Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 621-80-48 Секретарь (тел./факс) ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"
(495) 107-91-50

АВОК ассоциированный
член

Опыт проектирования и эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха зданий учебных центров

Продолжение. Первую часть статьи читайте в журнале «АВОК», 2007, № 3, с. 22–30.

3. Рекомендации по выбору принципиальных схем тепло- и холодоснабжения и особенности их эксплуатации

На основании рассмотренных особенностей В и КВ различных помещений можно сформулировать рекомендации по выбору принципиальных схем Т и Х и особенностям их эксплуатации.

Иерусалимский университет. Кампус общественных наук. Спортивный центр

Рисунок 1.

Иерусалимский университет. Кампус общественных наук. Спортивный центр

3.1. VAV-системы

VAV-системы как принципиальная схема обеспечения воздухообмена и поддержания параметров микроклимата в помещениях учебного центра своего применения не нашли.

С полным уважением относясь к опыту США в области проектирования и эксплуатации VAV-систем, все же схемы, отработанные в странах Юго-Восточной Азии, когда функции подачи свежего воздуха и поддержания параметров микроклимата делятся между системами ПВУ и системами доводчиков (фэнкойл, VRF и др.), запитанными от центральной, зональной или центрально-зональной системы Т и Х, представляются нам предпочтительными.

Не нашли своего применения и разновидности VAV-систем, такие как общая система подачи свежего воздуха высокого или среднего давления и вентиляторная/безвентиляторная «индуктивная» коробка («mixing box») у каждого потребителя. Несколько таких установленных систем вызвали серьезные нарекания со стороны потребителей и довольно быстро прекратили свое существование. Подобное отношение к VAV-системам может, в частности, объясняться квалифика-цией обслуживающего персонала и его способностью понять и обеспечить работу VAV-систем во всех ее проявлениях.

В тех случаях, когда все же следует избегать прокладки трубопроводов воды (например, в библиотеках), рекомендуется вместо VAV-системы рассмотреть VRF-систему.

Следует отметить, что VAV-системы как системы поддержания баланса воздуха в здании (без выполнения параллельно функций поддержания параметров микроклимата) вполне приемлемы, в частности, как системы компенсации объемов воздуха, удаляемого от вытяжных лабораторных шкафов.

Кампус медицинских наук. Студенческий центр

Рисунок 2.

Кампус медицинских наук. Студенческий центр

3.2. Сплит-кондиционеры

О сплит-кондиционерах написано немало, специальная литература богата статьями о надежности, функциональности, долговечности и экономической целесообразности их применения как основного проектного решения по сравнению с центральными или зональными системами холодоснабжения на воде или VRF-системами. На сегодняшний день сплит-кондиционер превратился в электроприбор, который можно купить в магазине, как утюг или чайник, и получить соответствующее покупке качество. Однако то, что годится для частного лица, не годится для общественного здания и особенно для учебного центра. Вряд ли можно выразить отношение к сплит-кондиционерам точнее, чем это сделано в [3]: «…зачем нужен красивый, бесшумный, дешевый, компактный и т. д. кондиционер, если он в один прекрасный день ломается… Как правило, все поломки происходят в период пиковых нагрузок…».

В дополнение ко всем «за» и «против» следует отметить два дополнительных аспекта против применения сплит-кондиционера – наружная эстетика и техобслуживание. Применение сплит-кондиционера как основного решения для кондиционирования офисных помещений или как местных доводчиков для других комнат многоэтажного и многокомнатного учебного центра может превратить это здание в «куст малины», где в качестве ягод выступят блоки компрессоров, усыпавшие фасады здания. Кроме того, огромное количество единиц сплит-кондиционеров потребует техобслуживания на постоянной основе, что, несомненно, скажется на годовом бюджете эксплуатации здания.

Следует избегать установки сплит-кондиционера как основного принципиального решения схемы кондиционирования здания. Исключение составляют точечные решения, как, например, кондиционирование помещений серверных и пр.

Кампус прикладных наук. Здание физических, химических и биологических учебных лабораторий

Рисунок 3.

Кампус прикладных наук. Здание физических, химических и биологических учебных лабораторий

3.3. Системы с тепловыми насосами (водяной конденсатор) у каждого потребителя

Системы с тепловыми насосами, использующие в качестве источника охлаждения/нагрева конденсаторов водяной контур с t = 28–30 °C, не нашли своего применения в основном из-за создаваемого в здании высокого уровня шума, стоимости и отсутствия необходимости в индивидуальных финансовых расчетах.

3.4. Источники энергии для систем В и КВ учебных центров

Источники энергии по уровню централизации можно разделить на 5 типов:

• центральные (центральная котельная, холодильный центр), обслуживающие кампус;

• зональные (автономная котельная, зональная система подготовки холода – чиллер, VRF), обслуживающие здание учебного центра;

• местно-зональные, обслуживающие этаж в здании центра (поэтажные VRF) или крупное помещение, например, лекционный зал;

• местные (СПК, миницентральные системы DX);

• комбинации источников.

Жидким теплоносителем в системах В и КВ является вода. Климатические условия не требуют применения гликоля в качестве холодоносителя.

По принципу выработки и подачи энергии источники можно разделить на 5 типов:

• центральные и автономные котельные на жидком и газообразном топливе;

• электрические нагреватели прямого нагрева воздуха;

• компрессионные чиллеры (в том числе тепловые насосы) для подготовки тепло- и холодоносителя;

• абсорбционные холодильные установки;

• установки когенерации и тригенерации (одновременная выработка электрической, тепловой и холодильной энергии).

Кампус общественных наук. Учебный центр для иностранных студентов

Рисунок 4.

Кампус общественных наук. Учебный центр для иностранных студентов

Последний тип системы представляет собой установку турбинного или дизельно-моторного типа, которая в результате сжигания природного газа или легкого мазута вырабатывает электроэнергию на общие нужды, а также готовит горячую воду 90 °С или пар на нужды общего тепло-снабжения и теплоснабжения абсорбционных холодильных установок.

При наличии центральных систем тепло- и холодоснабжения в здании или вблизи него следует отдавать предпочтение присоединению ПВУ и местных доводчиков к таким системам. Исключение могут составлять:

• Кафетерии – из-за необходимости финансового расчета с частным предпринимателем.

• Аудитории и лекционные залы на 100 и более человек – в редких, но возможных случаях, когда утвержденный график пуска центральных систем находится в явном противоречии с требованиями помещения.

• Помещения с серверами и шкафами связи – из-за круглогодичных требований к подаче холода.

Для обеспечения «сглаживания» противоречий между графиком пуска центральных и зональных систем и потребностей здания учебного центра в утреннем разогреве помещений и в холодные дни переходного периода следует устанавливать и запускать следующие системы местного подогрева:

• Ступенчатые местные электрические нагреватели, установленные на ответвлениях приточной системы в каждую комнату, для подогрева воздуха на 5 °С. При данном способе имеет место определенная экономия энергии за счет коэффициента одновременности, однако, этот вариант дорогой и, кроме того, увеличивается опасность возгорания из-за погрешностей монтажа «по месту».

• Зональные электрические нагреватели, установленные централизованно в ПВУ, позволяют производить плавное поддержание температуры в воздуховоде. Установка таких нагревателей централизованно и, как правило, на заводе-изготовителе со всеми проверками сводит опасность возникновения пожара к минимуму.

• Автономные котельные, обслуживающие здание целиком, в том числе и в отопительный сезон – при наличии соответствующих распоряжений.

• Тепловой насос, который летом может обеспечивать нагрузку по холоду совместно с основной системой холодоснабжения, а в «нестандартное» время может обеспечивать «разогрев», «подогрев» или даже основную отопительную нагрузку.

Зональные системы энергоснабжения следует устанавливать при отсутствии центральных.

Местно-зональные системы (автономный чиллер, автономная DX сплит-установка или крышный кондиционер) интересно рассмотреть для аудитории, «экономайзер» ПВУ которой не справляется с охлаждением зала 100 %-ной подачей наружного воздуха в переходный период.

Следует отдавать предпочтение присоединению к системам тепло- и холодоснабжения по четырехтрубной схеме или присоединению к системам с одновременным наличием тепловой и холодильной энергии от любых источников (например, трехтрубная VRF-система). Такие присоединения могут иметь следующие разновидности:

• Присоединение ПВУ и доводчиков здания к центральным тепловым сетям и к зональной холодильной машине. В этом случае имеет место гибкость в получении холода, несовпадения же между утвержденным графиком пуска центральной котельной и потребностями здания в тепле устраняются сезонным включением местного подогрева.

• Присоединение ПВУ и доводчиков здания к центральным сетям холодоснабжения и к зональной или местной системе подогрева – автономной котельной, электронагревателям и т. д.

• Присоединение ПВУ и доводчиков здания к двум зональным холодильным машинам типа тепловых насосов. В летний период обе машины покрывают холодильную нагрузку, в переходный период одна из машин переводится в режим нагрева и по двум отдельным трубам снабжает водой 45–50 °С локальные установки В и КВ. Кроме того, в зимний период один тепловой насос является резервом для другого. Простая и удобная схема.

• Двухтрубные VRF-системы с электронагревателями в ПВУ и местных доводчиках или трехтрубная VRF-система, позволяющая одновременный нагрев и охлаждение различных потребителей, – являются интересным решением. К недостаткам такого метода следует отнести его высокую начальную стоимость и стандартный ряд оборудования. Не на каждый объем воздуха и холодильную нагрузку можно подобрать ПВУ из такого стандартного ряда.

Проектирование и установка зональных двухтрубных систем для работы в режиме тепловых насосов должна быть ограничена. Нет никакой проблемы установить тепловой насос и обеспечить нагрев/охлаждение офисных помещений по двухтрубной схеме. В то же время применение такой схемы для компьютерных залов обречено на провал. Слишком быстрый переход от нагрева к охлаждению с целью поддержания параметров микроклимата, без обеспечения возможности охлаждения обратной воды хотя бы до 23 °С (процесс может занять 3–6 ч), приводит к остановке всей системы и порче компрессоров.

Компьютерный центр кампуса медицинских наук

Рисунок 5.

Компьютерный центр кампуса медицинских наук

3.5. Разное

ПВУ свежего воздуха и ПВУ, выполняющие функции нагрева воздуха на нужды отопления в местах большого скопления людей, должны быть оснащены резервным электродвигателем. Можно хранить такой двигатель в вентиляционной камере в упаковке, замена неисправного двигателя занимает 30–40 мин.

Необходимо обеспечить дублирование источников энергии для таких помещений, как компьютерные залы и классы. В случае выхода из строя основного источника холода, вдобавок к обычному и вполне понятному дискомфорту, могут выйти из строя компьютеры и потерять накопленную в них информацию. Эксплуатация таких помещений по своему отдельному годовому графику предопределяет закрепленное программой требование к установке местно-зональных источников энергии. Таким образом, такое техническое решение – установка теплового насоса в качестве источника холода для В и КВ с дублированием холодоснабжения от центральной системы, присоединение В и КВ к центральному теплоснабжению как к основному источнику тепла и использование теплового насоса как резерв, а также применение электронагревателей в качестве местного догрева в фэнкойле для покрытия кратковременных нагрузок – вполне отвечает всем требованиям и прекрасно работает.

Необходимость систем контроля и регулирования DDC (Direct Digital Control – прямой 1/0 контроль) или PLC (Programmable Logical Control – программный логический контроль) по-прежнему остается неясным вопросом для руководителей учебных заведений и не только. В самом деле, стоимость системы со всеми датчиками, контроллерами, программой, протоколами, линиями связи и компьютерной начинкой довольно высока, а пользу от нее ощутить довольно сложно. Поэтому первое, что отменяется как раздел проекта в случае превышения бюджета, – это системы DDC/PLC. И все же необходимо отметить, что такие системы, как минимум, дают возможность:

• Сократить штат и сэкономить время на попытку понять и устранить неисправности по месту.

• Экономить энергию за счет улучшения регулирования параметров и возможности легко программировать и перепрограммировать графики пуска систем.

• Накопить базу статистических данных в виде таблиц и графиков и выработать на ее основе программы эксплуатации похожих систем.

• Выявить тенденцию к неисправности задолго до действительной аварии.

Заключение

Учебные центры являются зданиями с большим количеством помещений разнообразного целевого назначения, и проектирование систем В, КВ и Т, Х для таких зданий является отнюдь не простой задачей.

Проектировщик должен понимать, что требования стандартов по объемам приточного/вытяжного воздуха и параметрам микроклимата никто не отменял.

Проектировщик должен понимать, что существуют рамки бюджета на капитальное строительство и никто не утвердит «лестницу на Луну», даже если она будет отвечать всем стандартам.

Проектировщик должен понимать, что системы В, КВ и Т, Х обслуживаются не профессорами, а просто квалифицированными техниками. Функционирование «системы-монстра», выполняющей все возможные в природе задачи, перегруженной заслонками, обводами, датчиками и регуляторами, обречено на немедленный провал, если ее действие и динамика ее работы будут непонятны обслуживающему персоналу.

Проектировщик должен понимать, что жизнь системы продолжается и после окончания ее проектирования, и после окончания ее монтажа. Причем жизнь системы в период эксплуатации, как предполагается, должна быть значительно длиннее, чем в оба отмеченных периода. Не следует допускать существенного увеличения эксплуатационных затрат в угоду другим соображениям.

Проектировщик должен понимать, что на дворе 2007 год и заказчик ждет от него надежной, экономичной, современной, эстетичной и контролируемой системы. Причем как проектировщик соединит воедино все эти противоречащие друг другу требования, заказчика совершенно не интересует.

Поэтому целью проектировщика должно являться создание системы вентиляции и кондиционирования воздуха и схемы обеспечения ее энергоносителями на хорошем техническом (пусть и не идеальном) уровне. Должно быть обеспечено приемлемое соответствие всем стандартам – пусть не будет вытяжной системы, воздух «вытеснится» в коридор, а оттуда удалится через туалеты, пусть не будет 23 ± 0,1 °С, 23 ± 1,5 °С будет тоже хорошо. Пусть такая система имеет DDC с ограниченным объемом точек ввода/вывода и с возможностью расширения в будущем. Пусть такая система будет запроектирована с приемлемым разделением функций, проста и понятна в эксплуатации. Пусть такая система чуть-чуть выйдет за рамки бюджета – простят. Пусть такая система не сэкономит все, что только можно, в период эксплуатации, а сэкономит немного меньше – поймут. Если все это имеет место – можно заявлять об успехе.

Подобный подход полностью оправдывает себя в Иерусалимском университете, количество жалующихся не превышает 15 %, что по стандарту CEN CR 1752 является весьма уважаемым результатом.

Если же проектировщик «дает крен» в угоду одному из аспектов – система «умрет» либо на стадии проверки бюджета, либо при сдаче в эксплуатацию.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №4'2007

распечатать статью распечатать статью


Статьи по теме

Реклама
Реклама на нашем сайте
Rambler's Top100 Rambler's Top100 Яндекс цитирования



Кондиционирование, отопление, вентиляция

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте