệt độ và vận tốc của nó (như Hình 5.6)

Hình 5.6 Xác định các thông số như nhiệt độ, vận tốc

Có thể bỏ qua vận tốc không khí lúc vào phòng nhưng chỉ khi lưu lượng của thông gió hồi và cấp được xác định một cách chính xác Đối với các trường hợp này, chương trình sẽ tính toán vận tốc phù hợp của không khí cấp và hồi cho chính căn phòng đó Nhưng ở đây với phòng họp này, đã có sẵn vận tốc tại miệng gió là 2.5 m/s theo như thiết kế hệ thống điều hòa không khí của tòa nhà, nên nhập đúng giá trị hiện có Trong các phòng có lượng không khí cấp và bằng nhau, không cần thiết lập lượng khí rò lọt ra mà chỉ cần gán vào phần tử này lưu lượng khí 0 Pa

Bước cuối cùng cần xác định trước quy trình mô phỏng là thiết lập lưới tính toán Với mô phỏng CFD việc chia lưới tự động (như Hình 5.7) có vai trò rất lớn cho việc tính toán cài đặt lưới Nhưng cần xem xét mức độ mạnh của máy tính để có thể phân chia lưới phù hợp (Hình 5.8 và 5.9) Tiêu chí duy nhất giới hạn phạm vi chi tiết chia lưới là hiệu suất làm việc của CPU và do đó ảnh hưởng đến thời gian tính toán cũng như kích thước của tệp kết quả Kích thước lưới quá dày đôi khi vô hiệu hóa khả năng cho ra kết quả ngay cả trên các máy tính và dẫn đến đơ máy

Hình 5.7 Mesh Sizing được chia tự động bởi phần mềm CFD

96 Hình 5.8 Mesh Sizing được hiển thị bởi phần mềm CFD trường hợp 8 miệng gió

Hình 5.9 Mesh Sizing được hiển thị bởi phần mềm CFD trường hợp 4 miệng gió

Phần mềm cho phép trình bày kết quả thu được ở nhiều định dạng Chẳng hạn biểu đồ và số liệu có kết quả trung bình từ khoảng thời gian tính toán mặc định, kết quả ở dạng đồ họa cho bất kỳ lớp nào của phòng, điểm cụ thể Ta có thể thiết lập chương trình trả về kết quả ở hộp thoại Result Quantities như giá trị, độ nhiễu, tính chất tỉ trọng,… (như Hình 5.10)

So với các phần mềm khác, ở Autodesk CFD, các thông số, kết quả tính toán được cài đặt tự động về điểm hội tụ Thiết lập cài đặt để phần mềm trả về kết quả đúng và chính xác (như Hình 5.11)

Dòng chảy được dùng trong mô phỏng cho phòng họp là dòng chảy rối (như Hình 5.12) mặc định là k-epsilon và số lần Iterations to Run được nhóm thiết lập là 200, do cấu hình máy tính của nhóm không mạnh nên được cài đặt mức 200 (như Hình 5.13) lần cho kết quả lần đầu chạy Nhưng ở phần mềm, sau khi xác định điểm hội tụ tự động thì tiến hành dừng ở số lần đó Các điều kiện biên được nêu ở phụ lục 12

Hình 5.10 Thiết lập chương trình trả về kết quả

Hình 5.11 Thiết lập kết quả đánh giá hội tụ

Hình 5.12 Thiết lập dòng chảy rối

Hình 5.13 Thiết lập số vòng lặp

Kết quả mô phỏng

Nhóm chúng em đã mô phỏng cho phòng họp tầng một này theo theo 2 phương án: 8 miệng gió và 4 miệng gió Trong các phương án thì chia ra các trường hợp thay đổi vị trí miệng gió để đánh giá sự tối ưu nhất cho thiết kế điều hòa không khí cho phòng họp này Sau khi đã hoàn thành chạy mô phỏng và thu được một số kết quả, chúng ta sẽ xem xét sự thay đổi nhiệt độ của phòng để đưa ra phương án tối ưu nhất cho thiết kế hệ thống điều hòa không khí phòng họp tầng một tòa nhà

5.8.1 Về vị trí của 8 miệng gió đối với nhiệt độ không khí trong phòng

Với phương án được đặt ra theo như thiết kế là phòng này cần 8 miệng gió theo bản vẽ thiết kế có từ trước Vị trí bản vẽ mặc định là 4 miệng gió cấp được đặt gần nhau nhưng nhóm em xin đề xuất thêm các trường hợp vị trí đặt miệng gió cấp và hồi là xen kẽ nhau

Trường hợp 1: Mô phỏng với vị trí 4 miệng cấp đặt gần nhau - gần vị trí trung tâm phòng so với 4 miệng hồi xung quanh (như Hình 5.14)

Hình 5.14 Mô phỏng vị trí miệng gió cho TH1

Sau khi chạy hoàn thành mô phỏng với trường hợp 4 miếng gió cấp nằm ở trung tâm phòng, thì tại vị trí này miệng gió cấp đặt ở trung tâm thì theo sự phân bố dòng không khí có xu hướng di chuyển tập trung nhiều ở giữa (như Hình 5.15), bên cạnh đó ta có sự phân bố nhiệt độ cho trường hợp này (như Hình 5.16)

Hình 5.15 Sự phân bố dòng khí sau khi mô phỏng ở TH1

Hình 5.16 Sự phân bố nhiệt độ sau khi mô phỏng ở TH1

Hình 5.17 Biểu đồ Histogram về nhiệt độ sau khi mô phỏng ở TH1

Dựa vào hình ảnh phân bố nhiệt độ (như Hình 5.16), sau khi mô phỏng có được số liệu là nhiệt độ trung bình của cả căn phòng khi nhiệt độ tại miệng thổi là 16 o C với hướng thổi từ trên xuống, sử dụng biểu đồ Histogram (như Hình 5.17) ta có:

- Nhiệt độ cao nhất nằm trong khoảng 29,11 o C đến 30,11 o C chiếm 1% thể tích phòng

- Nhiệt độ thấp nhất nằm trong khoảng 22,11 o C đến 23,11 o C chiếm thể tích lớn nhất 67% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 23,11 o C đến 24,11 o C chiếm 22% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 24,11 o C đến 25,11 o C chiếm 6% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 25,11 o C đến 26,11 o C chiếm 1% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 26,11 o C đến 27,11 o C chiếm 1% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 27,11 o C đến 28,11 o C chiếm 1% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 28,11 o C đến 29,11 o C chiếm 1% thể tích phòng

Có thể thấy tuy dải nhiệt độ dài từ ~22,11 o C đến 30,11 o C trong đó thì nhiệt độ 22,11÷23,11 o C là chiếm thể tích nhiều nhất (67%) nhưng theo như thông số tính toán thiết kế hệ thống ĐHKK xét theo Phụ lục A, Bảng A1 tài liệu [2] (như đã đề cập ở mục 5.6.1) cùng với phân bổ dòng khí thì nhiệt độ này chỉ tập trung ở giữa phòng và không có sự phân bố đều nhiệt độ ở các vị trí khác, điều này dẫn đến sự bất tiện và không thoải mái nếu như vị trí người ngồi không phải là ở trung tâm

Trường hợp 2: Mô phỏng với vị trí 4 miệng gió cấp và 4 miệng gió hồi, vị trí đặt xen kẽ với nhau (như hình 5.18)

Hình 5.18 Mô phỏng vị trí miệng gió cho TH2 Sau khi chạy mô phỏng vói trường hợp 4 miếng gió cấp nằm xen kẽ với 4 miệng gió hồi ở TH2, thì ở đây sự phân bố dòng không khí có xu hướng phân bố đều hết cả phòng, vận tốc dòng khí ổn định, vận tốc tại miệng dao động 2÷3 m/s (như Hình 5.19), bên cạnh đó ta có sự phân bố nhiệt độ cho trường hợp này (như Hình 5.20)

Hình 5.19 Sự phân bố dòng khí sau khi mô phỏng ở TH2

Hình 5.20 Sự phân bố nhiệt độ sau khi mô phỏng ở TH2

Hình 5.21 Biểu đồ Histogram về nhiệt độ sau khi mô phỏng ở TH2 Dựa vào hình ảnh phân bố nhiệt độ (như hình 5.20), sau khi mô phỏng có được số liệu là nhiệt độ trung bình của cả căn phòng khi nhiệt độ tại miệng thổi là 16 o C với hướng thổi từ trên xuống, kết hợp biểu đồ Histogram (như hình 5.21) ta có:

- Nhiệt độ cao nhất nằm trong khoảng 25,39 o C đến 26,39 o C chiếm 7% thể tích phòng

- Nhiệt độ thấp nhất nằm trong khoảng 21,39 o C đến 22,39 o C chiếm 25% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 22,39 o C đến 23,39 o C chiếm thể tích lớn nhất 30% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 23,39 o C đến 24,39 o C chiếm 20% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 24,39 o C đến 25,39 o C chiếm 18% thể tích phòng

104 Ở trường hợp này dải nhiệt độ từ ~21,39 o C đến 26,39 o C trong đó thì sự chênh lệch nhiệt độ không khí trong phòng là không lớn, nhìn chung so sánh thì với TH1 thì ở TH2 sự thay đổi miệng gió xen kẽ dẫn đến sự thay đổi phân bố nhiệt độ trong phòng rõ rệt, theo như thông số tính toán thiết kế hệ thống ĐHKK xét theo Phụ lục A, Bảng A1 tài liệu [2] (như đã đề cập ở mục 5.6.1) phân bố nhiệt độ của phòng đáp ứng TCVN 5687: 2010 cho cả 2 trạng thái lao động là lao động nhẹ và lao động vừa Cùng với phân bổ vận tóc dòng khí thì nhiệt độ ở TH2 tối ưu nhất đối với số lượng miệng gió là 8 miệng

5.8.2 Về vị trí của 4 miệng gió đối với nhiệt độ không khí trong phòng

Trường hợp này là trường hợp không có trong bản vẽ thiết kế, thi công của công trình mà là một trường hợp do nhóm đề xuất để mô phỏng Với trường hợp này số lượng miệng gió sẽ giảm một nửa nhằm mục đích tiết kiệm chi phí Nhóm sẽ xem xét xem nếu như thay đổi số lượng miệng gió thì liệu có tối ưu hơn hay không Việc chọn số lượng miệng là 4 mà không phải 6 là do kiến trúc phòng này là hình thiên về hình vuông, nếu phân bố số lượng miệng là 6 sẽ không đảm bảo yêu cầu về khoảng cách giữa 2 miệng gió (2n) cho cả miệng cấp và hồi Nếu sử dụng kích cỡ miệng gió có kích thước khác thì bài toán mô phỏng trở nên phức tạp và rắc rối Đòi hỏi thời gian nghiên cứu rất lâu Vì vấn đề thời gian nên nhóm xin được trình bày cho số lượng miệng gió là 4 miệng

Trường hợp 1: Mô phỏng với vị trí 2 miệng cấp và 2 miệng gió hồi đặt thẳng hàng (như Hình 5.22)

Hình 5.22 Mô phỏng vị trí miệng gió đặt thẳng hàng cho TH1

Sau khi chạy mô phỏng vói trường hợp 2 miệng cấp và 2 miệng gió hồi nằm thẳng hàng, thì ở đây sự phân bố dòng không khí có xu hướng phân bố hỗn loạn 1 bên và không đều ở trong phòng, vận tốc dòng không ổn định (như hình 5.23), bên cạnh đó ta có sự phân bố nhiệt độ cho trường hợp này (như hình 5.24)

Hình 5.23 Sự phân bố dòng khí sau khi mô phỏng ở TH1

Hình 5.24 Sự phân bố nhiệt độ sau khi mô phỏng ở TH1

Hình 5.25 Biểu đồ Histogram về nhiệt độ sau khi mô phỏng ở TH1 Dựa vào hình ảnh phân bố nhiệt độ (như Hình 5.24), sau khi mô phỏng có được số liệu là nhiệt độ trung bình của cả căn phòng với tổng số miệng gió là 4 khi nhiệt độ tại miệng thổi là 16 o C với hướng thổi từ trên xuống, kết hợp biểu đồ Histogram (như Hình 5.25) ta có:

- Nhiệt độ cao nhất nằm trong khoảng 29,96 o C đến 30,96 o C chiếm 1% thể tích phòng

- Nhiệt độ thấp nhất nằm trong khoảng 24,96 o C đến 25,96 o C chiếm 14% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 25,96 o C đến 26,96 o C chiếm 26% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 26,96 o C đến 27,96 o C chiếm thể tích lớn nhất 41% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 28,96 o C đến 29,96 o C chiếm 11% thể tích phòng

Khi giảm số lượng miệng còn 4 và với trường hợp 1 này sự phân bố của dải nhiệt độ là lớn hơn rất nhiều so với phương án 8 miệng gió ở cả 2 trường hợp Dải nhiệt độ từ 24,96 ÷ 30,96 o C thì mức nhiệt độ chiếm thể tích phòng nhiều nhất lại 26,96 o C đến 27,96 o C, theo như Phụ lục A, Bảng A1 tài liệu [2] phân bố nhiệt độ của phòng khi phân bố 4 miệng gió chỉ phù hợp với công năng nghỉ ngơi tĩnh tại hầu như khác hoàn toàn với công năng phòng họp mà ta đề ra từ đầu đến giờ Như vậy với phương án này cho TH1 thì không thỏa mức nhiệt độ yêu cầu cho phòng họp

Trường hợp 2: Mô phỏng với vị trí 2 miệng gió cấp và 2 miệng gió hồi đặt xen kẽ với nhau (như Hình 5.26)

Hình 5.26 Mô phỏng vị trí miệng gió đặt xen kẽ cho TH2 Sau khi chạy mô phỏng vói trường hợp 2 miệng cấp và 2 miệng gió hồi đặt xen kẽ với nhau, ở đây sự phân bố dòng không khí có xu hướng phân bố hỗn loạn 2 bên và không đều ở trong phòng, vận tốc dòng không ổn định (như Hình 5.27), bên cạnh đó ta có sự phân bố nhiệt độ cho trường hợp này (như Hình 5.28)

Hình 5.27 Sự phân bố dòng khí sau khi mô phỏng ở TH2

Hình 5.28 Sự phân bố nhiệt độ sau khi mô phỏng ở TH2

Hình 5.29 Biểu đồ Histogram về nhiệt độ sau khi mô phỏng ở TH2 Dựa vào hình ảnh phân bố nhiệt độ (như Hình 5.28), sau khi mô phỏng có được số liệu là nhiệt độ trung bình của cả căn phòng với tổng số miệng gió là 4 khi nhiệt độ tại miệng thổi là 16 o C với hướng thổi từ trên xuống, kết hợp biểu đồ Histogram (như Hình 5.29) ta có:

- Nhiệt độ cao nhất nằm trong khoảng 29,33 o C đến 30,33 o C chiếm 1% thể tích phòng

- Nhiệt độ thấp nhất nằm trong khoảng 24,33 o C đến 25,33 o C chiếm 12% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 25,33 o C đến 26,33 o C chiếm 36% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 26,33 o C đến 27,33 o C chiếm thể tích lớn nhất 43% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 27,33 o C đến 28,33 o C chiếm 4% thể tích phòng

- Nhiệt độ khoảng 28,33 o C đến 29,33 o C chiếm 4% thể tích phòng

Khi giảm số lượng miệng còn 4 và với trường hợp 2 tương tự giống như trường hợp 1, sự phân bố của dải nhiệt độ là lớn hơn rất nhiều so với phương án 8 miệng gió ở cả 2 trường hợp Dải nhiệt độ từ 24,33 ÷ 30,33 o C (không chênh lệch với TH1 cùng PA là bao) thì mức nhiệt độ chiếm thể tích phòng nhiều nhất lại 26,33 o C đến 27,33 o C, theo như Phụ lục A, Bảng A1 tài liệu [2] phân bố nhiệt độ của phòng khi phân bố 4 miệng gió chỉ phù hợp với công năng nghỉ ngơi tĩnh tại Như vậy với phương án này cho TH2 thì không thỏa mức nhiệt độ yêu cầu cho phòng họp.

Phân tích kết quả

Mục đích của mô phỏng được tiến hành là để xác minh khả năng cung cấp các giá trị phù hợp về nhiệt độ và vận tốc không khí trong phòng họp

Kết quả mô phỏng thu được hiển thị rõ ràng những nơi có thông số không khí trong nhà được tính toán không khác biệt so với thông số đã thiết kế cho phòng đối với phương án 1 cho cả 2TH đáp ứng được các điều kiện tiện nghi về nhiệt, riêng phương án 2 được nhóm đề xuất thì tính khả thi khó thực hiện được bởi không đáp ứng được tiện nghi nhiệt nhưng nếu được cấp lạnh thêm bởi một dàn lạnh nào đó bổ sung (chawnhr hạn như PAU) thì phương án 2 không phải là không khả thi

Qua 4 trường hợp đã mô phỏng xét theo thông số tính toán để thiết kế hệ thống ĐHKK lựa chọn theo Phụ lục A, Bảng A1 tài liệu [2] thì trường hợp 2 đối với 8 miệng gió là tối ưu nhất, tốt nhất và hoàn toàn phù hợp với tiêu chí tiện nghi về nhiệt cho người sử dụng Với 8 miệng gió đặt xen kẽ nhau, qua Hình 5.19, sự phân bố vận tốc và nhiệt độ không khí ở phòng họp sử dụng hệ thống điều hòa không khí ở miệng gió cấp và hồi xen kẽ là phù hợp hơn so với bản vẽ thiết kế đang có, hướng đi của hệ thống điều hòa không khí cũng được thể hiện, giúp duy trì mức nhiệt độ phòng là ~22 o C đến 23 o C, hạn chế rất ít mức nhiệt cao so với 3TH còn lại, vẫn giữ nhiệt độ ở miệng gió cấp là 16 o C, nhiệt độ phân bố cũng đều cho cả phòng

Hướng dòng không khí cũng được thể hiện rõ ở phần mềm mô phỏng này, cho thấy thiết kế của hệ thống điều hòa không khí ở phòng là phù hợp với điều kiện tiện nghi Ngoài ra, tốc độ luồng không khí dưới miệng gió cấp rơi vào mức 2 – 3m/s (phù hợp với dữ liệu ban đầu đã có) và nếu xét đến yếu tố con người, thì việc đặt miệng gió xen kẽ là hợp lí tránh tình trạng người ở giữa thì mát mà xa thì nóng

Hình 5.20 cho thấy sự phân bố nhiệt độ trong toàn bộ phòng là phù hợp và bằng khoảng 22-26°C, với nhiệt độ ngoài trời theo điểm N công trình tòa nhà này bằng 36,1°C Sự bức xạ nhiệt truyền qua tường để làm tăng nhiệt độ phòng hầu như rất rất ít

Các khu vực trong phòng khi có hệ thống điều hòa không khí cũng được đảm bảo mức nhiệt độ tiện nghi, rất phù hợp với không gian họp để con người cảm thấy thoải mái Nhiệt độ và vận tốc không khí ở phần ở mức phù hợp Yếu tố chính giúp đạt được nhiệt độ và tốc độ không khí phù hợp trong toàn bộ phòng họp là đặt các miệng gió phù hợp

Mô phỏng hoạt động hệ thống điều hòa không khí trong phòng họp, tầng một tòa nhà CMC Tower được thiết kế theo cách trên chỉ dự đoán hướng đi và vận tốc gió so với thiết kế Sự phân bố vận tốc không khí quyết định việc duy trì tiện nghi nhiệt còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như cách bố trí phòng, số người, Các yếu tố quan trọng nhất là: nhiệt độ bên ngoài, bên trong phòng và hình dạng chi tiết của căn phòng Hơn hết mô phỏng chỉ có thể thực hiện được bằng cách tạo ra mô hình không gian của căn phòng và các dữ liệu đầu vào Do những lợi ích do mô hình hóa mang lại, mô phỏng trên máy tính sẽ trở thành giai đoạn bắt buộc trong toàn bộ quá trình thiết kế và lắp đặt tòa nhà sau này