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

Энергоэффективная вентиляция торгового центра в Сибири

В статье приведены результаты внедрения систем вентиляции на основе роторных рекуператоров, обеспечивающих наибольшую эффективность утилизации теплоты из типов теплоутилизаторов, нашедших массовое применение. В качестве примера рассмотрен действующий торговый центр строительных материалов в Новосибирске, построенный в 2011 году (площадь объекта – 16 000 м2).

Интерес к теме вызван тем, что в Сибири длинный отопительный период – 230 суток, средняя температура зимой достаточно низкая – 8,7 °С, а расчетная температура зимой составляет – 39 °С. Это предъявляет определенные требования к системам отопления и вентиляции, ввиду огромной тепловой нагрузки строительных объектов, особенно больших.

Классический подход, реализуемый на подобных объектах, – прямоточные системы вентиляции. Как видно на рис. 1, большая часть тепла расходуется на теплоснабжение калориферов (62 % всего тепла), а не на отопление, как принято обычно думать. И это при том что кратность обмена воздуха для подобных объектов бывает не более 2 в час, а в нашем примере равна 1, что, в общем-то, минимально при 100 %-ном заполнении.

Структура энергопотребления ТЦ

Рисунок 1.

Структура энергопотребления ТЦ

Разумеется, чтобы построить такой объект, необходимо оплатить техническое присоединение к теплосетям, иначе говоря, нужны немалые средства, чтобы купить 3 Гкал/ч тепловой энергии. И 62 % этих средств инвестор потратит на тепло для будущих калориферов вентиляционного оборудования. Такая же раскладка ждет собственника здания при плате за потребленное тепло – эксплуатация. Собственно, мы наблюдаем в Сибири множество объектов, красивых снаружи, но с неработающими системами вентиляции внутри, вернее, с исправными системами, которые собственник здания сознательно не включает из-за высокой стоимости эксплуатации. Самое интересное то, что при строительстве, после оплаты технических условий, в дальнейшем инвестор может попытаться сэкономить и купить самое дешевое оборудование – например, радиальные вентиляторы и калориферы типа кСк – и недорогую автоматику. Однако цена покупки тепла для калориферов настолько велика, что для инвестора было бы выгоднее купить качественное оборудование и сэкономить на технологическом присоединении, как мы покажем дальше.

Итак, возвращаемся к энергоэффективным принципам. Если теплопотери через ограждающие конструкции можно существенно понизить за счет современных эффективных конструкций, то посмотрим, что можно сделать с теплоснабжением калориферов приточных систем.

Самое время вспомнить про роторные рекуператоры, достоинством которых является высокий КПД, в том числе по переносу явного тепла, что нам и нужно в первую очередь. Другим достоинством является их меньшая уязвимость с точки зрения обмерзания, но это в случае хорошей автоматики и надлежащего алгоритма работы. Поэтому можно сказать точнее – ротор имеет более широкие возможности по регулированию КПД, от 0 % до максимального значения, таким образом, возможно найти приемлемое значение точки росы на стороне отработанного воздуха. Так или иначе, при выборе надлежащего оборудования, автоматики, должной наладке мы получаем работающие системы в условиях климата Сибири. Следует отметить, что в большинстве случаев в общественных зданиях, торговых центрах и бизнес-центрах специально приточный воздух не увлажняется. Иначе говоря, в помещения подается воздух с низким влагосодержанием. Не беремся обсуждать, насколько это неправильно с точки зрения создания условий, необходимых для людей, но это почти всегда так. Непонятно, чем обусловлена такая практика – инвесторы ли решили экономить на качестве микроклимата, или проектировщики решили упростить работу, но факт остается фактом – в Сибири почти нет проектов с контролем относительной влажности в помещениях зимой. Значит, предварительный подогрев приточного воздуха перед ротором не требуется. Если бы стояла задача поддерживать относительную влажность на уровне, предположим, 30 %, то потребовался бы предварительный подогрев воздуха перед ротором. В нашем случае ТЦ относится к «сухим» объектам, поэтому предварительного нагрева нет, уличный воздух сразу после фильтрации поступает на ротор.

На рис. 2. приведена I-d диаграмма работы приточно-вытяжного агрегата с ротором. Торговый зал рассчитан на 1 500–2 000 посетителей, при воздухообмене 74 000 м3/ч, тип роторов – энтальпийные, влагосодержание вытяжного воздуха из торгового зала будет около 1,5 г/кг.

I-d диаграмма работы приточно-вытяжного
агрегата с ротором

Рисунок 2.

I-d диаграмма работы приточно-вытяжного агрегата с ротором

Стоит заметить, что это уже критичная величина с точки зрения обмерзания ротора, и если делать расчет на большее количество людей, в этом случае потребуется увеличенный воздухообмен. Поскольку торговый зал имеет высоту порядка 10 м, в верхнем уровне накапливаются теплоизбытки от освещения и людей, поэтому отработанный воздух забирается вверху торгового зала через переточные решетки в стенах технических помещений. При этом температура отработанного воздуха из торгового зала зимой составляет +23 °C. Температура приточного воздуха после ротора – +7 °C, относительная влажность 13 %. Остается лишь догреть приточный воздух до +16 °C. Расчетная тепловая мощность для торгового центра, построенного по такому принципу, приведена на рис. 3. Как мы видим, требуется не 3,00, а 1,44 Гкал/ч тепла.

Структура энергопотребления ТЦ с роторным рекуператором

Рисунок 3.

Структура энергопотребления ТЦ с роторным рекуператором

По такому принципу построен торговый центр строительных материалов и инструментов на ул. Б. Хмельницкого в Новосибирске.

На самом деле стоимость покупки энергоэффективного вентиляционного оборудования сопоставима с разницей в цене покупки технических условий стандартного и эффективного вариантов. Также есть разница в стоимости при строительстве автономной котельной: если на участке есть газ, то необходимо согласование лимита его потребления и капитальные затраты на строительство котельной. Иными словами, разница в 1,6 Гкал/ч может перекрыть стоимость всего оборудования для общеобменной вентиляции, и в этом случае не придется ждать, когда оборудование окупится, – оно окупится сразу. Поэтому очень важно обладать необходимыми компетенциями, чтобы при расчете тепловых нагрузок на стадии предпроектной проработки учесть все возможные варианты и технологии построения инженерных систем для выбора оптимального соотношения капитальных затрат для конкретного объекта. В конце концов, инвестору необходимо получить хорошее качество объекта при возможно меньших суммарных затратах средств. Ну и разумеется, если энергоемкость объекта будет существенно ниже, чем у аналогичных по назначению и масштабу, привлекательность такого объекта и его коммерческая стоимость, безусловно, будут выше.

На данном объекте имеются две вентиляционные камеры, первая находится на втором этаже АБК, вдоль фасада (рис. 4), вторая – на втором этаже тыльной стороны, где расположено помещение разгрузки и фасовки товара. В каждом техническом помещении находятся по три приточно-вытяжных агрегата с роторным рекуператором, производительностью 18 500 м3/ч каждый. Из шести агрегатов четыре обслуживают торговый зал, остальные используются для вентиляции зоны разгрузки, АБК, кафе, бутиков на первом этаже.

Вентиляционная камера

Рисунок 4.

Вентиляционная камера

Для повышения эффективности воздухообмена часть приточного воздуха поступает в нижнюю зону, например, в зоне разгрузки товара весь приточный воздух раздается на высоте ниже 2 м от пола, и полноценная вытесняющая вентиляция органи-зована в кафе. Отработанный воздух в кафе забирается переточными решетками, размещенными в подвесном потолке. Зонты местных отсосов выполнены с притоком для увеличения эффективности локализации запахов. Основная масса приточного воздуха в торговый зал подается через сопловые воздухораспределители (рис. 5) – это единственный способ гарантированно подать воздух в нижнюю зону, где невозможно опустить воздуховоды из-за стеллажей с товаром.

Основная масса приточного воздуха в торговый зал подается через сопловые воздухораспределители

Рисунок 5.

Основная масса приточного воздуха в торговый зал подается через сопловые воздухораспределители

Для раздачи воздуха в офисной части объекта применены воздухораспределители вихревого типа. Это наилучший способ снизить сквозняки и подвижность воздушных масс на рабочих местах в случае подачи охлажденного воздуха летом.

Из технических средств, позволяющих экономить энергоресурсы на эксплуатацию систем вентиляции, на данном объекте применены активные датчики контроля СО2, некоторых других газовых агентов и пыли. Эти датчики основываются на комплексе загрязняющих веществ, не только двуокиси углерода или пыли. Ведь бывают сильнопахнущие строительные материалы, краски и прочие товары, и судить о необходимом воздухообмене только по количеству людей было бы ошибочно. Датчики имеют выходные сигналы 4–20 мА (или 0…10 В) и подключены к контроллерам системы автоматизации. Таким образом, существует возможность автоматически управлять количеством приточного и вытяжного воздуха в зависимости от качества отработанного воздуха. Попробуем обосновать целесообразность такого решения. Потребляемая мощность вентиляторов первого приточно-вытяжного агрегата составляет 20 кВт, режим работы ТЦ – 12 ч ежедневно, значит, при 100 %-ной загрузке оборудования расход средств на оплату электроэнергии составит 20 x 12 x 365 x 2,6 = 227 760 руб./год. Эти затраты можно снизить примерно на 40 %, и при цене датчика 500 евро мы видим эффективность такого метода.

Фильтрация приточного воздуха выполнена двухступенчатой – фильтры панельного типа G4 и карманные фильтры тонкой очистки F7. Есть как минимум две причины применения фильтров класса F7. Первая причина – законодательного характера: есть ГОСТ Р ЕН 13 779 «Вентиляция в нежилых зданиях. Технические требования к системам вентиляции и кондиционирования». К сожалению, мало кто знает про его существование, а между тем этот стандарт очень полезен и содержит много разумной информации. Что касается фильтрации, то для таких крупных городов, как Новосибирск, воздух на улице характеризуется как «очень загрязненный», и для его удовлетворительной очистки класс F7 – это минимум. Поразительно, но существует много административных объектов уровня А с фильтрами G3 или G4. Вторая причина, по которой стоит задуматься над надлежащей очисткой воздуха, имеет более практический характер. Дело в том, что пыль довольно быстро загрязняет сети вентиляции изнутри и разрушает узлы и элементы вентиляционного оборудования, в частности рабочие колеса вентиляторов, валы, подшипники и т. д. Экономически выгоднее вовремя менять фильтры и не использовать дешевые неэффективные фильтры, чем раз в три года производить капитальный ремонт оборудования. Есть еще один аспект – низкокачественные фильтры вызывают повышенное сопротивление, их быстрый выход из строя и рост перепада давления приводят к повышенному расходу электроэнергии на привод двигателей вентиляторов. Стоит вспомнить о размере платы за электроэнергию всего лишь для одного агрегата, приведенной выше, и о том факте, что от 40 до 60 % мощности вентиляторов расходуется на преодоление сопротивления фильтров. И эта доля еще увеличивается в случае центральных кондиционеров с фильтрами класса H10 и выше для медицинских задач и чистых комнат. Поэтому имеет смысл посмотреть на затраты в комплексе – т. е. суммировать цену фильтров и стоимость энергетических затрат за период эксплуатации.

Показатели, достигнутые на данном торговом комплексе:

  • снижение расчетной тепловой мощности зимой на 1,6 Гкал/ч;
  • сокращение расходов на эксплуатацию на 4,7 млн руб. ежегодно;
  • гибкая система автоматизации с регулированием по реальной потребности.

Литература

  1. Рубцов А. С. Повышение энергоэффективности инженерных систем торгово-развлекательных центров // АВОК. – 2012. – № 8.
  2. Тарабанов М. Г., Прокофьев П. С. Роторный утилизатор теплоты: результаты экспериментальных исследований // АВОК. – 2011. – № 7.
купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №2'2013

распечатать статью распечатать статью


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