Энергоэффективные системы вентиляции и кондиционирования воздуха крупного торгового центра
М. Г. Тарабанов, директор НИЦ «Инвент», вице-президент НП «АВОК», otvet@abok.ru
В современных крупных торгово-развлекательных центрах системы вентиляции и кондиционирования воздуха вместе с системами холодоснабжения являются основными потребителями электроэнергии в теплый период года и основными потребителями теплоты в холодный период года, поэтому при проектировании таких объектов задачи снижения энергопотребления системами вентиляции и кондиционирования становятся особенно актуальными.
Следует выделить два момента:
снижение начальной мощности на стадии получения техусловий на подключение к источникам теплоты и электроэнергии, так как от этого зависят инвестиционные затраты (известно, что в Москве стоимость подключения 1 кВт электроэнергии составляет 100000 руб. и более);
сокращение эксплуатационных затрат, что особенно важно для арендаторов и собственников объектов.
Мероприятия по снижению энергозатрат системами ОВК сегодня достаточно хорошо известны и описаны в литературе, но практический выбор энергоэффективных решений для условий конкретного объекта по-прежнему представляет интерес для специалистов.
О некоторых решениях, предложенных авторами в проекте крупного торгово-развлекательного комплекса на Варшавском шоссе в Москве, мы и хотим рассказать коллегам.
Здание комплекса имеет размеры в плане 158 × 235 м и включает 4 надземных и 2 подземных этажа. Высота здания от планировочной отметки пожарного проезда до подоконника верхнего этажа около 25 м.
В комплексе расположены следующие помещения:
на отметке второго подземного уровня – автостоянки с пандусами и технические помещения;
на отметке первого подземного уровня – автостоянки с пандусами и технические помещения;
на отметке цокольного этажа – автомобильные пандусы, технические помещения, гипермаркет с торговым залом, подсобными и складскими помещениями, дебаркадер, насосные установки пожаротушения с резервуарами воды;
на отметке технического уровня цокольного этажа – автомобильные пандусы, технические помещения, административные и вспомогательные помещения гипермаркета;
на отметке первого этажа – общественно-торговая зона, предприятия питания, офисы, дебаркадеры, встроенная трансформаторная подстанция с сухими трансформаторами;
на отметке второго и третьего этажей – общественно-торговая зона, предприятия питания и бытового обслуживания, офисы;
на отметке четвертого этажа – предприятия питания с производственными, подсобными и бытовыми помещениями, помещения развлекательного центра, кинотеатры, технические помещения.
В общественно-торговой зоне запроектировано многосветное пространство (атриум) с отметки первого этажа. Сообщение между автостоянкой и общественно-торговой зоной запроектировано двумя эскалаторными группами и лифтами. Общая площадь одного этажа около 40000 м 2 . Несущий каркас здания и перекрытия запроектированы из монолитного железобетона.
В торгово-развлекательном комплексе расположены пожарные отсеки и помещения следующих классов функциональной пожарной опасности:
С учетом того, что здание имеет очень большую площадь, оно разделено на несколько отсеков со своими венткамерами и двумя холодильными центрами. Теплоснабжение комплекса осуществляется от ЦТП и четырех распределительных узлов.
Как уже отмечено выше, особое внимание при проектировании систем ОВК уделено вопросам снижения энергозатрат.
Российские специалисты уже давно обсуждали вопрос о целесообразности использования воздуха, удаляемого из офисно-торговой зоны, для вентиляции подземных автостоянок, однако до практической реализации этой идеи дело так и не доходило.
В результате активной работы с пожарными удалось найти разумное решение и включить его в специальные технические условия для данного объекта. Принципиальная схема систем вентиляции одной из автостоянок приведена на рис. 1.
Принципиальная схема системы вентиляции автостоянок
В зависимости от графика загрузки торгового центра предусмотрены следующие режимы работы систем вентиляции:
Режим 1. Утренние часы, торговый центр начинает работу, и вытяжные установки надземных этажей включены. В этот период работают системы П1 и П2 и сблокированные с ними системы В1 и В2. Производительность этих систем составляет 50% от расчетного воздухообмена, что значительно меньше суммарной производительности вытяжных установок надземных этажей (с учетом неодновременности их включения). Вытяжная шахта работает на выброс воздуха.
Режим 2. Дневные и вечерние часы (пиковое время). Автостоянка заполняется полностью. При концентрации СО на автостоянке более 50 мг/м 3 по сигналу датчика дополнительно к системам П1, В1, П2, В2 включаются установки П17 и П18 и сблокированные с ними установки В17 и В18. Производительность указанных установок также равна 50% от расчетного режима, т.е. вместе с системами П1, В1, П2, В2 обеспечивается максимальный расчетный воздухообмен. Установки П1, П2, П17, П18 работают на воздухе, удаляемом из помещений надземной части комплекса, который охлаждается (в холодный период года) во вращающихся регенеративных теплоутилизаторах от +23,7 до +12°С. Температура +12°С выбрана из условия компенсации теплопотерь подземной автостоянки и поддержания в ней температуры +5°С. В этом режиме воздухонагреватели систем П17 и П18 отключены. В зависимости от объема воздуха, удаляемого от надземных этажей, он либо полностью поступает к приточным установкам автостоянки, либо частично выбрасывается через шахту наружу. Резервирование систем В1, В2, В17, В18 выполнено вентиляторами В1а, В2а.
Режим 3. Ночное время. Системы вентиляции надземных этажей отключены. Условно принято, что в это время автостоянка может быть загружена на 50% (более точные данные будут получены в процессе эксплуатации, но вряд ли реальная цифра окажется больше условно принятой). В этом режиме системы П1 и П2 отключены, а системы П17 и П18 работают на наружном воздухе с включенными воздухонагревателями, что позволяет поддерживать на автостоянке температуру +5°С. Воздухонагреватели установок П17 и П18 оборудованы защитой от размораживания, датчики которой настроены на температуру приточного воздуха +4°С и температуру обратной воды +35°С. Для нагрева приточного воздуха используется тепловая мощность, высвобождаемая при отключении приточных установок надземных этажей.
В утренние часы после включения вентсистем надземных этажей системы вентиляции автостоянки переводятся в режим 1. Описанное решение принято и для трех других автостоянок комплекса.
В рассмотренной автостоянке заложено 242 машино-места, а расчетный воздухообмен (максимальный из условия 2 об./ч) составляет +51450 м 3 /ч и –54160 м 3 /ч.
Полный расход приточного воздуха, подаваемого во все автостоянки комплекса, составляет 446930 м 3 /ч. Для нагрева данного объема приточного воздуха в расчетном режиме от tН = –28°С до tП = +12°С (из условия поддержания внутренней температуры на уровне +5°С) при традиционной схеме потребовалось бы включить в мощность теплового ввода нагрузку:
что составит 26% от общей тепловой нагрузки на системы ОВиК объекта (QТ = 22664 кВт).
Заметим, что проект получил положительное заключение экспертизы, т.е. создан прецедент, позволяющий применять данное решение в проектах аналогичных объектов.
Для сокращения расхода холода и, соответственно, электроэнергии в теплый период года, следуя рекомендациям [1], было предложено использовать косвенное испарительное охлаждение приточного воздуха, подаваемого в рабочие помещения в объеме санитарных норм.
Однако конструктивные особенности здания (разбросанность венткамер и их значительное удаление от градирен и хладоцентров) потребовали технических решений, отличных от описанных в [1].
Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха для помещений торговли приведена на рис. 2. Построение процессов обработки воздуха на J-d диаграмме показано на рис. 3.
Принципиальная схема системы кондиционирования торговых зон
J-d диаграмма кондиционирования воздуха в теплый период года
В зависимости от периода года система кондиционирования воздуха работает следующим образом.
В теплый период наружный воздух с параметрами tН = +30°С, φН = 39%, JН = 57,2 кДж/кг (параметры приняты по требованию заказчика) поступает в кондиционер, очищается в фильтрах класса G3 и F5 и поступает в роторный регенеративный теплообменник, где охлаждается от +30 до +23°С потоком удаляемого из помещения воздуха, предварительно прошедшего через секцию адиабатного увлажнения и охлажденного от +26,0 до +19,3°С.
Как видно из рис. 3, основная нагрузка по охлаждению помещений и частичной осушке внутреннего воздуха ложится на фэнкойлы, а наружный воздух с температурой +23°С практически не участвует в тепловом балансе помещения.
Для оценки энергоэффективности предложенного решения определим суммарные энергозатраты на охлаждение наружного воздуха от +30 до +23°С и количество полученного холода.
Расчет выполняем для конкретной системы кондиционирования воздуха торговой зоны, используя материалы компьютерного подбора установки фирмы Hidria.
В процессе обработки воздуха электроэнергия затрачивается на преодоление аэродинамического сопротивления регенеративного теплообменника в потоках приточного и удаляемого воздуха (по материалам распечатки ∆P = 175 Па), на преодоление аэродинамического сопротивления секции адиабатического увлажнения в потоке удаляемого воздуха ∆P = 167 Па, на электропривод ротора (N = 0,18 кВт) и насоса увлажнителя (N = 0,04 кВт).
Таким образом, суммарные затраты энергии на охлаждение наружного воздуха равны:
Заметим, что при использовании самых современных холодильных машин с водяным охлаждением конденсатора холодильный коэффициент с учетом затрат энергии градирней и насосами не превышает 4,5 кВт/кВт.
Общая холодильная нагрузка на системы кондиционирования воздуха (без учета фэнкойлов) всего комплекса Qхол = 2500 кВт, т.е. затраты электроэнергии на холодоснабжение приточных установок комплекса при использовании холодильных машин составляют:
А при косвенном испарительном охлаждении, принятом в проекте:
Снижение потребления электроэнергии в теплый период года составляет:
Обратим внимание, что стоимость оборудования для косвенного испарительного охлаждения (регенеративные теплообменники и адиабатные увлажнители) также значительно меньше, чем у чиллеров, градирен и насосов, необходимых для традиционной системы холодоснабжения.
Кроме того, вращающиеся теплоутилизаторы в холодный период года позволяют снизить расход теплоты на нагрев наружного воздуха на 3700 кВт, несмотря на то, что минимальная температура удаляемого из торговых зон воздуха не должна быть ниже +12°С, так как воздух используется для вентиляции и отопления автостоянок.
Полученные в проекте результаты убедительно показывают целесообразность и высокую энергетическую эффективность применения косвенного испарительного охлаждения наружного воздуха в климатических условиях Москвы, причем не только для общественных, но и для промышленных зданий.
Системы кондиционирования магазинов, торговых помещений
Помещения магазинов должны быть оборудованы системами кондиционирования и/или вентиляции с побуждением механического типа. Объём притока воздуха должен быть на 100% компенсирован вытяжкой. При кондиционировании торговых площадей необходимо учитывать нормы СНиП 2.04.05-91.
«ИНТЕХ-Климат» готова реализовать профессиональные решения по климатическому и другому инженерному оборудованию. Выполним полный цикл работ «под ключ»: проектирование, подбор, поставка, монтаж и обслуживание.
Звоните сейчас: . Отправьте заявку
В процессе расчета кондиционирования воздуха (как и при расчёте вентиляции) количество людей определяется исходя из общей площади торгового зала:
для рынков, мебельных, музыкальных, книжных, спортивных, ювелирных магазинов, а также мест продажи электро- и радиотоваров, сельских магазинов — 3,5 м2 на одного человека;
для прочих непродовольственных/продовольственных магазинов — 2,5 м2 на одного человека.
В магазинах с различными торговыми залами проектируют отдельные системы кондиционирования для каждого зала.
Магазины, находящиеся на первых этажах административных, жилых и пр. зданий, должны обладать автономными системами вентиляции и кондиционирования, не зависимыми от соответствующих системы этих зданий.
Рециркуляция воздуха разрешена в торговых залах магазинов, за исключением залов с химическими, синтетическими, прочими пахучими веществами, горючими жидкостями. При повторной циркуляции наружный воздух подаётся в объеме от 20 м3 на 1 человека (за 1 час).
Также для поддержания комфортных температурных условий помещения должны быть оборудованы тепловыми завесами. Это касается:
тамбуров входов/выходов для покупателей на объектах с торговой площадью свыше 150 м2 (рынки — более 600 м2) при температуре (расчетной) внешнего воздуха в холодный период года ниже -15°С;
ворот в разгрузочных зонах продовольственных, а также непродовольственных магазинов с торговой площадью свыше 1500 м2 при расчетной температуре внешнего воздуха в холодный период года ниже -15°С.
Требования к системам кондиционирования
В большинстве крупных торговых центров системы отопления, вентиляции и кондиционирования объединены друг с другом. В здании размещают мощные вентиляционные системы, имеющие секцию нагрева и охлаждения, способные раздавать воздух в помещения по воздуховодам.
Часто роль вентиляционной установки в ТЦ играет крышный кондиционер (руфтоп). Он отличается от приточной установки тем, что оборудован моноблочной холодильной машиной. Крышный кондиционер способен забирать воздух из помещения, а затем охлаждать или нагревать его и подавать обратно.
В «руфтопе» к обрабатываемому воздуху подмешиваются свежие уличные воздушные массы. Их объем рассчитывают исходя из санитарных норм:
20 м3/ч на каждого посетителя.
60 м3/ч на одного сотрудника ТЦ.
Суммарный объем газа (80 м3/ч) выбрасывается из помещений на улицу, что позволяет поддерживать баланс воздушных масс.
Летом крышный кондиционер охлаждает воздух благодаря фреоновому контуру, а зимой – обогревает при помощи газового или водяного калорифера.
Часто вместо крышных кондиционеров устанавливают приточную вентиляцию с секцией водяного охлаждения и нагрева. Для отопления помещений в секцию нагрева поступает горячая вода (90-130 градусов) из котельной. Охлажденная жидкость (7 градусов) транспортируется из холодильной машины.
Почему важно правильно выбрать кондиционер для магазина
Главная особенность торгового помещения магазина продуктов – это наличие в нем разного рода холодильников. Для сохранения продуктов используют горки, лари, шкафы, витрины, и все они с возможностью охлаждения воздуха. Обычно это оборудование конструктивно схоже с простым холодильником: в нем компрессор и испаритель собраны в одном корпусе.
Таким образом, в процессе охлаждения товара внутри холодильника происходит выброс тепла от компрессора в торговый зал, в котором температура растет. Соответственно, с ростом температуры в торговом зале холодильник работает еще интенсивнее, а компрессор выделяет еще больше тепла. Чтобы разорвать этот замкнутый круг, нужно устанавливать кондиционер для магазина.
Виды кондиционеров
Для охлаждения крупного магазина или универмага вариант использования настенного кондиционера является неприемлемым. В помещениях большой площади охлажденный воздух будет распределяться неравномерно. В данном случае лучше всего использовать канальный, потолочный кондиционер или мульти сплит-систему с внутренними блоками кассетного типа.
Канальные кондиционеры
При использовании канального кондиционера распределение воздуха по помещениям осуществляется по системе воздуховодов, которые размещаются под подвесным потолком. С помощью воздуховодов можно подавать охлажденный или нагретый воздух в двух, трёх, пяти, десяти и более местах, при необходимости распределяя его сразу на несколько помещений. Таким образом, в некоторых случаях использование одного кондиционера канального типа позволяет решить задачи как вентиляции, так и кондиционирования. Единственный минус «канальников» — они стоят немного дороже других сплит-систем.
эстетичность: ее не видно за подвесным потолком
одна система может одновременно кондиционировать две-три комнаты
есть возможность подачи свежего воздуха с улицы, т.е. система решает также вопрос вентиляции
работа системы только в одном режиме (охлаждение или обогрев) для всех помещений
занижение потолков
затраты на воздуховоды с решетками и монтажные работы
Кассетные кондиционеры
Кассетные кондиционеры также монтируются на потолке. Кассетные кондиционеры направляют охлажденный или нагретый воздух горизонтально вдоль потолка сразу по четырём направлениям. Многие современные модели позволяют регулировать силу воздушного потока каждому направлению отдельно, что позволяет равномернее распределять воздух по помещению. Размещается такое оборудование в центре торгового зала, благодаря чему кассетный кондиционер в магазине поддерживает максимально ровный температурный фон.
эстетичность: незаметность системы под подвесным потолком
элегантный дизайн лицевой панели
равномерный воздухообмен в помещении
возможность подачи свежего воздуха
Настенные кондиционеры
В небольших магазинах можно использовать настенные кондиционеры. На сегодняшний день это самый распространённый тип кондиционера, её выпускают абсолютно все существующие производители климатического оборудования. Правда стоит помнить что с помощью одной сплит-системы качественно можно охладить только одно помещение — на два, или тем более три, её уже не хватит.
простота конструкции
компактность
высокая эффективность
низкий уровень шума
быстрая и легкая установка
одна сплит-система может охладить только одно помещение, для установки нескольких помещений нужно несколько сплит-систем, следовательно несколько наружных блоков
Потолочные кондиционеры
В магазинах-«стекляшках» и других магазинах, стены которых не приспособлены для крепления настенных внутренних блоков, а подвесного потолка нет, используют потолочные кондиционеры. Как следует из названия, крепятся эти кондиционеры непосредственно к потолку, и направляют поток охлаждённого воздуха горизонтально вдоль потолка – в противном случае, из-за высокой мощности воздухопотока людей, находящиеся в непосредственной близости от кондиционера, может «просквазить».
потолочные кондиционеры обладают высокой охлаждающей способностью и равномерно распределяют воздушный поток на большой площади, благодаря чему отсутствуют зоны переохлаждения.
они эффективно работают в помещениях как со стандартными, так и с высокими потолками до 3,8 м
не требуют подвесного потолка
экономят место на стене
высота потолка помещения должна быть не менее 3 метров
кондиционер не подает свежий воздух в помещение
Наш специалист предложит такую систему кондиционирования, которая будет соответствовать всем климатическим требованиям и не нарушит дизайн магазина.
Определяемся с ценой на кондиционер для магазина
Теперь расскажем о ценовых диапазонах кондиционеров для магазина. Можно условно разделить на три класса.
Бюджетный класс – это кондиционер в магазин, цена которого будет примерно 15-25 тысяч.
Средний класс, где кондиционер стоит от 25 до 40 тысяч.
Элитный класс, где стоимость кондиционеров начинается от 40-45 тысяч рублей.
Эти цены только за само оборудование, без учета его монтажа. Однако главное, на что нужно обратить внимание, это:
количество фильтрационных систем;
функциональность кондиционера;
шумность;
эстетичность;
страна сборки (хотя тут не все однозначно, даже Айфоны собирают в Китае);
качество крепления.
При этом также необходимо понимать, что кондиционеры внутри одной серии имеют разную мощность. Таким образом, устройство, рассчитанное на 20 кв. м. будет дешевле, чем кондиционер для охлаждения площади в 50 кв. м. Чтобы понять, какой мощности кондиционер в магазине, нужно обратить внимание на цифры в его названии.
Что лучше: инверторные или неинверторные кондиционеры для магазина
Скажем сразу: инверторные кондиционеры лучше. Однако многие слишком сильно превозносят плюсы инверторного кондиционера.
Как работает простой, не инверторный кондиционер? Вы задаете ему пультом температуру в 16 градусов, но фреон в комнату приходит достигший всего лишь 8-12 градусов. Чтобы получилось в итоге 16, каждый внутренний блок оснащен датчиком тепла, который сообщает наружному блоку, когда тому отключиться. Выглядит это так: внутренний блок открывает отверстия для поступления воздуха, но сам воздух через них не идет. Спустя какое-то время, примерно 5-10 минут, внутренний блок начинает работать и поставлять охлажденный воздух в помещение. Другими словами, не инверторный кондиционер работает с определенным интервалом.
Такая работа кондиционера для магазина не лишена минусов:
кондиционер шумит при запуске, а так как пуски идут постоянно, то в помещение всегда шумно;
при пуске любого оборудования оно испытывает высокие нагрузки, а так как не инверторные кондиционеры часто включаются, то их срок службы не такой высокий;
следствие из предыдущего пункта – высокое потребление электричества;
слабая точность заданной температуры – не более 2-3 градусов;
при включении воздух из кондиционера идет с максимальной скоростью, таким образом, в помещениях магазина всегда будет сквозняк.
Инверторный кондиционер лишен этих недостатков. Принцип его работы (который был открыт в 1981 году) заключается в следующем: хладагент поступает все с той же температурой в 8-12 градусов и внутренний блок так же имеет тепловой датчик, но внешний блок может не только включаться и выключаться, но и регулировать скорость вентилятора. Таким образом, фреона производится достаточное количество, но поступает он не равномерными «порциями» в помещение магазина, а ровно такими, сколько нужно для поддержания заданной температуры. Соответственно, такой кондиционер будет дороже обычного примерно на 30%.
за 15-25 тысяч вы можете получить хороший не инверторный кондиционер;
за 25-40 тысяч можно получить хороший инверторный кондиционер;
свыше 40 тысяч просят за хорошие инверторные кондиционеры, которые имеют очень большую функциональность, как необходимую магазину, так и те функции, без которых можно прожить.
Кондиционирование бутика
На большинстве зданий торговых центров установлена холодильная машина (чилер), а непосредственно в помещение бутика проведены каналы. Их устанавливают на этапе ремонта. Чаще всего устанавливают канальные фанкойлы, которые монтируются в подпотолочное пространство.
Воздуховоды разводятся над помещением. Они врезаются в подвесной потолок в точках монтажа вентиляционных решеток. Воздуховоды для притока и вытяжки тоже размещаются в межпотолочном пространстве.
Микроклимат небольших торговых залов
Система кондиционирования в магазине продуктов выбирается с учетом множества условий – числа холодильников, объема помещения, количества сотрудников, посещаемости и пр. Поскольку основная масса скоропортящихся продуктов помещена в холодильные установки и морозильные камеры, подбирать кондиционеры не получится по стандартным характеристикам. Важно учесть тепловыделение каждого холодильного аппарата.
Вентиляция магазина промышленных товаров обеспечивает минимально необходимую единоразовую вытяжку воздушных масс из торгового помещения. Это означает, что система за один час должна выбросить на улицу объем воздуха, который содержится в зале.
Мощность системы для магазинов промышленных товаров рассчитывают исходя из максимального числа посетителей, площади помещения, размещения окон, тепловыделения приборов и других факторов.
Кондиционирование и вентиляция многофункциональных ТЦ
Основным принципиальным отличием многофункциональных торговых центров является множество помещений разного назначения и объема. В таких зданиях не получится использовать совмещенную систему вентилирования и кондиционирования.
Классическая система для многофункциональных ТЦ – приточная вентиляция, оборудованная секцией охлаждения. Воздух подается во все помещения в соответствии с санитарными нормами. Секция охлаждения не позволяет горячему воздуху с улицы проникать в помещение. Через вытяжку удаляется воздух из санузлов, кухонь и помещений арендаторов.
Для кондиционирования многофункциональных ТЦ применяются чиллер-фанкойлы. Чиллер подготавливает холодную воду и транспортирует ее к фанкойлам по трубам. Последние повышают температуру жидкости до заданной в каждом помещении.
На этапе строительства современных многофункциональных ТЦ монтируют только основное оборудование и прокладывают магистральные сети коммуникаций. Арендаторы устанавливают в своих помещениях воздуховоды и решетки, фанкойлы и пр.
Для кондиционирования небольших торговых помещений ТЦ арендаторам предоставляются точки подключения к холодной воде.
