При обсуждении параметров микроклимата в здании в первую очередь подразумевается комфорт пребывания в нем людей. То есть температура, влажность и давление должны быть такими, чтобы человеку было легко и удобно в данном микроклимате. Это актуально для офисов, где люди проводят большую часть дня, и, конечно, для жилья. Ошибки в проектировании систем микроклимата влекут за собой цепочку негативных последствий.
И дело тут не только в плохом самочувствии людей. Например, пониженная влажность воздуха может привести к порче мебели, появлению статического электричества и выходу из строя бытовой техники. Не менее актуален вопрос комфортного микроклимата для коммерческих зданий, таких как торговые центры. Здесь к вышеперечисленным параметрам добавляется новый, еще более важный — отношение покупателя к магазину.
Параметры микросреды влияют на настроение человека, на его способность положительно относиться к месту покупки. Существует прямая зависимость между комфортностью торгового комплекса и покупательной активностью. Нельзя забывать, что некоторые специальные помещения требуют особых условий и параметров микроклимата, например:
- в помещении, где хранятся скоропортящиеся продукты, должна быть пониженная температура;
- в лабораториях, где требуется предельная чистота, необходимо повышенное давление, чтобы исключить приток неочищенного воздуха извне;
- в местах хранения токсичных продуктов важно обеспечить пониженное давление, чтобы исключить попадание этих веществ в атмосферу.
Микроклимат для мебели
Примером построения наиболее сложной климатической системы является комплекс отопления в мебельном торговом центре. Задача для инженеров по климатическому оборудованию не так проста, как кажется на первый взгляд. С одной стороны, требуется создать максимально комфортные условия для человека, чтобы повысить покупательную активность.
С другой стороны, важно учесть специфические требования к хранению мебели — влажность воздуха и его температура должны соответствовать заданным параметрам, чтобы материалы, из которых сделана мебель, не рассыхались и не впитывали излишнюю влагу. Изначально заказчиком было решено, что отопление в здании будет воздушным. Это связано с высокой эффективностью и низкой инерционностью.
Не стоит сбрасывать со счетов и тот факт, что использование воздушного отопления в мебельном салоне — это способ снизить риск большого ущерба при аварии системы. Прорыв трубы радиаторного отопления в торговом центре грозит огромными убытками владельцам магазина — от намокания современная мебель быстро придет в негодность. Тем более когда речь идет о воде с температурой 85–92 °C.
Воздушное отопление
фактически становится единственным правильным решением. Мебельный торговый комплекс, о котором идет речь, — один из крупнейших в Казани. Его строительство было начато в октябре 2005 г. Задача для авторов проекта — воздвигнуть современный, высококлассный центр, с удобной планировкой торгового пространства, с комфортным микроклиматом и высоким уровнем безопасности. Инженеры имели дело не с модернизацией существующего здания, а со строительством нового.
Следовательно, отопительную систему проектировали и устанавливали на стадии строительства. Поэтому специалисты по климатическому оборудованию не были ограничены рамками существующих инженерных коммуникаций и могли внести изменения в конструкцию здания, если это было необходимо. Однако, как часто бывает на практике, главным ограничителем полета фантазии конструкторов стал бюджет на установку отопления в здании.
Воздушное отопление Рассмотрев различные варианты организации климатической системы, условия размещения и параметры энергоэффективности здания, было принято решение об установке комплекса воздушного отопления на основе газовых обогревателей компании Nordyn. Система работает следующим образом: основным ее элементом является печь воздушного отопления (газовый воздухонагреватель), к которой присоединяются воздуховоды, подающие теплый воздух в помещения.
Из этих же помещений выходят другие воздуховоды, по которым воздух возвращается в печь и опять нагревается. То есть система функционирует в рециркулируемом режиме. Воздух нагревается в едином блоке, передается по общим вентиляционным шахтам по зданию, смешивается с воздухом приточной вентиляции и через диффузоры подается в обогреваемые помещения. Данная конструкция таит в себе несколько минусов:
- изначально в системе не заложена возможность кондиционирования воздуха — она может быть добавлена только в виде дополнительного модуля, включенного в качестве элемента воздухоподготовки;
- система не способна раздельно (по зонам здания) управлять климатом, т.е. температурный режим во всем здании фактически устанавливается централизованно, причем так же, как при радиаторном отоплении, некоторая регулировка возможна на месте с помощью задвижек и различных заслонок в диффузорах;
- системе требуется дополнительный энергоноситель — газ, что несколько повышает общие эксплуатационные издержки.
Однако за всеми этими минусами скрывается вполне определенный экономический расчет. Данная система проста в использовании, не имеет дорогостоящих элементов и не требует проведения большого количества коммуникаций. Внутри здания нагретый воздух перемещается внутри вентиляционных каналов, прокладывать которые нужно в любом случае. А так как в данном торговом центре мало зон контроля, управление климатом сведено к минимуму.
Таким образом, с экономической точки зрения использование такой системы в конкретном случае вполне обосновано. Как уже было отмечено, описываемая система позволяет отдельно управлять температурным режимом в каждой зоне только за счет ограничения притока теплого воздуха в помещение. То есть нет возможности снизить температуру или увеличить приток свежего воздуха в отдельные помещения. Это означает, что для достижения заданных комфортных параметров микросреды от проектировщиков требовался максимум усилий.
Другой важный плюс данного климатического комплекса в том, что изначально дешевая система имеет очень широкие возможности для расширения (запуск первоначальной системы позволяет быстро начать эксплуатацию здания, ограничившись затратами на установку и тщательную регулировку газового нагревателя). Далее в комплекс без труда могут быть добавлены другие модули — кондиционирование, принудительное увлажнение и пр.
Конечно, главный недостаток не исчезнет — без серьезного вмешательства в конфигурацию системы позонного контроля микроклимата в здании добиться будет нельзя. Местные погодные условия Казани в целом соответствуют умеренному климату средней полосы России. В зависимости от температуры за окном все здание одновременно переходит из режима отопления в режим вентиляции (или кондиционирования) и обратно.
Исключение — лишь офисные помещения, где в идеале должен быть позонный, отдельный для каждой комнаты контроль микроклимата, но количество административных помещений и общая их площадь так мала, что менять из-за них конфигурацию климатической системы было нецелесообразно — проще выполнить отдельные системы сплит-кондиционирования в каждой из комнат. Торговые же залы, каждый из которых фактически занимал всю площадь этажа, требовали поддержания единой температуры и влажности.
Для двухэтажного здания общей площадью 3000 м2 по предварительным подсчетам необходимо оборудование с установленной тепловой мощностью около 300 кВт. Важно отметить, что складские помещения также требовали внимания со стороны специалистов по климатическому оборудованию — мебель, находящаяся на хранении, должна содержаться в отличном состоянии на протяжении достаточно длительного периода. Построить недорогую систему воздушного отопления не так просто.
Когда здание практически не имеет внутри источников низкопотенциальной тепловой энергии и организовать эффективные перетоки тепла внутри здания не представляется возможным, альтернатив в выборе отопительной системы не так много. Для решения подобной задачи любая другая система (например, на основе чиллера или тепловых насосов) была бы значительно дороже. Притом функциональные возможности этих систем использовались бы едва ли на 40–50 %.
В условиях ограниченного бюджета и поиска наиболее экономичных решений выбор подобных систем вряд ли был бы целесообразным. Итак, система работает и регулируется централизовано. Общий уровень температуры и влажности задается во всем здании одновременно за счет эффективной разводки воздуховодов по всей площади помещения. Тут необходимо учитывать правильное расположение диффузоров отопительной системы. Важно помнить, что, во-первых, любой торговый комплекс — это помещения с высокими потолками, а это всегда разница температур.
Во-вторых, в данном здании достаточно большая площадь остекления и, несмотря на современные энергоэффективные оконные конструкции, этот факт вносит свой вклад в естественную конвекцию воздуха в помещении.
Борьба с пылью
Самое большое помещение, склад, работает в таких же, как и торговые залы, условиях климата. В зоне административных помещений система несколько сложнее. Площадь поделена на отдельные офисы по 12–50 м2, в каждом из этих помещений требуется индивидуальный контроль за притоком свежего воздуха и за его подвижностью. Проектировка объекта заняла восемь недель. Специалистами были подсчитаны необходимые мощности на отопление и возможные варианты включения оборудования в различных режимах в случае расширения системы.
Далее, учитывая, что работа ведется в мебельном салоне и во время его эксплуатации, инженеры столкнутся с повышенным содержанием пыли и множеством посторонних запахов, в систему были включены модули пылеудаления. Предполагается, что для решения этих задач к моменту запуска комплекса будут смонтированы электронные фильтры. Сейчас воздух отфильтровывается на стадии рециркуляции перед поступлением в газовый нагреватель.
Этот модуль очистки представляет собой многослойный фильтр. Любой из фильтров — обычный, с угольными элементами или электронный — в климатической системе требует повышенного внимания. Необходимо заменять фильтрующие элементы и регулярно производить их очистку. С другой стороны, это позволяет уделять меньше внимания непосредственно нагревательному оборудованию, воздуховодам и прочим элементам системы (таким как увлажнители, например).
К тому же подобный модуль пылеудаления позволяет значительно повысить качество воздуха, поступающего в помещения. Как уже было сказано, для мебельного слона — это одна из первейших задач. В январе специалисты начали монтаж оборудования. Воздуховоды и все необходимые коммуникации были укреплены над фальшпотолками. Под нагреватель было зарезервировано полуподвальное помещение. Полный монтаж оборудования занял пять недель. К этому времени строители уже закончили отделочные работы и можно было приступать к запуску и регулировке оборудования.
Отлучение от теплоцентрали
Стоит помнить, что при автономной системе отопления, которая не связана с городской теплоцентралью, важно максимально снизить риск аварийного выключения и размораживания здания (к примеру, в случае отключения электроэнергии в зимние месяцы). Большинство комплексов воздушного отопления напрямую завязаны на использование электричества — обычно применяются электрические котлы для снижения капитальных затрат на подведение к зданию коммуникаций.
Однако решить проблему автономной работы в случае аварии в электросетях бывает достаточно сложно. Чаще всего прибегают к установке аккумуляторных подстанций. Система газового отопления практически лишена этого недостатка: подача газа в нашей стране — один из самых надежных и бесперебойных способов энергоснабжения. В случае выключения электроэнергии система продолжит функционировать за счет естественной циркуляции воздуха.
В дальнейших планах инженеров — расширение отопительной системы данного объекта до масштабов полноценной климатической системы. Будет добавлена возможность кондиционирования воздуха, системы контроля влажности воздуха. Все эти задачи могут быть решены в рамках заданного комплекса за счет простого включения в систему тех модулей, которые необходимы.
