2014-05-16

Современные технологии рекуперации тепла в климатическом оборудовании

Немецкий физик Вальтер Нернст (1864-1941), открывший тепловой закон Нернста (третье начало термодинамики), в свободное от преподавания в университете время разводил карпов. Однажды кто-то из его студентов заметил, что кур и тех держать интереснее. Нернст ответил, что разводит животных, находящихся в термодинамическом равновесии с окружающей средой: разводить теплокровных – это обогревать на свои деньги Вселенную.

Отопление Вселенной – неизбежное зло, с которым сражается любой владелец жилого или промышленного здания. Две трети всех его эксплуатационных затрат уходит на поддержание заданных климатических параметров воздуха в помещении: обогрев, охлаждение и вентиляцию. Любое решение, позволяющее снизить эти затраты при улучшении микроклимата, сулит большие выгоды.

 

Очевидно, что решения такие лучше закладывать на стадии проектирования здания, а не когда оно выстроено. К тому же без современной централизованной системы климат-контроля при нынешней ситуации с недвижимостью невозможно будет найти ни покупателей, ни арендаторов помещений: фасады, усыпанные кондиционерами, как прыщами, с распахнутыми фрамугами, уходят в прошлое. И производители климатического оборудования не жалеют сил, чтобы соответствовать ожиданиям архитекторов и самым высоким технологическим требованиям инженерных систем здания.

 

Шведский концерн Flakt Woods, известный как один из старейших производителей оборудования для систем вентиляции и кондиционирования воздуха, недавно вывел на российский рынок центральные вентиляционные установки новой серии eQ и eQL, взамен широко известной модификации EU. Эти агрегаты поставляются 29 типоразмеров с расходами воздуха от 600 до 120 000 м3/час. В результате у инженеров появляется возможность точно подобрать под характеристики здания любую систему: от простого одиночного приточного агрегата до интегрированного решения с утилизацией тепла и развитой системой управления, контроля и возможности интеграции в общую схему BMS (Building Management System, то есть Автоматизированная Система Управления Зданием АСУЗ).

 

 

Системы eQ позволяет заказчику реализовать два наиболее часто встречающихся подхода при решении задач климатизации зданий. Первый – стандартизированный, когда используется типовое решение по вентиляции объекта. В таком случае установки снабжены наиболее востребованными функциями (например, фильтрации, охлаждения и нагрева) в унифицированном исполнении, что сокращает срок поставки и стоимость и позволяет минимизировать трудозатраты.

 

Другое дело – оборудование, предназначенное для удовлетворения индивидуальных требований заказчика: например, когда необходима оросительная камера для обеспечения заданного уровня влажности в помещениях. Условия эксплуатации также могут требовать установки компонентов из определенного материала: скажем, кожуха только из нержавеющей стали, высокоэффективных фильтров HEPA (High Efficiency Particulate Absorption), шумоглушителей, вентиляторов специального исполнения и т.п. Все установки конфигурируются согласно техническим требованиям, ориентированы на самые высокие параметры энергоэффективности и быстрый ввод в эксплуатацию.

 

Ключевым элементом полноценной вентиляционной установки сегодня, безусловно, является рекуператор тепла. FlaktWoods имеет многолетний опыт в производстве, применении и эксплуатации различных рекуператоров: пластинчатых, с промежуточным теплоносителем и роторных, позволяющих возвращать тепло в систему в холодный период года и холод в теплый (тип роторного колеса SEMCO) с КПД до 85%, значительно снижая нагрузку на холодильную машину. Но "изюминкой" компании является рекуператор с промежуточным теплоносителем ECONET.

 

Запатентованная FlaktWoods система ECONET позволяет обходиться без дополнительных нагревателей и охладителей в приточно-вытяжной установке. Энергия для нагрева или охлаждения подаётся непосредственно в контур утилизации энергии. Все энергетические функции – рекуперации тепла, отопления или охлаждения – здесь объединены в общий контур: система пластинчатых теплообменников, насосы, клапаны, запорно-регулирующая арматура и автоматика с индивидуальным алгоритмом работы. В результате вентиляционная установка стала короче и компактнее. Благодаря этому значительно снижается потребление электроэнергии на преодоление местных сопротивлений вентиляционного агрегата. Это обеспечило увеличение эффективности рекуператоров ECONET до 65-75%, что для рекуператоров такого типа является очень высоким показателем (обычное значение – примерно 50%). Такой прирост эффективности в пересчёте означает сокращение стоимости всего жизненного цикла установки на 40%. Вот почему в Европе уже установлено более трёх тысяч систем ECONET (из них более 500 – в клиниках и больницах, где требования к системам вентиляции особенно строги).

 

Стоимость жизненного цикла системы – это современный подход к расчету реальных затрат на протяжении всего жизненного цикла инвестиции, особенно актуальный для строительных объектов с их сроком службы в десятилетия и огромными инвестициями не только на этапе сооружения, но и на этапе демонтажа. В отношении стандартной установки для кондиционирования воздуха капитальные затраты (инвестиции) составляют только 10%, стоимость технического обслуживания – 5%, а затраты на электроэнергию – до 85% от общих затрат. В некоторых случаях размер изначальных инвестиций в энергоэффективное решение может быть несколько выше, однако позже, на протяжении цикла эксплуатации такая альтернатива становится более экономичной. Преимуществом является также возможность получить дополнительные баллы при сертификации объекта, оснащённого таким решением по управлению климатом, по системам LEED или BREEAM.

 

Для целей "зелёного" строительства важно также, что рекуператоры ECONET могут работать с нетрадиционными источниками энергии – например, с тепловыми насосами. Температура грунта постоянна и лежит примерно в диапазоне 8...10ºC, и смена времён года на неё почти не влияет. Работа с теплоносителями при таких сравнительно невысоких температурах для многих рекуператоров является проблемой – но не для рекуператоров ECONET. Система позволяет использовать эти безопасные для окружающей среды источники энергии, что сокращает общие затраты эксплуатанта. К примеру, в системе ECONET можно использовать горячую воду более низкой температуры, чем обычно, что позволяет полностью утилизировать оборотную воду, например, из системы отопления. Это значит, что во многих случаях температуру оборотной воды для сети центрального теплоснабжения можно уменьшить до 20–25ºC, а это уменьшает затраты на отопление.

 

Один из примеров установки системы ECONET – больница в Турку (Финляндия) площадью более 26 тыс. м2, в составе которой несколько корпусов и большой атриум. Режим работы вентиляционных агрегатов очень разный в зависимости от назначения помещений и нагрузок. "В здании такой архитектуры и назначения расходы на обслуживание систем вентиляции и кондиционирования составляют львиную долю бюджета больницы, поэтому при реконструкции комплекса мы ставили задачу внедрения энергоэффективных систем для достижения максимальной экономии энергоносителя", – объясняет главный инженер больницы Юха Кеттунен.

 

Система ECONET была предложена в качестве оптимального решения для рекуперации тепла, т.к. в данном случае втяжной воздух не перемешивается с загрязнённым вытяжным, что соответствует гигиеническим нормам медицинских учреждений. Уменьшение длины вентиляционных установок позволило сократить габариты венткамер при реконструкции зданий, а гибкая система инженерного расчёта – оптимизировать нагрузку на теплоноситель. Таким образом, эффективность рекуперации тепла достигла 70%.

 

И хотя полностью избавиться от "обогрева Вселенной", увы, у проектировщиков вряд ли получится, существенно снизить его потенциальный размер при использовании рекуператоров ECONET и вентиляционных систем eQ/eQL вполне реально.

 

Температурный расчет системы рекуперации тепла Econet >>