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 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:

• меньшие капитальные затраты ввиду совмещения в одном оборудовании системы вентиляции и отопления;
• низкая тепловая инерция, ввиду этого большая гибкость при изменении нагрузки на систему отопления;
• технически более простая реализация в помещениях с крупногабаритным оборудованием;
• безградиентное распределение воздуха по высоте (при грамотном расчете и подборе воздухораспределителей).

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».

Рисунок 1. 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:

• экологическая рациональность, выбор участка – выбор места, доступность транспорта (общественного, автомобильного, велосипедного), контроль ливневых стоков, рациональность в освещении фасада;
• эффективность в использовании водных ресурсов – использование сточных вод, сокращение объемов потребления воды;
• экологически ответственный подход в вопросах энергосбережения и атмосферного воздуха: оптимизация энергетических затрат, экологическая оптимизация систем охлаждения и отопления, минимизация негативного воздействия на атмосферу;
• строительные и отделочные материалы и ресурсы: оптимизация работы с отходами, управление отходами, использование переработанных материалов;
• качество внутренней среды в помещениях – экологическая безопасность внутри помещения;
• применение инноваций в проектировании – инновационный экологический дизайн.

Архитектурные и конструктивные решения

Для обеспечения соответствия зеленым стандартам в проект были заложены следующие архитектурно-планировочные решения:

• устройство парковки для велосипедного транспорта;
• увеличение толщины утеплителя в ограждающих конструкциях;
• применение мембраны белого цвета на кровле для предотвращения перегрева;
• применение энергоэффективных профилей остекления;
• применение двухкамерных стеклопакетов с низкоэмиссионными стеклами;
• снижение количества витражного остекления;
• применение зенитных фонарей над кассовой зоной, а также в местах прохода посетителей и в коридоре административной зоны;
• запрет курения во всем здании;
• максимальное применение строительных материалов локального производства.

Архитектура торгово-складского здания решена в объеме прямоугольной формы, размеры которого в плане составляют 72,0 × 163,2 м.

Основной объем здания формируется помещением торгового зала площадью 9 000 м², имеющим высоту 6 м до низа ферм. С юго-восточной стороны он соединяется с зоной открытой сезонной торговли, имеющей легкий навес из тентовых конструкций. С северо-западной стороны расположена двухэтажная часть здания, включающая в себя зону загрузки и административно-бытовой блок.

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:

• зона торгового зала;
• зона открытой сезонной торговли;
• зона загрузки и подготовки товара;
• административно-бытовая и техническая зона.

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).

Рисунок 2. 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.

Рисунок 3. Графическое изображение воздушной струи, генерируемой в секции воздухораспределителя агрегатов Hoval в режиме нагрева

Рисунок 5. 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.

Рисунок 4. 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.

Рисунок 6. Работа приточно-вытяжного агрегата в режиме притока при ночном проветривании	Рисунок 7. 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, м2 11 100 Строительный объем здания, м3 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 71,855 21,912 0,7 18,5 221,8

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».

Литература

1. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М. Использование направляющих сопел для раздачи воздуха в системах кондиционирования воздуха // – АВОК. – 2016. – № 2.
2. Синицын В. И., Сомова М. И. О недостатках систем воздушного отопления и вентиляции в школах Москвы // – АВОК. – 2009. – № 8.
3. Агафонова И. А., Стронгин А. С., Шилькрот Е. О. Отопление и вентиляция современных складских комплексов // – АВОК. – 2004. – № 6.
4. Гранев В. В. Энергоэффективные производственные здания // – Энергосбережение. – 2002. –№ 6.
5. Bearzi V. Системы отопления и вентиляции храмовых зданий // – АВОК. – 2003. – № 8.
6. Наумов А. Л., Селиверстов Ю. М., Ефремов В. В., Протасов Г. В. Системы кондиционирования воздуха с аккумулятором холода // – АВОК. – 2012. – № 3.