URL-адрес сайта WordPress настроен неправильно. Проверьте настройки виджета.

ОБОСНОВАННЫЙ ВЫБОР СИСТЕМ ОВК


David M. Elovitz, президент Общества экономии энергии в Natick, Mass, США, член Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE)

Всего 5 или 10 % трудозатрат проектировщика систем ОВК отводится на выбор типа системы. Однако это наиболее важное решение во всем проекте. Этим выбором на 90 % определяются капитальные затраты на систему и на обеспечение пользовательских требований. Последующие решения также важны, но это уже, в сущности, надстройка. Функциональность и стоимость системы предопределяются ее типом.

Проектировщики не принимают решения в вакууме и не достают их готовыми «из шляпы». Они также не принимают отдельных решений по каждому требованию, но дают совокупность решений, удовлетворяющих ряду отдельных критериев. Для того чтобы выбор систем ОВК был успешным, указанные критерии должны отражать возможности и приоритеты заказчика.

Ключевые критерии выбора системы

Некоторые критерии выбора типа системы являются ключевыми, т. е. соответствие им определяется словами «да/нет». Либо система удовлетворяет этим критериям, либо нет. Система, которая не отвечает ключевому критерию, не может рассматриваться в проекте – разве что заказчик изменит свои требования. Вот некоторые из этих критериев.

Функциональные требования

Один из важнейших моментов при выборе системы – это взаимопонимание заказчика и проектировщика в части функциональности системы. Не имеет значения, насколько хороша система в других отношениях, если она не удовлетворяет заявленным требованиям функциональности. Однако Вы можете объяснить заказчику, что, изменив свои условия, он получит больший эффект.

Требования к производительности

Если необходимо подать воздух в количестве x м3/мин при температуре y, чтобы обеспечить расчетные условия в помещении при расчетных параметрах наружного климата, у проектировщика нет возможности выбора. Он должен предусмотреть систему, которая обеспечивает эти условия. Однако различные системы могут характеризоваться разной производительностью в расчете на здание в целом, обеспечивая при этом один и тот же эффект.

Если заказчик спрашивает «А нельзя ли сделать систему подешевле?», он должен понимать, что производительность системы может быть уменьшена лишь в том случае, если он готов принять менее жесткие требования к параметрам микроклимата и длительности их поддержания. Популярным решением для снижения капитальных затрат является зонирование. При этом заказчик должен знать, что одинаковые по стоимости, но различные по технологии системы могут приводить к различной продолжительности дискомфорта (необеспеченности внутренних параметров) в год и к различному годовому энергопотреблению.

Требования к размещению

Проще говоря, рекомендуемая система должна помещаться в том пространстве здания, которое для нее отведено. Неважно, насколько система надежна, насколько она дешева в эксплуатации и малошумна – Вы не можете использовать систему, если ее негде разместить. Однако Вы можете обсудить с архитектором и заказчиком преимущества проекта, в котором система ОВК будет занимать большую площадь или размещаться по-другому.

Другие критерии выбора системы

Не все критерии выбора системы являются ключевыми, типа «да/нет». Многие из них – относительные, предполагающие возможность компромисса. Например, заказчик готов вложить больше средств в сооружение системы, чтобы сэкономить на эксплуатационных расходах или на оплате энергоресурсов. И наоборот, он может предпочесть более высокие ежегодные затраты, чтобы уменьшить первоначальные капиталовложения. В реальных условиях средства заказчика всегда ограничены. Возможен компромисс между снижением ежегодных затрат и желанием взимать более высокую арендную плату. Некоторые из относительных критериев приводятся ниже.

Капитальные затраты

«Расходуйте не более того, что необходимо для обеспечения функциональности системы» – легко сказать, но трудно понять, сколько это на самом деле. Капитальные затраты – это, вероятно, первый критерий, который приходит в голову, и он, безусловно, важен. Некоторым заказчикам этот критерий может казаться единственным. Однако есть и другие критерии, и некоторые из них оказывают большее влияние на общие затраты в течение срока службы здания, чем первоначальные капиталовложения.

Эксплуатационные расходы

Эксплуатационные затраты складываются из множества компонентов. В общем случае – это энергия, водоснабжение и канализация, обслуживание, ремонт, замена оборудования и модификация системы. Многие из них напрямую определяются типом выбранной системы. Компромисс между капитальными и эксплуатационными затратами – это очевидный, известный случай. Однако на эксплуатационные затраты косвенное влияние оказывают другие факторы, например, удобство обслуживания.

Надежность

Какая степень надежности реально необходима? Разумеется, заказчики в основном стремятся избежать сбоев в системах для обслуживания центральных компьютеров и сетевого оборудования или для чистых комнат и меньше заботятся о ресторанах или жилых помещениях, и это вполне резонно. Уровень надежности определяет, как быстро система может быть восстановлена после отказа и какова возможная частота отказов. И то и другое зависит от типа системы.

Гибкость (возможность переналадки)

В прошлом в офисных зданиях были большие помещения с рядами рабочих мест. Люди приходили и уходили, а обстановка практически не менялась. В настоящее время, когда при быстро развивающейся технологии для каждого проекта формируется рабочая группа, ничто не остается неизменным долгое время. Если в соответствии с потребностями новых жильцов или новых учреждений меняется планировка или устанавливается новое оборудование, требующее специальных условий, легко ли будет адаптировать систему ОВК к новым требованиям?

Удобство обслуживания

Во что обойдется поддержание системы в рабочем состоянии, бесперебойная эффективная эксплуатация? Потребуется ли при периодическом обслуживании проведение работ во всех помещениях или только в венткамерах? Нужно ли будет каждые несколько месяцев становиться на стол для смены фильтров? Какая квалификация требуется для эксплуатации системы? Придется ли заказчику нанимать одного или нескольких квалифицированных операторов для управления системой или предлагаемая система может эффективно работать без спецперсонала?

Цель применения систем

Почему заказчик вообще планирует установить систему ОВК? В настоящее время это почти всегда является само собой разумеющимся, но около 70 лет тому назад редкое здание было оборудовано чем-либо, кроме радиаторов под окнами. Когда управляющий домом думал о «температурном регулировании», он просто решал – подбросить ли несколько лишних лопат угля в топку котла. Рассмотрим пять причин, в силу которых владельцы зданий хотят оборудовать их современными системами ОВК.

Комфорт

Жилые и офисные здания, а также магазины номинально должны иметь системы кондиционирования для обеспечения комфорта находящихся в них людей. При этом у людей могут быть различные представления о том, что такое комфорт, но как Вы думаете – станет ли владелец здания тратить десятки долларов на 1 м2 помещений (помимо собственного офиса) только из соображений бескорыстной заботы о людях и желания выглядеть добрым? Я полагаю, что хозяин на самом деле хотел бы обеспечить комфортные условия в помещениях для того, чтобы привлечь хороших арендаторов. Они, в свою очередь, согласны вносить более высокую арендную плату, чтобы нанимать лучший персонал, более продуктивно использующий рабочее время (не проводя его в размышлениях о том, как здесь жарко!). Комфортные условия также способствуют тому, чтобы клиенты и покупатели охотнее проводили время в помещении и, возможно, тратили больше денег.

Промышленная технология

Некоторые производственные процессы, такие как многоцветная печать в полиграфии или изготовление полупроводников, нуждаются в контроле температуры и влажности окружающего воздуха. В других случаях, например в фармакологии, требуется обеспечение антисептической среды.

До Второй мировой войны некоторые наиболее сложные технические решения по системам кондиционирования воздуха были разработаны для студии Диснея. Мультипликационные фильмы рисовали на тысячах прозрачных «форматок», которые должны были точно подходить друг к другу. Субстанции, создающие прозрачность, были очень гигроскопичны. При недостаточно жестком контроле температуры и влажности воздуха рисунки, созданные утром, не соответствовали фону, нарисованному на прошлой неделе или даже в середине того же дня. Уровень систем кондиционирования студии Диснея оценивался так высоко, что специалисты Диснея были привлечены правительством к разработке СКВ для нового бомбардировщика Б-29!

Условия хранения

Многие материалы так чувствительны к изменениям температуры и/или влажности, что срок их существования зависит от микроклиматических условий. Так, многие музеи и библиотеки обычно используют кондиционирование воздуха для сохранения своих коллекций. Иногда прецизионные системы кондиционирования воздуха служат для поддержания постоянной температуры и влажности в хранилищах редких книг, особо ценных тканей или произведений искусства. При этом существуют различные мнения о том, какие условия необходимы и насколько постоянными должны быть температура и влажность для оптимального хранения.

Эффективность производства

В некоторых отраслях, например при изготовлении музыкальных инструментов или в текстильном производстве, при наличии контроля температуры и влажности воздуха повышается качество изделий и уменьшается количество отходов. Исследования, проведенные в 1959 году Управлением служб общего назначения, показали, что производительность труда в офисах при выполнении обычной работы в кондиционируемых помещениях намного выше, а количество ошибок заметно ниже (не говоря об улучшении морального состояния работников) по сравнению с аналогичной работой в тех же условиях, но без кондиционирования.

Ценность/доходность недвижимости

Наличие систем кондиционирования воздуха для обеспечения нужд производства или повышения комфортности

является дополнительным преимуществом при покупке или аренде помещения, поэтому рыночная стоимость таких помещений увеличивается. Исследования коммерческого найма помещений, проведенные несколько лет назад, показали, что 56 % арендаторов, имевших претензии к температуре в помещениях не менее трех раз за год, не возобновляют аренду.

Сравнительная таблица выбора систем ОВК Таблица (подробнее)

Сравнительная таблица выбора систем ОВК

Условия, ограничивающие выбор систем

Не существует какой-то единственной, самой лучшей, системы ОВК на все случаи жизни. Не существует также единственной оптимальной системы как для каждого типа проектов, так и для каждого отдельного проекта. Существуют системы, которые пригодны или непригодны для данного проекта. Среди подходящих систем одни будут работать лучше, другие – хуже. Редко бывает так, что для данного проекта подходит какой-либо один тип систем. Задача выбора состоит в том, чтобы отбросить неприемлемые варианты, а затем сравнить преимущества работоспособных систем.

Сначала спросите себя: «Все ли из работоспособных типов систем отвечают ограничивающим условиям конкретного проекта?» Эти условия следующие:

Расчетные нагрузки по теплу и холоду

Система охлаждения должна обеспечивать отвод тепла из помещений в соответствии с теплопоступлениями; система отопления – обогрев в соответствии с теплопотерями. Это относится и к зданию в целом, и к каждому отдельному помещению. Это означает, что Вы должны рассчитать пиковые нагрузки для каждого помещения и для каждой системы, а не использовать приближенные значения удельных показателей (тонн холода* или куб. футов на м2), взятые из практики. Это также означает, что установка мощностью 75 т (264 кВт) не может быть использована, если расчетная нагрузка составляет 100 т (352 кВт).

Зональное регулирование

Длительность пиковых нагрузок составляет лишь несколько часов в год, и в помещениях на разных сторонах здания пиковые нагрузки имеют место в различное время суток или в различные месяцы. Внутренние зоны нуждаются в охлаждении круглый год, независимо от параметров наружного воздуха. Для постоянного поддержания заданной температуры в каждом помещении система должна обеспечивать требуемую по времени производительность в соответствии с графиком. Это означает, что должна быть возможность изменения производительности системы для каждого помещения (или группы помещений), независимо от остальных. Системы различных типов используют различные методы регулирования производительности. Эти методы могут оказывать большое влияние на размер систем и эксплуатационные затраты.

Отопление

Система должна восполнять теплопотери через наружные стены и кровлю, а также обеспечивать нагрев наружного воздуха, подаваемого в здание (вентиляция) или проникающего через неплотности (инфильтрация). Тепло необходимо подавать в те области, где имеются теплопотери. Подача тепла во внутреннюю зону не может возместить теплопотери через остекление в помещениях периметральной зоны. Для поддержания комфортных условий в холодный период года система отопления должна также предохранять людей от ниспадающих холодных потоков воздуха от окон и от наружных стен с недостаточной теплоизоляцией. Результаты исследований показали, что 20 % людей ощущают дискомфорт при скорости воздуха в области лодыжек более 0,35 м/с, если температура струи на 2 оС ниже, чем во всем помещении.

Вентиляция

Люди, находящиеся в помещении, нуждаются в вентиляции. В общем случае количество вентиляционного воздуха должно соответствовать рекомендациям стандарта ANSI/ASHRAE 62-1999 «Обеспечение качества воздуха помещений средствами вентиляции». Многие нормативные документы по проектированию основаны на этом стандарте, но не все. Требования к системе вентиляции предусматривают снижение концентрации различных загрязнений воздуха до приемлемого уровня. В основном это загрязнения биологического характера, вызванные присутствием людей, вот почему многие требования к вентиляции используют показатель м3/чел. Однако в помещениях есть и другие источники вредных выделений: копировальная техника, факсы, лазерные принтеры, ковры, отделочные материалы, а иногда даже мебель.

Архитектурные ограничения

Система должна вписываться в отведенное для нее пространство. Для одних систем критическим размером может быть высота этажа, для других – зазор между установленным оборудованием и потолком. Другие факторы, связанные с размещением, включают место для прокладки воздуховодов, машинные залы или небольшие комнаты для оборудования. Вторжение в помещения – физическое при установке фэнкойлов или акустическое в виде шума от оборудования под потолком или в смежном помещении – это важно для многих заказчиков и для большинства архитекторов. Вторжение также может быть визуальным: если систему не удается сделать невидимой, она, по крайней мере, должна гармонировать с дизайном интерьера.

Бюджет

Бюджет – это просто другое определение первоначальных затрат. Порой бюджет бывает самым жестким ограничением, имеющим первостепенную важность для заказчиков. Хотя большинство заказчиков ограничены какой-то определенной суммой затрат на проект, самые здравомыслящие признают, что система с низким энергопотреблением и дешевым обслуживанием – это хорошее помещение капитала. Заказчики могут иногда пойти на большие капиталовложения, если видят предварительно рассчитанное снижение годовых затрат. Информация, убеждающая их в этом, должна содержаться в отчете по выбору систем.

Стандарты и нормативы

Проектировщики обязаны разрабатывать системы, удовлетворяющие действующим стандартам и нормативам. Они несут за это ответственность не только перед заказчиком, но и перед обществом в целом. Помимо этого необходимо получить разрешение на сооружение запроектированной системы, а это предполагает запланированное рассмотрение проекта в надзорных органах. Иногда строгое соблюдение стандарта – не лучший способ решения поставленных задач, и проектировщик предлагает альтернативное решение, которое должно быть согласовано с надзорными органами. Целесообразно обсудить эти вопросы до того, как официально обратиться за согласованием, и, разумеется, до начала строительства. В связи с этим проектировщик должен знать все надзорные органы, обладающие соответствующими юридическими правами, и урегулировать спорные вопросы во всех инстанциях, от которых требуется получить разрешение.

Когда тонна холода – не совсем «тонна»?

Нагрузки на систему кондиционирования могут быть качественно различными. При выборе системы необходимо рассмотреть все типы нагрузок и их распределение по помещениям.

Явная и скрытая теплота

Нагрузка на охлаждение состоит из явной и скрытой частей (определяемых соответственно температурой воздуха по сухому термометру и влагосодержанием воздуха). На психрометрической диаграмме явное тепло представлено горизонтальным отрезком, а скрытое тепло, или влагосодержание, – вертикальным отрезком.

Помещение и холодильное оборудование

Тепло в помещение поступает за счет трансмиссионной теплопередачи через ограждения, солнечного облучения через окна и внутренних тепловыделений. Теплообменник-охладитель должен ассимилировать не только теплопоступления в помещение, но и нагрев рециркуляционного воздуха (который может включать тепловыделения светильников и теплопоступления через кровлю, если есть сборный коллектор на вытяжке), тепло и влагу наружного вентиляционного воздуха и тепловыделения вентиляторов, установленных до охладителя. Таким образом, тепловая нагрузка помещения существенно отличается от тепловой нагрузки на холодильное оборудование, которая, в свою очередь, зависит от типа систем.

Доля явного тепла

Этот показатель очень важен при проектировании систем. Он определяется как отношение явного тепла к полному (сумме явной и скрытой теплоты). Доля явного тепла в нагрузке помещения отличается от этого показателя для холодильного оборудования. Доля явного тепла для помещения определяет оптимальную температуру и расход приточного воздуха.

Количество людей (в процентах), ощущающих дискомфорт в кондиционируемых помещениях
Рисунок

Количество людей (в процентах), ощущающих дискомфорт в кондиционируемых помещениях

Сужение области выбора

Существует так много вариантов возможных решений по выбору систем, что задача выбора может показаться сложной и противоречивой. Два основных вопроса, существенных для выбора системы:

1. Каким образом и где производится тепло или холод?

2. Как подать тепло или холод к месту использования?

Сравнение вариантов систем и представление отчета

Описание проекта/базис

Нет смысла представлять решение, пока не определена решаемая задача. Поэтому первым разделом «Отчета о выборе систем» должна быть постановка задачи: описание здания и его назначения, определение условий работы систем (параметры наружного и внутреннего климата для зимы и лета). Часто бывает полезным приложить к описанию проекта план здания с разбивкой на зоны.

Таблица выбора систем

Как не бывает единственной оптимальной системы для каждого проекта, так нет и единственно верного способа представления результатов выбора систем. На с. 32 дается примерная таблица, иллюстрирующая один из способов представления большого объема информации в сжатой форме. В ней показано, какие системы рассматривались, каковы преимущества и недостатки каждой системы для данного проекта. В простом проекте для отчета достаточно таблицы, подобной представленной в статье (с оценками хорошо, лучше, очень хорошо), и сопроводительного письма. В больших, сложных проектах отчет может занимать сотни страниц со схемами систем, расчетными таблицами, пояснительным текстом и количественными сравнениями.

Комфорт

В этом разделе сравниваются возможности каждой системы по обеспечению комфортных условий, рассматриваются вопросы местного регулирования температуры, зонального регулирования, шума, подачи наружного вентиляционного воздуха, возможности потолочного отопления, локализации дутья со стороны окон при большой высоте остекления, сравнительной эффективности различных способов очистки воздуха, а также последствия отказа одного из элементов оборудования (например, пострадает только ограниченная зона или все здание).

Место для размещения

Сколько места требуется для размещения системы, включая воздуховоды и шахты для трубопроводов, а также венткамеры и стенные шкафы? Где они должны находиться? Каков должен быть объем пространства за подшивным потолком для подачи приточного воздуха? Накладывает ли система ограничения на расстановку мебели в помещении? Где должны выполняться работы по текущему обслуживанию системы? Какое влияние окажет система на облик здания внутри и снаружи, при взгляде с земли или из соседних более высоких зданий?

Капитальные затраты

Первоначальные капитальные вложения – это не только стоимость самой системы ОВК. Это еще и влияние различных систем на стоимость электроснабжения, стоимость занимаемой площади или специальных строительных работ и ограждений, а также стоимость возможной в дальнейшем перепланировки или установки дополнительного специального оборудования. Некоторые системы допускают адаптацию для обслуживания курительных помещений, если возникает такая необходимость, в других случаях требуется сооружение отдельных систем. Ожидаемый срок службы системы также связан с капитальными затратами. Раньше или позже потребуется замена оборудования или основных компонентов для различных типов систем? Каким образом можно учесть будущие затраты на замену оборудования?

Эксплуатационные расходы

В первую очередь мы думаем о стоимости энергии, потому что обычно это самая крупная составляющая эксплуатационных затрат. Возможность использования «бесплатного» холода в зимнее время, утилизаторов тепла для вентиляции, сглаживания пиковых нагрузок с помощью аккумуляторов тепла оказывают влияние на стоимость энергоснабжения. Эксплуатационные затраты, однако, не ограничиваются стоимостью энергии. Потребуется ли для системы периодический надзор или даже постоянный оператор? Какова сравнительная стоимость планового техобслуживания и ремонта? Стоимость воды, химической водоподготовки и специальных водостоков может играть существенную роль для систем с водяным охлаждением.

Рекомендации и их обоснование

Отчет должен завершаться рекомендациями проектировщика с соответствующим обоснованием. Иногда специалисты любят помещать выводы в начало отчета в виде резюме, и некоторые заказчики предпочитают именно такое оформление. Выполняя сравнение вариантов, важно помнить также о том, что у заказчика могут быть свои соображения, известные только ему, которые окажут решающее влияние при сравнении достоинств различных систем.

Допустимо отметить, что рекомендованная Вами система может быть и не единственной, отвечающей требованиям проекта. В связи с этим важно, чтобы в отчете было точно указано, какие системы в принципе пригодны для проекта, а какие – нет; нужно дать заказчику всю информацию, на которой основываются Ваши рекомендации; нужно объяснить, почему проектировщик полагает, что рекомендуемая система обладает наибольшими преимуществами для данного проекта. Помните: консультант рекомендует, а решение принимает заказчик.

Выводы

Отчет о выборе системы – это важнейший документ из всего проекта. Вся дальнейшая разработка проекта построена на содержании этого отчета. Что важно запомнить о выборе типа системы?

— Не существует единственной самой лучшей системы. Каждый проект имеет свои особенности.

— Выбор системы – это важное решение. Для его подготовки требуется выполнить большой объем работ, и это вполне обоснованно.

— Заказчик имеет право знать, что Вы принимали во внимание, когда давали свои рекомендации.

— Принимать окончательное решение по выбору систем – не Ваша задача. Вы обязаны проследить за тем, чтобы заказчику были предоставлены все данные, необходимые для принятия правильного решения.

http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=1661

Перепечатано с сокращениями из журнала ASHRAE.

Перевод с английского О. П. Булычевой.

Научное редактирование выполнено канд. техн. наук Е. Г. Малявиной, тел. (095) 188-3607.

Реклама


Добавить комментарий

Please log in using one of these methods to post your comment:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s