Энергосберегающая система рекуперации теплоты вновь строящегося перинатального центра
Energy Saving Heat Recuperation System in a New Perinatal Center
O.Ya. Kokorin, Professor, Doctor of Engineering, Moscow State University of Civil Engineering
A. P. Inkov, Candidate off Engineering, Director of LLC “Ecoterm”
N. V. Tovaras, Candidate of Engineering, General Director of LLC “NPF Himholodservice”
Keywords: heat recuperation, energy efficiency, heat supply, air exchange, exhaust air heat recuperation
Two-stage design of large facilities frequently leads to situations when design documents for “General design” and “Detailed design” stages are prepared by two different organizations. At the same time, specifications for connection to the heating networks are defined and approved during the first stage of the project, and further modification of the specifications, if needed, bears financial, time and organizational costs. One of the ways to avoid this problem is by using energy saving technologies in the project, that allow for more efficient use of the thermal energy received from the district networks for the building utility systems.
При двухстадийном проектировании крупных объектов нередко возникают ситуации, когда разработка проектной документации на стадиях «Проект» и «Рабочая документация» выполняются разными организациями. При этом технические условия (ТУ) на подключение к тепловым сетям определяются и утверждаются на первой стадии проекта и корректировка ТУ при необходимости в дальнейшем связана с финансовыми, временными и организационными издержками. Одним из путей выхода из этой проблемы является использование в проекте энергосберегающих технологий, позволяющих более эффективно использовать полученную из городских сетей тепловую энергию для нужд инженерных систем здания.
Энергосберегающая система рекуперации теплоты строящегося перинатального центра
При двухстадийном проектировании крупных объектов нередко возникают ситуации, когда разработка проектной документации на стадиях «Проект» и «Рабочая документация» выполняется разными организациями. При этом технические условия (ТУ) на подключение к тепловым сетям определяются и утверждаются на первой стадии проекта и корректировка ТУ при необходимости в дальнейшем связана с финансовыми, временными и организационными издержками. Одним из путей выхода из этой проблемы является использование в проекте энергосберегающих технологий, позволяющих более эффективно использовать полученную из городских сетей тепловую энергию для нужд инженерных систем здания.
В соответствии с действующими Техническими условиями № МТК-06/2111 от 22 ноября 2010 года теплоснабжение вновь строящегося здания Федерального перинатального центра общей площадью 25 тыс. м2, расположенного по адресу Москва, ЮЗАО, ул. Академика Опарина, вл. 4, предусматривается в количестве:
- на систему вентиляции – 2,184 Гкал/ч;
- на систему отопления – 0,336 Гкал/ч;
- на горячее водоснабжение – 0,51 Гкал/ч;
- итого общий расход тепловой энергии – 3,028 Гкал/ч.
Расчеты системы вентиляции, выполненные на стадии рабочего проектирования, показали, что теплопотребление только системы вентиляции, запроектированной по традиционной схеме, без рекуперации тепловой энергии, составляет 3 474 кВт (3,00 Гкал/ч), что значительно превышает лимит тепловой энергии по действующим техническим условиям. Чтобы уложиться в выделенный лимит и снизить требуемую тепловую нагрузку на вентиляцию от тепловых сетей, необходимо использовать в проекте современные энергосберегающие решения.
Общий воздухообмен в различных помещениях центра в соответствии с нормативными требованиями [1] достигает 212 тыс. м3/ч, при этом воздухообмен в чистых помещениях равен 68 тыс. м3/ч. В принятых проектных решениях все вентиляционное оборудование было разделено на две большие группы: вентиляционное оборудование, которое обслуживает общеобменную вентиляцию, и вентиляционное оборудование, которое обслуживает чистые помещения. Перечень оборудования, вошедшего в первую (установки П1–П19, П31) и вторую (установки П21–П30, П32–П34) группы, представлен в табл. 1.
| Таблица 1 Общеобменные приточные установки |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Приточные установки чистых помещений | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Утилизация теплоты вытяжного воздуха осуществляется только в установках первой группы, центральные кондиционеры второй группы оборудования работают по традиционной схеме обработки воздуха для чистых помещений, без утилизации теплоты вытяжного воздуха, с целью их упрощения и повышения надежности работы. В табл. 1 также указано, с какими вытяжными вентиляционными установками сблокированы приточные установки, а также указаны специальные агрегаты (обозначенные как установки А), обеспечивающие утилизацию теплоты вытяжного воздуха.
Предлагаемое проектное решение предусматривает двухступенчатую рекуперацию теплоты вытяжного вентиляционного воздуха в холодное время года:
- первая ступень рекуперации основана на использовании насосной циркуляции промежуточного теплоносителя;
- вторая ступень основана на использовании работы холодильного оборудования системы кондиционирования зимой в режиме теплового насоса. Принципиальная схема систем холодоснабжения и второй ступени рекуперации теплоты прилагается (рис. 1).
;) |
Рисунок 1 (подробнее)
Принципиальная схема систем холодоснабжения и второй ступени рекуперации теплоты |
;) |
Рисунок 2 (подробнее)
Схема зимней работы приточно-вытяжных установок |
Первая ступень рекуперации (рис. 2) использует систему насосной циркуляции промежуточного теплоносителя. Первая ступень имеет два теплообменных аппарата, один из них (теплоизвлекающий) расположен в приточной установке П2…П19, П31, а другой (тепловозвращающий) – в вытяжном агрегате А2…А19, А31, между которыми циркулирует промежуточный теплоноситель (пропиленгликоль 40 %). Расчетная температура воздуха, поступающего в зимнее время года в приточную установку, равна –28 °C. Вытяжные агрегаты-утилизаторы А2…А19, А31 объединяют один или несколько вытяжных вентиляторов (до 10 штук), имеют свою вентиляторную секцию, а также два теплоизвлекающих теплообменника-рекуператора (первой и второй ступеней соответственно). Для передачи теплоты от вытяжных агрегатов к приточным установкам в зимнее время года используется только одна из трех холодильных машин, работающая в режиме теплового насоса (см. рис. 1, 2).
В зимнее время в автоматическом режиме запускается только одна из трех холодильных машин, поддерживающая температуру промежуточного хладоносителя –5 °C в коллекторе подачи и температуру теплоносителя +35 °C в контуре конденсации. Теплота конденсации от холодильной машины используется для нагрева воздуха во втором теплоотдающем теплообменнике приточных установок. В табл. 2 представлены сводные данные о рекуперации теплоты в первой и второй ступенях приточных установок П2…П19, П31. Окончательный догрев приточного воздуха осуществляется в калорифере, где используется горячая вода от ИТП.
 |
Таблица 2 (подробнее) Приточные установки с теплоутилизацией П2...П19, П31 |
В результате утилизации теплоты в первом контуре в холодный период года суммарная экономия тепловой энергии составляет 702 кВт. В результате утилизации теплоты во втором контуре в холодный период года суммарная экономия тепловой энергии составляет 557 кВт. При этом потребление тепловой энергии от ИТП для окончательного догрева воздуха в приточных установках составляет 1 065 кВт. Общая экономия тепловой энергии на систему вентиляции составляет 1 259 кВт (1,09 Гкал/ч).
В теплое время года все три машины работают в автоматическом режиме, поддерживая температуру хладоносителя (пропиленгликоль 40 %) +3 °C в коллекторе подачи. Вырабатываемый холод подается только на центральные кондиционеры чистых помещений и фэнкойлы, общее количество которых в здании достигает 287 штук.
Следует отметить, что подобные системы рекуперации уже используются на практике с 80-х годов прошлого века, показали высокую надежность и работоспособность [2]. Например, подобная система была реализована в здании Совета Федерации в Москве. К достоинствам такой системы относится то, что не происходит резкого увеличения стоимости оборудования, т. к. зимой используются те же холодильные машины, что и в системе кондиционирования воздуха в летнее время, только в другом режиме. При этом существенного увеличения электропотребления также не происходит.
Использование в проекте двухступенчатой рекуперации теплоты вытяжного воздуха позволяет уменьшить теплопотребление системы вентиляции от наружных тепловых сетей до 2 215 кВт (1,91 Гкал/ч), что вписывается в действующие технические условия и не требует их пересогласования.
Литература
- СанПиН 2.1.3.2630–10 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность».
- Кокорин О. Я. Энергосберегающие технологии функционирования систем вентиляции, отопления, кондиционирования воздуха (систем ВОК) М. : Проспект, 1999.
Авторы статьи выражают благодарность за помощь при оформлении и подготовке статьи к печати инженеру ООО «ЭКОТЕРМ» Д.Л. Зайцеву и ведущему специалисту ООО «НПФ «Химхолодсервис» П.В. Козлову
Статья опубликована в журнале “АВОК” за №2'2015
pdf версия 
Статьи по теме
- Энергоэффективные здания и инновационные инженерные системы
АВОК №1'2014 - Энергоэффективная сельская школа в Ярославской области
АВОК №5'2002 - Энергоэффективные здания – комплексное решение для систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения
АВОК №4'2014 - Рекуперация теплоты в системе ОВК в районах Крайнего Севера
АВОК №1'2021 - Многоэтажное жилое здание в Москве
АВОК №8'2016 - Многоэтажное жилое здание в Москве в Красностуденческом проезде
АВОК №1'2017 - Сходны ли рекомендации REHVA и ASHRAE по COVID-19?
АВОК №2'2021 - Энергосбережение в системах централизованного теплоснабжения на новом этапе развития
Энергосбережение №2'2000 - Современным зданиям – современные технологии водоснабжения! Разработка новых технологий и аппаратов на основе метода нанофильтрации для систем водо- и теплоснабжения городских зданий
Сантехника №3'2007 - Реконструкция систем создания и поддержания микроклимата в православных храмах
АВОК №2'2017
Подписка на журналы
