ASM4_1

Мир инженерных идей

Механическая вентиляция

Сегодня основной строительной проблемой в мире является плохая вентиляция и неблагоприятный микроклимат в помещениях. Требования энергосбережения и снижения потерь тепла за счет инфильтрации обусловили применение герметичных окон, которые нарушают основной принцип работы естественной вентиляции - воздух в квартиры проникает через неплотности оконных заполнений. Выходом из создавшейся ситуации является устройство регулируемых приточных клапанов и использование механической вентиляции.

НП «АВОК» разработало новый свод правил «Организация воздухообмена в квартирах многоэтажного жилого дома». Целью его разработки является определение технических решений по вентиляции помещений квартиры многоэтажного дома. Технические решения должны обеспечивать необходимый расход приточного наружного воздуха при эффективном использовании тепловой и электрической энергии; формирование основных требований к приточной и вытяжной системам вентиляции, их элементам; требования к сопротивлению воздухопроница-ния ограждающих конструкций дома. В основу работы положен анализ отечественных и зарубежных исследований и специальные расчеты воздушно-теплового режима многоэтажных жилых зданий, анализ практики проектирования и строительства систем вентиляции современных жилых домов.

Использование системы механической вентиляции обеспечивает комфорт и качество микроклимата, повышает производительность труда на 20% и существенно снижает риск заболеваний. Система механической вентиляции, в отличие от естественной, обеспечивает гарантированный воздухообмен в помещениях при любых погодных условиях. Повышенные энергозатраты, связанные с работой вентиляторов, могут быть компенсированы за счет утилизации тепла удаляемого воздуха (например, на подогрев приточного воздуха или на горячее водоснабжение посредством тепловых насосов).

В многоэтажном жилом доме в микрорайоне Никулино-2 в Москве применена механическая вытяжная система вентиляции с естественным притоком через воздухозаборные устройства и утилизацией теплоты удаляемого вентиляционного воздуха при помощи теплонасосных установок.

Для поступления в квартиры наружного воздуха, по объему соответствующего количеству удаляемого, используются приточные устройства, встроенные в оконные коробки квартир (кроме кухни). Во избежание проникновения дождя с наружной стороны окна установлен козырек.

Отработанный воздух удаляется из квартир через авторегулируемые клапаны, установленные на кухнях, в ванных комнатах и в туалетах. Авторегулируемые клапаны обеспечивают прохождение через них постоянного расчетного расхода воздуха. При увеличении перепада давлений между квартирой и вентиляционной шахтой сопротивление клапана проходящему через него воздушному потоку увеличивается и, соответственно, количество удаляемого из квартиры «отработанного» воздуха уменьшается. При уменьшении перепада давлений между квартирой и вентиляционной шахтой ситуация обратная: количество удаляемого из квартиры «отработанного» воздуха увеличивается. Конструкция клапана достаточно проста: изменение сопротивления клапана проходящему через него воздушному потоку обеспечивается автоматически за счет изменения объема находящейся в потоке удаляемого воздуха резиновой камеры, во внутреннюю полость которой имеет доступ воздух из квартиры. При изменении перепада давлений меж ду квартирой и вентиляционной шахтой соответственно изменяется и объем резиновой камеры, уменьшая или увеличивая проходное сечение клапана.

Для утилизации тепла удаляемого воздуха в вы тяжной камере предусмотрен теплообменник-утилизатор, связанный с испарителями теплонасос ных установок промежуточным контуром. Удаляемый воздух вытяжным вентилятором «прогоняется» через теплообменник-утилизатор, охлаждается и выбрасывается в атмосферу. Тепло удаляемого воздуха используется тепловым насосом для подготовки горячего водоснабжения. Полезное тепло собирается в баках-аккумуляторах, откуда по мере необходимости используется в системе горячего водоснабжения.

Компьютерное управление инженерным оборудованием (интеллектуализация здания)

Весь процесс требует вовлечения большого количества работников, которые следят за работой всех систем. В интеллектуальном здании управляющая система самостоятельно контролирует множество параметров, принимая соответствующие решения. Система управления контролирует различные подсистемы: телефонно-компьютерную сеть, доступ в помещения, антитеррористическую защиту, пожарную безопасность, оборудование отопления, кондиционирования воздуха и вентиляции, системы видеонаблюдения в целях безопасности, системы проведения видеоконференций.

Мировой опыт эксплуатации сооружений свидетельствует о том, что подсистемы здания нельзя рассматривать как обособленные. Взаимосвязь подсистем становится особенно важна при возникновении критических ситуаций (например, отказ одной из подсистем жизнеобеспечения, пожар, затопление, стихийное бедствие, несанкционированный доступ на объект и т.д.). Концепция интеллектуального здания заключается в единой взаимосвязанной системе управления всеми инженерными структурами здания, которая обеспечивает комфортную и безопасную среду обитания с одновременной минимизацией расходов на поддержание этой среды. Интеллектуальное сооружение представляет собой совокупность инженерно-технических решений и организационных мероприятий, направленных на создание высокоэффективной системы управления, максимально отвечающей потребностям пользователей и владельцев.

Один из основных компонентов интеллектуального здания - система управления, представляющая собой комплекс программно-аппаратных средств, основной задачей которого является обеспечение надежного и гарантированного управления всеми подсистемами здания при его эксплуатации. Система способна за счет анализа полной неразобщенной информации, получаемой от всех эксплуатируемых подсистем (например, пожарная сигнализация, система теленаблюдения, телефонная сеть, система климатизации и т. д.), принять правильное решение и выполнить соответствующее действие или проинформировать о событии соответствующую службу. Современные системы управления не имеют ограничений на расширение и модернизацию и построены в соответствии с принципом открытой архитектуры, то есть все компоненты системы, как программные, так и аппаратные, не привязаны к какому-то одному производителю.

Каждая из подсистем интеллектуального здания, функционирующих под управлением автоматизированной системы управления, работает в оптимальном (наилучшем) режиме за счет взаимного обмена данными с другими подсистемами, что в итоге позволяет добиться максимально эффективной работы как каждой из подсистем, так и всей системы в целом. Кроме этого, при создании системы управления можно уменьшить число ее компонентов, дублирующие элементы.

Интеллектуализация здания - это новый уровень удобства, безопасности и комфорта, разумное использование электроэнергии, уменьшение расходов на ремонт и эксплуатацию. Например, в бизнес-центре компании «British Airways» в Хар-мондсворте (Великобритания) использование объединенной системы управления освещением, вентиляцией, кондиционированием воздуха и контроля доступа экономит до 24 млн. долларов ежегодно за счет более эффективной работы всех систем комплекса и повышения производительности труда персонала на 20%.

Сотрудники центра могут работать из любой точки бизнес-центра, других офисов компании или даже из дома, при этом в любой точке комплекса есть возможность выхода в основную сеть. Через интранет-сеть бизнес-центра обеспечивается доступ к информационной библиотеке, проведение видеоконференций и организация учебных курсов для персонала. Есть даже внутреннее телевещание. Телефонная сеть дает возможность создать голосовые и факсимильные почтовые ящики, доступ к которым возможен с любого телефона при вводе идентификационного номера. Перемещаясь по зданиям бизнес-центра, сотрудники могут поддерживать связь друг с другом при помощи сети беспроволочной телефонной связи.

В бизнес-центре объединены системы управления освещением, вентиляцией и кондиционированием и система контроля доступа на базе протокола LonWorks. Использование общей коммуникационной шины делает возможным обмен информацией между различными управляющими системами, что позволит в будущем обеспечить полную интеграцию всех служб комплекса зданий бизнесцентра.

Около 1 3 тыс. светильников регулируются примерно 800 восьмиканальными управляющими модулями с использованием информации от 2000 комбинированных датчиков движения и освещенности. Эти же датчики используются для управления системой кондиционеров и вентиляторов. При появлении человека свет и вентиляция автоматически включаются, а через некоторое время после освобождения помещения - выключаются. В конференц-залах управление освещением и аудио- и видеооборудованием интегрировано.

Система автоматизации и управления зданием «Commerzbank» обеспечивает оптимальный режим работы вентиляции, отопления и охлаждения, а также позволяет сотрудникам индивидуально регулировать параметры микроклимата непосредственно в рабочей зоне.

Заключение

Современные здания высоких технологий значительно отличаются и от «традиционных», и от первых энергоэффективных зданий, в которых комфорт и качество микроклимата часто приносились в жертву экономии энергии. Концепция строительства современных зданий высоких технологий предусматривает гармонизацию энергоэффективных, интеллектуальных, биоархитектурных зданий и стремится к достижению уровня так называемых «Sustainable building».

Половина потребления энергии в развитых странах приходится на здания, и еще четверть -на транспорт. Архитекторы и инженеры не могут решить все мировые экологические проблемы, однако способны проектировать здания с учетом части потребляемой ныне энергии, улучшающие среду обитания человека. Расположение и функциональное назначение здания, его ориентация и форма, его система климатизации, характеристики используемых при строительстве материалов - все эти параметры влияют на энергопотребление и качество микроклимата. Сегодня задача архитекторов и инженеров - разработка научных и методических основ проектирования зданий высоких технологий и реализация их на практике, как минимум, в качестве демонстрационных объектов.

Литература

1. Бродач М. М. Теплоэнергетическая оптимизация ориентации и размеров здания: Научные труды НИИСФ. Тепловой режим и долговечность зданий. М., 1987.

2. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий. М., 2002.

3. Табунщиков Ю. А., Хромец Д. Ю., Матросов Ю. А. Тепловая защита ограждающих конструкций зданий и сооружений. М., 1 986.

4. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. Энергоэффективные здания. М., 2003.

5. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. Энергоснабжение высотного здания с использованием топливных элементов //АВОК. № 3. 2003. С. 44-50.

6. Бродач М. М., Шилкин Н. В. Многоэтажное энергоэффективное жилое здание в Нью-Йорке //АВОК. №4. 2003. С. 38-44.

7. Шилкин Н. В. Здание высоких технологий //АВОК. №7. 2003. С. 18-27.