Екатерининский дворец в Царском Cеле — уникальный памятник архитектуры, построенный в 1756 г. архитектором Растрелли. В настоящее время Екатерининский дворец — один из крупнейших музеев-резиденций, расположенных в пригородах СанктПетербурга. Музей знакомит посетителей с выдающимися образцами русской культуры, работой реставраторов, возродивших дворец после Второй мировой войны. Самый большой зал дворца— Тронный, или Светлая галерея — парадный апартамент в стиле русского барокко, созданный по проекту архитектора Растрелли, предназначался для проведения приемов, балов и торжеств. В настоящее время зал посещает более 2000 человек ежедневно. Кроме того он используется для проведения международных конгрессов, конференций, симпозиумов и семинаров. Зал является двухсветным, занимает площадь около 1000 м2 по ширине дворца. Летом зал с обеих сторон освещается солнечным светом, а вечером в зале зажигаются 696 свечей-светильников, расположенных по сторонам от зеркал. Солнечное тепло,поступающее в помещение через окна, и значительное количество посетителей зала повлияло на технологические решения по обеспечению требуемых параметров климата. Для обслуживания помещений дворца в 70-е гг. были установлены центральные кондиционеры харьковского завода «Кондиционер» (КТ-30), отечественные вытяжные вентиляционные установки и контрольно-измерительные приборы. При реконструкции была проведена ревизия, которая показала, что: ❏ система воздуховодов не имеет теплоизоляции и приводит к нежелательному перегреву или переохлаждению воздуха; ❏ система не защищена от попадания обувной и прочей пыли, которой, по словам смотрителей, за один день собирается около 1,5 кг; ❏ в фильтрующей секции кондиционера К-8 отсутствует фильтрующий материал; ❏ отсутствует работоспособный, приспосабливаемый под изменяющуюся температуру прямого теплоносителя, узел обвязки воздухонагревателей по воде; ❏ частично не работают контрольноизмерительные приборы в системах вентиляции и кондиционирования. Особенности работы существующей системы вентиляции и кондиционирования не позволяли обеспечить требуемый тепло-влажностный режим помещений. Тепловлажностные параметры В ходе выполнения проектных работ были проведены замеры температурновлажностных параметров в Тронном зале до реконструкции, в результате чего было выявлено, что температура воздуха в зале находится в диапазоне от 18 до 20°С, а относительная влажность— в диапазоне от 14 до 17%. Данные параметры не соответствуют требуемым. В соответствии с исследованиями климатологов Государственного Русского музея были определены оптимальные параметры для хранения экспонатов, выполненных из различных материалов. Основными нормируемые климатические параметры, сформулированные сотрудниками Дворца, были приняты: температура — 18–20°С; относительная влажность— 40–50%. Теплоизбытки в Тронном зале Как говорилось ранее, основными составляющими тепловой нагрузки Тронного зала являются: ❏ теплоизбытки от действия проникающей солнечной радиации через оконные проемы; ❏ теплоизбытки от посетителей и персонала; ❏ теплоизбытки от искусственного освещения (5 кВт в солнечный день). Общая расчетная тепловая нагрузка Тронного зала по полному теплу составляет 90 кВт. Для расчетных зимних суток определены теплопотери, составляющие 39 кВт. Для достижении требуемых параметров по температуре и влажности в Тронном зале и прилегающем к нему помещениях было рассмотрено несколько вариантов систем кондиционирования. Альтернативный вариант Первый вариант был основан на применении местных вентиляторных доводчиков. Такая система позволяла: ❏ минимизировать капитальные затраты, упростить монтаж, минимизировать пространство, требуемое для вентиляционной камеры; ❏ уменьшить потребление энергии за счет автоматической стабилизации температуры в летний период в зоне посещения. Тем не менее данный вариант не был принят, поскольку: ❏ существовала опасность превышения температуры в помещении в теплый период года при максимальных наружных параметрах воздуха; ❏ оборудование не могло быть установлено без ущерба для дизайна интерьеров зала. Основной вариант системы кондиционирования В результате выполнения проекта за основной был принят вариант, предусматривающий применение центральной системы кондиционирования для обслуживаемых помещений. Было запроектировано две системы кондиционирования воздуха. Вследствие того, что вентиляционная камера, в которой планировалась установка центральных систем, представляла собой малогабаритное помещение с высотой потолка 2 м, а расчетный расход воздуха одного кондиционера составлял 32 тыс.м3/ч, было принято решение разбить каждую систему кондиционирования на два агрегата, чтобы разместить оборудование в таком помещении. Каждый центральный кондиционер включает в себя: секцию смешения воздуха с воздушным фильтром; воздухонагреватель; вентиляторный агрегат; воздухоохладитель; насадочный увлажнитель; воздухонагреватель второго подогрева. Особенности оборудования Для системы кондиционирования воздуха были подобраны центральные кондиционеры Wolf, типоразмер KG160 (номинальный расход воздуха 16 тыс. м3/ч).Расчетный расход воздуха одной системы кондиционирования составил 32 тыс.м3/ч. Суммарный расход воздуха — 72 тыс.м3/ч. Теплопотребление системы кондиционирования воздуха составило 656 кВт, холодопотребеление — 396 кВт. Установки кондиционирования снабжены двухскоростными вентиляторами, которые могут работать в энергоэффективном режиме на пониженной скорости вентилятора, двигателями со встроенной защитой— термоконтактами. Помимо того был применен насадочный увлажнитель, установленный после секции охлаждения воздуха, который позволил отказаться от применения каплеотделителя и, следовательно, сократить потребляемую мощность. Из-за малых строительных проемов для такелажа оборудования в венткамеру были предусмотрены центральные кондиционеры с разборными рамами секций. Обвязка, теплоснабжение Для обвязки теплообменников воздухонагревателей была принята схема системы теплоснабжения с применением трехходового регулирующего вентиля, автоматического спускника воздуха, отсечных вентилей, циркуляционного насоса, датчиков температуры обратной воды и прямого теплоносителя, местных показывающих манометров. После монтажа После выполнения монтажа системы были проведены показательные замеры температуры и относительной влажности в залах. Было выявлено, что в обслуживаемых помещениях обеспечивается достаточно точное поддержание уровня относительной влажности, если принять во внимание проводимые в это время реставрационные работы. Поддержание температурновлажностных параметров Запроектированная система кондиционирования воздуха была рассчитана на работу при экстремальных параметрах наружного воздуха, рассчитываемых для Санкт-Петербурга: холодный период года (–36°С); теплый период (+34°С); энтальпия (67 кДж/кг). Сокращение эксплуатационных затрат было выполнено за счет перераспределения мощностей по времени суток с применением вентиляторов с двухскоростными двигателями. Автоматизация Система автоматизации была разработана на базе оборудования фирмы Kieback & Peter. Для автоматизации всего комплекса кондиционирования воздуха был применен контроллер DDC3000. Применение оборудования Kieback & Peter для автоматизации позволило: ❏ осуществить проектирование и наладку системы в режиме самонастройки параметров; ❏ осуществить программирование с применением годовой и недельной программ с учетом расписания эксплуатации объекта; ❏ проектирование систем с функцией самодиагностики и оповещения о необходимости выполнения регламентных работ.