TS ĐẶNG THÀNH TRUNG SKL013421 TÍNH TOÁN KIỂM TRA, DỰNG REVIT HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VÀ THÔNG GIÓ CÔNG TRÌNH TÒA NHÀ VĂN PHÒNG UOA TOWER 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ T
TỔNG QUAN
Tầm quan trọng của điều hòa không khí đối với con người và sản xuất
Nhiệt độ môi trường xung quanh ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc và sinh hoạt của con người Trong bối cảnh xã hội phát triển, nhu cầu về không gian làm việc và sinh hoạt thoải mái ngày càng cao, dẫn đến việc sử dụng điều hòa không khí như một giải pháp công nghệ phổ biến Điều hòa không khí không chỉ tạo ra môi trường thoải mái mà còn duy trì nhiệt độ và độ ẩm lý tưởng, đặc biệt quan trọng trong các khu vực có khí hậu khắc nghiệt Hệ thống này còn cải thiện sức khỏe bằng cách giảm nguy cơ các vấn đề liên quan đến nhiệt độ, đồng thời giảm sự xuất hiện của vi khuẩn và virus trong không khí, từ đó hạn chế nguy cơ nhiễm trùng và các vấn đề hô hấp Ngoài ra, nhiều hệ thống điều hòa còn có chức năng lọc không khí, loại bỏ bụi, phấn hoa và các chất gây dị ứng, mang lại lợi ích lớn cho những người mắc bệnh dị ứng hoặc bệnh phổi.
Điều hòa không khí không chỉ quan trọng trong đời sống hàng ngày mà còn trong quá trình sản xuất Nó giúp điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm, tạo môi trường làm việc lý tưởng, từ đó nâng cao hiệu suất và sự tập trung của công nhân Hơn nữa, điều hòa không khí bảo vệ thiết bị và máy móc khỏi tác động của nhiệt độ cao, đồng thời kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc, đảm bảo an toàn vệ sinh trong sản xuất.
Các hệ thống điều hòa không khí
1.2.1 Hệ thống điều hòa không khí cục bộ
Hệ thống điều hòa không khí cục bộ là giải pháp hiệu quả cho việc điều chỉnh nhiệt độ trong không gian hẹp, thường được sử dụng cho một phòng riêng lẻ hoặc một số phòng nhỏ.
Hình 1.1: Hệ thống ĐHKK cục bộ Ưu điểm:
- Dễ dàng lắp đặt và sử dụng
- Máy được thiết kế phù hợp để lắp đặt được ở nhiều không gian khác nhau nên thuận tiện cho việc bảo dưỡng bảo trì và sửa chữa
- Độ dài dàn nóng và độ chênh lệch giữa dàn nóng và dàn lạnh bị hạn chế
- Giải nhiệt bằng gió nên hiệu quả không cao
- Làm giảm cảnh quan đối với những tòa nhà công trình lớn, thường chỉ được sử dụng ở những công trình nhỏ
- Độ bền và tuổi thọ không cao
1.2.2 Hệ thống điều hòa không khí trung tâm
1.2.2.1 Hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRV
Hệ thống VRV là giải pháp máy lạnh lý tưởng cho các tòa nhà cao tầng và công trình lớn, bao gồm một hoặc nhiều dàn nóng kết hợp với nhiều dàn lạnh.
Hình 1.2: Hệ thống ĐHKK trung tâm VRV Ưu điểm:
- Hạn chế được tối tiếng ồn trong quá trình hoạt động, chống bám bụi cực tốt
- Các chi tiết lắp ghép với độ tin cậy và độ bền cao
- Có thể tự vận hành mà không cần đến nhân viên vận hành trong thời gian dài, vận hành êm ái, trơn tru
- Kết nối được với hệ thống điều khiển trung tâm tại tòa nhà, tạo điều kiện cho việc sửa chữa và bảo trì một cách dễ dàng
- Dễ điều khiển vận hành và bảo trì bảo dưỡng thông qua hệ thống điều khiển hiển thị trên máy tính
- Khó xử lý khi có tình trạng rò rỉ xảy ra
- Chi phí cao so với các dòng điều hòa không khí thông thường
- Do giải nhiệt bằng gió nên hiệu quả không cao, phụ thuộc vào thời tiết
- Đòi hỏi kỹ thuật lắp đặt cao
1.2.2.2 Hệ thống điều hòa không khí trung tâm Water Chiller
Hệ thống điều hòa trung tâm Water Chiller là giải pháp hiệu quả cho việc điều hòa không khí trong các tòa nhà, văn phòng, hội nghị, nhà máy và kho lạnh Hệ thống này hoạt động bằng cách thu hồi nhiệt từ không khí trong phòng và xử lý, sau đó giải nhiệt ra bên ngoài, mang lại không gian mát mẻ và thoải mái.
Hệ thống điều hòa trung tâm Water Chiller chủ yếu gồm:
- Cụm Water Cooled Chiller (cụm trung tâm nước Water Chiller)
- Hệ thống bơm nước lạnh và đường ống nước lạnh
- Hệ thống ống gió điều hòa trung tâm Chiller
- Hệ Thống máy bơm và tuần hoàn nước qua Cooling Tower đối với Chiller giải nhiệt nước
Hình 1.3: Hệ thống ĐHKK trung tâm Water Chiller
- Hệ thống hoạt động, vận hành ổn định, bền có tuổi thọ cao
- Hệ thống có nhiều cấp giảm tải, từ đó cho phép điều chỉnh công suất tùy theo phụ tải bên ngoài
- Nhiệt độ được giữ ổn định, giúp tiết kiệm điện năng và chi phí, phù hợp với những công trình lớn hay rất lớn
- Đòi hỏi người lắp đặt và vận hành phải có chuyên môn cao
- Quá trình sửa chữa và bảo trì khá phức tạp
- Đồi hỏi phải có phòng máy riêng
1.3 Giới thiệu tổng quan về công trình
UOA Tower 2 là một tòa nhà văn phòng hiện đại tọa lạc tại Lô C15A, Khu A - Khu Đô Thị Mới Nam Thành Phố, Đường Tân Trào, Phường Tân Phú, Quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh.
Công trình được thực hiện bởi Công ty TNHH tư vấn thiết kế Hòa Bình, trong khi hệ thống điều hòa không khí và thông gió được thiết kế bởi Công ty TNHH Rankine&Hill (Việt Nam).
Tòa nhà UOA Tower 2 được xây dựng trong một đô thị hiện đại, sở hữu cơ sở vật chất đầy đủ và giao thông thuận tiện, cùng với nhiều tiện ích cao cấp như nhà hàng và khách sạn Việc đặt văn phòng tại đây không chỉ giúp doanh nghiệp nâng cao vị thế trên thị trường mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho giao thương, kết nối dễ dàng với các trục đại lộ chính như Nguyễn Lương Bằng và Nguyễn Văn Linh gần cầu Cá Cấm.
UOA Tower 2 có tổng diện tích xây dựng 61.047,09 m², gấp đôi UOA Tower 1, với 23 tầng nối, 1 sân thượng và 4 tầng hầm Tòa nhà sở hữu 4 mặt tiền rộng rãi, thông thoáng, và được xếp hạng văn phòng hạng A Kiến trúc bên ngoài được ốp kính phản quang, đảm bảo tính mỹ quan và thân thiện với môi trường, với thiết kế hình hộp nổi bật theo xu hướng văn phòng toàn cầu.
Khoảng cách từ tòa nhà UOA Tower 2 đến khu vực lân cận:
- Cách Công An – Ủy Ban Nhân Dân Quận 7: 400m
- Cách cầu Phú Mỹ: 1km
- Cách Cresent Mall: 3 phút đi xe
- Cách giao lộ Nguyễn Văn Linh – Nguyễn Lương Bằng: 650m
- Cách đường Nguyễn Thị Thập: 5 phút đi xe
Tòa nhà UOA Tower 2 mang đến cho khách hàng những tiện ích và dịch vụ cao cấp:
- Hệ thống 4 tầng hầm đỗ xe rộng rãi
- Chiều cao trần đạt đến 4m đảm bảo sự thông thoáng và an toàn khi có sự cố
- Hệ thống điện cung cấp 3 pha giúp ổn định điện năng suốt 24/24
- Hệ thống máy lạnh trung tâm có bộ chỉnh cho từng khu vực
- Hệ thống báo cháy tự động được trang bị đầy đủ với vòi phun và thiết bị báo khói
- Hệ thống camera an ninh hoạt động 24 /7
- Hệ thống cổng kiểm soát ra vào tại sảnh chính tòa nhà
Hình 1.4: Tòa Nhà UOA TOWER 2
TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA TẢI LẠNH VÀ THIẾT BỊ
Thông số tính toán
Dựa vào mục 4.2.2 và phụ lục B của tài liệu [2], có thể xác định thông số khí hậu ngoài trời mùa hè cho công trình sử dụng hệ thống ĐHKK cấp II với 200 giờ đảm bảo mỗi năm Vì công trình nằm ở thành phố Hồ Chí Minh, nên các thông số khí hậu ngoài trời (bảng 2.1) và khí hậu trong nhà mùa hè (bảng 2.2) cũng được xác định rõ ràng.
Công trình chính bao gồm tòa nhà văn phòng và thương mại với mức lao động nhẹ Các thông số thiết kế hệ thống điều hòa không khí được lựa chọn theo Phụ lục A, Bảng A1 trong tài liệu [2].
Bảng 2.1: Thông số khí hậu ngoài trời mùa hè của công trình
Nhiệt độ bầu khô tN
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
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 tin cần thiết của công trình Tầng Khu vực Diện tích (m 2 ) Chiều cao (m) Thể tích (m 3 )
Tính tải lạnh bằng phương pháp Carrier
Trong thiết kế công trình, có nhiều phương pháp tính toán cân bằng nhiệt, trong đó phương pháp Carrier được áp dụng Phương pháp này khác biệt so với phương pháp truyền thống ở chỗ xác định năng suất lạnh Q0 bằng cách tính riêng tổng nhiệt thừa Qht và nhiệt ẩn thừa Qat từ tất cả các nguồn nhiệt tỏa và thẩm thấu ảnh hưởng đến phòng điều hòa Các công thức tính toán tải nhiệt được xác định dựa trên các tài liệu tham khảo.
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 là lượng nhiệt bức xạ tức thời qua cửa kính vào phòng Hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) tại khu vực văn phòng hoạt động từ 8 giờ sáng đến 5 giờ chiều, do đó, lượng nhiệt bức xạ mặt trời cực đại qua cửa kính vào trong phòng có thể được xác định là RT = RTmax.
Hệ số 𝜀 𝑐 được sử dụng để tính toán ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển Với độ cao của công trình là 19m so với mực nước biển, ảnh hưởng này được xem là nhỏ, do đó chọn 𝜀 𝑐 = 1.
Hệ số ε đ𝑠 phản ánh ảnh hưởng của sự chênh lệch giữa nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát và nhiệt độ đọng sương ở mức nước biển 20°C Công thức tính hệ số này được xác định như sau: εđs = 1 - 𝑡𝑠 - 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 𝑅𝑇 được thay bằng 𝑅𝐾 Do đó:
Q'11=F RK.εc.εđs.εmm.εkh.εm.εr Với: RK=[0,4.αk +τk( αm+τm+ρk ρm +0,4.αk.αm)].RN (2.4)
𝛼𝑘, 𝜌𝑘, 𝜏𝑘: 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: αk=0,74
𝜌𝑘 = 0,05 τk = 0,21 αm, ρm, τm: 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 màu trung bình có:
Bức xạ mặt trời chiếu đến mặt kính bên ngoài, ví dụ như khu vực văn phòng số 1 tầng 5 với vách kính hướng Đông Nam, có giá trị 𝑅 𝑇 𝑚𝑎𝑥 = 514 theo bảng 4.2 trong tài liệu [1].
Công trình nằm ở vị trí 10° 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 126 Đông Bắc 483 Đông 517 Đông Nam 514
Theo biểu thức (2.4), ví dụ tính cho khu vực văn phòng 1 của tầng 5:
= 268,6 (W/m 2 ) Theo biểu thức 2.3, ví dụ tính lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào khu vực văn phòng 1 của tầng 5, có diện tích kính 111,1 m 2
Q'11=F RK.εc.εđs.εmm.εkh.εm.εr = 111,1.271,2.1.0,926.1.1,17.0,58.1 ≈ 18,6 (kW)
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 k (m 2 ) Q’11 (KW)
Tây Nam 35.8 6.0 Đông Nam 70.5 11.9 Đông Bắc 38.1 6.1
Tây Nam 22.0 3.7 Đông Nam 26.8 4.5 Đông Bắc 47.3 7.5
Sảnh Đông Nam 183.4 31.0 Đông Bắc 37.3 5.9
Tây Nam 37.9 6.4 Đông Nam 151.6 25.6 Đông Bắc 24.9 3.9
VP khu 1 Đông Bắc 25.7 4.1 Đông Nam 101.6 17.1
Hệ số tác động tức thời nt được xác định dựa trên bảng 4.6 trong tài liệu [1], với giả định điều hòa hoạt động liên tục 24 giờ và nhiệt độ không khí trong phòng giữ ổn định Hệ số nt này có sự phụ thuộc vào giá trị gs, được tính toán theo phương pháp cụ thể.
𝐹 𝑠 (2.5) 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)
Từ tầng 1 đến tầng 23, do không có tường tiếp xúc bức xạ mặt trời mà chỉ gồm vách kính và không có sàn nằm trên mặt đất nên G’ = 0
Hầm 4 có sàn nằm trên mặt đất:
‐ Mật độ sàn bê tông cốt thép là 2400 kg/𝑚 3
G’$00.24,5.0,7A160 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 Tất cả các tầng tính toán đều có sàn không nằm trên mặt đất và
Ví dụ tính cho văn phòng 1 tầng 5 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” = 1010.2400.0,2 = 484800(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 ) Độ dày sàn (m) G’’ (kg)
Mật độ diện tích trung bình tính cho khu vực văn phòng 1 tầng 5:
Tương tự, mật độ diện tích trung bình gs cho các khu vực còn lại tổng hợp ở bảng 2.7
Bảng 2.7: Mật độ diện tích trung bình g s
Tra bảng 4.6 tài liệu [1] được nt
Nhiệt bức xạ qua kính phía Đông Nam của khu vực văn phòng 1 tầng 5:
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
2.2.2.1 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:
Hệ số truyền nhiệt qua mái được xác định là k = 2,34 W/m².K, dựa trên vật liệu bê tông cốt thép dày 200mm, lớp vữa xi măng dày 20mm và lớp đá granit màu trắng Thông tin này được tra cứu từ bảng 4.15 trong tài liệu [1].
∆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 tạp Vì vậy, tính toán gần đúng theo biểu thức:
Q21 = k.F.∆ttđ (2.6) Công trình UOA II Tower thì nhiệt truyền qua mái bao gồm:
- Tầng 1 đến tầng 2, tầng 4 đến tầng 22 và mái khu văn phòng 1 tầng 21 thuộc dạng 1 nên Q21 = 0
- Phần mái khu văn phòng 2 tầng 21 và tầng 23 thuộc dạng 2 nên Q21 = k.F ∆t:
Khu vực mái khu văn phòng 2 tầng 21:
Tương tự, tính cho khu vực tầng 23
Tính toán ta được Q21 tại các khu vực ở các tầng được thể hiện trong bảng 2.8
Bảng 2.8: Kết quả tính toán nhiệt truyền qua mái Q 21
Tầng Khu vực Diện tích (m 2 ) Q21 (Kw)
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) (2.8) Với: k – hệ số truyền nhiệt của tường, được xác định bằng biểu thức:
Hệ số tỏa nhiệt bên ngoài tường αN là 10 W/m².K, áp dụng cho các công trình không tiếp xúc với không khí bên ngoài Hệ số tỏa nhiệt bên trong tường AT cũng là 10 W/m².K Độ dày của lớp gạch thông thường với vữa nặng là δ = 0,2m Hệ số dẫn nhiệt λ của gạch thông thường với vữa nặng được ghi nhận là 0,81 W/m.K theo tài liệu [1].
∆t – hiệu nhiệt độ trong và ngoài tường
Ví dụ tính Q22t cho văn phòng 1 tầng 5: Q22t = 2,24.92,8.(36– 25) ≈ 2,3 (Kw)
Tương tự, kết quả tính toán Q22t của các khu vực sẽ được tổng hợp lại trong bảng 2.9
Bảng 2.9: Kết quả tính toán nhiệt truyền qua tường Q 22t
Tầng Khu vực Diện tích (𝐦 𝟐 ) Q 22t (kW)
❖ Nhiệt truyền qua cửa ra vào Q 22c
Do các cửa trong công trình UOA 2 Tower sử dụng đều là cửa kính nên được tính vào
Nhiệt bức xạ qua kính phụ thuộc vào hướng, vì vậy chúng tôi đưa phần này vào Q11 để tính toán chính xác hơn Do đó, giá trị Q22c được xác định là 0.
❖ Nhiệt truyền qua cửa sổ Q 22k
Nhiệt truyền qua cửa sổ 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 [1] cửa sổ kính 1 lớp ta chọn k = 5.89 (W/m 2 K)
Công trình không có cửa sổ nên Q22k = 0
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, ∆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
Công trình có nền tầng 1 nằm trên tầng hầm không có điều hòa, với nền bê tông dày 200mm và lớp vữa dày 20mm, được lát đá granit Theo bảng 4.15 trong tài liệu [1], hệ số dẫn nhiệt k được nội suy là 2,34 W/m².K.
Ta tính được cho khu vực F&B 1: Q23 = 2,34.240.0,5.(36 – 25) = 3088,8 (W) ≈ 3,1 (kW) Tương tự, kết quả tính toán nhiệt truyền qua nền Q23 của tầng 1 thể hiện ở bảng 2.10
Bảng 2.10: Kết quả tính toán nhiệt truyền qua nền Q 23 của tầng 1
Tầng Khu vực Diện tích(m 2 ) Q 23 (kW)
Kết quả tính toán nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q2 được tổng hợp trong Phụ lục 2
2.2.3 Nhiệt tỏa ra từ thiết bị Q 3
2.2.3.1 Nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng Q 31
Nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng Q31 được xác định bằng biểu thức:
Q31 = nt.nđ.Q = nt.nđ.qs.F (W) (2.12)
Hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng (nt) được xác định cho thời gian hoạt động từ 8h sáng đến 6h tối Dựa vào bảng 4.8 trong tài liệu [1] và bảng 2.8, ta có thể nội suy để tìm ra hệ số nt cho các khu vực, như thể hiện trong bảng 2.11.
Bảng 2.11: Hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng
Dựa vào bản vẽ kiến trúc, các thông số quan trọng của công trình được xác định, trong đó hệ số tác dụng tức thời (nđ) được tính toán cho hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) lớn, chủ yếu phục vụ văn phòng, với giá trị nđ dao động từ 0,7 đến 0,85 Theo tài liệu [1], giá trị trung bình được lấy là 0,8.
Q – là tổng nhiệt do chiếu sáng:
28 Đối với đèn dây tóc: Q= N= qd.F (W) Đối với đèn huỳnh quang: Q= 1,25N (W) qd – là tiêu chuẩn tỏa sáng trên 1m 2 sàn chọn giá trị qd = 12 (W/m 2 )
F – diện tích sàn của không gian điều hòa cần tính toán, (m 2 )
Ví dụ tính cho khu vực ăn uống Tầng 1 sử dụng đèn huỳnh quang, theo biểu thức 2.12:
Tương tự, kết quả tính toán Q31 được tổng hợp trong bảng 2.12
Bảng 2.12: Kết quả tính toán nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng Q 31
Tầng Khu vực Diện tích (m 2 ) Q 31 (kW)
2.2.3.2 Nhiệt tỏa ra do máy móc Q 32
Nhiệt tỏa Q32 phát sinh từ máy móc và thiết bị điện như ti vi, màn hình, máy chiếu, laptop, và máy in, không sử dụng động cơ điện Ngoài ra, nhiệt tỏa này cũng bao gồm nhiệt từ các nguồn chiếu sáng như đèn.
Với Ni là công suất điện của thiết bị
Do nhóm không thể khảo sát trực tiếp công trình, chúng tôi sẽ dựa vào bản vẽ kiến trúc để ước lượng số lượng thiết bị trong văn phòng Từ đó, chúng tôi sẽ tính toán lượng nhiệt tỏa ra từ các máy móc trong công trình.
Theo bảng 4.17 tài liệu 1: xác định được hệ số không gian sàn là 10m 2 /người
Số người= diện tích/hệ số không gian sàn
Giả sử tính cho khu vực văn phòng tầng 5: số người = diện tích/hệ số không gian sàn
= 1010/10 = 101 (người) Từ số người ước tính được số lượng thiết bị cần sử dụng Kết quả tính toán Q32 đã được tổng hợp trong bảng 2.13
Bảng 2.13: Kết quả tính toán nhiệt tỏa ra do máy móc Q 32
Tầng Khu vực Thiết bị Số lượng Công suất (Kw) Q 32 (Kw)
Kết quả tính toán nhiệt tỏa ra từ thiết bị Q3 được tổng hợp trong Phụ lục 3
2.2.4 Nhiệt hiện và nhiệt ẩn tỏa ra do người Q 4
2.2.4.1 Nhiệt hiện do người tỏa Q 4h
Nhiệt hiện tỏa ra do người chủ yếu thông qua đối lưu và bức xạ
Vì công trình không quá đông người nên cần tính thêm hệ số tác dụng tức thời của nhiệt chiếu sáng nt tra theo bảng 4.8 tài liệu [1]
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) Điều này giúp xác định các khâu cần xử lý và năng suất cần thiết để đạt được trạng thái không khí mong muốn, đồng thời đảm bảo điều kiện vệ sinh trước khi không khí được thổi vào phòng.
Sơ đồ điều hòa không khí được xây dựng dựa trên kết quả tính toán cân bằng nhiệt ẩm, đảm bảo đáp ứng yêu cầu tiện nghi cho con người và các tiêu chí công nghệ phù hợp với điều kiện vi khí hậu Quá trình này cần dựa vào các kết quả tính toán như nhiệt hiện và nhiệt thừa của phòng Mục tiêu chính là xác định quá trình xử lý không khí trên đồ thị t-d, lựa chọn thiết bị phù hợp và kiểm tra các điều kiện như nhiệt độ đọng sương và lưu lượng không khí qua dàn.
Trong việc lựa chọn sơ đồ điều hòa không khí, có ba loại sơ đồ chính: sơ đồ thẳng, sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp và sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp Việc chọn lựa sơ đồ phù hợp là một bài toán kỹ thuật kinh tế, phụ thuộc vào đặc điểm công trình và tầm quan trọng của hệ thống điều hòa Sơ đồ thẳng là loại sơ đồ mà không khí ngoài trời sau khi xử lý nhiệt ẩm sẽ được đưa vào phòng và thải ra ngoài, thường được áp dụng trong các không gian có nguy cơ phát sinh chất độc như phân xưởng độc hại và cơ sở y tế.
40 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 là hệ thống phổ biến nhờ vào thiết kế đơn giản và hiệu quả kinh tế, mặc dù năng suất lạnh và làm khô thấp hơn so với sơ đồ thẳng do sử dụng nhiệt từ không khí tuần hoàn Hệ thống này được áp dụng rộng rãi trong điều hòa không khí cho các lĩnh vực như sản xuất linh kiện điện tử, quang học và máy tính Tuy nhiên, chi phí đầu tư có thể tăng cao do cần lắp đặt thêm hệ thống kênh hồi gió và miệng hút, và nếu không đảm bảo vệ sinh, cần trang bị thêm bộ sấy không khí cấp II.
Sơ đồ tuần hoàn hai cấp là giải pháp hiệu quả trong điều hòa không khí, đặc biệt khi nhiệt độ thổi vào quá thấp, không đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh Nó thường được áp dụng trong các phân xưởng sản xuất để điều chỉnh đồng thời nhiệt độ và độ ẩm, giúp thỏa mãn yêu cầu vệ sinh mà không cần thiết bị sấy cấp II hay thiết bị phun ẩm bổ sung, như trong các nhà máy dệt hay thuốc lá Tuy nhiên, so với sơ đồ điều hòa không khí một cấp, chi phí đầu tư cho hệ thống này cao hơn do cần trang bị buồng hòa trộn thứ hai và hệ thống trích gió, dẫn đến tăng chi phí đầu tư và vận hành.
Dựa trên phân tích đặc điểm công trình và bản vẽ mặt bằng thiết bị, có thể nhận thấy đây là công trình điều hòa không khí thông thường với yêu cầu về chế độ nhiệt ẩm không quá nghiêm ngặt Vì vậy, việc sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp là đủ để đáp ứng các yêu cầu cần thiết.
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
Không khí ngoài trời với trạng thái N được đưa vào buồng hòa trộn C cùng với không khí hồi từ không gian điều hòa có trạng thái T với lưu lượng GT FCU sẽ xử lý không khí đã hòa trộn với lưu lượng GN + GT cho đến khi đạt trạng thái O, sau đó 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, biến 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:
Việc tận dụng nhiệt hồi từ không gian điều hòa giúp giảm năng suất làm lạnh và xử lý ẩm của FCU, từ đó giảm chi phí đầu tư và đảm bảo tính thẩm mỹ cho không gian điều hòa.
Tái tuần hoàn không khí theo kiểu hồi trần tự do có thể gây ra hiện tượng thất thoát không khí, do đó cần đảm bảo rằng không gian hòa trộn được kín và hiệu quả.
2.3.2 Tính toán sơ đồ ĐHKK tuần hoàn một cấp
2.3.2.1 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 o C, φ = 81%) 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
2.3.2.2 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
Qhef – nhiệt hiện hiệu dụng của phòng: Qhef = Qhf + εBF.QhN (W) (2.20)
Qâef – nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng: Qâef = Qâf + εBF.QâN (W) (2.21)
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 tại đó hỗn hợp không khí tuần hoàn và không khí tươi tiếp tục được làm lạnh Điểm S, nơi đường ST cắt đường φ = 100%, chính là điểm đọng sương, và nhiệt độ ts tại điểm này được xác định là nhiệt độ đọng sương của thiết bị.
2.3.2.3 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (ε ht )
Hệ số nhiệt hiện tổng εht thể hiện độ nghiêng của tia quá trình từ điểm hòa trộn H đến điểm thổi vào, liên quan đến quá trình dàn lạnh làm lạnh và khử ẩm không khí Quá trình này diễn ra khi không khí tươi được hòa trộn với gió hồi từ không gian điều hòa, với công thức tính εht = Q h.
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) là công thức tính toán lượng khí cần thiết trong không gian điều hòa, trong đó n là số người có mặt, được xác định là 2460 Lượng khí tươi cần cung cấp cho mỗi người trong mỗi giây là l = 7,5 l/s, theo phụ lục F tài liệu [2], phù hợp với công năng chính của công trình là văn phòng.
Nhiệt ẩn của gió tươi mang vào được xác định bằng biểu thức:
QâN = 3.n.l.(dN – dT), W (2.24) Với: dN, dT – dung ẩm của không khí bên ngoài và trong không gian điều hòa, g/kgkkk Theo 2.1.1 thì dN = 31,05g/kgkkk, dT = 11,9 g/kgkkk
Theo biểu thức 2.24, nhiệt ẩn của gió tươi:
Hình 2.6: Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF và điểm hòa trộn H trên ẩm đồ
2.3.2.4 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (ε hf )
Hệ số nhiệt hiện phòng (ε hf) là tỷ lệ giữa nhiệt hiện và tổng nhiệt ẩn trong không gian điều hòa, không bao gồm nhiệt hiện và nhiệt ẩn từ gió tươi và gió lọt 𝑄ℎ𝑁 và 𝑄â𝑁.
Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (ℎ𝑓) biểu diễn tia quá trình tự biến đổi không khí trong buồng lạnh V – T, được tính bằng biểu thức: ε hf = Q hf.
Qhf – tổng nhiệt hiện của phòng (không gian điều hòa), (W)
Qâf – tổng nhiệt ẩn của phòng (không gian điều hòa), (W)
Tính tải lạnh bằng phần mềm Trace 700
Hiện nay, việc xác định tải lạnh cho công trình đã được tối ưu hóa nhờ vào các phần mềm chuyên dụng, giúp thực hiện công việc một cách nhanh chóng và chính xác Một số phần mềm phổ biến bao gồm Heatload của Daikin, Trace 700 của Trane, và HAP của Carrier Trong bài viết này, nhóm chúng tôi sẽ sử dụng phần mềm Trace 700 của Trane để kiểm tra tải lạnh của công trình, từ đó rút ra những nhận xét và so sánh cần thiết cho đồ án tốt nghiệp.
2.4.1 Giới thiệu về phần mềm Trace 700
Phần mềm Trace 700 của Trane là công cụ lý tưởng cho kỹ sư tư vấn, nhà thầu thiết kế HVAC và các chuyên gia khác trong việc thiết kế và phân tích hệ thống HVAC cho tòa nhà thương mại Nó giúp định cỡ các thành phần hệ thống và mô hình hóa hiệu suất năng lượng hàng năm cùng với chi phí năng lượng, mang lại giải pháp hiệu quả cho các dự án HVAC.
Phần mềm Trace 700 là công cụ hỗ trợ tính toán hiệu quả cho nhiều loại không gian khác nhau, bao gồm văn phòng, cửa hàng, khách sạn, bệnh viện, nhà máy và không gian ngoài trời Với những ưu điểm nổi bật, phần mềm này giúp tối ưu hóa thiết kế và quản lý hệ thống điều hòa không khí.
- 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 Nhược điểm:
- 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
Tại Việt Nam, thông số khí hậu chỉ được hỗ trợ ở ba địa phương lớn, đại diện cho ba miền khác nhau Để tính toán cho các địa phương khác, người dùng cần nhập thông số khí hậu từ khu vực cụ thể 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 những mục lớn cần quan tâm như:
- Project information: thông tin dự án
- Rooms: các không gian phòng cần tính toán
- Systems: hệ thống lạnh sử dụng
- Assign rooms to systems: đưa không gian phòng vào hệ thống lạnh
- Calculatae and view results: xem kết quả tính tải lạnh
Để tính toán tải lạnh cho công trình, bước đầu tiên là chú ý đến mục Thời tiết Bạn cần nhập dữ liệu thời tiết cho công trình tại mục Chọn thông tin thời tiết Đối với công trình ở thành phố Hồ Chí Minh, chỉ cần chọn khu vực TP HCM phù hợp với yêu cầu của công trình.
Hình 2.10: Thẻ Select weather information của phần mềm Trace 700
Tiếp theo, nhập các mẫu phòng cần tính toán có trong công trình ở mục Create templates như hình 2.11 Ở mục Create templates, ta cần nhập thông tin ở 5 thẻ:
Để tạo các phòng cần tính toán và nhập dữ liệu, đầu tiên tại thẻ Tải nội bộ (Internals load), người dùng cần nhập các thông số quan trọng như số lượng người, nhiệt hiện nhiệt ẩn của không gian, số lượng thiết bị, tải nhiệt, năng lượng điện của thiết bị, và các tải nhiệt khác.
Trong thẻ Airflow, chúng ta cần nhập các thông số quan trọng, bao gồm lưu lượng không khí cần thiết cho một người và lượng không khí rò rỉ qua các khe hở và cửa, như được minh họa trong hình 2.12.
Trong thẻ Thermostat, người dùng cần nhập các thông số về nhiệt độ và độ ẩm cần thiết cho không gian tính toán tải Hình 2.12 minh họa hộp thoại nhập dữ liệu cho không gian này.
Để tạo không gian phòng, đầu tiên, bạn cần nhập thông tin về vật liệu xây dựng, kính, trần và tường trong thẻ Construction Tiếp theo, trong thẻ Room, hãy chọn các mục đã tạo ở 4 thẻ trước và nhấn Apply Khi đến mục Create rooms, bạn sẽ nhập thông số cho từng phòng cụ thể với 7 thẻ thông tin: Single sheets, Rooms, Roofs, Wall, Int loads, Airflows, và Partn/Floors Trong đó, chỉ cần nhập thông tin cụ thể cho 3 thẻ: Single sheets, Rooms và Partn/Floor, vì các thông số khác đã được điền từ mục Create templates Cụ thể, ở thẻ Single sheets, sau khi chọn templates cho phòng, bạn cần nhập diện tích sàn, chiều dài tường, hướng tường và phần trăm kính trên bức tường.
Trong phần Single Sheets, hãy nhập các thông số cụ thể cho không gian phòng Tại thẻ Rooms, các thông số đã được sao chép từ các mẫu đã tạo trước đó Đặc biệt, ở mục Duplicate, bạn cần nhập số lượng không gian có cấu trúc giống nhau để thuận tiện cho việc tính toán, giúp tiết kiệm thời gian mà không cần phải nhập lại nhiều lần.
Ở thẻ Partn/Floors, nhập thông tin về chiều cao của các vách ngăn và sàn ngăn giữa không gian lạnh và không lạnh trong khu vực cần tính toán, như minh họa trong hình 2.15.
Để thiết lập hệ thống lạnh cho công trình, trước tiên, chúng ta cần nhập thông số vách ngăn và sàn cho không gian tính toán Tiếp theo, trong mục "Create systems", chọn hệ thống lạnh phù hợp Trong phần "Advanced", hãy xác định cách hồi gió trong mục "Return air path" Cuối cùng, sau khi đã tạo xong không gian phòng và hệ thống lạnh, chúng ta tiến hành thêm các phòng vào hệ thống lạnh bằng cách kéo và thả các không gian phòng vào hệ thống lạnh, như minh họa trong hình 2.16.
Hình 2.16: Thêm các không gian phòng vào hệ thống lạnh đã tạo
Sau khi hoàn tất các bước trước, bước cuối cùng là tính toán và xuất kết quả trong phần Tính toán và xem kết quả Để xuất và xem kết quả, chọn Xuất và xác định địa chỉ lưu kết quả như trong hình 2.17.
Hình 2.17: Tính toán và xuất kết quả
2.4.3 Kết quả sau khi tính toán
Kết quả tính toán tải lạnh cho công trình được thực hiện bằng phần mềm Trace 700, như thể hiện trong hình 2.18 Dưới đây là kết quả tính toán điển hình cho khu văn phòng một tầng 5 sử dụng phần mềm Trace.
Hình 2.18: Kết quả tính tải bằng phần mềm Trace 700 cho khu văn phòng 1 tầng 5
Ta thấy tổng tải lạnh cho khu văn phòng 1 tầng 5 là 142,8 kW Nếu so với tải lạnh thực tế ở công trình thì độ chênh lệch tải lạnh là khoản 12%
Dưới đây là bảng so sánh độ chênh lệch tải lạnh giữa công trình thực tế, tính theo phương pháp Carrier và tính bằng phần mềm Trace 700 như bảng 2.19:
Bảng 2.19: So sánh độ chênh lệch tải lạnh tính theo lý thuyết, tính theo phần mềm và thực tế công trình
Tầng Khu vực Q 0 thực tế Q 0
P kỹ thuật 4 3.7 7.5 4.2 5.0 sãnh thang máy 21.7 21.3 1.8 20.1 7.4 sãnh 92.3 99.6 7.9 95.6 3.6
VP Khu 2 122.8 129.3 5.3 124.6 1.5 hành lang L6-9 27.8 30.5 9.7 30.2 8.6 hành lang L5,
Và chi tiết thông số tính toán các phòng bằng phần mềm Trace 700 sẽ được tổng hợp đầy đủ ở Phụ lục 8.
Tính toán kiểm tra thiết bị chính cho hệ thống
2.5.1 Lựa chọn và kiểm tra cho FCU
Dựa vào công suất lạnh lý thuyết và công suất lạnh thực tế của công trình, chúng ta có thể tham khảo tài liệu [3] để lựa chọn thiết bị phù hợp, như được trình bày trong bảng 2.20.
Bảng 2.20: Chọn FCU sử dụng ở công trình tầng khu vực
Q0 theo Carrier chọn thiết bị công suất lưu lượng gió (l/s) mã thiết bị số lượng
Hầm 4 sãnh thang máy 6 5.45 FWW10DA 1 6.8 369
Hầm 3 sãnh thang máy 6 5.45 FWW10DA 1 6.8 369
Hầm 2 sãnh thang máy 6 5.45 FWW10DA 1 6.8 369
P kỹ thuật 10.5 9.5 FWW18DA 1 11.6 664 sãnh thang máy 6 5.45 FWW10DA 1 6.8 369
F&B 6 37.6 40.4 FUW030A 2 17 767.5 sãnh thang máy 12.32 13.2 FWW20DA 1 14.4 827
FUW030A 6 17 1164.2 hành lang 13.58 14.4 FWW10DA 2 7.3 369
VP KHU 2 122.8 129.3 FUW030A 8 17 1164.2 hành lang L6-9 27.8 30.5 FWW10DA 2 14.4 369 hành lang L5,
L10-L15 13.6 14.2 FWW10DA 2 7.3 369 hành lang L16 13.6 12.5 FWW10DA 2 7.3 369
FUW030A 4 17 767.5 hành lang 10.8 11.2 FWW10DA 2 6.8 369
FWW20DA 4 14.4 827 hành lang 15.7 17.2 FUW030A 1 17 767.5
2.5.2 Tính toán kiểm tra Chiller
Máy làm lạnh nước Water Chiller cần có khả năng làm mát toàn bộ công trình Do công trình không sử dụng PAU, công suất lạnh của Water Chiller sẽ tương đương với công suất lạnh của toàn bộ công trình.
Với: QWater Chiller – công suất lạnh của Water Chiller (kW)
Qo – tải lạnh của công trình (kW)
So với công suất thực tế của Water Chiller là 2577 kW thì sự chênh lệch công suất là không quá lớn (3,5%)
2.5.3 Tính toán kiểm tra tháp giải nhiệt
Theo TL [13] 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:
Công suất giải nhiệt lý thuyết được tính toán là 3516.1,25 = 0,88(RT) = 3094 kW Tại công trình, công suất giải nhiệt thực tế là 3220 kW, cho thấy độ chênh lệch giữa công suất lý thuyết và thực tế chỉ khoảng 4%, điều này chứng tỏ tính chính xác của các phép tính và thiết kế.
2.5.4 Tính toán kiểm tra hệ thống đường ống nước
2.5.4.1 Hệ thống ống cấp, ống hồi nước lạnh Để vận chuyển nước lạnh tới các FCU 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 dựa trên tổng lưu lượng của các đường ống nhánh cấp hoặc hồi của các FCU Lưu lượng này được chọn theo catalogue của hãng, do đó nhóm không thực hiện tính toán mà chỉ kiểm tra đường ống chính (ống góp phân phối) Thông tin chi tiết về lưu lượng của các ống góp phân phối được tổng hợp trong phụ lục 9.
Vận tốc nước chảy trong hệ thống ống cấp và ống hồi nước lạnh được xác định dựa trên bảng 6.4 trong tài liệu [1] Nhằm đơn giản hóa quá trình tính toán, nhóm đã tổng hợp các dữ liệu này vào bảng 2.21.
Bảng 2.21 trình bày vận tốc nước chảy khuyên dùng trong các loại đường ống, bao gồm các ứng dụng cụ thể như sau: Đầu đẩy bơm có phạm vi vận tốc từ 2,4 đến 3,6 m/s, trong khi đầu hút bơm có vận tốc từ 1,2 đến 2,1 m/s Đối với ống xả nước và ống góp phân phối, vận tốc khuyến nghị là từ 1,2 đến 2,1 m/s và 1,2 đến 4,5 m/s tương ứng Ống đứng đi lên nên có vận tốc từ 0,9 đến 3,0 m/s, và ứng dụng chung khuyên dùng vận tốc từ 1,5 đến 3 m/s.
Nước thành phố 0,9 – 2,1 Đường kính ống cấp và hồi nước lạnh được xác định theo biểu thức:
𝜋𝑣 (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)
Khi lựa chọn phạm vi vận tốc cho ống góp phân phối, cần căn cứ vào công năng của đường ống Vận tốc được cung cấp trong bảng 2.21 chỉ là một dãy giá trị, do đó chỉ có thể kiểm tra một cách tương đối Đường kính ống (d) được lấy từ các bản vẽ bố trí thiết bị của công trình, và vận tốc (v) được xác định thông qua công thức phù hợp.
𝜋𝑑 2 (2.33) Tương ứng với từng đoạn ống, vận tốc 𝑣 được tổng hợp cùng với phụ lục 9
2.5.4.2 Hệ thống ống cấp, ống hồi nước giải nhiệt
Hệ thống ống cấp và ống hồi nước giải nhiệt cần được kiểm tra tương tự như hệ thống ống cấp và hồi nước lạnh Đối với hệ thống nước giải nhiệt, số lượng bơm giải nhiệt được chọn bằng số lượng Water Chiller và tháp giải nhiệt.
Theo số liệu công trình, lưu lượng nước giải nhiệt qua mỗi bơm là 115 (l/s) Do đó lưu lượng giải nhiệt cho ống góp (DN450) là: L = 115.3 = 345 (l/s)
Tương tự như hệ thống cấp, hồi nước lạnh, vận tốc nước đi trong ống được tính theo biểu thức:
𝜋𝑑 2 Tương ứng với từng đoạn ống, thông số đường ống cấp và hồi nước giải nhiệt được tổng hợp theo bảng 2.22 với đường kính lấy từ sơ đồ nguyên lý của hệ thống lạnh
Bảng 2.22: Vận tốc tính toán của hệ thống ống cấp, ống hồi nước giải nhiệt Đoạn ống Lưu lượng L
(m/s) Ống góp 345 0,46 2.1 Ống nhánh vào và ra dàn ngưng của Water Chiller
1.4 Ống nhánh vào và ra bơm nước 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 2.22
2.5.5 Tính toán kiểm tra bơm
Bơm trong hệ thống Water Chiller đóng vai trò quan trọng trong việc tạo áp lực để vận chuyển nước từ Chiller đến các thiết bị khác như FCU và tháp giải nhiệt Thông thường, bơm ly tâm được sử dụng trong hệ thống này để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Thông số đặc trưng của bơm là lưu lượng L, và cột áp H
Công suất lạnh của Chiller là năng lượng cần thiết để làm lạnh một lượng nước cụ thể trong hệ thống Do đó, lưu lượng bơm được xác định theo công thức phù hợp.
𝐿 𝑊𝐶𝑃 – lưu lượng của bơm nước lạnh Water Chiller, m 3 /s
Công suất lạnh của Water Chiller (𝑄𝑤𝑐) được tính bằng kilowatt (kW), với trọng lượng riêng của nước là 1000 kg/m³ và nhiệt dung riêng của nước là 4,18 kJ/kg.K Độ chênh nhiệt độ (Δt) của mạch nước lạnh trong dàn bay hơi là 7 °C, được xác định từ thông số kỹ thuật của thiết bị bay hơi trong hệ thống Water Chiller, cụ thể là Δt = 14 – 7.
1000.4,18.7 = 0,081 m 3 /s = 81 l/s Tương tự, bơm nước tháp giải nhiệt được xác định theo biểu thức:
𝐿 𝐶𝑇𝑃 – lưu lượng của bơm nước tháp giải nhiệt, m 3 /s
𝑄 𝐶𝑇 – công suất của tháp giải nhiệt, kW
Theo biểu thức, lưu lượng của bơm nước tháp giải nhiệt:
Cột áp của bơm là chiều cao tối đa mà bơm có thể đẩy nước lên, được xác định bởi công thức 1000.4,18.7 = 0,105(m³/s) = 105(l/s) Cột áp này chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố, bao gồm tổn thất trong đường ống hút và đẩy cũng như qua các thiết bị liên quan.
Cột áp của bơm nước lạnh Water Chiller được xác định bởi tổng tổn thất áp suất trên đường ống hút và đường ống đẩy, với tổn thất áp suất trên mỗi đường được nhân đôi Ngoài ra, cột áp còn bao gồm tổn thất áp suất trên các thiết bị như FCU và thiết bị bay hơi trong hệ thống tuần hoàn kín sử dụng bình dãn nở kín.
H WCP = H đ + H h + H FCU + H evaporator (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 [4]
TÍNH TOÁN THÔNG GIÓ, HÚT KHÓI VÀ TẠO ÁP
Hệ thống cấp gió tươi
3.1.1 Mục đích cấp gió tươi
Trong không gian kín, lượng oxy có hạn khiến con người cảm thấy thiếu hụt và mệt mỏi Việc không khí không được lưu thông ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng không khí Do đó, cần cấp gió tươi vào không gian điều hòa để bổ sung oxy và tạo ra môi trường sống thoải mái nhất.
3.1.2 Xác định tốc độ không khí trong ống
Tốc độ không khí là yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của hệ thống Khi tốc độ không khí cao, công suất quạt lớn sẽ tạo ra độ ồn cao, nhưng kích thước đường ống lại nhỏ hơn, và ngược lại Do đó, cần cân nhắc để xác định vận tốc gió trong đường ống sao cho hệ thống hoạt động ổn định, đạt độ ồn hợp lý và hiệu quả kinh tế tối ưu.
3.1.3 Tính toán lưu lượng cấp gió tươi
Việc xác định lưu lượng gió tươi được thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn phù hợp với từng dự án, trong đó TCVN 5687:2010/BXD là một lựa chọn phổ biến Đối với các tầng trên, hệ thống điều hòa không khí sẽ cung cấp không khí trong lành Lượng không khí trong lành cần thiết cho FCU được xác định dựa trên tốc độ dòng khí yêu cầu cho mỗi người và số lượng người có mặt trong phòng.
Lưu lượng gió tươi được xác định theo công thức: đơn vị m 3 /h
N – Số người trong không gian điều hòa (người) lN – Lưu lượng khí tươi cần cấp cho 1 người trong 1 giờ (m 3 /h.người) Lấy theo tài liệu [2] Phụ Lục F TCVN 5687:2010
Ví dụ: Tính lưu lượng gió tươi cho toàn bộ khu vực của tầng 3 và tầng 5 công trình
Theo tài liệu [2] TCVN 5687:2010 Ta tra được mật độ diện tích (m 2 /người) và lưu lượng gió tươi cho 1 người (m 3 /h.người) như bảng 3.1
Bảng 3.1: Mật độ và lưu lượng gió tra theo tiêu chuẩn
Tầng Khu vực Mật độ (m 2 /người) Lưu lượng gió tươi cho 1 người
Với mật độ người là 10m 2 /người Ta tính được số người là N= 2080
10 = 208 𝑛𝑔ườ𝑖 Do đó ta tính được lưu lượng gió tươi cho khu vực văn phòng tầng 5 là:
Tượng tự: Tính cho khu vực hành lang tầng 5: Qgt=N.LN = 115
3.1.4 Xác định kích thước ống
Sử dụng phần mềm DuctCheckerPro để tính chọn kích thước
Phần mềm DuctCheckerPro là công cụ chuyên dụng giúp tính toán kích thước đường ống gió và miệng gió cho các thiết bị, mang lại sự dễ dàng trong sử dụng và độ chính xác cao Giao diện của phần mềm cung cấp đầy đủ các mục để người dùng nhập thông số và nhận kết quả tính toán rõ ràng.
Hình 3.1: Giao diện phần mềm DuctCheckerPro
Theo TCVN 5687:2010 và ASHRAE Handbook 2015, tổn thất ma sát đồng đều trong hệ thống thông gió được xác định với tổn thất áp suất qua ống gió là 1,0 Pa/m cho hệ thống thông gió thông thường và 3,0 Pa/m cho hệ thống thông gió sự cố Sử dụng phần mềm đã cài đặt với vận tốc gió tối đa trong ống, ta có thể tính toán kích thước ống gió và miệng gió một cách chính xác.
Trong văn phòng tầng 5, tổng lưu lượng gió tươi là 5200m³/h, được phân chia đều thành 16 nhánh, mỗi nhánh có lưu lượng 325m³/h, kết nối với box gió hồi của 16 FCU Đối với khu vực hành lang, tổng lưu lượng gió tươi là 950m³/h, chia thành 2 nhánh, mỗi nhánh có lưu lượng 475m³/h, tương ứng với box gió hồi của 2 FCU trong hành lang.
Dựa vào bản vẽ CAD ta xác định được ống gió tươi của khu vực (xem hình 3.2)
Kích thước ống gió cho khu vực văn phòng tầng 5 đã được tính toán, với lưu lượng gió tươi cấp vào 8 box hồi của FCU Kết quả cho thấy lưu lượng gió tươi là Q = 8.325 m³/h.
Hình 3.3: Tính chọn kích thước ống gió khu vực văn phòng tầng 5
Dựa trên điều kiện tổn thất áp suất gần 1Pa/m và không gian lắp đặt ống gió trên trần, chúng tôi đã chọn ống gió đoạn AB với kích thước 550x250 như hình 3.3.
Tương tự tính kích thước cho các đoạn còn lại được trình bày trong bảng 3.2
Bảng 3.2: Xác định kích thước ống gió cho các khu vực công trình Đoạn Lưu lượng (m 3 /h) Kích thước (mm)
Hình 3.4 minh họa kích thước ống gió tươi cho khu vực văn phòng và hành lang tầng 5 Tại khu vực này, ống gió tươi được thiết kế để cấp vào 10 box hồi của FCU, bao gồm 2 nhánh cấp vào hành lang và 8 nhánh cấp vào văn phòng Do đó, lưu lượng gió tươi được tính toán cho hệ thống này.
Kích thước ống gió tươi được tính trong bảng 3.3
Bảng 3.3: Kích thước ống gió tươi khu vực tầng 5 Đoạn Lưu lượng (m 3 /h) Kích thước (mm)
3.1.5 Xác định kích thước ống gió mềm Ở khu vực văn phòng tầng 5, với lưu lượng gió mỗi nhánh là 325m 3 /h, ta chọn ống gió mềm là Ꟁ200 như hình 3.5
Hình 3.5 minh họa quá trình tính chọn ống gió mềm bằng phần mềm DuctChecker tại văn phòng tầng 5 Tương tự, khu vực hành lang cũng được tính chọn với kích thước ống gió mềm cho mỗi nhánh là Ꟁ200, như thể hiện trong hình 3.6.
Hình 3.6: Tính chọn ống gió mềm bằng phần mềm DuctChecker hành lang tầng 5
Bảng 3.4: Kết quả so sánh lưu lượng gió tươi với thực tế công trình
Khu vực Lưu lượng tính toán
Văn phòng và hành lang tầng 5
Hệ thống hút thải nhà vệ sinh
Theo tài liệu [2] TCVN 5687:2010 tại phụ lục G, ta có công thức tính gió thải cho khu vực không gian không có điều hòa:
L: lưu lượng không khí (m 3 /h) m: Hệ số trao đổi không khí (hệ số Air Change Hour)
Ta tính cho khu vực nhà vệ sinh ở tầng 5: Với diện tích đo đạc được trên bản CAD là 83,4m 2
Và chiều cao trung bình của toilet khoảng 2,7m Hệ số Air Change Hour là 10 (theo tài liệu [2] TCVN 5687:2010, phụ lục F, bảng F1), tính được như sau:
Dựa vào bản vẽ CAD, lưu lượng không khí được phân chia đồng đều cho 14 miệng gió, mỗi miệng có lưu lượng 160,8 m³/h Sử dụng phần mềm DuctCheckerPro, ống gió mềm được chọn cho mỗi miệng là Ꟁ150, với kích thước ống là 150x150, phù hợp với không gian lắp đặt.
Hình 3.7:Tính chọn ống gió mềm bằng phần mềm DuctChecker
Tính chi tiết kích thước ống gió cho hệ hút thải vệ sinh tầng 5 (hình 3.8) được chọn trong bảng 3.5:
Hình 3.8: Mặt bằng CAD của hệ thống hút thải nhà vệ sinh
Bảng 3.5: Kích thước ống gió khu vực hút thải vệ sinh Đoạn Lưu lượng (m 3 /h) Kích thước (mm)
Theo bảng 7.1 tài liệu [1], ta thiết kế cửa lấy gió Louver với vận tốc 2,5m/s, diện tích phần trống miệng khoảng 50%
Hình 3.9:Tính chọn miệng gió Louver bằng phần mềm DuctChecker
Dựa vào phần mềm đã tính toán trên, ta chọn miệng Louver có kích thước 1500x350 cho hệ thống hút thải nhà vệ sinh (hình 3.9)
Tương tự ta tính chọn miệng gió hút thải là miệng gió 1 lớp (hình 3.10) với vận tốc 2.5m/s và diện tích phần trống 75%
Hình 3.10: Tính chọn kích thước miệng gió 1 lớp bằng phần mềm DuctChecker
Bảng 3.6: Kết quả so sánh lưu lượng gió thải vệ sinh với thực tế công trình
Khu vực Lưu lượng tính toán
Hệ thống thông gió hầm xe
Tầng hầm có bãi đậu xe cần được thông gió hiệu quả để loại bỏ khói thải từ xe và cung cấp không khí tươi Việc này đảm bảo không gian trong tầng hầm luôn thông thoáng và đủ oxy cho người sử dụng.
❖ Tính lưu lượng gió tươi (gió thải) tầng hầm
Theo tài liệu [2] TCVN 5687:2010 về tính lưu lượng gió tươi và gió thải, công thức tính cho khu vực hầm xe như sau:
Q: Lưu lượng gió tươi (gió thải) cần tính (m 3 /h)
S: Diện tích bãi xe hầm (m 2 )
Hệ số trao đổi không khí trên giờ (ACH) là chỉ số quan trọng trong thiết kế thông gió cho hầm xe Theo QCVN 04-2021, mục 6.2.5, hệ số ACH được quy định là 6 lần/h cho chế độ thông gió thông thường và 9 lần/h cho chế độ thông gió hút khói, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc duy trì chất lượng không khí.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét hệ thống thông gió cho khu vực tầng hầm 3 của công trình Theo bảng vẽ CAD, khu vực này được chia thành hai phần với diện tích lần lượt là 1800 m² và 1600 m² Lưu lượng thông gió được tính toán chi tiết trong bảng 3.7.
Bảng 3.7: Lưu lượng gió cho khu vực tầng hầm 3
Tầng Khu vực Diện tích (m 2 ) Chiều cao (m) Lưu lượng (m 3 /h)
Vì đây là tính toán với chế độ thông gió thông thường nên ta chọn hệ số ACH=6
Theo bảng vẽ CAD, khu vực 1 hầm 3 có lưu lượng 33480 m³/h, được bố trí với 10 miệng gió, mỗi miệng có lưu lượng 3348 m³/h Dựa trên phần mềm DuctCheckerPro, kích thước miệng gió được chọn là 1500x350.
Đối với việc chọn miệng gió Louver cho lưu lượng 33,480 m³/h, chúng ta cần sử dụng 2 miệng gió với kích thước cụ thể: một miệng có kích thước 3000x1300 (cấp) và miệng còn lại có kích thước 2300x1700 (hút thải) Quyết định này dựa trên kích thước trục gen được thể hiện trong bảng vẽ, như minh họa trong hình 3.12.
Hình 3.12: Kích thước miệng gió louver tính theo phần mềm
Tương tự ở khu vực 2 với kích thước mỗi miệng gió hút thải là:1600x350 và kích thước miệng Louver là 2800x1200
Tính cho khu vực 1 hệ thống cấp gió (hình 3.13) ta được kết quả như bảng 3.8
Hình 3.13: Hệ thống cấp gió khu vực 1 tầng hầm
Bảng 3.8: Kích thước ống gió cấp tính bằng phần mềm cho khu vực 1 hầm xe Đoạn Lưu lượng (m 3 /h) Kích thước (mm)
Tính cho khu vực 1, hệ thống hút thải (hình 3.14) ta được kết quả như bảng 3.9
Hình 3.14: Hệ thống thải gió khu vực 1 tầng hầm
Bảng 3.9: Kích thước ống gió thải tính bằng phần mềm cho khu vực 1 hầm xe Đoạn Lưu lượng (m 3 /h) Kích thước (mm)
Tính cho khu vực 2, hệ thống cấp gió (hình 3.15) được kết quả như bảng 3.10
Hình 3.15: Hệ thống cấp gió khu vực 2 tầng hầm
Bảng 3.10: Kích thước ống gió cấp tính bằng phần mềm cho khu vực 2 hầm xe Đoạn Lưu lượng (m 3 /h) Kích thước (mm)
Tính cho khu vực 2, hệ thống hút thải (hình 3.16), ta được kết quả như bảng 3.11
Hình 3.16: Hệ thống thải gió khu vực 2 tầng hầm
Bảng 3.11: Kích thước ống gió thải tính bằng phần mềm cho khu vực 2 hầm xe Đoạn Lưu lượng (m 3 /h) Kích thước (mm)
Tương tự tính lưu lượng gió cho các hầm còn lại của công trình được trình bày trong bảng (xem bảng 3.12)
Bảng 3.12: Lưu lượng gió cấp (thải) cho khu vực hầm xe
Khu vực Diện tích Chiều cao Lưu lượng
Tính toán hầm xe với quạt chạy ở chế độ thông gió hút khói, ta chọn hệ số ACH=9, lưu lượng được tính như sau (xem bảng 3.13)
Bảng 3.13: Lưu lượng gió cấp (thải) cho hầm xe khi quạt ở chế độ thông gió sự cố
Khu vực Diện tích Chiều cao Lưu lượng
Bảng 3.14: Kết quả so sánh lưu lượng gió cấp (gió thải) hầm xe với thực tế công trình
Tầng Khu vực Lưu lượng tính toán (m 3 /h)
Hệ thống hút khói
3.4.1 Hệ thống hút khói hành lang
Hệ thống hút khói hành lang là yếu tố thiết yếu trong việc sơ tán và thoát hiểm khi có cháy xảy ra Theo TCVN 5687:2010 và QCVN 06-2022, lưu lượng của hệ thống này được xác định bằng tổng lưu lượng khói cần hút từ hành lang và lưu lượng gió qua các van gió đóng.
Để xác định lưu lượng khói cần hút trong hành lang, cần tham khảo phụ lục L trong tài liệu [2] Đối với các công trình như văn phòng hoặc trung tâm thương mại, chẳng hạn như UOA 2, lượng khói G1 (kg/h) cần được hút ra khỏi không gian xảy ra cháy có thể được tính toán theo công thức cụ thể.
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 công trình, lấy B = 1,4m;
H: chiều cao của cửa đi; khi chiều cao lớn hơn 2,5m thì lấy H = 2,5m Theo bản vẽ mặt cắt, H = 2,35m;
Hệ số Kd, đại diện cho "thời gian mở cửa đi kéo dài tương đối" từ hành lang vào cầu thang hoặc ra ngoài nhà trong giai đoạn cháy, được xác định là Kd = 1 khi có hơn 25 người thoát nạn qua một cửa Ngược lại, nếu số người thoát nạn dưới 25, Kd sẽ là 0,8 Dựa trên dữ liệu tính toán của công trình, khi số người thoát nạn vượt quá 25, cần lấy Kd = 1 Hệ số n phụ thuộc vào chiều rộng tổng cộng của các cánh cửa mở từ hành lang vào cầu thang hoặc ra ngoài trời trong trường hợp cháy, và được xác định theo bảng 3.15 và bảng L.1 trong tài liệu [2].
Bảng 3.15: 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
Với B=1,4m Nội suy theo bảng được n = 0,61 Kết quả tính toán được tổng hợp ở bảng 3.15
Theo biểu thức 3.4, lưu lượng khói cần hút khỏi không gian hành lang:
G1 = 4300.B.n.H 1,5 Kd = 4300.1,4.0,61.2,35 1,5 1 = 13230(kg/h) Theo mục 6.10 tài liệu [2], trọng lượng riêng của khói bằng 6 N/m 3 , nhiệt độ khói trong hành lang là 300℃ hay D (kg/m 3 ) = 𝐷(
N m3 ) 9,81 , với gia tốc trọng trường g = 9,81 N/kg
Vậy lưu lượng khói là G1 = 13230
Về lưu lượng gió qua các van gió đóng còn lại Gv, nhóm chúng em tính theo mục 6.5 tài liệu [2] Gv = 40,3.(Av.∆𝑃 ) 0,5 n (kg/h) (3.5)
Av: diện tích tiết diện van, m 2 Theo bản vẽ van MFD có kích thước 1,2x0,4m;
∆𝑃: độ chênh áp suất hai phía van, ∆𝑃= 200Pa; n: số lượng van ở trạng thái đóng trong hệ thống thải khói khi cháy Theo bản vẽ có
20 ở trạng thái đóng, và 1 van ở trang thái mở
Theo biểu thức 3.5, lưu lượng gió qua các van gió đóng còn lại Gv:
Ta có khối lượng riêng không khí ở nhiệt độ 20℃ là 1,2 kg/m 3
Tổng lưu lượng của hệ thống hút khói hành lang:
Tính chọn kích thước miệng gió, ống gió cho hệ hút khói hành lang bằng phần mềm như sau:
Ta ví dụ tính cho khu vực hành lang tầng 3 (xem bảng 3.16)
Bảng 3.16: Kích thước ống gió, miệng gió khu vực hành lang theo lưu lượng
Lưu lượng (m 3 /h) Kích thước ống gió (mm) Kích thước miệng gió
Bảng 3.17: Kết quả so sánh lưu lượng hút khói hành lang với thực tế công trình
Khu vực Lưu lượng tính toán
3.4.2 Hệ thống hút khói phòng
Theo TCVN 5687:2010 và QCVN 06-2022, lưu lượng của hệ thống hút khói trong phòng được xác định bằng tổng lưu lượng khói cần hút và lưu lượng gió qua các van gió đóng còn lại.
Về lưu lượng hút khói phòng, theo tài liệu [2] TCVN 5687:2010 phụ lục L2, được tính theo công thức:
G1 – Lưu lượng khói cần hút ra khỏi phòng khi có cháy, (kg/h)
Pf – Là chu vi vùng cháy trong giai đoạn đầu, nhận giá trị lớn nhất của chu vi thùng chứa nhiên liệu hở hoặc đóng kín (m)
Nếu là vùng có sử dụng hệ thống chữa cháy sprinkler ( Pf m)
Nếu chu vi vùng cháy không thể xác định được thì cho phép xác định chu vi này theo công thức:
Diện tích của gian phòng hoặc bể chứa khói được tính bằng mét vuông (m²), trong khi khoảng cách (y) từ mép dưới của vùng khói đến sàn nhà được đo bằng mét (m), với giá trị chuẩn cho gian phòng là 2,5 m Đối với bể chứa khói, khoảng cách này được đo từ mép dưới của vách lửng đến sàn nhà.
Ks là hệ số, lấy bằng 1,0; còn đối với hệ thống thải khói bằng hút tự nhiên kết hợp với chữa cháy bằng hệ phun nước sprinkler thì lấy K=1,2
Theo tài liệu [2] TCVN 5687:2010, đối với phòng có diện tích dưới 1600m 2 :
Theo bản vẽ CAD công trình, ví dụ ta tính toán cho khu vực F&B1 và F&B6 tầng 3 với diện tích 960m 2 , do đó lưu lượng hút khói được tính
Về lưu lượng gió qua các van gió đóng còn lại Gv, tính toán tương tự như hệ thống hút khói hành lang với Av=1,5x0,45=0,675, ∆𝑃&5Pa, n (tầng 3-21)
Ta có khối lượng riêng không khí ở nhiệt độ 20℃ là 1,2 kg/m 3
Tính cho khu vực F&B1và F&B6 tầng 3 với diện tích 960m 2
1600 H51(m 3 /h) 47,5(l/s) Tổng lưu lượng của hệ thống hút khói phòng:
Tính chọn kích thước miệng gió, ống gió cho hệ hút khói phòng bằng phần mềm như sau:
Ta ví dụ tính cho khu vực phòng tầng 3 (xem bảng 3.18)
Bảng 3.18: Kích thước ống gió, miệng gió theo lưu lượng
Lưu lượng (m 3 /h) Kích thước ống gió (mm) Kích thước miệng gió (mm)
Bảng 3.19: Kết quả so sánh lưu lượng hút khói phòng với thực tế công trình
Khu vực Lưu lượng tính toán
Hệ thống tạo áp
3.5.1 Mục đích của hệ thống tạo áp
Hệ thống tạo áp là một phần quan trọng trong các công trình hỗ trợ thoát hiểm, giúp bảo vệ con người khỏi khói và khí thải trong trường hợp cháy Hệ thống này hoạt động bằng cách thổi không khí tươi vào buồng điều áp thông qua quạt, duy trì áp suất dư từ 20 đến 50 Pascal để đảm bảo an toàn tối đa.
Pa theo tài liệu [8] QCVN 06-2022 Từ đó giúp con người thoát ra ngoài an toàn và nhanh chóng vì khói không cản trở
3.5.2 Tính kiểm tra lưu lượng hệ thống tạo áp
Việc tạo áp được bắt buộc thực hiện trong 6 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
- Tạo áp thêm phòng đệm thang N2 theo các yêu cầu
Theo bản vẽ CAD, hệ thống tạo áp cho buồng thang bộ không nhiễm khói loại N2 được tính toán cho khu vực từ tầng 4 đến tầng 23 Theo QCVN 06-2022, mục D10h, cần phải tính toán thêm áp suất cho phòng đệm thang N2.
❖ Tính tạo áp cho buồng thang bộ không nhiễm khói loại N2
Theo tài liệu [8] QCVN 06-2022 và [9] tiêu chuẩn BS 5588-4-1998 mục 14.1.1, công thức tính gió rò rỉ qua khe cửa đóng do chênh áp được xác định là:
Q1: Lưu lượng gió qua cửa/ khe cửa (m 3 /s)
Diện tích cửa thoát hiểm (AE) được xác định theo tài liệu BS 5588-4-1978, mục 5.3.2.1, với hệ số rò lọt qua cửa đôi có kích thước 1.600mm x 2.000mm là 0,03 Đối với cửa thoát hiểm của công trình có chiều cao 2.350mm và chiều rộng 1.400mm, AE sẽ được tính toán dựa trên kích thước cụ thể này.
((2+1,6).2+2) = 0,0321 (m 2 ) P: Độ chênh áp tính toán (Pa) Theo tiêu chuẩn PPPa
Công thức tính lưu lượng gió qua cửa mở được xác định như sau:
Q2: Lưu lượng gió qua cửa mở (m 3 /s)
V: Vận tốc gió qua cửa mở (m/s) Theo tài liệu [8] QCVN 06-2022 mục D11 yêu cầu vận tốc khi tính cửa mở nhỏ nhất là v = 1,3 m/s
Q2 = V.A = 1,3.1,65 = 2,15 (m 3 /s) Dựa vào phụ lục D11b tài liệu [8] QCVN 06-2022, ta tính toán cho 3 cửa mở đồng thời Vậy tổng lưu lượng gió tạo áp được xác định:
❖ Tính tạo áp cho phòng đệm thang bộ N2
Theo tài liệu [8] QCVN 06-2022, phụ lục D11c quy định phòng đệm thang bộ N2 chỉ tính khi cửa đóng Do đó:
❖ Tính chọn miệng gió, ống gió hệ thống tạo áp cầu thang (xem bảng 3.20)
Bảng 3.20: Kích thước ống gió, miệng gió khu vực thang bộ N2
Phòng đệm thang bộ N2 12960 800x400 1500x600 (1 miệng)
Bảng 3.21: Kết quả so sánh lưu lượng tạo áp cầu thang với thực tế công trình
Khu vực Lưu lượng tính toán
Tính tổn thất áp trên đường ống
Theo tài liệu [1] Tổn thất áp suất ống gió bao gồm 2 thành phần:
∆𝑃: Tổng tổn thất áp hệ thống (Pa)
∆𝑃 𝑚𝑠 : Tổn thất ma sát dọc đường ống (Pa) ∆𝑃 𝑚𝑠 = 𝑙 ∆𝑃 1 (với l là chiều dài đoạn ống gió (m) và ∆𝑃 1 là tổn thất do bị ma sát được tính trên 1m (Pa/m)
Tổn thất áp suất cục bộ (∆𝑃 𝑐𝑏) xảy ra qua các chi tiết như phụ kiện ống gió, miệng gió, tiêu âm và van gió Để tính toán tổn thất áp suất này, chúng ta có thể sử dụng phần mềm Ashrae Duct Fitting Database.
3.6.1 Tổn thất áp hệ thống gió tươi
Trong hệ thống cấp gió tươi, tổn thất ma sát dọc đường ống được tính theo phương pháp ma sát đồng đều với giá trị tổn thất là ∆𝑃 1 = 1Pa/m Đoạn đường ống dài nhất từ quạt cấp gió đến miệng gió xa nhất sẽ có tổn thất ma sát lớn nhất, từ đó xác định được trở kháng trên đường ống này và tính được cột áp quạt.
Theo bản vẽ CAD, ta tính toán tổn thất của ống gió tươi từ tầng 4 đến quạt tầng ME Chiều dài ống gió được đo đạc là 130m cho khu vực văn phòng 1 và 135m cho khu vực văn phòng 2.
❖ Tổn thất áp qua các chi tiết cục bộ
Khởi động phần mềm Ashrae Duct Fitting Database (xem hình 3.17)
Hình 3.17: Giao diện phần mềm Ashrae Duct Fitting Database
Bản vẽ CAD thể hiện một đoạn ống gió tươi co 90° chữ nhật tầng 4 – 23 (xem hình 3.18)
Hình 3.18: Ống gió tươi có co 90° chữ nhật
Chọn mục Common => Rectangular => Elbow => Smooth Radius => Without Vanes (chọn cút 90° chữ nhật)
Để tính toán tổn thất áp qua cút 90° chữ nhật của ống gió tươi tầng 4 với lưu lượng 722 L/s và kích thước ống 550mm×250mm, ta nhập thông số vào phần Input như trong Hình 42 Sau khi nhấn Calculate, phần mềm sẽ cho kết quả tổn thất áp của co 90° là 3 Pa.
Hình 3.19: Tính tổn thất cục bộ cho cút 90° chữ nhật
❖ Tính cho do nhánh tê, gót giày:
Bản vẽ CAD thể hiện gót giày một đoạn ống gió tươi tầng 4 (xem hình 3.20)
Hình 3.20: Chi tiết gót giày trên đường ống gió tươi
Để tính tổn thất cục bộ qua gót giày ống gió tươi tầng 4 – 23, ta sử dụng lưu lượng đã biết và chọn mục Suply => Rectangular => Junctions => Tee => 45 degree Entry Branch Nhập thông số như hình 3.21, sau đó nhấn chọn Calculate Phần mềm sẽ cung cấp kết quả tổn thất áp của gót giày là 12Pa.
Hình 3.21: Tính tổn thất cục bộ cho gót giày
❖ Tính tổn thất cục bộ qua van gió:
Bản vẽ CAD thể hiện van gió ống gió tươi tầng 4 – 23 (xem hình 3.22)
Hình 3.22: Van gió trên 1 đường ống cấp gió tươi
Tính toán tổn thất cục bộ qua van trên đường ống gió tươi tại tầng 4 – 23 với kích thước ống và lưu lượng đã xác định Phần mềm cho kết quả tổn thất áp suất của van gió là 3Pa.
Chọn mục Common => Rectangular => Dampers Nhập ở phần Input các thông số ban đầu, sau đó chọn Calculate (xem hình 3.23)
Hình 3.23: Tính tổn thất qua van gió
❖ Tính tổn thất cục bộ qua chi tiết giảm size ống gió:
Bản vẽ CAD thể hiện giảm size ống gió tươi tầng 4 – 23 (xem hình 3.24)
Hình 3.24: Chi tiết giảm size trên đường ống gió tươi
Ví dụ: Tính tổn thất áp qua chi tiết giảm size với lưu lượng đã biết
Chọn mục Suply, sau đó vào Rectangular, tiếp theo là Transitions và chọn Pyramidal Nhập các thông số theo hình 3.25 bên dưới Sau khi hoàn tất, nhấn Calculate để phần mềm tính toán Kết quả cho thấy tổn thất áp (Pressure Loss) của gót giày là 0Pa.
Hình 3.25: Tính tổn thất áp qua chi tiết giảm size ống gió
Kết quả tính tổn thất áp cục bộ đường ống gió tươi tầng 4-23 được tính trong bảng (xem bảng 3.22)
Bảng 3.22: Tổn thất áp cục bộ trên đường ống gió tươi
Khu vực Phụ kiện Lưu lượng (l/s) Số lượng Tổn thất (Pa)
Vậy tổn thất áp của hệ thống gió tươi (xem bảng 3.23)
Bảng 3.23: Tổng tổn thất áp trên đường ống gió tươi
Khu vực ∆𝑃 𝑚𝑠 (Pa) ∆𝑃 𝑐𝑏 (Pa) ∆𝑃(Pa) Tổn thất áp thực tế (Pa)
3.6.2 Tổn thất áp cho hệ thống hút thải vệ sinh Đối với hệ thống hút thải vệ sinh, tổn thất do đường ống được tính theo phương pháp ma sát đồng đều với giá trị tổn thất là:
Theo bản vẽ CAD, chúng ta tiến hành tính toán tổn thất ống gió thải tại khu vực nhà vệ sinh tầng 5, với chiều dài ống gió đo được đến điểm xa nhất là 20m.
Trong hệ thống gió tươi, với lưu lượng đã biết, ta có thể tính toán tổn thất áp cục bộ trên đường ống gió thải Kết quả được trình bày rõ ràng trong bảng 3.24, cho thấy tổn thất áp suất là ∆𝑃 𝑚𝑠 = 𝑙 ∆𝑃 1 = 20.1 = 20(𝑃𝑎).
Bảng 3.24: Tổn thất áp cục bộ trên đường ống gió thải
Khu vực Phụ kiện Lưu lượng (l/s) Số lượng Tổn thất (Pa)
Vậy tổn thất áp của hệ thống hút thải nhà vệ sinh (xem bảng 3.25):
Bảng 3.25: Kết quả tính toán tổn thất áp nhà vệ sinh với thực tế công trình
Khu vực ∆𝑃 𝑚𝑠 (Pa) ∆𝑃 𝑐𝑏 (Pa) ∆𝑃(Pa) Tổn thất áp thực tế (Pa)
3.6.3 Tổn thất áp cho hệ thống thông gió hầm xe Đối với hệ thống thông gió hầm xe, tổn thất do đường ống được tính theo phương pháp ma sát đồng đều với giá trị tổn thất là ∆𝑃 1 =1Pa/m
Ví dụ theo bản vẽ CAD ta tính tổn thất ống gió ở khu vực hầm 3
3.6.3.1 Hệ thống cấp gió tầng hầm
Tổn thất áp ma sát dọc đường ống được tính dưới bảng (xem bảng 3.26)
Bảng 3.26: Tổn thất áp ma sát dọc đường ống khu vực hầm xe 3
❖ Tính tổn thất áp qua chi tiết cục bộ chạc 3 ống gió bằng phần mềm:
Hình 3.26: Chi tiết chạc 3 ống gió
Ví dụ: Tính tổn thất áp qua chi tiết chạc 3 ống gió như hình 3.26 với lưu lượng đã biết
To access the settings, select Supply => Rectangular => Junctions, Diverging => Wye => Smooth Radius Input the parameters as shown in Figure 3.27 below After entering the data, click on Calculate The software will determine the Branch Pressure Loss for the junction, which is 18 Pa.
Hình 3.27: Tính tổn thất áp qua chi tiết chạc 3 ống gió
Tính tổn thất áp cục bộ trên đường ống gió cấp được trình bày trong bảng (xem bảng 3.27)
Bảng 3.27: Tổn thất áp cục bộ trên đường ống gió
Khu vực Phụ kiện Lưu lượng (l/s) Số lượng Tổn thất (Pa)
Tổng tổn thất trên đường ống gió tươi tầng hầm được tính (xem bảng 3.28)
Bảng 3.28: Tổng tổn thất trên đường ống gió tươi tầng hầm
Khu vực ∆𝑃 𝑚𝑠 (Pa) ∆𝑃 𝑐𝑏 (Pa) ∆𝑃(Pa) Tổn thất áp thực tế (Pa)
3.6.3.2 Hệ thống thải gió tầng hầm
Tổn thất áp ma sát dọc đường ống được tính dưới bảng (xem bảng 3.29)
Bảng 3.29: Tổn thất áp ma sát dọc đường ống gió thải
Tính tổn thất áp cục bộ trên đường ống gió thải được trình bày trong bảng (xem bảng 3.30)
Bảng 3.30: Tổn thất áp cục bộ trên đường ống gió thải
Khu vực Phụ kiện Lưu lượng (l/s) Số lượng Tổn thất (Pa)
Tổng tổn thất trên đường ống gió thải tầng hầm được tính (xem bảng 3.31)
Bảng 3.31: Tổng tổn thất trên đường ống gió thải tầng hầm
Khu vực ∆𝑃 𝑚𝑠 (Pa) ∆𝑃 𝑐𝑏 (Pa) ∆𝑃(Pa) Tổn thất áp thực tế (Pa)
3.6.4 Tổn thất áp cho hệ thống hút khói Đối với hệ thống hút khói, đây là hệ thống thông gió sự cố, tổn thất do đường ống được tính theo phương pháp ma sát đồng đều với giá trị tổn thất là ∆𝑃 1 =3Pa/m Ta đo được đoạn đường ống dài nhất là từ quạt hút gió đến miệng gió xa nhất so với quạt hút gió nên sẽ có tổn thất do ma sát là lớn nhất nên ta xác định được trở kháng trên đường ống này và có thể từ đó mà tính được cột áp quạt
3.6.4.1 Tổn thất áp cho hệ hút khói hành lang
Theo bản vẽ CAD, tổn thất ống gió hút khói tại khu vực hành lang tầng 3 - tầng ME được tính toán Chiều dài ống gió đo được đến điểm xa nhất là 105m.
Tương tự như các hệ thống gió khác, việc tính toán tổn thất áp cục bộ trong đường ống gió hút khói có thể thực hiện được với lưu lượng đã biết, thông qua phần mềm được trình bày trong bảng 3.32.
Bảng 3.32: Tổn thất áp cục bộ trên đường ống gió hút khói hàng lang
Khu vực Phụ kiện Lưu lượng (l/s) Số lượng Tổn thất (Pa)
SỬ DỤNG PHẦN MỀM REVIT TRIỂN KHAI MÔ HÌNH 3D CỦA CÔNG TRÌNH
Giới thiệu về phần mềm Revit
Revit là phần mềm thiết kế kiến trúc được phát triển bởi Autodesk, nổi tiếng với các sản phẩm như AutoCAD Phần mềm này hỗ trợ mạnh mẽ cho kiến trúc sư và kỹ sư, dựa trên mô hình thông tin công trình BIM, cho phép thiết kế ý tưởng một cách nhất quán và hiệu quả.
Revit trình bày các thiết kế dược dưới dạng vật thể có tham số, lưu trữ thông tin trong một mô hình duy nhất Người dùng có thể trích xuất nhiều góc nhìn từ dữ liệu mô hình này Mọi thay đổi trong mô hình sẽ tự động cập nhật các mối quan hệ liên quan, đồng bộ hóa toàn bộ dự án, bao gồm góc nhìn, bảng thống kê, mặt cắt và mặt bằng.
Phần mềm Revit của Autodesk bao gồm ba thành phần chính: Revit Architecture, Revit Structure và Revit MEP, phục vụ cho những đối tượng người dùng với mục đích khác nhau Revit Architecture hỗ trợ các chuyên gia trong lĩnh vực thiết kế kiến trúc và xây dựng, trong khi Revit Structure tăng cường độ chính xác trong thiết kế bê tông và cốt thép Đối với ngành cơ điện, Revit MEP nổi bật với khả năng thiết kế bản vẽ chi tiết cho các kỹ sư lành nghề.
Mô hình 3D hệ thống điều hòa không khí và thông gió
Để thực hiện việc vẽ 3D cho hệ thống điều hòa không khí và thông gió, cần có bản kiến trúc dự án cùng với liên kết Revit 3D của kiến trúc và kết cấu Ngoài ra, bản vẽ thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió, thường là bản vẽ CAD 2D, cũng là yếu tố quan trọng không thể thiếu.
Bước đầu dựng 3D cần khởi tạo hệ thống lưới trục trong revit để dựng kiến trúc cũng như dựng hệ thống điều hòa không khí như hình 4.1
Sau khi hoàn tất việc dựng lưới trục, chúng ta tiến hành xây dựng mô hình 3D cho kiến trúc và kết cấu dựa trên bản vẽ thiết kế công trình, như thể hiện trong hình 4.2.
Khi hoàn thành xong 3D kiến trúc ta bắt đầu vẽ hệ thống MEP theo bản vẽ thiết kế AutoCad hệ thống ĐHKK và thông gió (hình 4.3)
Hình 4.3: Mô hình 3D tổng quan hệ thống ĐHKK và thông gió của tòa nhà
Hình 4.4: Mặt Bằng hệ thống ĐHKK và thông gió tầng 5
Hình 4.5: Mô hình 3D tầng ME
Hình 4.7: Mô hình 3D hệ thống Water Chiller
Bốc tách khối lượng trên phần mềm Revit
Một trong những phương pháp bốc khối lượng công trình nhanh chóng và chính xác hiện nay là sử dụng phần mềm Revit Chức năng bốc tách khối lượng trong Revit cho phép thực hiện công việc này một cách đơn giản, thuận lợi và với độ chính xác cao Nhờ vào ưu điểm nổi bật này, nhiều công trình hiện nay yêu cầu xây dựng mô hình quản lý bằng Revit, được gọi là BIM, nhằm tối ưu hóa việc quản lý và bốc khối lượng công trình.
Dưới đây là các bước để bốc tách khối lượng trong dự án:
- Đầu tiên, ta vào mục View trên thanh công cụ, tiếp theo ta chọn vào mục Schedules và chọn vào Schedules/ Quanlities
Sau khi bảng New Schedules xuất hiện, người dùng cần chọn hệ thống muốn bốc tách trong mục filter list, tiếp theo chọn đối tượng cần bốc tách trong mục Category, ví dụ như Duct, và đặt tên cho bảng tại mục Name trước khi nhấn OK.
Tiếp theo, trong bảng Schedule Properties, chọn các thông số phù hợp tại thẻ Fields Tại mục Available Fields, hãy chọn các tham số cần thiết để bốc khối lượng như: Comments, Length, System Type, System Abbreviation và Size Cuối cùng, nhấn OK để tạo bảng bóc tách khối lượng.
Hình 4.8: Bảng New Schedule chọn các thông số bốc khối lượng
Hình 4.9: Bảng Schedule Properties chọn các thông số cần bốc khối lượng
- Sau khi hoàn thành các bước trên ta được các bảng số liệu bốc khối lượng như hình 4.10 và hình 4.11:
Hình 4.10: Bảng bốc khối lượng ống gió
Hình 4.11: Bảng bốc khối lượng ống nước
Sau khi hoàn thành bảng bóc tách khối lượng từ Revit, bạn có thể dễ dàng xuất ra file Excel để quản lý Để thực hiện điều này, hãy chọn File, sau đó chọn Export và tiếp theo là Reports để xuất ra file Notepad với đuôi txt.
133 hình 4.12 Sau đó ta mở file Notepad bằng phần mềm Excel và save as để lưu file bóc khối lượng đó như hình 4.13
Hình 4.13: Xuất ra bản Excel