Совмещенные системы вентиляции и воздушного отопления для складских помещений на базе компактных приточно-вытяжных агрегатов
Д. В. Капко, руководитель сектора научных исследований ООО «НПО ТЕРМЭК», otvet@abok.ru
А. Е. Иванов, главный архитектор проектов АО «ЦНИИПромзданий», член Cоюза архитекторов РФ
Г. В. Протасов, главный специалист ООО «НПО ТЕРМЭК»
В статье приведено решение совмещенной системы вентиляции и воздушного отопления для торгово-складского комплекса, которое позволило обеспечить высокую энергетическую эффективность представленного проекта.
В ряде публикаций отмечаются значительные преимущества систем воздушного отопления для помещений больших объемов (производственных, торговых, складских) [3–5] и помещений и зданий с переменным режимом обслуживания (школы, студенческие аудитории, храмы) [2, 5]. Основными из них являются:
В некоторых случаях системы воздушного отопления являются практически единственным технически реализуемым решением. Яркий пример такого решения – проект легкоатлетического манежа в г. Михайловград (с 1993-го – г. Монтана, Болгария) [1].
В данной статье приведен пример применения совмещенной системы вентиляции и воздушного отопления в торгово-складском комплексе «Касторама» (рис. 1) по адресу: Московская область, Ленинский район, с. п. Булатниковское, в районе пос. Битца, архитектурные и конструктивные решения которого были разработаны специалистами АО «ЦНИИПромзданий», инженерные решения внутренних систем жизнеобеспечения – ООО «НПО ТЕРМЭК».
Торгово-складской комплекс «Касторама»
Учет стандартов зеленого строительства
По желанию заказчика проектирование объекта велось с учетом требований зеленого стандарта LEED, в проекте были отражены требования следующих категорий этого стандарта:
Архитектурные и конструктивные решения
Для обеспечения соответствия зеленым стандартам в проект были заложены следующие архитектурно-планировочные решения:
Архитектура торгово-складского здания решена в объеме прямоугольной формы, размеры которого в плане составляют 72,0 × 163,2 м.
Ограждающие конструкции здания – многослойные сэндвич-панели толщиной 150 мм. Витражи, окна и входные двери выпол-няются из алюминиевых энергоэффективных профилей с двухкамерными стеклопакетами с применением низкоэмиссионных стекол (энергосберегающее стекло).
Цоколь здания – трехслойные самонесущие железобетонные панели типа «сэндвич» высотой 0,6 м от уровня земли, облицованные керамической плиткой. Двухэтажная часть имеет две лестничные клетки, обеспечивающие эвакуацию людей при пожаре. Одна из лестничных клеток поднимается на отметку кровли, в эксплуатируемую ее часть, где располагаются технические помещения котельной и насосной станции.
Здание состоит из следующих функциональных зон:
Основная часть здания торгового центра запроектирована одноэтажной. В административно-бытовой зоне здание имеет второй этаж на отметке +4,35 м.
Стены здания монолитные, железобетонные с утеплением снаружи на глубину промерзания экструдированными пенополи-стирольными плитами.
Инженерные решения систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и холодоснабжения
В торговом зале и складской зоне была предусмотрена совмещенная система вентиляции и воздушного отопления посредством компактных приточно-вытяжных агрегатов HOVAL с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха (рис. 2, 3). В этом режиме приточно-вытяжные агрегаты работают в отопительный сезон в рабочее время комплекса, в нерабочее время установки работают в рециркуляционном режиме (рис. 4).
Работа приточно-вытяжного агрегата в режиме нагрева с теплоутилизацией
Для обеспечения минимальных затрат на отопление локальной зоны над линией касс на уровне 3,5 м от пола были установлены гладкие водяные панели. Для оптимизации распределения температур и однородности качества воздушной среды по всему объему здания и для исключения застойных или сквозняковых зон воздушных масс в торговом зале и над линией касс предусмотрена круглогодичная работа потолочных лопастных реверсивных вентиляторов с изменяемым направлением движения воздуха. Включение вентиляторов происходит автоматически при разнице температур в верхней и нижней зонах более 5 °C. Таким образом удается добиться уменьшения времени работы приточных установок, экономии энергоресурсов и более комфортной среды для пребывания человека. Безусловно, такие решения рациональны и крайне эффективны при применении в крупных однообъемных зданиях общественного или промышленного назначения.
Графическое изображение воздушной струи, генерируемой в секции воздухораспределителя агрегатов Hoval в режиме нагрева
Графическое изображение воздушной струи, генерируемой в секции воздухораспределителя агрегатов Hoval в режиме охлаждения
Приточно-вытяжные агрегаты также используются в летний период в торговом зале в дневное время (с 8.00 до 22.00) в режиме вентиляции и охлаждения (рис. 5). Для этого в них установлены теплообменники-воздухоохладители, в которых приточный воздух охлаждается до +17 °C. В ночное время для выхолаживания торгового зала и экономии энергии на дневное охлаждение устраивается ночное проветривание: 50 % приточно-вытяжных агрегатов работают на приток (рис. 6), 50 % – на вытяжку (рис. 7). При этом запуск ночного проветривания предусмотрен при условии, что температура внутреннего воздуха не менее +23 °C, а наружного – не более +18 °C, в противном случае режим проветривания не осуществляется. Также летом при неработающей системе холодоснабжения для дополнительной вытяжной вентиляции используются фонари дымоудаления при температуре в зале более +22 °C. Открывание фонарей осуществляется как автоматически от датчика температуры, так и в ручном режиме. При этом приоритет автоматического управления фонарями отнесен к системе дымоудаления.
Работа приточно-вытяжного агрегата в режиме рециркуляции
В остальных помещениях в летний период в ночное время вентиляция выключена, в дневное – включена в обычном режиме. В санузлах офисной части включение вытяжных систем и освещения сблокировано с датчиками движения, установленными в этих помещениях, что также позволяет снизить тепло- и электропотребление. Холодоснабжение теплообменников-воздухоохладителей приточно-вытяжных агрегатов в теп-лый период года предусматривается с помощью центральной холодильной станции.
Работа приточно-вытяжного агрегата в режиме притока при ночном проветривании
Работа приточно-вытяжного агрегата в режиме вытяжки при ночном проветривании
В состав холодильной станции входят: холодильная машина номинальной производительностью 465,9 кВт, аккумулятор холода емкостью 2 676 кВт•ч, насосы, теплообменник, баки и арматура.
Применяемый аккумулятор холода использует скрытое тепло замораживания воды. Трубчатый змеевик погружается в бак с водой. По змеевику циркулирует раствор этиленгликоля, который, в зависимости от режима работы аккумулятора, намораживает либо растапливает лед на поверхности трубок змеевика. Схема системы холодоснабжения и подробное описание ее работы приведены в статье [6].
Основные показатели проекта приведены в таблице.
Основные показатели проекта
Наименование показателя
Величина показателя
Общая площадь здания, м 2
11 100
Строительный объем здания, м 3
88 800
Расход теплоты, кВт, в том числе — на отопление — на вентиляцию — на ВТЗ
939,6
373 312* 254,6**
Расход холода, кВт
653
Установленная мощность электродвигателей, кВт, в том числе — на вентиляцию — на воздушно-тепловые завесы — на отопление (с электроподогревом) — на противопожарные мероприятия (механическая вентиляция дымоудаления) — на холодоснабжение
334,767
Примечание. * – с учетом теплоутилизации вытяжного воздуха, ** – с коэффициентом одновременности работы завес 0,5.
Заключение
Предусмотренные проектом архитектурные, конструктивные и инженерные решения позволили не только обеспечить высокую энергетическую эффективность торгово-складского комплекса, но и в целом отнести проект здания к зеленому строительству, что подтверждено результатами проведения Всероссийского конкурса по экологическому девелопменту и энергоэффективности Green Awards и присуждением проекту победы в номинации «Торговая недвижимость».
Ответ совершенно неверный. При воздушном отоплении необходимо обеспечить равномерный обогрев и предотвратить всплытие теплого воздуха вверх. Это достигается правильным подбором и расстановкой воздухораспределителей и расчетом температуры подаваемого воздуха. А при воздушном отоплении она всегда будет выше температуры РЗ. Допустимый перегрев также зависит от схемы воздухораспределения.
Надо будет или несколько ВОА ставить с большим объемом, или большую приточку тысяч на 200 м3/ч. И то и другое нерационально.
Потому, что это действительно примерно так. Потому что он знает. И пишет «в среднем». Потому что 1 кратностью не обогреть, а от 8 до 64 только ради воздушного отопления бессмысленно. Более точно определяется расчетом.
Группа: Участники форума Сообщений: 1295 Регистрация: 3.10.2007 Из: Санкт-Петербург Пользователь №: 11699
Вставлю свои пять коппеек. Объясните мне «манагеру», пожалуйста, что правильно называть воздухообменом.
Мне кажется, это понятие относиться к теме вентиляции.
«Манагеры» тоже должны знать терминологию не на уровне «мне кааааэтца» и не по каким-то сомнительным источникам, а по нормативным документам.
Из каких «сочинений» взяты эти слова «коэффициент воздухообмена»? В вентиляционной науке коэффициент воздухообмена никакого отношения к объемам не имеет. Это параметр, по которому, в зависимости от способа организации воздухообмена, вида воздухораспределителей и доли поступлений тепла в РЗ определяется температура и концентрации в удаляемом воздухе.
Воздух подавался ВЭСами в направлении РЗ, и сразу всплывал. Под перекрытием вообще «сауна», а внизу холод. Заставили местного главного механика (отопление на нем висело) отключить лишние ряды, оставить только два. Это за час сделали, благо арматура на рядах была. Температура притока упала до +30, а в РЗ поднялась до +15.
Воздушное отопление совмещенное с приточной вентиляцией
Системы воздушного отопления работают по принципу рециркуляции воздуха в доме, нагревая или охлаждая помещения до заданной температуры. При этом в качестве теплоносителя используется сам циркулирующий воздух. В современных домах, построенных по энергосберегающим технологиям, помимо контроля температуры, необходимо обязательно регулировать качество воздуха, а именно содержание углекислого газа (почему это жизненно важно см. стать про СО2).Другими словами, необходима эффективная вентиляция, которая предусматривает, обычно, приточную установку с фильтром и нагревателем приточного воздуха, с вентилятором и системой подающих воздуховодов. В системе воздушного отопления подающие воздуховоды уже есть.Можно ли их использовать для вентиляции? Можно и нужно! Более того, можно с успехом использовать для вентиляции уже имеющиеся в системе воздушного отопления системный фильтр, вентилятор и нагреватель воздуха! Просто надо подмешать свежий уличный воздух к воздуху, забираемому из помещений дома, как это показано на Рис.1.
Смесь воздуха из помещений и свежего приточного воздуха очистится в фильтре от механических включений, подогревается на нагревателе (или охлаждается внутренним блоком кондиционера) и с помощью вентилятора подаётся в помещения дома посредством подающих воздуховодов. Использованный воздух(с повышенным содержанием СО2) забирается из помещений с помощью возвратных воздуховодов, к нему подмешивается свежий воздух и так по кругу… Но, для того чтобы подмешать определённое количество свежего воздуха в дом надо такое же количество использованного воздуха удалить из него. Делается это через санузлы и технические помещения. Туда воздух подаётся, но оттуда не забирается, а удаляется через вытяжку.Также, по понятным, причинам, удаляется наружу воздух из кухонной вытяжки.Для регулирования количества поступающего с улицы воздуха устанавливается механическая заслонка или заслонка с приводом.Механическая заслонка самый простой и дешевый способ регулирования количества приточного воздуха, но ей не получится управлять удаленно или автоматически.
Заслонка с электрическим приводомможет управляться с помощью контроллера углекислого газа (Фото1)
При такой конфигурации уличный воздух будет поступать в помещение только тогда, когда это необходимо, что позволит значительно экономить на вентиляции помещений в те часы, когда в доме никого нет.
Можно поступить и проще:контроллер СО2, включается в цепь управления вентилятором системы воздушного отопления. Дело в том, что подмес свежего воздуха в дом происходит только тогда, когда система воздушного отопления работает в рабочем режиме (нагрев или охлаждение) и системный вентилятор работает на рабочих оборотах, осуществляя механическую подвижку воздуха в доме. При достижении на системном термостате установленной температуры, рабочий режим нагрева (охлаждения) выключается, вентилятор останавливается и, соответственно, останавливается и приток свежего воздуха в дом. Если же контроллер СО2 показывает, что уровень углекислого газа превышает установленное на нем значение, то системный вентилятор включается контроллеромавтономно на обороты рабочего режима (без нагрева или охлаждения), поддерживая таким образом приток свежего воздуха до снижения концентрации СО2. Это, так называемый, режим «Проветривания».
Уникальной особенностью оборудования «АТМ Климат» является режим «Фоновая вентиляция», которого нет в оборудовании других производителей. Этот режим аналогичен режиму «Проветривание», но позволяет устанавливать небольшую (фоновую) скорость вентилятора специально для этого режима. Это даёт возможность сохранить приток свежего воздуха в небольших количествах при практически незаметной подвижке воздуха в системе, что способно поддерживать постоянное ощущение свежести воздуха в доме. Кстати, и этот режим можно включать или выключать контроллером СО2 для экономии энергоресурсов.
Максимальный объем поступаемого воздуха с улицы в систему зависит от сечения приточного воздуховода и вытяжной трубы.
Надо помнить, что удаляемый из дома вытяжной воздух уносит с собой и значительное количество тепла (или холода при использовании кондиционера). Для сохранения этого тепла (холода) с успехом можно воспользоваться приточно-вытяжной установкой с встроенным рекуператором. Рекуператор – это, как правило, пластинчатый теплообменник в котором происходит передача тепла (холода) от одного потока воздуха к другому. Типичная схема установки рекуператора показана на Рис.2.Как видно из схемы в рекуператоре происходит нагрев (охлаждение) приточного воздуха за счет вытяжного воздуха.
Этот вариант рационально использовать при отоплении дорогими теплоносителями (электричество, дизельное топливо и т. д.), так как рекуператор может значительно снижать затраты на нагрев (охлаждение) приточного воздуха (рекуперация до 80% в зависимости от модели и производителя установки).
Выводы: Вентиляция встраивается в систему воздушного отопления наиболее просто и органично. При этом, в самом простом случае, не требуется дополнительного оборудования и прокладки специальных подающих воздуховодов. К тому же, часто система вентиляции на дом стоит примерно столько же, сколько стоит вся система воздушного отопления с функцией вентиляции!
Отопление дома при помощи приточно-вытяжных систем подачи воздуха
Эффективная система отопления — это важнейшая составляющая любого дома. Многие домовладельцы хорошо знакомы с традиционной водяной системой, однако далеко не все имеют представление об альтернативном методе отопления с помощью воздуха. Обо всех нюансах организации воздушной системы обогрева и её преимуществах мы расскажем в статье.
Принцип работы
Основой воздушной системы прогрева является непрерывная подача и распределение тёплого воздуха по помещениям, а с ролью ключевого элемента справляется теплогенератор. Именно он отвечает за нагрев воздушной массы до 45–65 °С, которая затем через воздуховоды поступает в комнаты.
Наиболее популярны сегодня теплогенераторы, работающие на газе или электричестве. В современных энергоэфективных домах вместе с воздушным отоплением используются геотермальные теплогенераторы, солнечные коллекторы и другие, чистые источники энергии. Циркуляция воздуха может быть организована следующими способами:
Важно понимать, что прогрев помещения воздухом предполагает сложный процесс регулирования тепла, ведь непосредственно нагрев воздуха дополняется ещё и вентилированием помещений.
1. Блок подготовки воздуха. 2. Внешние воздуховоды. 3. Внутренний воздуховод приточный. 4. Внутренний воздуховод вытяжной. 5. Воздухораспределительная решётка или диффузор
Преимущества отопления домов воздухом
Среди преимуществ можно выделить следующие:
Несмотря на свою эффективность и рациональность, система не лишена и ряда недостатков, например, в отапливаемом доме нередким гостем является шум. Для равномерного прогрева требуется активная циркуляция воздуха в помещении. Требуется точный расчёт и выверенное распределение воздуховодов, чтобы устранить перепад температур у пола и под потолком, и при этом не создавать сильных сквозняков и воздушных потоков.
Для скрытной установки каналов приточно-вытяжной вентиляции используются плоские каналы прямоугольного сечения
Полноценное кондиционирование воздуха предполагает контроль влажности и фильтрацию, что усложняет конструкцию системы отопления. Для равномерного распределения требуется разветвлённая и сбалансированная сеть воздуховодов, которые можно проложить только в ходе строительства дома или капитального ремонта.
Воздушное отопление вполне резонно объединяется с системой вентиляции. С требованиями к функционированию и производительности данных систем можно ознакомиться в Своде правил СП 60.13330.2012 и СНиП 41–01–2003. При самостоятельном проектировании и сборке воздушного отопления не стоит забывать о различных требованиях к вентилированию жилых помещений, кухни, ванной комнаты и подсобных помещений.
Виды воздушных систем обогрева
По принципу работы отопление воздухом может быть прямоточным и рециркуляционным. Каждый из этих способов имеет свои специфические особенности и рекомендации при проектировании и эксплуатации.
Прямоточная
Схема функционирования достаточно проста:
Объём воздуха на подаче и вытяжке подбирается для обеспечения требуемой кратности воздухообмена и зависит от внутреннего объёма всех отапливаемых помещений. На подаче воздуха должно быть немного больше для создания повышенного давления в доме, чтобы исключить подсос холодного воздуха из щелей, окон и дверей.
Данная система предельно просто реализуется, но очень затратная в эксплуатации. Теплогенератору необходимо в прямоточном режиме нагреть холодный воздух с улицы до комфортной температуры, при этом вытяжка активно сбрасывает ещё теплый воздух уже после первого прохода по помещениям. Отлично подойдёт для обогрева небольшого загородного дома или дачи.
Воздух из помещения не сбрасывается на улицу. Через вентиляционные каналы он возвращается к теплообменнику и вновь нагревается. Воздух в помещении многократно проходит по системе отопления, и для его нагрева требуется минимум энергии, необходимой лишь на восполнение естественных теплопотерь. Для такого метода обогрева характерна экономичность, однако в самом простом виде она не отвечает требованиям гигиены, ведь в замкнутой системе постоянно накапливается пыль и углекислый газ.
Система воздушного отопления с рециркуляцией эффективно использует повторно воздух из помещения, не выпуская тепло бесцельно наружу, но при этом обеспечивает доступ свежего воздуха с улицы.
Есть два варианта конструктивного исполнения:
В первом случае от теплогенератора горячий воздух поступает по вентиляционным каналам в помещения, там он остывает, под действием сил гравитации опускается вниз обратно к теплообменнику. Простая реализация и минимум начальных вложений сочетается с энергонезависимостью, однако малоэффективна для поддержания комфортного микроклимата. В здании образуется значительный перепад температуры воздуха возле пола и под потолком.
Схема гравитационной воздушной системы отопления. 1. Теплогенератор. 2. Воздуховоды. 3 Вентиляционные решётки на лини подачи с регулируемым жалюзи. 4. Вентиляционные решётки или диффузоры вытяжки
В сочетании с полноценной приточно-вытяжной системой вентиляции отопление с рекуперацией даёт максимальный эффект и полный контроль микроклимата в доме.
Из помещения воздух попадает в рециркуляцию, где проходит фильтры грубой и тонкой очистки. Часть сбрасывается на улицу, а его место занимает порция свежего воздуха, смешиваясь с рекуперацией. Далее следует нагрев и при необходимости увлажнение или осушение. Кондиционированный воздух вновь поступает в помещения.
Воздушное отопление с рециркуляцией является наиболее эффективным и продуманным. Энергия тратится только на восполнение теплопотери дома через ограждающие конструкции и в ходе обновления воздуха в оптимальном объёме, достаточном для создания комфортного микроклимата.
Блок подготовки воздуха и рекуперации. 1. Заслонки с управлением сервоприводом. 2. Входной воздушный фильтр. 3. Рекуператор.4. Карманный канальный фильтр тонкой очистки. 5. Канальные вентиляторы. 6. Теплообменник на подогрев. 7. Теплообменник на охлаждение. 8. Термодатчик. 9. Датчик влажности
Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией и предварительной подготовкой воздуха может выступать не только в качестве воздушного отопления. Теплообменник, входящий в состав комплекса подготовки, может использоваться как для нагрева, так и для охлаждения. Так один набор оборудования, комплект воздуховодов, управления и настройки обеспечат круглогодичный контроль микроклимата в доме.
Основным преимуществом воздушного отопления с рекуперацией и принудительной циркуляцией воздуха является наиболее полная автоматизация процесса. Поступление свежего воздуха может управляться датчиком углекислого газа или для обеспечения требуемой кратности воздухообмена, используются клапаны и задвижки с сервоприводами. Одним контроллером управляются вентиляторы, блок увлажнения и осушения, работа теплогенератора. Пользователь может задавать режим обогрева или охлаждения, активность системы по расписанию или даже в полностью автоматическом режиме, опираясь на показания датчиков влажности температуры и состава воздуха.
Входной канал для подачи свежего воздуха с канальным вентилятором и заслонкой, управляемой сервоприводом
Специфика самостоятельного монтажа
Сегодня существует немало компаний, готовых разработать и провести на объекте воздушное отопление. Впрочем, его можно соорудить и своими силами. Весь процесс начинается с выбора ключевого оборудования — источника тепла, теплообменников и набора компонентов для воздуховодов. С ролью источника успешно справится газовый теплогенератор. Чтобы определиться с выбором конкретного прибора, необходимо учитывать предстоящий расход топливных ресурсов, а также площадь дома или помещения.
Эффективно используется в качестве теплогенератора газовый котёл, однако куда эффектнее и практичнее будет смотреться твердотопливный котёл типа «Булерьян», гармонично вписанный в интерьер дома
Нужно сказать, что без схемы и проведения подробных расчётов не обойтись. Малейшая допущенная ошибка грозит поломкой теплонагревателя, появлением сквозняков и шума работающих агрегатов. Важно подобрать сечения воздуховодов так, чтобы воздух распределялся равномерно и без перекосов между отдельными ветками и каналами. Рассчитывается объём и кратность воздухообмена, соотношение рециркуляции с притоком и вытяжкой.
В качестве воздуховодов могут применяться:
Для минимизации теплопотерь воздуховоды снабжаются теплоизоляцией, которая одновременно снижает уровень шума как от работы компонентов системы отопления, так и распределение звука между помещениями.
1. Воздуховод оцинкованной стали круглого сечения. 2. Воздуховод гибкий гофрированный с утеплением 3. Воздуховод прямоугольного сечения. 4. Воздуховод жёсткий с утеплением. 5. Гибкий воздуховод
Комплект воздуховодов и соединителей из поливинилхлорида
В каждой комнате монтируются воздуховоды с решётками для распределения воздуха или полноценные внутренние блоки, с помощью которых можно задавать индивидуальный режим обогрева. Оптимально, если все работы по проектированию и установке системы производятся на стадии возведения дома. Воздуховоды в этом случае можно поместить в специальные ниши в стенах. Но если дом уже возведён, то для воздуховодов придётся соорудить фальшстены, подвесные потолки или иные конструкции, скрывающие элементы.
Стоимость
Конечная стоимость готовой системы индивидуальна для каждого дома, ведь в расчётах должны учитываться площадь обогреваемого помещения, модель и мощность нагревательного оборудования, общая длина воздуховодов, их количество и пропускная способность, затраты на оплату работ по монтажу и наладке оборудования, если этим будет заниматься сторонняя организация.
Компании, предоставляющие услуги по организации воздушного отопления, при расчёте стоимости учитывают следующие статьи расходов:
Средняя цена монтажа воздушного отопления под ключ в доме площадью до 100 м² составляет 3500–4500 рублей за 1 м².