Энергосбережение в системах вентиляции промышленных и гражданских объектов
Сообщение, сделанное директором ООО «Внедренческое предприятие «Альтернатива» (Брест) Юрием Матвеевым на семинаре «Современные эффективные технологии, материалы, изделия и инженерное оборудование, применяемые при ремонте, реконструкции и тепловой модернизации жилищного фонда» в рамках 13-й специализированной строительной выставки «Стройинвест 2007».
Как известно, по завершении тепловой модернизации здания баланс потерь тепла смещается в сторону потерь в системах вентиляции. При существующей старой системе утепления зданий (вернее, отсутствии таковой) теплопотери распределяются примерно поровну (половина — через вентиляцию, половина — через ограждающие конструкции) либо в соотношениях 3:7, 2:3. Сегодня, когда потери тепла через ограждающие конструкции научились снижать, доля потерь тепла с вентиляционным воздухом увеличивается в несколько раз. Теперь 70% потерь тепла имеют место с вентвоздухом, 30% — через ограждающие конструкции. Проблема усугубляется еще и тем, что сегодня утепление здания осуществляется одновременно с его герметизацией. Практически это выражается в том, что из помещений перестает удаляться влага и другие загрязняющие компоненты, как-то: СО2 — продукт жизнедеятельности человека, а также вещества, выделяемые строительными конструкциями — например, фенолы (как бы ни были экологически чисты строительные материалы, в них всегда будут присутствовать вредные составляющие.
Все это влечет за собой необходимость устройства вентиляции. Если прежде выводить из помещений вредные компоненты в какой-то степени помогала инфильтрация, то с заменой старых окон стеклопакетами, когда, казалось бы, должно было стать лучше, на самом деле стало хуже. Доходит до абсурда — в рамах стеклопакетов проделывают отверстия. Для чего же тогда боролись за герметизацию зданий? Все это порождает (как на постсоветском пространстве, так и на Западе) уверенность в необходимости устройства механической вентиляции, благо сегодня достаточно вполне эффективных средств перемещения воздуха.
ООО «Внедренческое предприятие «Альтернатива» существует с 1989 г. В самом начале существования компании ее организаторы наметили три направления, которые очень тесно связаны между собой. Это вентиляция, кондиционирование воздуха и энергосбережение в данной среде. И название компании — «Альтернатива» — в той или иной степени отражает суть последнего направления. Как внедренческое предприятие компания занимается инновационными проектами, используя в них теплообменники и теплоутилизаторы всех возможных родов. Часть этого оборудования она производит, часть приобретает у своих партнеров. Это западные компании, с которыми «Альтернатива» тесно сотрудничает. Оптимизация систем вентиляции заключается в создании малоэнергоемких вентиляторов, а также канальных систем, способствующих максимальному приближению источников движения воздуха к потребителям. Иными словами, благодаря решениям компании часть электроэнергии сберегается при поставке воздуха. Теплонасосы — предмет отдельного разговора, темой же нынешнего является утилизация тепла.
Создаваемые предприятием «Альтернатива» конструкции существенно отличаются от западных аналогов, а в чем-то и превосходят их. Поэтому вполне понятен очевидный интерес западных компаний к разработкам предприятия. Спектр выпускаемого им оборудования включает центральные кондиционеры производительностью до 6000 м3/ч. Такими кондиционерами оснащены все ледовые дворцы Беларуси, Национальная библиотека, Минский железнодорожный вокзал, ряд клиник страны. Производство компании «Альтернатива» оснащено современным оборудованием, в том числе с ЧПУ, конструктив которого в основном идентичен западным аналогам. Есть и совершенно оригинальное оборудование. Один из таких станков выполняет прокатку с оребрением. При прокатке из толстостенной алюминиевой трубы получается оребренная труба с коэффициентом оребрения, примерно равным 19 (при этом толщина ребра составляет 0,3-0,4 мм). Оребренным изготавливается и ряд теплообменников-утилизаторов. В частности, компания «Альтернатива» делает калориферы для своих нужд и теплообменники-утилизаторы. Последние собираются как из индивидуальных оребренных тепловых труб, так и с общим оребрением. Система утилизации тепла с автономными тепловыми трубами достаточно интересна по сравнению с другими типами рекуператоров тепла. В отличие от пластинчатых рекуператоров, такая система обладает разборностью (что значительно облегчает уход). Кроме того, можно конструктивно разнести трубы теплообменника (состоящего из нескольких рядов труб). Это важно в случае загрязненных сред; тогда каждый из каналов очищается с использованием оборудования Kaercher. Ни один теплообменник другого класса такими возможностями не обладает. Поэтому такие теплообменники компания «Альтернатива» применяет не где угодно, а там, где это особенно нужно (кухни, столовые — места, где много влаги, частиц пищи, жира, отложений этих частиц). В таких условиях обычный пластинчатый теплообменник засоряется через 1,5-2 месяца, и больше с ним сделать ничего нельзя — его остается просто выбросить и поставить новый (на очередные 1,5-2 месяца). На основе своих теплообменников компания «Альтернатива» смонтировала в Беларуси уже более 200 систем. Ими оснащены пищеблоки школ и больниц, а также бассейны и прачечные. Помимо всего прочего, такой теплообменник не боится повышенной влажности.
При прочих равных условиях теплообменник от «Альтернативы» обмерзает при температуре, которая на 3-4 градуса ниже температуры обмерзания обычного пластинчатого теплообменника. Это достаточно много, если учесть, что зимой даже один градус выливается в затраты киловатт энергии. Там же, где среда достаточно чиста, компания применяет обычный или регенеративный теплообменник. Но нужно сказать, что при всех достоинствах регенеративного теплообменника (коэффициент эффективности как правило выше, чем у рекуперативного) у него есть одна характерная особенность. В зависимости от того, где его применять, это может обернуться и плюсом, и минусом. Дело в том, что, помимо переноса тепла, регенеративный теплообменник столь же эффективно переносит и влагу. Когда ротор вращается, он передает тепло из канала удаляемого воздуха в канал приточного воздуха. Это означает, что мы увлажняем и подогреваем свежий приточный воздух. Допустим, воздух того или иного библиотечного или офисного помещения нередко нуждается в увлажнении. Здесь может быть применен регенератор тепла. Но если применять его в системе, где выводится и влага (жилье, школы, дошкольные учреждения), будет очевидна нерациональность такого подхода. Сегодня, приобретя станки с ЧПУ производства США, компания «Альтернатива» имеет возможность расширения производства теплообменников для жилья. Речь идет о выпуске принципиально нового класса оборудования: малогабаритных вентиляционных агрегатов, укомплектованных теплообменниками-утилизаторами и встроенной системой автоматики, предназначенных для вентиляции небольших помещений: офисов, магазинов, квартир, коттеджей, кафе. Разработан типоразмерный ряд агрегатов напольного (АВТУ-1,0; АВТУ-1,5; АВТУ-2,0) и шкафного (АВТУ-0,5; АВТУ-0,75) исполнений с производительностью по воздуху от 300 до 2000 м3/ч. В теплоизолированном корпусе размещаются все необходимые узлы и механизмы. Комплексная система обеспечивает максимальную готовность к монтажу, не имеет выносных блоков и трубопроводов, характеризуется малым весом и низким уровнем шума при эксплуатации, дает значительную экономию тепловой и электрической энергии. Все установки АВТУ оснащены системами автоматического управления. Системы на 300-500 м3/ч оборудованы дополнительным электроподогревом для работы при низких температурах. А системы на 750-2000 м3/ч могут иметь также и водяные подогреватели. Агрегаты оснащены радиальными вентиляторами. Каждый такой вентилятор имеет асинхронный двигатель с внешним ротором. Для облегчения применения в проектных решениях данного оборудования система имеет фиксированное свободное давление на выходе 150, 250 Па.
В течение зимнего периода 2004-2005 гг. эксплуатация данных систем в общественных зданиях и коттеджах показала, что оборудование надежно, легко монтируется, а коэффициент эффективности достигает 58-60%. Его применение обеспечивает должное состояние воздушной среды, сохранность зданий, значительно экономит энергетические ресурсы. На ряде объектов Бреста — в частности, в школах — пилотные машины работают уже третий сезон. Еще одна особенность данной системы состоит в комплектности ее исполнения. Она включает два фильтра — приточный и вытяжной, — адаптированную систему автоматики, два вентилятора, причем последние могут быть и менее дорогими (бюджетными, с односкоростным приводом). Для объектов, где необходимо регулирование скорости вращения, возможно применение и трехскоростных, и плавно регулируемых приводов. В последнем случае воздухоподача изменяется в зависимости от степени заполненности помещения. Компания «Альтернатива» располагает лабораторией теплообмена, которая аккредитована Госстандартом Беларуси и имеет право испытывать как свои машины, так и машины своих коллег (в случае, если они изъявят желание испытать свою технику на базе «Альтернативы»). Располагает предприятие и системой менеджмента качества, которая аттестована немецкой аудиторской компанией TUVSERT. Помимо названных объектов — в частности, ледовых дворцов — техникой от «Альтернативы» оснащены дворец «Виктория» в Бресте, брестский стадион, легкоатлетический манеж, Минский футбольный манеж, ряд больниц. Из национальных промгигантов можно назвать «Атлант». Предназначенные для больниц кондиционеры могут быть исполнены в различных конфигурациях (как вертикальное, так и горизонтальное расположение). Система автоматики, применяемая при изготовлении компанией «Альтернатива» выпускаемого нею оборудования, основана на базовых компонентах фирмы Sauter (Швейцария). Есть возможность визуализации параметров, накапливания информации. Можно узнавать об аварийных режимах и при необходимости вызывать эти режимы из памяти компьютера.
Очень важно: устанавливаемые в больницах кондиционеры характеризуются не только высокой производительностью по воздуху (6000-8000 м3/ч в Минской областной больнице, 16-20 м3/ч в больнице скорой помощи), но и наличием абсолютно всего, что создала инженерная мысль в области кондиционирования воздуха. Это и функция утилизации тепла, и возможность управления подачей воздуха в online-режиме (постоянно поддерживается перепад давления: как известно, в операционной всегда должно быть чуть большее давление, чем в прочих помещениях), и теплонасос. Внутренние части кондиционера выполняются из нержавеющей стали, наружные имеют специальное полимерное покрытие. В настоящее время разработчики «Альтернативы», идя по линейке в сторону уменьшения производительности (машины производительностью 60, 100, 140, 200 м3/ч предназначены для коттеджей), при необходимости оснащают каждую из разрабатываемых малых машин регулируемой системой привода.
В сотрудничестве с рядом проектных институтов Беларуси «Альтернатива» разрабатывает комбинированные системы для жилья. Имеется в виду, что центральный блок устанавливается общий на секцию, а расход воздуха, его подача и регулирование осуществляются индивидуально — своими вентиляторами в каждой квартире. Такие системы представляются достаточно перспективными для Беларуси, поскольку позволяют совместить два таких несовместимых понятия, как снижение металлоемкости и возможность индивидуального регулирования в зависимости от пребывания либо отсутствия в квартире ее обитателей. Существует и еще один аспект. Благодаря применению вышеописанных систем энергосбережения у проектировщиков появилась возможность «сажать» на существующие теплосети здания, тепловые нагрузки которых превышают предельно допустимые в соответствии с параметрами сетей. Возможность сохранения существующей теплотрассы означает существенную экономию средств, что является весомым доводом при обсуждении эффективности подобных систем.
Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Все это влечет за собой необходимость устройства вентиляции. Если прежде выводить из помещений вредные компоненты в какой-то степени помогала инфильтрация, то с заменой старых окон стеклопакетами, когда, казалось бы, должно было стать лучше, на самом деле стало хуже. Доходит до абсурда — в рамах стеклопакетов проделывают отверстия. Для чего же тогда боролись за герметизацию зданий? Все это порождает (как на постсоветском пространстве, так и на Западе) уверенность в необходимости устройства механической вентиляции, благо сегодня достаточно вполне эффективных средств перемещения воздуха.
ООО «Внедренческое предприятие «Альтернатива» существует с 1989 г. В самом начале существования компании ее организаторы наметили три направления, которые очень тесно связаны между собой. Это вентиляция, кондиционирование воздуха и энергосбережение в данной среде. И название компании — «Альтернатива» — в той или иной степени отражает суть последнего направления. Как внедренческое предприятие компания занимается инновационными проектами, используя в них теплообменники и теплоутилизаторы всех возможных родов. Часть этого оборудования она производит, часть приобретает у своих партнеров. Это западные компании, с которыми «Альтернатива» тесно сотрудничает. Оптимизация систем вентиляции заключается в создании малоэнергоемких вентиляторов, а также канальных систем, способствующих максимальному приближению источников движения воздуха к потребителям. Иными словами, благодаря решениям компании часть электроэнергии сберегается при поставке воздуха. Теплонасосы — предмет отдельного разговора, темой же нынешнего является утилизация тепла.
Создаваемые предприятием «Альтернатива» конструкции существенно отличаются от западных аналогов, а в чем-то и превосходят их. Поэтому вполне понятен очевидный интерес западных компаний к разработкам предприятия. Спектр выпускаемого им оборудования включает центральные кондиционеры производительностью до 6000 м3/ч. Такими кондиционерами оснащены все ледовые дворцы Беларуси, Национальная библиотека, Минский железнодорожный вокзал, ряд клиник страны. Производство компании «Альтернатива» оснащено современным оборудованием, в том числе с ЧПУ, конструктив которого в основном идентичен западным аналогам. Есть и совершенно оригинальное оборудование. Один из таких станков выполняет прокатку с оребрением. При прокатке из толстостенной алюминиевой трубы получается оребренная труба с коэффициентом оребрения, примерно равным 19 (при этом толщина ребра составляет 0,3-0,4 мм). Оребренным изготавливается и ряд теплообменников-утилизаторов. В частности, компания «Альтернатива» делает калориферы для своих нужд и теплообменники-утилизаторы. Последние собираются как из индивидуальных оребренных тепловых труб, так и с общим оребрением. Система утилизации тепла с автономными тепловыми трубами достаточно интересна по сравнению с другими типами рекуператоров тепла. В отличие от пластинчатых рекуператоров, такая система обладает разборностью (что значительно облегчает уход). Кроме того, можно конструктивно разнести трубы теплообменника (состоящего из нескольких рядов труб). Это важно в случае загрязненных сред; тогда каждый из каналов очищается с использованием оборудования Kaercher. Ни один теплообменник другого класса такими возможностями не обладает. Поэтому такие теплообменники компания «Альтернатива» применяет не где угодно, а там, где это особенно нужно (кухни, столовые — места, где много влаги, частиц пищи, жира, отложений этих частиц). В таких условиях обычный пластинчатый теплообменник засоряется через 1,5-2 месяца, и больше с ним сделать ничего нельзя — его остается просто выбросить и поставить новый (на очередные 1,5-2 месяца). На основе своих теплообменников компания «Альтернатива» смонтировала в Беларуси уже более 200 систем. Ими оснащены пищеблоки школ и больниц, а также бассейны и прачечные. Помимо всего прочего, такой теплообменник не боится повышенной влажности.
При прочих равных условиях теплообменник от «Альтернативы» обмерзает при температуре, которая на 3-4 градуса ниже температуры обмерзания обычного пластинчатого теплообменника. Это достаточно много, если учесть, что зимой даже один градус выливается в затраты киловатт энергии. Там же, где среда достаточно чиста, компания применяет обычный или регенеративный теплообменник. Но нужно сказать, что при всех достоинствах регенеративного теплообменника (коэффициент эффективности как правило выше, чем у рекуперативного) у него есть одна характерная особенность. В зависимости от того, где его применять, это может обернуться и плюсом, и минусом. Дело в том, что, помимо переноса тепла, регенеративный теплообменник столь же эффективно переносит и влагу. Когда ротор вращается, он передает тепло из канала удаляемого воздуха в канал приточного воздуха. Это означает, что мы увлажняем и подогреваем свежий приточный воздух. Допустим, воздух того или иного библиотечного или офисного помещения нередко нуждается в увлажнении. Здесь может быть применен регенератор тепла. Но если применять его в системе, где выводится и влага (жилье, школы, дошкольные учреждения), будет очевидна нерациональность такого подхода. Сегодня, приобретя станки с ЧПУ производства США, компания «Альтернатива» имеет возможность расширения производства теплообменников для жилья. Речь идет о выпуске принципиально нового класса оборудования: малогабаритных вентиляционных агрегатов, укомплектованных теплообменниками-утилизаторами и встроенной системой автоматики, предназначенных для вентиляции небольших помещений: офисов, магазинов, квартир, коттеджей, кафе. Разработан типоразмерный ряд агрегатов напольного (АВТУ-1,0; АВТУ-1,5; АВТУ-2,0) и шкафного (АВТУ-0,5; АВТУ-0,75) исполнений с производительностью по воздуху от 300 до 2000 м3/ч. В теплоизолированном корпусе размещаются все необходимые узлы и механизмы. Комплексная система обеспечивает максимальную готовность к монтажу, не имеет выносных блоков и трубопроводов, характеризуется малым весом и низким уровнем шума при эксплуатации, дает значительную экономию тепловой и электрической энергии. Все установки АВТУ оснащены системами автоматического управления. Системы на 300-500 м3/ч оборудованы дополнительным электроподогревом для работы при низких температурах. А системы на 750-2000 м3/ч могут иметь также и водяные подогреватели. Агрегаты оснащены радиальными вентиляторами. Каждый такой вентилятор имеет асинхронный двигатель с внешним ротором. Для облегчения применения в проектных решениях данного оборудования система имеет фиксированное свободное давление на выходе 150, 250 Па.
В течение зимнего периода 2004-2005 гг. эксплуатация данных систем в общественных зданиях и коттеджах показала, что оборудование надежно, легко монтируется, а коэффициент эффективности достигает 58-60%. Его применение обеспечивает должное состояние воздушной среды, сохранность зданий, значительно экономит энергетические ресурсы. На ряде объектов Бреста — в частности, в школах — пилотные машины работают уже третий сезон. Еще одна особенность данной системы состоит в комплектности ее исполнения. Она включает два фильтра — приточный и вытяжной, — адаптированную систему автоматики, два вентилятора, причем последние могут быть и менее дорогими (бюджетными, с односкоростным приводом). Для объектов, где необходимо регулирование скорости вращения, возможно применение и трехскоростных, и плавно регулируемых приводов. В последнем случае воздухоподача изменяется в зависимости от степени заполненности помещения. Компания «Альтернатива» располагает лабораторией теплообмена, которая аккредитована Госстандартом Беларуси и имеет право испытывать как свои машины, так и машины своих коллег (в случае, если они изъявят желание испытать свою технику на базе «Альтернативы»). Располагает предприятие и системой менеджмента качества, которая аттестована немецкой аудиторской компанией TUVSERT. Помимо названных объектов — в частности, ледовых дворцов — техникой от «Альтернативы» оснащены дворец «Виктория» в Бресте, брестский стадион, легкоатлетический манеж, Минский футбольный манеж, ряд больниц. Из национальных промгигантов можно назвать «Атлант». Предназначенные для больниц кондиционеры могут быть исполнены в различных конфигурациях (как вертикальное, так и горизонтальное расположение). Система автоматики, применяемая при изготовлении компанией «Альтернатива» выпускаемого нею оборудования, основана на базовых компонентах фирмы Sauter (Швейцария). Есть возможность визуализации параметров, накапливания информации. Можно узнавать об аварийных режимах и при необходимости вызывать эти режимы из памяти компьютера.
Очень важно: устанавливаемые в больницах кондиционеры характеризуются не только высокой производительностью по воздуху (6000-8000 м3/ч в Минской областной больнице, 16-20 м3/ч в больнице скорой помощи), но и наличием абсолютно всего, что создала инженерная мысль в области кондиционирования воздуха. Это и функция утилизации тепла, и возможность управления подачей воздуха в online-режиме (постоянно поддерживается перепад давления: как известно, в операционной всегда должно быть чуть большее давление, чем в прочих помещениях), и теплонасос. Внутренние части кондиционера выполняются из нержавеющей стали, наружные имеют специальное полимерное покрытие. В настоящее время разработчики «Альтернативы», идя по линейке в сторону уменьшения производительности (машины производительностью 60, 100, 140, 200 м3/ч предназначены для коттеджей), при необходимости оснащают каждую из разрабатываемых малых машин регулируемой системой привода.
В сотрудничестве с рядом проектных институтов Беларуси «Альтернатива» разрабатывает комбинированные системы для жилья. Имеется в виду, что центральный блок устанавливается общий на секцию, а расход воздуха, его подача и регулирование осуществляются индивидуально — своими вентиляторами в каждой квартире. Такие системы представляются достаточно перспективными для Беларуси, поскольку позволяют совместить два таких несовместимых понятия, как снижение металлоемкости и возможность индивидуального регулирования в зависимости от пребывания либо отсутствия в квартире ее обитателей. Существует и еще один аспект. Благодаря применению вышеописанных систем энергосбережения у проектировщиков появилась возможность «сажать» на существующие теплосети здания, тепловые нагрузки которых превышают предельно допустимые в соответствии с параметрами сетей. Возможность сохранения существующей теплотрассы означает существенную экономию средств, что является весомым доводом при обсуждении эффективности подобных систем.
Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 09 за 2007 год в рубрике вода и тепло
