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
Summary:

Инженерные системы малоэтажных зданий. Часть 2. Системы климатизации

Engineering Systems of Low-Rise Buildings. Part 2. Climate control systems

A. L. Naumov, Vice President of NP «AVOK», General Director of LLC «NPO Termtek»

Keywords: convector, radiator, floor heating system, two-pipe heating system, supply ventilation system, mechanical exhaust ventilation

The second part of the article discusses heating, ventilation and air conditioning systems of individual homes that ensure comfortable living.

Описание:

Во второй части статьи рассмотрены системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для индивидуальных домов, позволяющие обеспечить удобное и комфортное проживание.

Инженерные системы малоэтажных зданий Часть 2. Системы климатизации

Продолжение. Начало статьи читайте в «АВОК», № 1, 2014

Система отопления

Система отопления включает в себя отопительные приборы, трубопроводы, регулирующую, запорную и воздухоспускную арматуру. На рынке представлена богатая гамма отопительных приборов от стальных и медных конвекторов, чугунных радиаторов до изысканных алюминиевых радиаторов. Приборы существенно отличаются по дизайну и цене: от 20 до 180 долл. США за 1 кВт тепловой мощности. При подборе отопительных приборов следует иметь в виду ряд обстоятельств. Теплоотдача, приводимая в описании приборов, соответствует стандартным условиям их теплотехнических испытаний, которые в разных странах различны. При использовании показателей теплоотдачи, соответствующих российским стандартам, полезно знать, что они получены при параметрах теплоносителя +110/+70 °C. Учитывая, что номинальный режим теплоносителя, обеспечиваемый автономными котлами в коттеджах, +85/+60 0C, количество отопительных приборов следует принимать с запасом в 25–30 %.

При использовании в системе отопления разнородных металлов (сталь – алюминий, медь – алюминий и т. п.) следует считаться с вероятностью электрохимической коррозии. Интенсивность коррозии может быть существенно снижена «размыканием» разнородных металлов пластиковыми или хромированными резьбовыми соединениями и применением специальных теплоносителей (дистиллированная вода, антикоррозионные антифризы).

Другой проблемой является химическая стойкость элементов системы отопления по отношению к антифризам, широко используемым в современных системах отопления. Наиболее уязвимыми элементами в системах отопления являются межсекционные прокладки радиаторов, уплотнительные прокладки насосов, кранов, регуляторов. Большинство иностранных фирм снимает свое оборудование с гарантийного обслуживания при применении теплоносителей, влияние которых на оборудование не проверено испытаниями фирм. Тем не менее в ряде случаев избежать применения антифризов не удается. Обеспечить герметичность систем отопления при применении антифризов возможно с использованием эффективных герметиков (пасты, ленты, мастики).

Для индивидуальных домов рекомендуется использовать двухтрубные системы отопления с насосной циркуляцией. На московском рынке в настоящее время широко представлены насосы немецких фирм Grundfos, KSB, Wilo, итальянских фирм Dab, Lowara. Насосы не требуют специальной смазки и профилактики; главное требование – обеспечение стабильного электрического напряжения с обязательным контуром заземления. Основная монтажная ошибка – несоблюдение горизонтальности оси электродвигателя насоса (угол наклона выпускного диффузора может быть любым).

Из числа современных схем систем отопления следует отметить системы напольного отопления и коллекторные системы с местными отопительными приборами. Коллекторная система отопления предполагает присоединение каждого из отопительных приборов к манифолдам (коллекторам). Такая схема отопления обладает наилучшей регулируемостью, тепловой и гидравлической теплоустойчивостью. Конструктивно система позволяет использовать скрытую прокладку трубопроводов. В отопительной и водопроводной технологии все шире используются новые материалы – трубопроводы из пластиковых материалов, медные трубопроводы. Пластиковые трубы изготавливаются из полипропилена, полистирола, полиэтилена.

Сейчас на первое место вышел сшитый полиэтилен PEX-a. Он сертифицирован для систем отопления с температурой до +85 0C на срок службы 50 лет. При таких параметрах теплоносителя альтернативы ему нет. По сравнению с металлическими стальными трубами пластиковые имеют значительно более низкое гидравлическое сопротивление, что соответствует большей на 20–30 % пропускной способности при том же развиваемом насосом давлении. Пластиковые и медные трубы дороже стальных, но трудозатраты на их монтаж существенно ниже.

Напольные системы отопления широко распространены в Европе, США и Канаде. Их отличает высокая степень тепловой комфортности, теплоустойчивость, скрытая прокладка трубопроводов. Предельная температура поверхности пола в помещениях с постоянным пребыванием людей ограничена санитарно-гигиеническими нормативами в западных странах на уровне +27…+28 0C, в России +26 0C, в ванных комнатах и бассейнах – на уровне +30…+31 0C. Теплосъем с 1 м2 пола в этой связи ограничивается величиной теплового потока в 40–50 Вт/м2.

В конце прошлого века и у нас, и в Европе были невысокие требования к теплозащите ограждающих конструкций, и удельные теплопотери составляли 80–120 Вт/м2 у нас, 60–80 Вт/м2 в Европе. В начале 2000-х годов были приняты достаточно жесткие нормативы по степени теплозащиты наружных ограждений, включая светопрозрачные наружные ограждения, и удельные теплопотери в холодный период года и теплопоступления в теплый период года уменьшились в 2–3 раза. На сегодняшний день нормальный уровень теплозащиты, в том числе и загородного коттеджа, обеспечивает в средней полосе удельные нагрузки на систему отопления (расчетные, т. е. максимальные, на которые и подбирается энергетическое оборудование) на уровне 40–60 Вт/м2. А с точки зрения кондиционирования и охлаждения эти нагрузки могут быть на уровне 30–40 Вт/м2. Таким образом, существенно изменился в лучшую сторону уровень теплозащиты, и это соответственно снизило нагрузки на инженерные системы. Это дало серьезный импульс для развития систем напольного отопления и охлаждения. В случае напольного отопления нормальная эксплуатационная температура +24…+26 0C. При такой температуре как раз можно обеспечить теплосъем (компенсацию трансмиссионных теплопотерь) на уровне 40–60 Вт/м2. А до этого, в 1990-е годы, только напольное отопление не могло компенсировать теплопотери и использовалось в сочетании с другими видами отопления (с отопительными приборами или с воздушным отоплением), что ухудшало и комфортность, и экономику систем. Сейчас же, по существу, данное препятствие снято. По системам охлаждения наблюдается подобная картина. Для компенсирования теплопоступлений и внутренних тепловыделений, которые могут возникнуть в большинстве объектов загородной недвижимости, достаточно обеспечить температуру пола +20…+22 0C. Также следует отметить, что выбор в пользу системы напольного отопления (охлаждения) не ограничивает заказчика в выборе напольного покрытия. Просто с ним нужно определиться заранее, до начала проектных работ.

Бесспорным плюсом напольной системы является то, что она может быть совмещенной и в разные периоды года использоваться по-разному: в холодный период года в качестве системы отопления, в теплый – в качестве системы охлаждения. Соответственно, по одним и тем же трубам в холодный период года течет теплоноситель, в теплый – холодоноситель. Во-вторых, это система низкотемпературная, с малыми градиентами температуры поверхности и воздуха, поэтому соблюдаются высокие условия комфортности. Во всем помещении равномерная стабильная температура, что особенно важно для детей. Фактически альтернативы панельным системам с точки зрения комфортности теплового режима не существует. Также следует обратить внимание на такой фактор, как акустика. Насколько ни были бы малошумны сплит-системы или фэнкойлы, они все равно вносят свою долю шума. Особенно это неприятно в загородной недвижимости, где внешний уровень шума достаточно низкий и зачастую даже небольшой шум от климатического оборудования вызывает раздражение жителей. Панельные системы абсолютно бесшумны.

Также следует отметить, что это достаточно экономичный режим с точки зрения использования альтернативных источников энергии – тепловых насосов. Тепловые насосы работают с максимальным коэффициентом энергетической эффективности, при параметрах теплоносителя в теплый период года +12…+14 0C и в холодный период года +40…+45 0C. Коэффициент эффективности может достигать величины 5 или даже 6, чего нельзя сказать о тех же сплит-системах, которые на сегодняшний день вынуждены работать в режиме +7…+12 0C и коэффициент эффективности которых, даже самых лучших, составляет 3,0–3,5, редко 3,8–4,0. Таким образом, заведомо в 1,5 раза улучшаются энергетические характеристики, уменьшается потребление электроэнергии на выработку холода.

Еще одним плюсом является то, что такая система обладает свойствами саморегулирования из-за небольших перепадов между температурами поверхности и воздуха. К примеру, в теплый период года утром температура поверхности пола +20 0C, температура воздуха +22 0C. В помещение пришли люди, включили компьютеры, и температура воздуха повысилась с +22 до +24 0C. При этом, если до прихода людей теплосъем с поверхности пола был пропорционален 2 0C, то по пришествии людей перепад стал 4 0C, система самонастроилась и стала отдавать в два раза больше холода, с тем чтоб компенсировать дополнительные внутренние тепловыделения. Таким образом, эффект саморегулирования в значительной степени упрощает процесс регулирования в экономичном режиме.

При проектировании комбинированной напольной системы отопления (охлаждения) следует иметь в виду, что холодоотдача напольных систем намного ниже, чем теплоотдача в режиме отопления, поскольку коэффициент конвективного теплообмена у холодной поверхности, обращенной вверх, в два раза ниже, чем у теплой поверхности. И в этой связи проектирование комбинированной системы ведется на режим холодоснабжения.

В США и Канаде в новом строительстве начиная с 2000-х годов около 60% запроектированных систем – это системы с напольным отоплением (охлаждением). Во многом это связано с возможностью использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для таких систем. В последнее время подешевели системы солнечного теплоснабжения, которые тоже интегрируются в системы напольного отопления (охлаждения). Плюс ко всему действует система преференций, связанных с энергосбережением и энергоэффективностью. Все частные домовладельцы в США и Канаде получают дотации на применение энергосберегающей техники и ВИЭ.

Вентиляция и кондиционирование воздуха

В коттеджах обязательно устройство вытяжной вентиляции из санитарных узлов, ванных комнат, кухонь, помещений котельных. Как правило, достаточно устраивать естественную вентиляцию. Однако следует иметь в виду, что ее эффективность меняется в зависимости от температуры наружного воздуха, направления ветра, открывания окон. Более устойчива и экономична механическая вытяжная вентиляция с использованием малошумных канальных вентиляторов, включение которых сблокировано с открыванием двери или включением освещения.

Приточная вентиляция осуществляется в основном через окна.

Однако при наличии герметичных пластиковых окон механическая приточная вентиляция уже является фактором здоровья и комфортности микроклимата. Зимой приточный воздух системы механической вентиляции необходимо подогревать; его температура не должна отличаться от температуры воздуха в помещении более чем на 3–4 0C. Для коттеджей может быть рекомендовано 3 схемы механической вентиляции.

Во вспомогательном помещении (цокольный этаж, подвал, мансардный или чердачный этаж) устраивается центральная приточная камера. Приточная камера включает в себя вентилятор, калорифер и фильтр. Калорифер снабжается теплом от отопительного котла или выполняется из электрических нагревательных элементов.

Раздача воздуха по помещениям осуществляется через сеть воздуховодов и воздухораспределительных решеток. В летний период приточный воздух может охлаждаться с помощью малогабаритной холодильной машины. В целях экономии энергии для нагрева и охлаждения наружного воздуха может использоваться реверсивный тепловой насос. На рынке широко представлена продукция европейских фирм – малошумные кондиционеры и приточные камеры малой производительности. Обычно достаточно подавать в коттедж до 500 м3/ч наружного воздуха. В коттеджах повышенной комфортности в дополнение к центральному кондиционеру или приточной камере в отдельных помещениях могут устанавливаться сплит-системы или фэнкойлы.

В Европе и США в последние годы в коттеджах нашли широкое применение рекуперативные приточно-вытяжные установки производительностью от 300 до 1500 м3/ч. Приточный воздух зимой нагревается за счет теплоты вытяжного воздуха в пластинчатом теплообменнике. Теплообменник сагрегатирован с двумя вентиляторами (приточным и вытяжным) и с калорифером, который необходим для догрева приточного воздуха. За счет рекуперации теплоты удается сэкономить 50–70 % теплоты, необходимой для нагрева приточного воздуха.

Рекуператоры производят в форме плоских коробок с малой строительной высотой (350–400 мм), что делает удобным их монтаж под потолком помещений. Третья схема основана на совмещении воздушного отопления с вентиляцией или кондиционированием воздуха. В данном случае газовый котел греет не воду, а воздух, который и является теплоносителем, разводимым воздуховодами по всем помещениям. Это очень распространенная система в США и Канаде. Газовоздушный котел компонуется с фильтром, увлажнителем воздуха и воздухоохладителем. Безусловным преимуществом этой схемы является ее универсальность в круглогодовом кондиционировании микроклимата. Сложность в проектировании подобных систем состоит в расчете соответствия воздухо-производительности для отдельных помещений в теплый и холодный период года. Подверженные инсоляции помещения со светопрозрачными ограждениями требуют значительно большей охлаждающей нагрузки летом, чем остальные помещения, в то время как зимой потребность помещений в теплоте, а следовательно, и в количестве теплого воздуха, распределяется относительно равномерно. Летний режим работы воздушных систем приходится сочетать с мероприятиями по эффективной солнцезащите.

Тенденция, характерная для конца 1990-х и начала 2000-х, а именно сделать индивидуальный дом максимально герметичным и использовать механическую приточно-вытяжную вентиляцию, в настоящее время в странах Европы смещается либо к полностью естественной вентиляции, либо к вентиляции гибридной (естественно-механической). Это европейская тенденция, связанная с проведением исследований и формулированием соответствующих рекомендаций. Загородные объемы помещений намного больше объемов многоквартирных жилых домов, на одного жителя в загородном доме может приходиться и 50, и даже 100 м2. При таких объемах острой необходимости в механической вентиляции нет, достаточно использования средств проветривания. Это либо режим открывания створок окна – так называемое щелевое проветривание (щелевое (зимнее) проветривание представляет собой элемент фурнитуры, устанавливаемый на поворотно-откидные створки окна; верхняя часть створки окна в этом режиме откидывается на 3–5 мм), либо встраиваемые в наружные ограждения воздушные клапаны, которые регулируют естественный приток в автомодельном режиме; аэродинамическая характеристика этого устройства обеспечивает постоянство расхода воздуха при изменении перепада давления внутри и снаружи. Одна из разновидностей клапанов – влагозависимые, которые увеличивают пропускную способность при повышении влажности внутри помещения. Как правило, их устанавливают на кухне, в душевых и ванных комнатах, в постирочных. Работа таких клапанов достаточно эффективна. Принцип действия влагозависимых клапанов следующий: в конструкции клапана имеется эластичная пластина, которая меняет свои характеристики в зависимости от влажности, и изменение характеристик влечет изменение живого сечения клапана для прохода воздуха. При повышенной влажности внутри помещения расход воздуха увеличивается, при пониженной – уменьшается. Также появилась тенденция обеспечивать регулируемое открывание окон. На верхние створки окон устанавливается электропривод с инфракрасным портом, таким образом появляется возможность управлять открыванием окна дистанционно. Помимо удобства это позволяет регулировать объем приточного воздуха в достаточно широких пределах.

Почему в Европе в индивидуальном строительстве наметилась тенденция перехода к естественной вентиляции? Как выяснилось, механическая вентиляция значительно ухудшает аэроионный состав воздуха. В приточном воздухе, пока он проходит через вентилятор и по воздуховодам, нейтрализуются легкие отрицательно заряженные ионы, которые присутствуют в живом воздухе снаружи. Как правило, загородное жилье устраивается в зеленых зонах, уровень легких отрицательных ионов там близок к оптимальному (1 500–2 000 легких отрицательных ионов на 1 см3). Например, в хвойном лесу показатель 3 000–4 000, примерно такой же уровень наблюдается на берегу моря. Такая концентрация аэроионов является для человека оптимальной. Воздух считается здоровым, а человек чувствует себя бодрым, в то время как механические способы транспортировки воздуха связаны с перемещением воздуха вдоль электропроводных поверхностей, заряды легких отрицательных ионов нейтрализуются этими протяженными поверхностями, и воздух в помещение поступает со значительно меньшей концентрацией легких отрицательных ионов. Отказ от механической вентиляции не распространяется на игровые помещения, спортзалы и помещения бассейнов, там естественной вентиляцией, как правило, обойтись не удается, поскольку нужны повышенные воздухообмены со специальной обработкой воздуха, в случае бассейнов – с осушкой. Но, конечно, все достаточно индивидуально. Многое зависит от режима эксплуатации конкретных помещений.

купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №2'2014

распечатать статью распечатать статью PDF pdf версия


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