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:

Лучшие отечественные и зарубежные энергоэффективные инженерные системы

Best National and Foreign Energy Efficient Engineering Systems

A. L. Naumov, Candidate of Engineering, General Director OOO NPO TERMEK
D. V. Kapko, Leading Engineer at OOO NPO TERMEK

Keywords: energy efficiency, energy efficiency category, energy efficiency value assessment criteria

Energy efficient building is a product of joint efforts of architects, designers and engineers that brings together the optimal form and orientation of buildings with high level of thermal protection of the building envelope and energy saving engineering systems with energy generation elements. Engineering systems, in turn, are based on energy efficient engineering equipment.

Описание:

В технически развитых странах взят устойчивый курс на строительство зданий высокой экологической и энергетической эффективности.

Лучшие отечественные и зарубежные энергоэффективные инженерные системы

В технически развитых странах взят устойчивый курс на строительство зданий высокой экологической и энергетической эффективности. Именно сочетание экологии и энергосбережения характеризует понятие устойчивости среды обитания человека. Прогресс за последние годы в этом направлении столь значителен, что строительство зданий с нулевым годовым энергетическим балансом стало реальностью, а многие страны приняли дорожные карты энергоэффективности, которые предусматривают переход на строительство зданий с нулевым энергопотреблением уже к 2020–2030 годам.

Энергоэффективное здание – это продукт совместного творчества архитекторов, конструкторов и инженеров, сочетающий оптимальную форму и ориентацию постройки с высоким уровнем теплозащиты наружных ограждений и энергосберегающими системами инженерного обеспечения с элементами генерации энергии. В свою очередь, инженерные системы базируются на энергоэффективном инженерном оборудовании: насосах, вент-установках, кондиционерах, средствах автоматизации, контроля и управления.

К сожалению, сформировать типовой набор решений энергоэффективного здания – задача нереальная, так как на сочетание энергоэффективных элементов влияют многие факторы:

  • климатические условия;
  • функциональное назначение здания;
  • режим эксплуатации;
  • доступность и стоимость энергетических ресурсов, в том числе возобновляемых;
  • технологический уровень производства материалов и оборудования;
  • располагаемые инвестиции;
  • менталитет жителей и работников.

Вместе с тем можно выделить достаточно определенные тренды энергоэффективности, характерные для данного уровня технологического развития в конкретных климатических условиях. Так, в Европейском союзе действует маркировка и стандарты энергоэффективности по 7-балльной шкале (A–G). В США установлен рейтинг EnergyStar, который определяет 25% лучших по энергоэффективности изделий, систем, зданий.

За рубежом и в нашей стране выпускается большое количество справочников и каталогов энергосберегающего оборудования и технологий. Нередко даже профессионалам затруднительно ориентироваться в огромном потоке информации.

В США для облегчения этой задачи предложили ежегодно издавать Top-10 – каталог, содержащий 10 лучших по энергоэффективности инженерных технологий, которые рекомендуется рассматривать в приоритетном порядке при проектировании и строительстве зданий [1].

ООО «НПО ТЕРМЭК» по заказу Минобрнауки РФ, ПРООН, ГЭФ «Стандарты и маркировка для продвижения энергоэффективности в Российской Федерации» на основе экспертных оценок разработаны разделы лучших практик «Топ-10»:

  • энергоэффективное инженерное оборудование;
  • энергоэффективные инженерные системы.

Для выбора лучших практик в области энергоэффективности в строительстве был применен метод экспертных оценок по следующему алгоритму:

1. Были проанализированы примеры зданий высокой экологической и энергетической эффективности, включая энергопассивные и здания с нулевым энергопотреблением, в части применяемых инженерных систем и оборудования. Были рассмотрены объекты, реализованные как в нашей стране, так и за рубежом.

2. Были определены критерии оценки значимости энергоэффективности инженерных систем:

  • энергоэффективность как совокупный критерий энергосбережения, цены жизненного цикла, сроков окупаемости;
  • масштабность области применения;
  • технологическое совершенство и надежность;
  • экологичность.

3. Были определены критерии оценки значимости энергоэффективности инженерного оборудования:

  • класс энергоэффективности;
  • соответствие рекомендациям Минрегионразвития РФ (проекты приказов о повышении энергоэффективности);
  • масштабность области применения;
  • представительство на рынке страны;
  • сроки окупаемости;
  • надежность.

На основе экспертных оценок рассмотрения массива источников информации (Интернет, библиотека научных статей и коммерческой информации журналов «АВОК», «Энергосбережение», «Сантехника», «Мир климата», «Водоснабжение и санитарная техника», REHVA, ASHRAE, бюллетеней EUROVENT и EUROPUMP) специалисты ООО «НПО ТЕРМЭК» составили «Топ-10» примеров лучшей практики энергоэффективности в области инженерного оборудования и систем.

В категории инженерного оборудования методом экспертных оценок были выбраны:

  • циркуляционные насосы со встроенным частотным приводом;
  • канальные вентиляторы ЕС с частотным приводом;
  • абсорбционные чиллеры;
  • балансовые вентустановки с утилизаторами теплоты вытяжного воздуха;
  • тепловые насосы;
  • конвекторы отопительные;
  • фэнкойлы (вентиляторные доводчики);
  • водосчетчики и теплосчетчики;
  • системы кондиционирования VRF;
  • солнечные коллекторы.

В категории инженерных систем методом экспертных оценок были выбраны:

  • горизонтальные и поквартирные системы отопления;
  • адаптивные системы вентиляции;
  • системы кондиционирования воздуха с аккумуляторами холода;
  • системы вытесняющей вентиляции;
  • системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями;
  • система водяного напольного отопления и охлаждения;
  • система персональной вентиляции и локального кондиционирования воздуха;
  • системы горячего водоснабжения с регулируемым циркуляционным контуром;
  • адиабатные системы кондиционирования воздуха;
  • система утилизации теплоты наружных блоков VRF и конденсаторов холодильных машин для нагрева воды ГВС.

Следует обратить внимание, что этот перечень – не догма, и в дальнейшем он должен обновляться по мере совершенствования технологий с привлечением более широкого круга специалистов.

В рамках небольшой статьи более подробно рассмотрим энергоэффективные системы вентиляции.

Воздушные потоки в помещении с вытесняющей вентиляцией

Рисунок 1.
Воздушные потоки в помещении с вытесняющей вентиляцией

Системы вытесняющей вентиляции

Это системы вентиляции с вертикальными воздухораспределителями, работающими по принципу «затапливания» зоны обслуживания (рабочей зоны) свежим приточным воздухом с малыми скоростями и вытеснения загрязненного воздуха с конвективными потоками от людей и оборудования в верхнюю зону для его удаления вытяжными системами.

Основным элементом системы являются низкоскоростные воздухораспределители, представляющие собой цилиндрические или полуцилиндрические панели с перфорированной поверхностью высотой до 2 м.

Системы вытесняющей вентиляции применяются для зданий, помещения которых характеризуются избыточными конвективными тепловыделениями (от людей и оборудования):

  • концертных залов;
  • офисных помещений;
  • производственных цехов точного машиностроения;
  • сборочных производств.

При устройстве систем вытесняющей вентиляции достигается сокращение воздухообмена по сравнению с традиционной перемешивающей вентиляцией на 30–50% за счет повышения эффективности воздухораспределения (при этом загрязнения не перемешиваются с приточным свежим воздухом, а с конвективными потоками вытесняются в верхнюю зону), экономия тепловой энергии (холода) 25–40%, электрической энергии на привод вентиляторов 20–25%.

Системы вытесняющей вентиляции применены на следующих объектах:

  • головной офис Министерства энергетики Малайзии (здание «Бриллиант»), Путраджайя (Малайзия);
  • комплекс «Прибрежные сады» (Gardens by the Bay) на берегу Сингапурского пролива, Республика Сингапур;
  • энергоэффективное офисное здание корпорации Manitoba Hydro, Виннипег, Канада;
  • Большой зал Московской государственной консерватории им. П.И. Чайковского;
  • торговый центр строительных материалов в Новосибирске;
  • космопорт компании Virgin Galactic Gateway to Space, США;
  • здание аэропорта, Бангкок.

Адаптивные системы вентиляции

Эти системы предназначены для вентиляции помещений с переменным воздухообменом и индикацией степени загрязнения воздуха по концентрации углекислого газа в воздухе помещений. Система включает вентустановку, сеть воздуховодов, регулирующие клапаны, воздухораспределители, датчики концентрации углекислого газа, блоки автоматики.

В зависимости от концентрации углекислого газа, замеряемой, как правило, в вытяжном воздуховоде или представительной точке помещения, регулируется величина воздухообмена на соответствие нормативным значениям концентрации [2]. Необходимо отметить, что дополнительные капиталовложения для организации адаптивной системы вентиляции незначительны; для повышения энергетической эффективности существующей системы вентиляции в помещениях с переменным количеством людей в течение периода эксплуатации необходимо приобрести датчик углекислого газа (расположить его в вытяжном канале), заменить вытяжной и приточный вентилятор на аналогичные с частотным приводом и включить в существующую систему автоматизации контроллер, позволяющий регулировать частоту вращения вентиляторов в зависимости от измеряемой концентрации СО2.

Адаптивные системы вентиляции особенно эффективны при применении в зданиях с переменным количеством персонала (посетителей):

  • залах ожидания вокзалов и аэропортов;
  • конференц-залах;  
  • переговорных комнатах;
  • зрительных залах кинотеатров, театров, спортивных комплексов;
  • торговых комплексах.

При устройстве адаптивных систем вентиляции достигается снижение среднегодовой величины воздухообмена на 40–60%, экономия тепловой энергии до 60–80 кВт·ч/м2 в год и электрической энергии до 10–15 кВт·ч/м2 в год.

Данные системы были запроектированы ООО «НПО ТЕРМЭК» в экоофисе в Сколково, на остановочных пунктах Московской кольцевой железной дороги.

Принципиальная схема адаптивной системы вентиляции с датчиком концентрации СО2 в вытяжном воздуховоде

Рисунок 2 (подробнее)

Принципиальная схема адаптивной системы вентиляции с датчиком концентрации СО2 в вытяжном воздуховоде:
1 – приточный вентилятор;
2 – вытяжной вентилятор;
3 – роторный теплоутилизатор;
4 – водяной нагреватель;
5 – водяной охладитель;
6 – фильтры;
7 – заслонки;
8 – шумоглушители;
Н – наружный воздух;
П – приточный воздух;
В – вытяжной воздух;
У – удаляемый воздух;
Д – датчик концентрации СО2;
К – контроллер;
ЧП – частотный преобразователь

Принципиальная схема системы персональной вентиляции

Рисунок 3 (подробнее)

Принципиальная схема системы персональной вентиляции

Система персональной вентиляции и локального кондиционирования воздуха

В такой системе приточный воздух подается непосредственно в зону дыхания человека на рабочем месте от приточно-вытяжной установки с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха в объеме, обеспечивающем заданное качество воздуха на рабочем месте. Приточный воздухораспределитель располагается непосредственно над экраном компьютера. Также система персональной вентиляции может быть скомбинирована с системой локального кондиционирования воздуха. При этом рециркуляционный воздух охлаждается или нагревается в канальном фэнкойле и подается через рециркуляционные воздухораспределители в пространство под столом. Таким образом формируется «воздушный оазис» вокруг тела человека на рабочем месте с поддержанием в нем оптимальных значений микроклимата; за пределами фиксированного рабочего места достаточно поддерживать допустимые параметры микроклимата [3].

Данные системы могут применяться в административных и офисных зданиях с фиксированными рабочими местами.

За счет эффективности воздухораспределения системы персональной вентиляции [2] расчетный воздухообмен, обеспечивающий заданное качество воздуха, может быть снижен в 2–3 раза по сравнению с традиционной перемешивающей вентиляцией. Система персональной вентиляции может быть оснащена датчиками присутствия на рабочих местах, что приведет к расходу приточного воздуха по фактической заполненности работниками помещений и экономии тепловой энергии на систему вентиляции до 80%. При сочетании с локальным кондиционированием воздуха оптимальные параметры поддерживаются только на рабочих местах (15–20% от всего объема офисных помещений), в остальном объеме – допустимые; снижение энергопотребления системой кондиционирования воздуха может составить 15–25%.

Системы персональной вентиляции установлены в офисных зданиях в Дании, например в банках SAXO BANK и JYSKE BANK A/S, организациях Energimidt A/S; Exo Draft A/S и King+King Architects.

Каждый из рассмотренных трех видов систем вентиляции имеет свою область применения и ориентирован на достижение высокой энергетической эффективности.

Литература

  1. www.energystar.gov.
  2. ГОСТ 30494–2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
  3. Наумов А.Л., Капко Д.В. Локальные системы кондиционирования воздуха в офисных зданиях // АВОК. – 2012. – № 2.
  4. Скистад Х., Мундт Э., Нильен П., Хагстрем К., Райлио Й. Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях / Пер. с англ. – 2-е изд., испр. – М. : АВОК-ПРЕСС, 2006.
купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №5'2014

распечатать статью распечатать статью PDF pdf версия


Статьи по теме

Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте