Thiết kế và thi công hệ thống công nghệ hồ biểu diễn quy mô lớn bằng BIM Revit

Khác với hồ bơi thông thường, hồ nước được tích hợp trực tiếp vào khu vực sân khấu của một tổ hợp biểu diễn đa năng quy mô lớn. Vì vậy, hệ thống không chỉ cần bảo đảm nước sạch và ổn định mà còn phải phối hợp chặt chẽ với kết cấu, hệ cơ khí sân khấu, điện, Chiller và nhiều hệ MEP khác.

Quy mô nước của hệ hồ ở mức trên 1.000 m³. Trong hồ sơ tính toán kỹ thuật, thể tích dùng để thiết kế hệ lọc là 1.058 m³; tài liệu vận hành hoàn thiện ghi nhận tổng quy mô hệ hồ khoảng 1.400 m³.

Thiết kế bắt đầu từ bài toán vận hành, không phải từ việc chọn thiết bị

Với một hệ thống lớn như vậy, không thể đơn giản chọn một bơm lớn, một bồn lọc lớn rồi nối đường ống.

Trước tiên cần xác định:

nước phải được tuần hoàn trong bao lâu → cần lưu lượng bao nhiêu → chia thành bao nhiêu cụm lọc → đường ống phải đi như thế nào → thiết bị đặt ở đâu → hệ thống vận hành và bảo trì ra sao.

Theo cơ sở thiết kế, toàn bộ lượng nước cần được đưa qua hệ thống lọc và khử trùng trong khoảng 4 giờ.

Với thể tích tính toán 1.058 m³:

Lưu lượng yêu cầu ≈ 264,5 m³/h.

Phương án cuối cùng sử dụng 05 cụm bơm – bồn lọc, mỗi cụm vận hành khoảng 54 m³/h, cho tổng công suất xử lý khoảng:

270 m³/h – tương đương 270.000 lít nước mỗi giờ.

Đây là con số thể hiện khá rõ quy mô của hệ thống.

Toàn bộ hệ thống được thiết kế bằng BIM Revit 3D

Một trong những phần quan trọng nhất của dự án là mô hình hóa toàn bộ hệ thống bằng Autodesk Revit trước khi triển khai thi công.

Các cụm:

bơm – bồn lọc – van – header hút – header đẩy – UV – hóa chất – gia nhiệt – đường ống quanh hồ

đều được dựng trong không gian 3D.

Mục tiêu không phải chỉ để có hình ảnh đẹp.

Mô hình Revit được sử dụng để kiểm tra chính xác:

• cao độ từng tuyến ống;
• giao cắt giữa các hệ thống;
• xung đột với dầm và kết cấu;
• vị trí lắp đặt thiết bị;
• khoảng thao tác van;
• không gian tháo bơm;
• khoảng bảo trì bồn lọc;
• khả năng triển khai thực tế ngoài công trường.

Với một phòng máy có mật độ thiết bị cao và nhiều tuyến ống kích thước lớn chạy ở các cao độ khác nhau, việc xử lý các vấn đề này trên mô hình trước khi thi công giúp giảm đáng kể việc phải thay đổi tuyến tại hiện trường.

Từ mô hình BIM, đội thiết kế tiếp tục phát triển shop drawing phục vụ trực tiếp cho thi công.

05 module lọc vận hành song song

Thay vì phụ thuộc vào một cụm lọc rất lớn, hệ thống được chia thành 05 module độc lập.

Mỗi module gồm:

bơm → hệ van → bồn lọc cát → giám sát áp suất.

Hệ thống sử dụng 05 bơm lọc, mỗi bơm có lưu lượng khoảng 54 m³/h, cột áp khoảng 18,5 m.

Đi cùng là 05 bồn lọc áp lực đường kính khoảng 1.400 mm, sử dụng cát thạch anh làm vật liệu lọc.

Cách chia module giúp hệ thống linh hoạt hơn khi:

vận hành – rửa lọc – cô lập thiết bị – bảo trì – sửa chữa.

Nếu một cụm cần kiểm tra, không nhất thiết phải dừng toàn bộ hệ thống.

30 van điện và PLC điều khiển quá trình lọc

Một điểm khác biệt rõ rệt so với phòng máy hồ bơi nhỏ là hệ thống không sử dụng van đa chức năng thao tác thủ công.

Mỗi bồn lọc được bố trí 06 van điện.

Với 05 bồn:

05 × 06 = 30 van điện

chỉ riêng cho hệ thống lọc.

PLC điều khiển các van để tự động thực hiện những chế độ chính:

FILTER – lọc bình thường
BACKWASH – rửa ngược
RINSE – rửa sạch sau Backwash
CLOSED – cô lập bồn lọc.

Điểm quan trọng là PLC không cho phép bơm chạy ngay lập tức.

Trình tự được kiểm soát:

dừng bơm → chuyển van → xác nhận trạng thái van → mới cho phép bơm hoạt động.

Logic interlock này giúp hạn chế trường hợp bơm hoạt động khi đường nước đang bị đóng hoặc van chưa chuyển hết hành trình.

Bồn lọc tự thực hiện Backwash và Rinse

Sau một thời gian vận hành, cặn bị giữ lại trong lớp cát làm tổn thất áp suất qua bồn tăng lên.

Hệ thống theo dõi áp suất tại từng cụm lọc. Khi cần làm sạch, PLC thực hiện chu trình:

dừng bơm → chuyển van sang Backwash → rửa ngược lớp cát → dừng bơm → chuyển sang Rinse → rửa sạch → trở lại chế độ Filter.

Backwash thường kéo dài khoảng 3–5 phút, sau đó Rinse khoảng 1–2 phút để ổn định lại lớp vật liệu lọc trước khi nước được trả về hồ.

Nhờ đó công tác rửa lọc được chuẩn hóa theo một quy trình thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào thao tác của người vận hành.

Không chỉ lọc cặn: nước còn được UV và kiểm soát hóa chất tự động

Dây chuyền xử lý được tổ chức theo nguyên lý:

Hồ → thu nước → bơm → lọc cát → UV → kiểm soát hóa chất → gia nhiệt → trả nước về hồ.

Sau khi loại bỏ cặn cơ học, nước tiếp tục đi qua hệ UV công suất khoảng 300 m³/h, đủ khả năng tiếp nhận toàn bộ dòng tuần hoàn của hệ thống.

Song song với UV là bộ điều khiển chất lượng nước tự động.

Cảm biến liên tục theo dõi:

pH và ORP

sau đó bộ điều khiển ra lệnh cho bơm định lượng bổ sung hóa chất theo chất lượng nước thực tế.

Vùng vận hành được thiết lập khoảng:

pH: 7,2–7,6
ORP: 750–850 mV.

Nhờ vậy, hệ thống không chỉ làm cho nước “nhìn thấy trong” mà còn kiểm soát các thông số liên quan đến chất lượng và khả năng khử trùng.

Gia nhiệt nước cho hoạt động biểu diễn

Do người biểu diễn phải làm việc trực tiếp dưới nước, nhiệt độ cũng là một phần của bài toán công nghệ.

Thiết kế bố trí bộ trao đổi nhiệt công suất khoảng 200 kW, với mục tiêu nâng nhiệt độ nước từ khoảng:

22°C → 26°C.

Hệ thống gia nhiệt được phối hợp với hệ Chiller của công trình thay vì vận hành như một hệ độc lập.

Điều này cũng cho thấy hệ công nghệ hồ phải được thiết kế trong tổng thể MEP của toàn bộ công trình chứ không thể tách riêng.

Bể chứa 350 m³ giúp tiết kiệm nước khi bảo trì

Một giải pháp khá đặc biệt của dự án là bố trí bể chứa khoảng 350 m³ phục vụ công tác vận hành và bảo trì.

Khi cần hạ mực nước hồ, một phần nước có thể được bơm sang bể chứa thay vì xả bỏ hoàn toàn.

Sau khi hoàn tất công việc, nước có thể được bơm ngược trở lại hồ.

Giải pháp này giúp:

• giảm lượng nước phải xả bỏ;
• giảm thời gian cấp lại nước;
• giảm lượng hóa chất phải xử lý lại;
• rút ngắn thời gian đưa hệ thống trở lại hoạt động.

Quá trình chuyển nước được thực hiện bằng một bơm riêng kết hợp cụm van điện và tín hiệu mực nước để bảo vệ khi bể đầy hoặc cạn.

Thi công phải bắt đầu ngay từ giai đoạn kết cấu

Một hệ thống quy mô này không thể chờ hoàn thiện hồ mới bắt đầu lắp đường ống.

Nhiều tuyến phải được định vị từ trước khi đổ bê tông.

Các tuyến xuyên sàn, xuyên vách và thu đáy có kích thước lớn, trong đó có đường ống lên tới DN315.

Đây cũng là nơi mô hình 3D phát huy giá trị thực tế: những xung đột được xử lý trên máy tính trước sẽ giảm đáng kể việc đục sửa, thay đổi đường ống hoặc xử lý lại chống thấm ngoài công trường.

Từ mô hình 3D đến hệ thống vận hành thực tế

Sau khi hoàn thiện, hệ thống được commissioning theo từng công đoạn trước khi vận hành đồng bộ.

Các chế độ Filter, Backwash và Rinse được kiểm tra; bơm, áp suất, UV, hệ hóa chất, gia nhiệt và logic PLC được chạy thử trước khi bàn giao.

Đội vận hành sau đó được hướng dẫn cụ thể về:

khởi động – vận hành – rửa lọc – kiểm soát chất lượng nước – xử lý sự cố – bảo trì thiết bị.

Hồ sơ bàn giao còn bao gồm tài liệu vận hành riêng cho bơm, bồn lọc, UV, hệ hóa chất, tủ điện, tủ van và bộ trao đổi nhiệt.

Giá trị của một hệ thống được thiết kế đồng bộ

Điểm đáng chú ý của dự án không chỉ nằm ở những con số như:

hơn 1.000 m³ nước – 270 m³/h lưu lượng lọc – 05 bơm – 05 bồn lọc – 30 van điện – UV 300 m³/h.

Giá trị lớn hơn nằm ở cách toàn bộ hệ thống được triển khai:

Thiết kế công nghệ → tính toán thủy lực → BIM Revit 3D → phối hợp MEP → Shop Drawing → thi công → tự động hóa PLC → Commissioning → chuyển giao vận hành.

Kết luận

Đó cũng là cách chúng tôi tiếp cận các dự án hồ bơi, hồ biểu diễn và hệ thống tuần hoàn – xử lý nước có quy mô lớn và yêu cầu kỹ thuật cao. NTS Engineering cam kết mang lại giải pháp toàn diện, đồng bộ và tối ưu nhất cho từng công trình.