Концепция и технические решения многоэтажных жилых зданий с низким энергопотреблением

А. Л. Наумов, вице-президент НП «АВОК», генеральный директор ООО «НПО ТЕРМЭК», otvet@abok.ru

Ю. А. Табунщиков, президент НП «АВОК»

А. Ю. Милованов, ООО «НПО ТЕРМЭК»

При проектировании 11-этажных зданий в Москве, в Северном Измайлове, была поставлена задача повышения энергоэффективности и снижения энергопотребления. С этой целью был применен комплекс энергосберегающих мероприятий, к числу которых можно отнести следующие:

• использование электродвигателей вентиляторов и насосов с частотными регуляторами;
• оптимизация схем обработки воздуха, разработка соответствующих систем управления и автоматического регулирования;
• использование теплоты удаляемого воздуха (рекуперация);
• оснащение систем устройствами автоматического регулирования подачи теплоты на отопление, установленными на вводе в здание, а также по отдельным функциональным частям здания;
• применение устройств автоматического снижения температуры воздуха в нежилых помещениях здания в нерабочее время в зимний период;
• применение энергосберегающих осветительных приборов в местах общего пользования;
• оснащение здания оборудованием, обеспечивающим выключение освещения при отсутствии людей в местах общего пользования (датчики движения, выключатели);
• применение устройств компенсации реактивной мощности при работе электродвигателей.

Применение в инженерных системах зданий высокоэффективного оборудования, рекуперации теплоты вытяжного воздуха, разработка рациональных схем и технических решений инженерных систем и схем обработки воздуха позволяют сократить эксплуатационные энергозатраты от 30 до 40% без снижения уровня комфортности и функциональности этих зданий.

Таблица 1 Климатические характеристики района строительства (Москва)

Расчетные наружные температуры tн, °С Энтальпия воздуха Jн, кДж/кг Для проектирования отопления и вентиляции в зимний период –28,0 –27,5 Для проектирования вентиляции в летний период +22,6 49,4 Для проектирования кондиционирования в летний период +26,3 54,0

Отопительный период: продолжительность 214 суток, средняя температура –3,1 °С, барометрическое давление 745 мм рт. ст.

Таблица 2 Параметры микроклимата основных помещений

Тип помещения Температура в холодный период, °С Температура в теплый период, °С Жилые помещения +20 (в угловых +22) Не нормируется Офисные помещения +18 +22±2 Гараж-стоянка +5 Не нормируется Технические помещения +16 Не нормируется

Примечание. Относительная влажность колеблется в пределах санитарных норм.

Краткое описание

Проектируемый объект представляет собой два жилых корпуса по индивидуальному проекту со встроенными нежилыми помещениями, двухуровневой подземной автостоянкой и техническим этажом. Каждый корпус 4-секционный монолитный с первым нежилым этажом. На нежилых этажах располагаются помещения без конкретной технологии с возможностью дальнейшего использования под офисные помещения, пункты охраны порядка. Этажность – 11 этажей и верхний технический этаж. Высота этажа составляет 3 м.

В каждом корпусе располагаются по 153 квартиры:

• 1-комнатные – 27 квартир;
• 2-комнатные – 89 квартир;
• 3-комнатные – 36 квартир;
• 4-комнатные – 1 квартира.

Нежилые помещения первого этажа рассчитаны на пребывание 70 человек.

Двухуровневая подземная автостоянка первого корпуса на 179 машиномест площадью 4528,0 м², второго корпуса – на 158 машиномест площадью 4693,1 м², с въездной двухпутной рампой.

Под жилыми корпусами располагается подвал с техническими помещениями.

Ограждающие конструкции

Приведенные сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций составляют:

• наружных стен 4,0 м²·°С/Вт;
• наружных стен в цокольном этаже 3,5 м²·°С/Вт;
• покрытий совмещенных жилых помещений не ниже 6,0 м²·°С/Вт;
• покрытия отапливаемого верхнего технического этажа 4,6 м²·°С/Вт, чердачного перекрытия технического этажа 5,2 м²·°С/Вт;
• цокольного перекрытия техподполья под нежилым первым этажом 5,2 м²·°С/Вт;
• перекрытия под эркерами 6,0 м²·°С/Вт;
• окон 1,0 м²·°С/Вт;
• балконных дверей наружных поэтажных переходов 0,54 м²·°С/Вт;
• балконных дверей 1,5 м²·°С/Вт.

Системы теплоснабжения и отопления

Теплоснабжение объекта осуществляется от индивидуального теплового пункта, расположенного в подвале на отметке –3,00. Теплоносителем для системы отопления служит вода с параметрами +85…+60 °С; для систем вентиляции и теплоснабжения калориферов гаража служит вода с параметрами +90…+70 °С по отопительному графику, в зависимости от температуры наружного воздуха.

Схема подсоединения системы отопления и вентиляции – по независимой схеме. В здании предусматривается водяное отопление наземной части по всему его периметру с поквартирной разводкой.

В качестве отопительных приборов для жилых и офисных помещений принимаются стальные конвекторы «Сантехпром-Авто В» со встроенным терморегулятором Danfoss, на который устанавливаются термостатические элементы, c возможностью настройки на максимальную температуру воздуха в помещении до +24 °C и минимальную не ниже +16 °C. Приборы рассчитаны на рабочее давление 10 бар. Удаление воздуха осуществляется при помощи кранов, встроенных в прибор.

В здании предусматриваются стояки, прокладываемые в шахтах лифтовых холлов. Стояки выполняются из стальных труб, к которым на каждом этаже присоединяются самостоятельные контуры для каждой квартиры из труб, укладываемых в конструкции пола. Трубопроводы выполняются из труб из сшитого полиэтилена. Каждый квартирный узел оборудован запорной арматурой, теплосчетчиком и автоматическим балансировочным клапаном. Узлы ввода в квартиры располагаются в шкафах, в лифтовых холлах.

Отопление цокольного этажа осуществляется за счет теплоотдачи магистралей отопления, теплоснабжения, проходящих по подвалу. Теплопотери составляют 11500 Вт.

Система отопления нежилых помещений первого этажа, в зависимости от площади, занимаемой арендатором, выполняется в подготовке пола по лучевой или периметральной схеме и подключается через свой абонентский узел к своим двухтрубным вертикальным стоякам. Оснащение отопительных приборов и абонентских узлов аналогично квартирному. В нежилых помещениях предусмотрены электронные настенные программируемые термостаты (рис. 1) для поддержания заданной температуры воздуха, преимущественно во время длительного отсутствия людей. Данные термостаты имеют возможность задания различных температур помещения для каждого дня недели, а также в течение суток.

Магистрали прокладываются в цокольном этаже и монтируются из стальных труб по ГОСТ 3262–75*; ГОСТ 10704–76*. Магистральные трубопроводы должны быть покрыты антикоррозийной грунтовкой и теплоизолированы в соответствии со СНиП 41-03–2003. В качестве материала для теплоизоляции труб принят K-Flex для трубопроводов с температурой теплоносителя ниже +100 °С.

Отопление автостоянок предусмотрено водяное.

Для повышения энергоэффективности здания в стоянку подается вытяжной воздух из технического подполья в объеме 3000 м²/ч с температурой +22…+24 °C, что компенсирует теплопотери в автостоянке в количестве 12000 Вт.

Остальные теплопотери компенсируются гладкими трубами, проложенными по периметру автостоянки. Теплопотери, компенсируемые гладкими трубами, составляют ~29500 Вт на верхний уровень и 39500 Вт на нижний.

Системы оборудуются необходимой запорной, регулирующей и спускной арматурой:

• автоматическими воздухоотводчиками;
• термостатическими регулирующими вентилями;
• балансировочными и измерительно-спускными клапанами;
• запорными вентилями и клапанами, спускными кранами на каждом магистральном трубопроводе.

Системы оборудуются необходимыми контрольно-измерительными приборами.

Для защиты от врывания холодного воздуха на въездных воротах автостоянки предусмотрены воздушно-тепловые завесы с водяным подогревом.

Эскиз узла отопления

Системы вентиляции и кондиционирования воздуха

Количество воздуха в жилых помещениях принято из расчета компенсации вытяжки из санузлов, ванн и кухонь:

• в офисных помещениях – по санитарной норме из расчета 60 м³/ч на 1 человека;
• пункте охраны – по санитарной норме из расчета 60 м³/ч на 1 человека и 20 м³/ч на посетителя, количество людей определяется по технологическому заданию;
• в автостоянке – по расчету.

В здании предусматривается приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением в гараже, офисных помещениях и жилой части здания, а также система противодымной вентиляции. Предусмотрена возможность установки систем холодоснабжения, летнего охлаждения воздуха в жилых и офисных помещениях.

Здание оборудуется самостоятельными системами приточно-вытяжной вентиляции для помещений разного функционального назначения:

• жилых помещений,
• автостоянки,
• нежилых помещений,
• технических помещений.

Вентиляция мусоропровода осуществляется через ствол мусоропровода, ствол мусоропровода выводится на кровлю и на нем устанавливается дефлектор.

Для обеспечения требуемых условий воздушной среды в помещениях автостоянок предусмотрена общеобменная приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением.

Рисунок (подробнее) Принципиальная схема систем вентиляции нежилой части здания

Приточные установки и вытяжные установки предназначены только для обслуживания помещения автостоянки. Предусмотрены самостоятельные вентиляционные установки на каждый этаж отсека. Вытяжные установки автостоянки запроектированы с резервным электродвигателем вентиляторов.

Удаление воздуха системами предусмотрено из верхней и нижней зоны поровну, рассредоточено по всему периметру помещения. Подача приточного воздуха сосредоточена вдоль проездов.

Общеобменная вентиляция стоянки осуществляется системами П1, П2, В1, В2. Воздухообмен определен из условия ассимиляции вредностей, поступающих в помещение от работающих двигателей машин. Расчет выделяющихся вредностей выполнен по ОНТП-01–91 по нормативам удельных выбросов для легковых автомобилей среднего класса. Наибольшим является воздухообмен по окиси углерода = 9800 м³/ч. Воздухообмен принят из расчета 150 м³/ч на один автомобиль и составляет 15000 м³/ч. Учитывая требования СНиП, что во встроенных стоянках вытяжка должна на 20% превышать приток, количество приточного воздуха равно 12000 м³/ч. Нагрев воздуха за счет дисбаланса вентиляции осуществляется системой отопления.

В жилых помещениях предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением и утилизацией теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного.

В первом корпусе приточно-вытяжные агрегаты устанавливаются в вентиляционных камерах верхнего технического этажа и оснащаются фильтрами, роторным рекуператором, водяным нагревателем, вентиляторами.

Приточный воздух централизованно подается в каждую квартиру. Регулирование воздухообмена при наладке осуществляется при помощи регулирующего воздушного клапана типа «ирис». На вводе воздуховода в квартиру устанавливается огнезадерживающий клапан, шумоглушитель.

Вытяжной воздух удаляется поквартирными каналами из ванн, санузлов и кухонь. Вытяжные каналы в пределах одной секции дома объединяются горизонтальным коллектором, прокладываемым по техническому этажу.

Проходя через вентиляционную установку с роторным утилизатором, вытяжной воздух нагревает приточный до температуры t = +6,5 °С (при наружной температуре воздуха t = –28 °С). В первом корпусе догрев воздуха до температуры t = +20 °С, с которой приточный воздух подается в квартиры, осуществляется в водяном калорифере приточной установки.

Во втором корпусе нагрев воздуха за счет дисбаланса вентиляции осуществляется системой отопления. В жилых помещениях предусмотрена поквартирная вентиляция с механическим побуждением и утилизацией теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного.

Приточно-вытяжные агрегаты устанавливаются автономно в коридорах квартир и оснащаются фильтрами, роторным рекуператором и вентиляторами [8].

Проходя через вентиляционную установку с роторным утилизатором, вытяжной воздух нагревает приточный до температуры t = +5 °С (при наружной температуре воздуха t = –28 °С). Компенсация тепла на нагрев приточного воздуха осуществляется нагревательными приборами отопления.

Забор наружного воздуха осуществляется с лоджии данной квартиры, вытяжка, объединенная в пределах одной квартиры из ванн, санузлов и кухонь, после утилизатора выводится в выбросной канал через спутник и выбрасывается в пределах технического этажа.

Вентиляция технического этажа осуществляется через дефлекторы.

Для повышения надежности и возможности догрева приточного воздуха установка оснащена электрическим канальным нагревателем.

Эффективность роторного утилизатора, по данным завода-изготовителя, составляет порядка 70–80%.

Вентиляция мусорокамер осуществляется через ствол мусоропровода, имеющего наверху дефлектор. Предусмотрена вентиляция машинных отделений лифтов.

В офисных помещениях предусматривается приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением и утилизацией теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного.

Теплоизбытки снимаются сплит-системами.

Приточный воздух обрабатывается в установках фирмы А-Clima, самостоятельных для каждой группы нежилых помещений. Установки монтируются в коридорах за подшивным потолком.

Установки включают в себя следующие секции:

• клапан наружного воздуха;
• фильтр;
• роторный рекуператор;
• вентилятор.

Вытяжные установки состоят из следующих компонентов:

• вентилятор;
• роторный рекуператор;
• клапан наружного воздуха.

Воздуховоды общеобменной вентиляции выполняются из оцинкованной стали в соответствии со СНиП 2.04.05–91*. Воздуховоды дымоудаления (в т.ч. совмещенные с общеобменной вентиляцией) выполняются из тонколистовой стали d = 1,5 мм на сварке.

Площадь офисов 1154 м².

В качестве источника холода принимаются сплит-системы, самостоятельные для каждого офиса. Сплит-системы устанавливаются арендаторами. В проекте электроснабжения предусматривается подвод электропитания для установки сплит-систем.

Автоматизация

Система автоматизации обеспечивает следующие меры:

• защиту калориферов приточных систем от замораживания;
• автоматическое поддержание температуры приточного воздуха на системах приточной вентиляции;
• включение систем противопожарной защиты и отключение систем вентиляции и воздушно-тепловых завес;
• блокировку между включением завес и открыванием въездных ворот;
• автоматическое закрытие противопожарных клапанов «Н.О» на приточных и вытяжных воздуховодах от противопожарных датчиков;
• автоматическое открытие противопожарных клапанов «Н.З» в зоне возгорания.

Энергосберегающие мероприятия

Для экономии энергоресурсов в здании предусматриваются следующие мероприятия:

• установка терморегулирующих вентилей на отопительных приборах;
• установка вентиляционного оборудования с применением роторных утилизаторов теплоты вытяжного воздуха;
• повышение уровня теплозащиты ограждающих конструкций;
• устройство тепловых завес;
• автоматическое регулирование на системах теплоснабжения калориферов;
• использование теплоты выбросного воздуха технического подполья для компенсации теплопотерь в гараже;
• тепловая изоляция трубопроводов;
• управляемая система освещения общественных зон с энергоэффективными источниками света;
• автоматическое снижение температуры внутреннего воздуха в нежилых помещениях в нерабочее время.

Литература

1. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М. Энергетически пассивный многоэтажный жилой дом // АВОК.– 2013.– № 1.
2. Пугачев С.В., Табунщиков Ю.А., Наумов А.Л., Фадеева Е.Н. Российская концепция нормирования энергоэффективности зданий и сооружений // АВОК.– 2011.– № 8.
3. Колубков А.Н., Шилкин Н.В. Реализация энергосберегающих мероприятий в инженерных системах многоквартирных жилых домов // АВОК.– 2011.– № 7.
4. Губернский Ю.Д., Гурина И.В., Шилькрот Е.О. Качество воздуха и энергоэффективность систем вентиляции общественных зданий // АВОК.– 2011.– № 1.
5. Наумов А.Л. Энергоэффективные здания в Москве: опыт НП «АВОК» // АВОК.– 2010.– № 6.
6. Шилькрот Е.О., Печников А.С. Экспресс-энергоаудит – действенный способ повышения энергоэффективности зданий // АВОК.– 2010.– № 6.
7. Табунщиков Ю.А., Ливчак В.И., Гагарин В.Г., Шилкин Н.В. Пути повышения энергоэффективности эксплуатируемых зданий // АВОК.– 2009.– № 5.
8. Серов С. Ф., Милованов А.Ю. Поквартирная система вентиляции с утилизаторами теплоты. Пилотный проект жилого дома // АВОК.– 2013.– № 2.