К вопросу проектирования энергосберегающих технологий в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для здания "Технопарк" по объекту "ИЦС Сколково"

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ

Механико-технологический факультет

Кафедра электроэнергетики и теплоэнергетики

К вопросу проектирования энергосберегающих технологий в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для здания «Технопарк» по объекту «ИЦС Сколково»

Долинин Д.В. студент

Кузнецова А.А. студент

Путилин Н.В. студент

5 курс, группа 3-14ТТ(ба)ЭОП

Здание «Технопарк» находится на территории «Инновационного центра Сколково» по адресу г. Москва, Инновационный центр «Сколково», Большой бульвар, 42 корп. 1 и является крупнейшим в своей серии в Европе. Территория площадью 400 гектаров, находится на земельном участке с кадастровым номером 77:15:0020321:316. На территории так же находятся Сколковский институт науки и технологий, открытый университет Сколково, международная гимназия, жилые апартаменты Сколково, здания «Гиперкуб» и «Матрешка». Для отдыха и прогулок рядом находится Мещерский лес и гольф клуб площадью более 100 гектар, регулярно становившийся площадкой для проведения соревнований международного уровня. [1]

Здание «Технопарка» площадью 96 158м² подразделяется на три корпуса: A, В, С. Здание имеет 6 этажей, включая цокольный этаж, на котором находится зона разгрузки, техническое помещение в котором находятся центральный пункт теплоснабжения и центральный пункт холодоснабжения.

В здании находятся лаборатории и офисные помещения, занимаемые арендаторами, центры коллективного пользования (Коворкинг) для совместной работы, конгресс-центр, который является лучшей площадкой для презентации стартапов, проектов и технологических продуктов.

Атриум, находится между двумя корпусами А и В, в котором располагаются шоу-румы, ресторан, магазин.

На 5 этаже здания «Технопарк» располагается технический этаж, на котором находятся приточно-вытяжные установки системы вентиляции, противопожарные установки системы вентиляции, узлы обвязки приточно-вытяжных установок.

Объект «Технопарк» имеет площадь 96 158 м² и разделяется на три корпуса: 3А, 3В и 3С. В 1-ый этап строительства входят здания 3А, 3В, атриум, а также подземная часть, соединенные между собой подземными и надземными переходами. Корпуса объекта «Технопарк» предназначены для размещения лабораторий и центров коллективного пользования в соответствии со спецификой деятельности объекта «Технопарк». В них также располагаются офисные помещения, конференц-залы, различные технические и вспомогательные помещения, а также предприятия торговли и общественного питания. Крытое пространство между зданиями корпусов 3А и 3В формирует атриум. [2]

В центральной части Атриума располагаются торгово-выстовочные шоу-румы, а также большой Лекционный зал, подвешенный над Атриумом.

В соответствии с Российскими нормативными документами, объект «Технопарк» по функциональности относится к административным зданиям научно-технического профиля. Срок службы здания 50 лет.

Системы вентиляции запроектированы в соответствии с действующими Российскими стандартами и с учетом международной инженерной практики. При этом одним из основных принципов проектирования климатических систем является принцип снижения энергопотребления в режиме эксплуатации с целью обеспечения будущей LEED-аккредитации объекта.

В здании запроектированы следующие системы вентиляции:

- Приточные и вытяжные системы механической вентиляции;

- Системы местных отсосов;

- Системы противодымной вентиляции.

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования рассчитаны на поддержание заданных нормативных параметров в обслуживаемых помещениях. Внутренние расчетные параметры для различных функциональных зон и помещений зданий объекта «Технопарк» приняты в соответствии с действующими Российскими нормативами и международной инженерной практикой:

- Лаборатории, ЦКП, офисы администрации, переговорные, обеденный зал - 22±2°С;

- Лекционный зал, кухня, общественные туалеты - 20±2°С;

- Лестничные клетки, коридоры циркуляции, хранение химических веществ - 18±2°С;

- Душевые - 23±2°С;

- Технические помещения - 12±2°С;

- Атриум (в зоне пребывания людей) - минимум 10°С;

- Погрузочно-разгрузочная зона - 5°С.

Относительная влажность более 30% в холодный период года поддерживается в лабораториях, ЦКП и лекционном зале. При проектировании инженерных систем предусматривается выполнение всех необходимых мероприятий по защите от шума и вибраций.

Допустимые уровни звука, создаваемого и передаваемого системами вентиляции и кондиционирования для помещений различного назначения приведены ниже, дБ(А):

- Лекционный зал - 30

- Офисы администрации, переговорные - 35

- Лаборатории - 38

- ЦКП, атриум, IT-помещения, бытовые помещения - 40

- Хранение химических веществ, мусоросборные камеры - 45

- Погрузочно-разгрузочная зона - 55

- Технические помещения - 75.

Центры коллективного пользования (ЦКП) биомедицины располагаются на первом этаже здания 3А, ЦКП прототипирования (изготовления образцов) - в цокольном и на первом этажах здания 3В.

Вентиляционные установки (AHU), обслуживающие ЦКП работают полностью на свежем воздухе и имеют в своем составе рекуператоры с промежуточным теплоносителем для утилизации тепла. Рекуператоры с промежуточным теплоносителем были выбраны для предотвращения смешения вытяжного воздуха с приточным. Контур рекуператора предусмотрен на гликоле. Предполагается, что в нормальном режиме все установки работают, но с пониженной мощностью. Если происходит поломка установки, другие установки работают с полной нагрузкой для обеспечения бесперебойной работы ЦКП. Количество обслуживающих блок вентиляционных установок варьируется, но принцип работы N+1 всегда сохраняется.

Помимо общеобменной вытяжки, для ряда помещений ЦКП, а также от технологического оборудования, выделяющего вредные вещества, предусмотрены отдельные вытяжные системы. Основными типами необходимых в объекте "Технопарк" помещений для осуществления научно-исследовательской деятельности являются влажные и расчетно-аналитические (IT) лаборатории. Основное различие между ними - потенциальная возможность применения в них опасных химических веществ.

Вентиляция лабораторий запроектирована с переменным расходом воздуха с помощью установленных регуляторов расхода воздуха по перепаду давления VAV). Вентиляционные установки "влажных" лабораторий, расположенных в здании 3А, работают полностью на свежем воздухе и имеют в своем составе рекуператор с промежуточным теплоносителем для утилизации тепла. Перед рекуператором наружный воздух предварительно нагревается до -15°C.

Вентиляционные установки IT-лабораторий включают в себя высокоэффективный роторный рекуператор. Перед рекуператором наружный воздух предварительно нагревается до -15°C. Влажные лаборатории предназначены для проведения биомедицинских, биохимических и маломасштабных химических исследований. Это лаборатории, в которых возможно использование умеренных количеств огнеопасных и едких химических веществ, и в них устанавливаются подходящие для этого вытяжные шкафы.

Лабораторные вытяжные шкафы будут устанавливаться арендаторами как часть оборудования на стадии чистовой отделки помещений.

Каждая лаборатория оснащена патрубками для подключения вытяжных шкафов с максимальным расходом воздуха 1080 м³/ч через шкаф. При закрытых или не используемых шкафах в помещении лаборатории поддерживается 6-ти кратный воздухообмен с отрицательным дисбалансом. При использовании вытяжного шкафа подача и удаление воздуха общеобменной вентиляцией увеличивается пропорционально количеству удаляемого воздуха через шкаф, и может достигать 12-ти крат в помещении.

Лаборатории поддерживаются под разрежением, приточный воздух на компенсацию подается в прилегающие коридоры.

IT-лаборатория - это административное помещение, в котором основной объем работ выполняется на компьютерной рабочей станции. В лаборатории возможна высокая концентрация вычислительной техники, а также установки, стойки с компьютерным оборудованием.

Расчетный воздухообмен 4 крата принят при высоте помещения 3м, и обеспечивается при пребывании персонала в помещении лаборатории. При отсутствии персонала в помещении воздухообмен снижается до 1 крата.

Лаборатории выполняются с полной чистовой отделкой, в связи с чем в разделе ОВ2 выполнена разводка вентиляции в пределах помещений, с установкой VAV-регуляторов и воздухораспределителей.

В соответствии с Техническим заданием, рабочее проектирование по внутренним системам вентиляции помещений общественного питания осуществляется до границы зоны общепита. Проектирование и монтаж внутри помещений осуществляется за счет средств арендатора.

Все вентиляционное оборудование кухни расположено в техническом помещении на уровне 05.

Для следующих помещений общепита предусмотрены отдельные вытяжные системы:

- Общеобменная вытяжка;

- Вытяжные зонты горячего цеха;

- Вытяжные зонты помещений мойки посуды;

- Мусоросборные камеры;

- Санузлы кухни.

Утилизация тепла вытяжного воздуха не предусматривается. На вытяжных воздуховодах горячего цеха и ощеобменной системы на стадии чистовой отделки будущим арендаторам рекомендуется устанавливать дополнительные жироулавливающие фильтры до места подключения.

Обеденная зона обслуживается самостоятельной приточно-вытяжной установкой, расположенной на уровне 05. Для рекуперации тепла вытяжного воздуха применяется роторный теплообменник. Вентиляторы проектируются с рабочим и резервным двигателями. Комфортное охлаждение обеспечивается местным оборудованием кондиционирования - фанкойлами.

Вытяжная вентиляция погрузочно-разгрузочной зоны обеспечивается двумя установленными на уровне 5 этажа вытяжными вентиляторами. Удаление воздуха проектируется из верхней и нижней зон. Приточная вентиляция обеспечивается двумя самостоятельными приточными установками, расположенными на уровне 01, на специально устроенной антресоли.

Приточные установки дополнены воздухоохладителями, рассчитанными на снижение температуры приточного воздуха с +32°С до +25°С. Это обусловлено изменением проектного решения по расположению наружных блоков фреоновых охладителей, частично перенесенных с кровли в верхнюю зону помещения доставки.

В соответствии с Техническим заданием, рабочее проектирование по внутренним системам вентиляции лекционного зала осуществляется до границы помещения. Проектирование и монтаж внутри помещения осуществляется за счет средств арендатора.

Воздушное отопление, вентиляция и комфортное охлаждение помещения лекционного зала обеспечивается двумя приточно-вытяжными установками с переменным расходом воздуха (по одной установке в зданиях 3А и 3В). Воздушное отопление и вентиляция холла лекционного зала, расположенного в сфере, также обеспечивается двумя самостоятельными приточно-вытяжными установками, расположенными в зданиях 3А и 3В.

Запроектированы также две приточно-вытяжные установки с переменным расходом воздуха для обслуживания примыкающих переговорных комнат конференц-центра, обеспечивающие вентиляцию и комфортное охлаждение воздуха в теплый период года.

В лекционном зале в холодный период года системами вентиляции обеспечивается температура внутреннего воздуха 20±2°С, в теплый период 24±2°С;

В холле лекционного зала в холодный период года обеспечивается температура внутреннего воздуха 20±2°С;

В переговорных в блоках 3А-100 и 3В-100 в теплый период года системами вентиляции поддерживается температура воздуха в помещениях 24±2°С.

Рекуперация тепла вытяжного воздуха в установках лекционной зоны проектируется посредством высокоэффективных теплообменников роторного типа.

В составе вентустановок лекционного зала дополнительно предусмотрена секция рециркуляции для использования в нерабочее время.

Для вентиляции атриума предусмотрены две приточные вентустановки, расположенные в венткамерах блоков 3В-300 и 3В-700, подающие воздух сверху, через вихревые диффузоры.

Для снижения тепловой нагрузки в теплый период года предусмотрено удаление воздуха при помощи вентиляторов дымоудаления, установленных на кровле, работающих на низких оборотах двигателя. Для дополнительного притока в теплый период года в фасадах здания 3С в уровне второго этажа по осям В1 и В44 устроены автоматически открываемые окна. Эти окна используются также и для компенсации удаляемого из атриума дыма при пожаре. тепловой вентиляция кондиционирование помещение сколково

Самостоятельные системы приточной или вытяжной вентиляции в шоурумах не предусмотрены. Воздух забирается непосредственно из Атриума и выбрасывается обратно при помощи вентиляторов, устанавливаемых арендаторами каждого торгового помещения (шоурума) на стадии чистовой отделки после сдачи объекта в эксплуатацию.

Каждое отдельно стоящее торговое помещение в Атриуме (шоурум) оборудуется точкой подключения к системам тепло- и холодоснабжения здания и узлами учета потребления тепло- и холодоносителя. Разводка систем тепло- и холодоснабжения и установка фанкойлов внутри помещений шоурумов производится на стадии чистовой отделки после сдачи объекта.

Для бытовых помещений, расположенных в ядрах здания, запроектированы приточно-вытяжные установки с батарейным рекуператором. Вытяжка из санузлов лекционной зоны, расположенных на 3 и 4 этажах блока 100 здания 3А осуществляется самостоятельной вытяжной системой с резервным вентилятором.

Переговорные комнаты, комнаты отдыха, помещения IT, вспомогательные помещения, расположенные в ядрах зданий, обслуживаются приточно-вытяжными установками с высокоэффективным теплообменником роторного типа. Комфортное охлаждение в общественных помещениях проектируется при помощи фанкойлов.

Для всех помещений IT, расположенных в ядрах зданий, запроектированы самостоятельные системы кондиционирования при помощи сплит-систем с резервированием 100%.

Мусоросборные камеры расположены в ядрах зданий и обслуживаются отдельными вытяжными вентиляторами, расположенными в технических помещениях на уровне 05. Кондиционирование в этих помещениях не предусматривается.

Для технических помещений, расположенных на уровне 05, предусмотрены системы приточно-вытяжной механической вентиляции.

Настоящим разделом проекта предусматривается устройство собственного центрального теплового пункта (ЦТП) для зданий офисно-исследовательского комплекса инновационного центра "Сколково".

В ЦТП расположены:

- тепловой ввод, оборудованный приборами учета расхода тепла;

- системы отопления подключены к тепловым сетям по "независимой схеме" через теплообменники. Параметры местного теплоносителя для систем отопления - Дt = 80°-60°C.

- системы вентиляции подключены к тепловым сетям по "независимой схеме". Параметры теплоносителя ДT = 95°-60°C (для подбора калориферов).

Рисунок 1 - план-схема расположения приточно-вытяжных установок

Для автоматической подпитки систем отопления и вентиляции приняты: установки поддержания давления и расширительные баки, водомеры, подпиточные насосы. Качество воды проходящей через ЦТП должно соответствовать следующим требованиям: 6,5 < рН < 10,5; жесткость 6 < dН < 9. Система горячего водоснабжения 1-зонная. Циркуляция воды в системе насосная. Теплообменники ГВС подключаются к тепловым сетям по 2-х ступенчатой "смешанной схеме". В летний период при отключении тепловых сетей на время проведения профилактического обслуживания и ремонта, подогрев воды для нужд ГВС на хоз-бытовые и технологические нужды предусмотрен в электрических накопительных водонагревателях.

Источником теплоснабжения проектируемых зданий являются городские сети. Подключение к городским сетям осуществляется со стороны Бульвара. Здания объекта «Технопарк» подключаются к наружным сетям теплоснабжения по независимой схеме с устройством индивидуального теплового пункта, расположенной на уровне подземного этажа между зданиями 3А и 3В. Узел учета тепла расположен в отдельном помещении, непосредственно примыкающем к наружной стене здания.

Расчетный температурный режим в наружной сети теплоснабжения согласно Техническим Условиям составляет 130/70°C (температура подающего и обратного трубопровода).

Настоящим разделом рассматриваются следующие системы и потребители:

- отопление (радиаторы, конвекторы) - 80°C /60°C;

- отопление атриума (встроенные в пол конвекторы, система отопления фасада) - 95°C /60°C,

- отдельно стоящие торговые помещения (шоурумы) и тепловые завесы - 80°C /60°,

- система отопления "теплый пол" - 35°C /28°C,

- теплоснабжение вентустановок - 95°C /60°C,

- теплоснабжение нагревателей регуляторов расхода воздуха VAV и 4-х трубных фанкойлов - 60°C /40°C.

- рабочее давление в системах отопления и теплоснабжения фанкойлов - 5 атм.

- рабочее давление в системе теплоснабжения вентустановок - 5,5 атм.

Рисунок 2 - сводная таблица тепловых нагрузок

Рисунок 3 - тепловые нагрузки в зимний и летний период

Холодоснабжение зданий Объекта "Технопарк" осуществляется от отдельно стоящего холодильного центра. Потребление холода системами вентиляции и кондиционирования первого этапа строительства составляет 10657 кВт. Температура холодоносителя в наружных сетях (первичный контур) 6-12°С. Температура холодоносителя, поступающего к потребителям (вторичный контур) 7-13°С.

Системы вентиляции, кондиционирования воздуха и технологическое оборудование подключены к сетям холодоснабжения по "независимой схеме", через пластинчатые теплообменники.

В ЦПХ предусмотрено размещение узла учета потребления холодоносителя, блоков холодоснабжения с пластинчатыми теплообменниками, насосных установок, станций подпитки и поддержания давления в комплекте с водомером, запорной и регулирующей арматурой. Расходомеры предусматриваются на отдельных контурах потребителей. Теплообменники и циркуляционные насосы предусматриваются с 100% резервом. Оборудование в помещении ЦПХ размещается в двух уровнях: на отм. -4,800 и на металлических площадках, отм. -2,300; -0,300.

Для выравнивания давления в контурах устанавливаются станции подпитки и подержания давления. Подпитка систем холодоснабжения обеспечивается от системы водоподготовки. Подача холодной воды от коллектора к потребителям осуществляется циркуляционными насосами каждого контура. Циркуляционные насосы оснащены внешним частотным управлением. На всех обратных магистралях контуров устанавливаются балансировочные клапаны.

Поддержание температуры воды + 6°С в первичном контуре обеспечивается системой автоматики отдельно стоящего холодильного центра. Поддержание температуры воды + 7°С во вторичном контуре обеспечивается системой автоматики ЦПХ (центрального пункта холодоснабжения).

Рисунок 4 - холодильная нагрузка зданий 3А, 3В, 3С

Расчетная температура внутреннего воздуха в рабочей зоне кондиционируемых помещений принята +23°C по сухому термометру. Системы холодоснабжения фанкойлов и системы холодоснабжения секций охлаждения приточных установок запитываются в помещении теплообменников на цокольном этаже здания. Параметры теплоносителя внутреннего контура 7/13°C. Предусматриваются системы холодоснабжения:

- система холодоснабжения фанкойлов здания 3А Т91.7/Т92.7;

- система холодоснабжения фанкойлов здания 3В Т91.8/Т92.8;

- система холодоснабжения шоурумов здания 3С Т93/Т94;

- система холодоснабжения секций охлаждения приточных установок здания 3С Т91.9/Т92.9;

- система холодоснабжения секций охлаждения приточных установок здания 3А Т91.3/Т92.3;

- система холодоснабжения секций охлаждения приточных установок здания 3В Т91.4/Т92.4;

Рабочее давление в системах холодоснабжения фанкойлов и вентустановок составляет 6 атм.

Проектной документацией представлен список оборудования и материалов по каждому разделу. В каждую из систем, внедрены меры по энергоэффективности. Учитывая тот факт, что в здании технопарка, отсутствуют оконные проемы, в помещениях обеспечивают микроклимат системы вентиляции, отопления, теплоснабжения и кондиционирования воздуха. Применены работы по монтажу теплоизоляции на каждую из систем, что существенно снижает тепловые потери.

В центральном тепловом пункте и центральном пункте холодоснабжения предусмотрены трубопроводы на здание второго этапа строительства. Изначальное разделение по подсистемам в центральном тепловом пункте и центральном пункте холодоснабжения позволяет выполнять аварийную остановку подсистемы, в случае аварии, неисправности и технических работ. На каждую подсистему, предусмотрены резервные узлы распределения количественного регулирования теплоносителей, резервное оборудование.

На техническом этаже отм. +19.430 располагаются узлы обвязки приточных установок. В целях повышения энергоэффективности, предусмотрены узлы рекуперации, использующие гликоль в целях теплоносителя.

В заключении, можно сказать, что при проектировании, строительстве и эксплуатации здания «Технопарк», были выполнены меры в большом объеме по энергосбережению и энергоэффективности.

Список литературы

1. Федеральный закон "Об инновационном центре Сколково" от 28.09.2010 №244-ФЗ

2. Проектная документация, стадия РД «Инновационного центра Сколково» объекта «Технопарк»; 1 этап строительства, М1311472-00-ОВ2, лист 0002 «Общие данные»

3. Федеральный закон "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" от 30.12.2009 N 384-ФЗ (последняя редакция) статья 20

4. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха СНиП 41-01-2003

5. Строительные нормы и правила Отопление, вентиляция и кондиционирование СНиП 2.04.05-91

6. Исследование потерь теплоносителя из-за несовершенства гидравлического режима тепловой сети / В.Я. Губарев, А.А. Тамбовский, В.А. Стерлигов, Е.М. Крамченков // Энергетика и энергоэффективные технологии: сб. докл. Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 50-летию ЛГТУ. Липецк: ЛГТУ, 2006. С. 144-146.

7. Губарев В.Я. Динамика гидравлического режима тепловой сети при присоединении новых абонентов / В.Я. Губарев, А.А. Тамбовский // Энергетика и энергоэффективные технологии: сб. докл. Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 50-летию ЛГТУ. Липецк: ЛГТУ, 2006. С. 172-175.

8. Энергосберегающие технологии систем вентиляции и кондиционирования воздуха, С.А. Доценко, главный инженер ООО «Вентрейд»

Размещено на allbest.ru