Особенности проектирования систем кондиционирования воздуха для высотных зданий

В статье изложены основные нюансы и проблемы, с которыми сталкивается современный инженер-конструктор при проектировании систем кондиционирования воздуха для высотных зданий.

Основные проблемы

При проектировании систем кондиционирования воздуха высотных зданий конструктору приходится искать решение трех основных проблем:

1. Размещение оборудования – высотные здания зачастую находятся в окружении плотной застройки, не имеют стилобатной части и плоской кровли, где может быть размещено климатическое оборудование.

2. Выбор максимального гидростатического давления в коммуникациях — данная проблема касается не только систем кондиционирования, но и других водонаполненных систем.

3. Необходимость охлаждения зданий в зимнее время. Современные здания отличаются очень хорошей теплоизоляцией, в связи с чем в зданиях административного назначения, офисных зданиях внутренние тепловыделения зачастую превышают теплопотери даже в зимнее время. Например, для современного здания при температуре –30 °С удельные теплопотери составляют, в среднем, порядка 50…60 Вт/м2, а удельные внутренние тепловыделения даже при отсутствии солнечной радиации могут достигать 70…80 Вт/м2, т.е. появляется необходимость в охлаждении зданий в зимнее время. Для этих целей применяются так называемые сухие охладители (англ. «dry coolers»). Используемый иногда термин «сухая градирня» является стилистической ошибкой (оксюмороном), поскольку градирня по определению не может быть «сухой». Это оборудование (сухие охладители) требует больших площадей. Например, сухой охладитель мощностью 600…800 кВт имеет габариты в длину 9…12 м, в ширину 2,5 м, а таких блоков необходимо несколько десятков. Площадей для размещения такого количества оборудования, как правило, нет, поэтому здесь необходимы какие-то специальные решения.

Определенные преимущества есть у системы с водяным охлаждением. Дело в том, что самый дорогой компонент системы – это компрессор холодильной машины, и установка его под открытым небом – не очень хорошее решение с точки зрения сохранности оборудования. Хотя и предполагается, что эти установки рассчитаны на наружное применение, все же в наших климатических условиях лучше самое дорогое оборудование размещать в помещении. Это можно сделать применив машины с водяным охлаждением, которые можно установить, например, в подвале. В этом случае для отвода сбросного тепла используются градирни. Обычно приводится аргумент, что градирни все равно приходится располагать снаружи здания. Но здесь надо учитывать, что стоимость градирни существенно меньше стоимости холодильной машины, и даже ее замена не приведет к ощутимым финансовым потерям. В настоящее время на большинстве новых высотных объектов применяются холодильные машины с водяным охлаждением конденсаторов.

Система кондиционирования воздуха, которая наиболее предпочтительна для использования в зимнее время

Концепция была предложена при проектировании одного из высотных комплексов. В этом здании были применены VRV-системы, у которых наружные блоки охлаждаются водой (эти блоки обычно называют не наружные, а внешние). На каждом рабочем этаже стоит внешний блок. Для охлаждения конденсатора этого внешнего блока подается оборотная вода. Размеры внешнего блока при мощности 28 кВт: ширина 800 мм, высота 1000 мм, глубина 500 мм. На этаже любого высотного здания всегда можно найти подсобное помещение площадью 4…5 м2, в котором удается разместить 2…4 таких блока. Четыре блока – это уже 100…110 кВт холодильной мощности, 1000 м2 площади. Преимущество этих систем еще и в минимальной длине фреоновых магистралей, поскольку блоки стоят на этом же обслуживаемом этаже. Сейчас экспертиза выдвигает требование проверки, может ли система работать в случае утечки фреона. При использовании рассматриваемых водяных систем даже в случае утечки всего фреона в помещении площадью 18 м2 не будет достигнута аварийная концентрация. В случае же разводки фреоновых магистралей по высоте, при воздушном охлаждении, они достигают диаметра 50 мм и больше, длина, соответственно, тоже достаточно большая, и объем фреона в системе получается очень большим. В этом случае, если действительно произошла утечка в каком-то помещении, то эта концентрация может быть намного выше аварийной концентрации, она составляет около 460 г/м3. Это очень высокое значение, но, тем не менее, объем фреона в большой системе может привести в случае утечки к концентрации, значительно превышающей эту величину.

Возможность объединения системы холодоснабжения центральных кондиционеров и системы холодоснабжения фэнкойлов

Однозначное «НЕТ». В СНиП есть пункт, запрещающий объединять системы теплоснабжения установок систем кондиционирования воздуха с системами отопления, поскольку у этих систем совершенно разные режимы работы в течение года и разные гидравлические характеристики. Системы холодоснабжения центральных кондиционеров и системы холодоснабжения фэнкойлов нельзя объединять по той же самой причине. Холодоснабжение центральных кондиционеров требуется при температуре наружного воздуха выше 16…17 °С. Если температура наружного воздуха ниже, вообще не нужно холодоснабжение приточных установок. Можно вообще отключить эти холодильные машины. Это первый пункт положения: совершенно разные режимы работы. Второй момент – гидравлика, которая для холодоснабжения центральных кондиционеров и для холодоснабжения фэнкойлов абсолютно разная. Приточные установки могут быть расположены в 5…10 м от кондиционера. Фэнкойлы же могут иметь протяженность и 100, и 200, и 300 м, в том числе и по разным этажам. В таком случае невозможно даже просто нормально запустить систему, не говоря уже о том, чтобы обеспечить ее нормальную работу.

Особенности работы одноконтурной и двухконтурной систем холодоснабжения

Одноконтурная система холодоснабжения работает следующим образом. Через испаритель проходит холодная вода, забирается и насосом подается потребителю, после чего возвращается обратно в испаритель. То есть стоит один контур холодоснабжения, один рабочий насос, может быть предусмотрен резервный насос. Подобные машины можно проектировать в порядке исключения, если холодильная нагрузка примерно до 500 кВт. Если же холодильная нагрузка составляет 3…10 МВт и потребители разбросаны по зданию, в том числе по высоте, такие машины проектировать нельзя. Например, проект подобной системы для здания высотой 90 м и площадью около 40000 м2. Единственный насос подает воду всем потребителям, а затем эта вода возвращается на холодильную машину. В этом случае расход холодной воды в этом контуре весь год, пока работает холодильная машина, должен оставаться постоянным, поскольку если расход воды через испаритель уменьшится, сработает реле на холодильной машине и отключит ее. Поэтому в таком случае всех потребителей, каждый проход, каждую приточную установку необходимо подключить только трехходовыми клапанами. Кроме того, необходимо обеспечить гидравлическую увязку всех потребителей. В любом режиме работы должен оставаться постоянным проход воды через кондиционеры. При перекрытии прохода холодной воды меняется вся гидравлика, меняется расход воды и отключается проток холодильной машины.

Двухконтурная система холодоснабжения работает по иному принципу. Есть холодильная машина, насос подает холодную воду в бак холодной воды. Из этого бака холодная вода подается потребителям отдельными насосами. Этих насосов может быть по числу потребителей достаточно много. Отепленная вода от потребителей возвращается в бак отепленной воды, откуда поступает на испаритель. Бак холодной воды соединен с баком отепленной воды перемычкой. Таким образом, организуется внутренний контур. Тепловой контур холодильной машины работает постоянно. Это насос с давлением 12…15 м вод. ст. Холодильная машина гидравлически никак не связана с потребителями. Обратная связь с потребителями – исключительно по температуре. Следует обратить внимание на следующий момент. Есть два типа холодильных машин. Один тип холодильных машин – с регулировкой температуры воды на выходе холодильной машины. Машины этого типа постоянно поддерживают температуру воды на выходе на постоянном уровне, то есть при понижении температуры обратной воды, допустим, с 12 до 10 °С температура воды на выходе все равно будет поддерживаться на уровне 7 °С, но при этом снижается производительность. Такие машины могут применяться в двухконтурных системах холодоснабжения. Другой тип холодильной машины – с регулировкой по температуре обратной воды, и такие машины в рассматриваемом случае применять ни в коем случае нельзя. Машины этого типа поддерживают постоянной температуру обратной воды на уровне 12 °С, а при ее понижении снижают холодопроизводительность, повышая температуру воды на выходе с 7 °С на несколько градусов. Допустим, к системе подключено несколько потребителей. По условиям эксплуатации половину из них отключили. Температура обратной воды при этом понижается, например, с 12 до 10 °С. Холодильная машина уменьшает холодопроизводительность, повышая температуру воды на выходе с 7 до 9 °С. Температура обратной воды восстанавливается до заданного значения, но при этом потребителям поступает вода, температура которой на два градуса выше расчетного значения, а в этих условиях холодопроизводительность фэнкойлов падает в два раза. Таким образом, оставшиеся потребители недополучают холод, хотя общая холодильная нагрузка уменьшается. В результате система не может работать нормально.

Особенности проектирования систем кондиционирования воздуха с фэнкойлами

При проектировании системы воздушного отопления предъявляется целый ряд нормативных требований к ней – требования по резервированию систем, по температурам и т. д. К фэнкойлам же, которые предполагается использовать в качестве отопительных приборов, нормативные документы таких требований не предъявляют, в результате чего они зачастую и рассматриваются как обычные отопительные приборы. Тем не менее, по сути своей фэнкойл – тот же прибор воздушного отопления. Он имеет в своем составе теплообменник и вентилятор, и требования к нему должны предъявляться как к части системы воздушного отопления, причем представляется, что эти требования должны быть закреплены нормативно. Известно несколько случаев аварий, которые привели к существенному ущербу именно из-за ошибок проектировщиков. В зимнее время владельцы квартиры уехали на месяц в отпуск, и буквально на следующий день после их отъезда вышел из строя вентилятор фэнкойла, установленного в большой гостиной. При неработающем вентиляторе теплоотдача фэнкойла составляет максимум 8…10 % от номинальной. В результате аварии за достаточно длительное время отсутствие хозяев произошло полное вымораживание квартиры.

_________________________
Электротехнические материалы оптом

Поделитесь с друзьями
  • RSS
  • Twitter
  • Facebook
  • Добавить ВКонтакте заметку об этой странице
  • Одноклассники
  • Мой Мир
  • LiveJournal
  • Блог Я.ру
  • Blogger
  • Блог Li.ру
  • Google Buzz
  • В закладки Google
  • Яндекс.Закладки
  • Memori.ru
  • МоёМесто.ru
  • Сто закладок
  • БобрДобр
  • LinkedIn
  • FriendFeed
  • MySpace
  • Orkut

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>