ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СИСТЕМАХ ТГСВ ПОДЗЕМНЫХ АВТОПАРКИНГОВ ТОРГОВО-РАЗВЛЕКАТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

В современной плотной городской застройке при строительстве крупных объектов социального назначения остро встает вопрос о размещении автомобилей. Вследствие этого строятся многоуровневые подземные паркинги. Предъявляемые особые требования при проектировании систем ТГСВ [1] и вступлении в силу закона об энергосбережение [2] заставляет конструкторов искать пути по снижению теплопотребления.

Целью настоящей статьи является рассмотрение возможных вариантов по энергосбережению на примере подземной одноуровневой автопарковки на 250 машиномест торгово-развлекательного комплекса, общей площадью – 12 200 м², с режимом работы 10 часов в сутки.

Строительные конструкции здания: стены автостоянки частично «стена в грунте», монолитные железобетонные (наружные – толщиной 600 мм, внутренние – 200 мм); плиты перекрытий выполняются из монолитного железобетона толщиной 220 мм, полы из бетона – толщиной 650 мм. Источником тепловой энергии является ГТУ и резервный водогрейный котел.

Повышение энергоэффективности систем отопления.

В ходе обследования было установлено, что система отопления подземной парковки запроектирована воздушной, не совмещенной с приточной вентиляцией. Мощность систем отопления учитывает теплопотери через наружные ограждения, нагрев инфильтрующегося воздуха и нагрев въезжающего транспорта. В качестве нагревательных приборов установлены водо-воздушные отопительные агрегаты Вулкано. Ворота, для предотвращения врывания наружного воздуха при въезде на рампу, оборудованы воздушными завесами типа КЭВ-130П (Тепломаш). В качестве теплоносителя применяется вода с параметрами 95-70 ⁰С, приготовленная в тепловом пункте. Для отключения подающего и обратного трубопроводов, предусмотрены вентили, дренаж системы осуществляется спускными вентилями в нижних точках. Удаление воздуха из системы предусмотрено воздуховыпускной арматурой в верхних точках. В помещении электрощитовой - электрическое отопление, в качестве отопительного прибора принят тепловентилятор ТЭВ-3,0.

Обследование систем отопления показало, что на поддержание нормируемых температур внутреннего воздуха расходуется большее количество энергетических ресурсов, чем было заложено по проекту. При обследовании тепловизионным оборудованием TESTO 870-1 была выявлена неравномерность температурных полей (рис.1) в конструкциях наружных стен, выходящих из земли, что свидетельствует о дефектах в теплоизоляционном покрытии. По результатам анализа рынка наружной изоляции по принципу «цена-качество» было предложено использовать тепловую изоляцию Роквул Фасад Баттс. Это позволит сократить потери тепла через ограждающие конструкции, как показали расчеты, до 5%. Техническими характеристиками теплоизоляции Роквул Фасад Баттс являются: стойкость к воздействию высоких температур, устойчивость к деформации – стабильность геометрии весь период эксплуатации, низкое влагопоглощение и хорошие звукоизоляционные свойства. Расчетный срок службы данной изоляции  составляет не менее 50 лет.

Рисунок 1. Температурные поля ограждающих конструкций

Также не малую долю (от 3 % до 20 %) в отопительной нагрузке составляет расход тепла на нагрев въезжающих машин. При этом существующая система отопления работает на максимальное расчетное число автомашин, въезжающих на автопарковку, не учитывая неравномерность потока машин. Это дает возможность регулировать эту составляющую статью теплового баланса путем применения средств автоматизации, что в настоящее время не учитывается при проектировании.

Повышение энергоэффективности систем вентиляции.

Нами была обследована работа приточно-вытяжной вентиляции закрытой автопарковки, рассчитанной на разбавление и удаление вредных газовыделений от машин для обеспечения санитарно-гигиенических условий по [3]. Автостоянка обслуживается двумя приточными системами механической вентиляции и шестью системами вытяжной вентиляции. В процессе обследования систем вентиляции поземной автопарковки была установлена низкая эффективность работы систем, вызванная разрегулировкой, что приводит к высоким энергетическим затратам на приготовление, подачу приточного воздуха и его удаление. Согласно [4] недопустимо использовать удаляемый из автостоянки воздух для рециркуляции. Это приводит к невозможности использовать классическую схему приточно-вытяжной установки с подмесом удаляемого воздуха для сокращения энергетических затрат. В процессе анализа результатов замеров на приточных системах вентиляции наблюдался перегрев воздух: для первой системы он составил + 36⁰С, для второй + 32⁰С, вместо расчетных + 9⁰С. На вытяжных системах В1 по В6 разброс температур удаляемого воздуха составил от + 12⁰С до + 16⁰С. Перегрев обусловлен тем, что необходимо поддерживать внутреннюю расчетную температуру на автостоянке.  По результатам анализа действующей нормативной базы были предложены технические решения по снижению затрат на подготовку теплоносителя.

Для сокращения теплопотребления системами вентиляции предложено применить утилизаторы теплоты вытяжного воздуха. В качестве технического решения рассмотрена возможность применения утилизатора теплоты с промежуточным теплоносителем, а также теплообменника на тепловых трубах.

По результатам анализа существующего рынка тепловентиляционного оборудования была предложена продукция компании VTS Group (ВТС Груп). Применение регенерации с самой высокой степенью эффективности (до 85 %) невозможно, вследствие частичного перетекания удаляемого воздуха, около 2-5 %. Поэтому нами рекомендован к установке блок гликолевых теплообменников с эффективностью до 55 %, поставляемый без трубопроводов контура питания, циркуляционного насоса и системы регулирования. Существующие приточные установки типа VTS-230 этой же фирмы имеют модульную конструкцию, что позволит без серьезных изменений произвести монтаж теплообменников, не затрагивая существующую трассировку воздуховодов.

Тепловая трубка представляет собой герметичную капсулу, заполненную легкоиспаряющейся жидкостью, один конец которой взаимодействует с источником тепла, а второй находится в среде, воспринимающей тепло. Термодинамическая эффективность этих рекуператоров может достигать  70%. Однако, в связи со сложностью конструкции и высокой стоимостью при изготовлении, поставка может осуществляться только под заказ. Кроме того, применение данных утилизаторов приведет к существенным изменениям трассы существующих воздуховодов.

Рекомендован к применению блок гликолевых теплообменников, хотя он имеет меньшую термодинамическую эффективность по сравнению с тепловой трубкой, но при этом не требует капитальных затрат на перестройку систем вентиляции,  стоимость эксплуатации его гораздо ниже.

Перспективным и сложным в настоящее время является регулирование расхода приточного воздуха по концентрации оксида углерода (СО). Данный метод представляет собой технику измерения концентрации СО в удаляемом воздухе и регулировании расхода наружного воздуха таким образом, чтобы подавать на автопарковку количество наружного воздуха, необходимого для разбавления газовых вредностей в обслуживаемой зоне. Датчики СО являются сложными устройствами. В последнее время их качество повысилось, а стоимость уменьшилась, но пока они еще дороги и недостаточно точны. Кроме того, с течением времени необходимо регулярно производить их повторную калибровку. В среднем на закупку, установку, программирование, калибровку и ввод данной системы в эксплуатацию расходы составляют приблизительно 500 долларов США и дополнительно 1 000 долларов США на сам датчик, плюс прибыль подрядчика, плюс налоги. Для новых проектов затраты не высоки. В случае же реконструкции существующих систем вентиляции необходимо затратить средства для анализа имеющихся чертежей и отчетов, обследования работы существующей системы вентиляции, подготовки отдельной документации и проверки монтажа. В результате затраты могут составить дополнительно порядка 1 000 долларов США.

В зарубежной практике встречаются проектные решения по использованию отработанного воздуха из административной (офисной, торговой) части зданий в качестве приточного для вентиляции подземной автостоянки. Замеры расходов воздуха в вытяжных системах торговой части здания, которые составили 56700 м³/ч, подтвердили воздухообмен, необходимый для подачи в подземную часть автостоянки. В этом случае режимы эксплуатации систем вентиляции торговой зоны и автопарковки должны быть синхронизированы. При реконструкции трассы воздуховодов претерпят небольшие изменения. Это решение позволит отказаться от приточных установок, обслуживающих подземную автопарковку. Кроме того, повысится надежность работы систем вентиляции за счет уменьшения отказов в работе сложного оборудования. Строительными нормами РФ такая схема не рассматривается.

Заключение

Анализ работы систем отопления и вентиляции подземной одноуровневой автопарковки торгово-развлекательного комплекса и результаты обследования позволили разработать решения по снижению затрат на потребление тепловой энергии:

- устранение дефектов, возникших в тепловой изоляции при строительно-монтажных работах;

- возможность автоматизации (диспетчеризации) систем отопления и вентиляции;

- применение установок утилизации теплоты;

- перестройка существующих систем вентиляции и перенаправление потоков воздуха.

Внедрение предложенных мероприятий позволит сократить затраты топливно-энергетических ресурсов на 235 кВт для систем вентиляции и 70 кВт систем отопления.

Список литературы:

1. СП 113.13330.2016 «Стоянки автомобилей» Актуализированная редакция СНиП 21-02-99*.
2. Федеральный закон №261-ФЗ от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» (редакция от 03.08.2018 г. с изменениями, вступившими в силу 10.08.2018 г.).
3. ГОСТ 12.1.005–88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».
4. СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003.
5. МГСН 5.01-01 – «Стоянки легковых автомобилей».