CC BY
63
УДК 725:697
Хабибулина А.Г. - кандидат экономических наук, старший преподаватель
E-mail: [email protected]
Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Адрес организации: 420043, Россия, г. Казань, ул. Зелёная, д. 1
Современные проектные решения системы климатизации многофункционального комплекса
Аннотация
Многофункциональные комплексы (МФК) являются перспективным сегментом российского рынка недвижимости. МФК предполагает развитую инфраструктуру, включающую в себя площади смешанного функционального назначения. Многофункциональное зонирование требует решения сложных инженерных задач для обеспечения воздушно-теплового комфорта помещений объекта. Принятию эффективных проектных решений системы климатизации в МФК способствует изучение опыта внедрения новейших технических разработок как отечественными, так и зарубежными специалистами в данной области, а также тесный контакт инженеров и архитекторов на начальном, концептуальном этапе разработки проекта.
Ключевые слова: многофункциональный комплекс, система климатизации, микроклимат помещений общественных зданий.
Одним из перспективных сегментов развивающегося российского рынка недвижимости является строительство МФК. Тенденция активного возведения масштабных объектов смешанного функционального назначения актуальна и для современного рынка недвижимости Европы и США [1].
Многофункциональный или мультифункциональный комплекс - объект (совокупность объектов), включающий в себя площади, предназначенные для нескольких (более двух) эксплуатационных назначений, объединяющих коммерческую и жилую функции. Для обеспечения рентабельного функционирования МФК необходимо наличие максимально развитой инфраструктуры: торговые, офисные, гостиничные, развлекательные объекты и т.д. При этом требуется не допустить возможного столкновения функций. В варианте вертикального распределения функций в МФК зачастую площади нижних этажей отводятся под торговые помещения, средние - под офисы, верхние - под жилую часть.
В российских городах-миллионниках, по состоянию на декабрь 2012 г., функционируют 39 МФК (общая площадь около 3,6 млн. м2). Общая площадь МФК в г. Москве составляет - 1 950 тыс. м2, г. Санкт-Петербурге - 720 тыс. м2, г. Казани - 72 тыс. м2. По обеспеченности многофункциональными площадями, из расчета на 1000 жителей, г. Казань занимает 5 место [2]. Наиболее масштабный объект в г. Казани - МФК «Олимп» (ул. Р. Зорге, 66). Площадь застройки - 1,7 га. Проект включает в себя два жилых дома (24 и 18 этажей), гостиницу с рестораном (14 этажей), торговый комплекс (3 этажа), бизнес-центр (2 этажа), стилобат (2 этажа), подземный двухуровневый автопаркинг на 478 мест [3].
Современный МФК - это сложный инженерный объект. Использование современных инженерных решений позволяет обеспечить высокое качество предоставляемых МФК услуг, надежность эксплуатации объекта, эффективное хозяйственно-экономическое функционирование. Внедрение «интеллектуальных» технологий для эксплуатации инженерных сетей мультифункциональных объектов даёт инвесторам, управляющим компаниям и владельцам МФК ощутимые преимущества.
Соблюдение требований, предъявляемых к комфортабельности и функциональности помещений МФК, напрямую зависит от эффективности установленных в ней систем климатизации. Сложность решения инженерных задач обусловлена с одной стороны, высоким требованием к качеству и надежности
обеспечения воздушно-теплового комфорта, с другой - многофункциональным зонированием. Функциональные зоны отличаются режимом работы, степенью комфорта, предъявляемым к ним санитарно-гигиеническим требованиям [4]. Соответственно, климатическое оборудование должно позволять максимально автоматизировать функционирование системы, включая контроль, диагностику состояния, защиту от несанкционированного воздействия, программирование режимов работы, архивирование основных показателей работы и др.
Таблица 1
Параметры микроклимата в обслуживаемой зоне помещений общественных зданий
Период года Наименование помещения Температура воздуха, °С Результирующая температура, °С ' Относительная влажность, % Скорость движения воздуха, м/с
1 2 3 4 5 6
Холодный Помещения для отдыха 20-22 18-24 19-20 17-23 45-30 60 0,2 0,3
Помещения для умственного труда 19-21 18-23 18-20 17-22 45-30 60 0,2 0,3
Помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя:
- без уличной одежды 20-21 19-20 45-30 0,2
19-23 19-22 60 0,3
- в уличной одежде 14-16 13-15 45-30 0,2
12-17 13-16 60 0,3
Помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении стоя без уличной одежды 18-20 16-22 17-20 15-21 45-30 60 0,2 0,3
Помещения для занятий подвижными видами спорта 17-19 15-21 16-18 14-20 45-30 60 0,2 0,3
Помещения, в которых люди находятся в полураздетом виде (раздевалки, процедурные кабинеты, кабинеты врачей и т.п.) 20-22 20-24 19-21 19-23 45-30 60 0,15 0,2
Помещения с временным пребыванием людей (вестибюли, гардеробные, коридоры, лестницы, санузлы, курительные, кладовые) 16-18 14-20 15-17 13-19 НН НН
Ванные, душевые 24-26 18-28 23-25 17-27 НН 0,15 0,2
Теплый Помещения с постоянным пребыванием людей 23-25 18-28 22-24 19-27 60-30 65 0,3 0,5
Примечание: - в числителе даны данные по оптимальным параметрам, в знаменателе - по допустимым параметрам; НН - не нормируется.
Для поддержания в МФК требуемых стандартов качества воздуха необходим контроль и регулирование его температуры и относительной влажности в определенном диапазоне (см. таблица 1). Соответствующей степени комфорта невозможно добиться без внедрения современных высокотехнологичных инженерных систем.
Современные системы климатизации позволяют реализовать в МФК полную обработку воздуха, включая его охлаждение и увлажнение. Существующие системы климатизации, применяемые для обслуживания общественных зданий [5], и их сравнение представлены в табл. 2.
Таблица 2
Сравнение современных систем климатизации для обслуживания общественных зданий
Тип системы Центральные и крышные кондиционеры Системы чиллер-фэнкойл Мультизональные УЯУ и ЛГУ7 системы
Наличие системы вентиляции В наличии. Регулировка соотношения наружного и внутреннего воздуха осуществляется в смесительной камере. Вентиляция осуществляется за счет дополнительного центрального кондиционера. Требуется использование отдельной системы вентиляции или внутренних блоков с вентиляцией.
Энергетические затраты Около 80 Вт/м2 Около 60 Вт/м2 Около 35 Вт/м2
Особенности внедрения системы Поставка всего оборудования осуществляется одним производителем. Трудоёмкие монтажные работы, требующие больших затрат времени. Для функционирования системы необходима установка наружного блока (компрессорно-конденсаторного блока или крышного кондиционера, чиллера), центрального кондиционера, прокладка сети магистральных воздуховодов с большим сечением. Допустима поставка оборудования разными производителями. Требуется дополнительное оборудование: теплообменники, насосы, аккумуляторные баки, регулирующие и запорные вентили. Трудоёмкие монтажные работы, требующие больших затрат времени. Требуется установка чиллера, конденсатора, гидромодуля. Поставка всего оборудования осуществляется одним производителем. Монтажные работы не требуют больших затрат времени и не сложны. Для функционирования системы необходима установка наружных блоков.
Особенности обслуживания Для обслуживания системы требуется персонал. Централизованная регулировка режима работы. Индивидуальные требования не учитываются. Для обслуживания системы требуется персонал. Режим работы регулируется централизованно и индивидуально. Для обслуживания системы персонал не требуется. Режим работы регулируется индивидуально.
На сегодняшний день для кондиционирования воздуха в МФК актуально использование системы «чиллер-фэнкойл». Данная система исключает необходимость «навешивания» кондиционеров по всему периметру здания, что позволяет сохранить представительность фасадов. Также за счет местных теплообменников не требуется прокладка массивных внутренних воздуховодов. При этом система «чиллер-фэнкойл» весьма эффективна и её коммуникационные сети менее заметны, что положительно сказывается на дизайне внутреннего пространства. В помещениях центральная подготовка воздуха дополняется установкой индивидуально регулируемых доводчиков.
В представительских апартаментах МФК рекомендуется осуществлять ионизацию воздуха. Использование аэроионизаторов позволяет формировать в воздушной среде лёгкие отрицательные ионы с концентрацией 3000-5000 на один см3, что в природе наблюдается в зоне морских побережий и хвойных лесов.
Перед проектировщиком стоит решение важной задачи адаптации инженерных систем под потребности заказчика, интеграция климатического оборудования с учетом функциональных особенностей МФК (рис. 1).
Рис. 1. Схема вариантов решений системы кондиционирования и вентиляции в здании: 1 - чиллер с воздушным охлаждением конденсатора, с осевыми вентиляторами;
2 - насосная станция; 3 - крышный вентилятор; 4 - фэнкойл; 5 - центральный кондиционер;
6 - вентиляционная шахта; 7 - центробежный вентилятор вытяжной системы вентиляции
Рассмотрим вопрос выбора размещения инженерного этажа.
VIP-апартаменты на верхнем этаже многоэтажного здания - пентхаусы - все больше становятся неотъемлемой частью имиджа представительских высоток. Пентхаус, с открывающимся панорамным видом на мегаполис, стал мировым трендом и непременным атрибутом респектабельности и роскоши. Расположение инженерного этажа в верхней части здания может стать причиной шума и, соответственно, дискомфорта для дорогих элитных апартаментов. Требуется тщательный учет нормируемых параметров допустимых уровней шума [6]. Использование защитных мер от шума и вибрации, производимых механическим оборудованием (устройство амортизаторов, шумопоглощающих экранов, гибких вставок, подвесок, плавающих фундаментов и т.д.), бывает недостаточно эффективным. Решение вопроса может быть достигнуто на стадии проектирования за счет подбора и учета технических характеристик требуемого оборудования, изменения расположения инженерного этажа.
Рассмотрим зарубежный опыт проектных решений систем климатизации в МФК.
Небоскрёб Мэри-Экс (Mary Axe) построен в 2004 году по проекту архитектора Нормана Фостера в г. Лондоне (рис. 2-4). Многоэтажный комплекс принадлежит второй в мире по величине швейцарской страховой компании «Swiss Re». Полностью остекленное здание выполнено в форме сигары, имеет высоту 180 м (40 этажей). Диаметр основания круглого в сечении сооружения - 49 м. В здании Мэри-Экс основная часть площади первого этажа отведена под различные магазины. На 33 этажах располагаются офисы общей площадью 46 000 м2, рассчитанные на 4000 человек. На верхних этажах размещаются рестораны. Небоскреб покрывает купол, под которым расположен зал приемов, с впечатляющим панорамным видом на город.
Рис. 4. Компьютерное моделирование башни Мэри-Экс с учетом гидродинамических свойств объекта
Рис. 2. Башня Мэри-Экс (г. Лондон, Англия)
Рис. 3. Автоматически открывающиеся оконные створки башни Мэри-Экс
В здании компании «Swiss Re» воплощены основные идеи заказчика - создание сооружения, дружественного к окружающей среде, сокращение энергозатрат при эксплуатации [7]. Для воплощения сооружения в виде единой энергетической системы проектные решения принимались на основании компьютерного моделирования с учетом аэро-, гидродинамических и термодинамических свойств объекта.
В здании используется система вентиляции смешанного типа. Благодаря компьютерному моделированию ветрового режима вокруг башни было выявлено, что в течение большей части календарного года имеется перепад давлений с наветренной и заветренной сторон сооружения. Этих условий достаточно для работы системы естественной вентиляции перекрестного течения за счет оконных створок световых шахт.
Шесть световых шахт треугольного сечения, расположенные по периметру плана на каждом этаже, обеспечивают попадание естественного света во внутренние помещения и являются «легкими» башни. Шахтная камера позволяет влиять на скорость воздушного потока, попадающего в рабочие помещения здания. Площадь механически открывающейся поверхности одной световой шахты - около 4 м2. Соответственно, общая площадь принудительно открываемой поверхности на этаж составляет около 24 м2. Величина открывания оконных створок рассчитывается системой энергетического управления зданием, с учетом показаний приборов, установленных по всему сооружению, регистрирующих состояние окружающей среды. Учитывается скорость и направление ветра, интенсивность солнечной радиации, температура наружного воздуха и объём дождевых осадков.
Площади типовых этажей, отведенных под офисы, предполагают свободную планировку. В расчетах естественной вентиляции, при помощи компьютерной гидродинамики, учитывалось влияние планировки помещений на конфигурацию воздушных потоков в здании. Результаты расчетов выявили возможность использования естественной вентиляции в дополнение к системе кондиционирования воздуха в течение 40 % времени. Причем для некоторых участков здания в определенные периоды естественное вентилирование оказалось достаточным.
Система кондиционирования воздуха в башне представляет собой децентрализованную сеть, объединяющую узлы воздухоподготовки с рециркуляционными вентиляторными конвекторами. Это решение дало возможность исключить необходимость прокладки вертикальных каналов с большим сечением для воздухообмена внутренних помещений. На каждом этаже установлены вентиляционные агрегаты шведского производителя Swegon GOLD (http://www.swegon.com/). Преимущества вентиляционных агрегатов Swegon GOLD в следующем:
- низкий уровень шума (от 27 дБА);
- небольшие размеры агрегатов позволяют минимизировать площади для установки оборудования;
- допустим монтаж колена в воздуховодах под углом 90° без потерь давления;
- при высокой эффективности вентиляторов ротор имеет высокий КПД утилизации
тепла;
- возможность поэтапного ввода в эксплуатацию системы вентиляции на каждом этаже;
- поэтажное автоматическое регулирование расхода воздуха в заданный промежуток времени.
Поэтажное регулирование удельных расходов на кондиционирование и отопление позволило сократить энергопотребление в целом. Система кондиционирования в здании спроектирована с учетом самых жестких требований. Например, в периоды большого скопления посетителей система кондиционирования позволяет увеличить объемы подаваемого воздуха в помещения на 50 %. Агрегаты системы кондиционирования смонтированы над подвесными потолками.
Ещё одним примером оптимизации проектного решения системы климатизации в МФК может служить 17-этажный (высота сооружения - 60,4 м) деловой центр Helsfyr Panorama (г. Осло, Норвегия, архитектурная мастерская: DARK Arkitekter AS) (рис. 5). Общая площадь здания - 21330 м2. Общий расход воздуха - 143000 м7ч. Расход воздуха на типовой этаж - 8250 м7ч. В этом объекте также поэтажно установлены малые вентиляционные агрегаты Swegon GOLD. Приток воздуха осуществляется через вентиляционную шахту. В результате выбранного решения удалось исключить необходимость использования последнего 17 этажа площадью 445 м2 в качестве технического и устроить дополнительные офисные помещения. Два подвальных этажа площадью 860 м2, также свободных от климатического оборудования, используются в качестве подземной автопарковки [8].
2 вентиляционных агрегата на крыше
Этаж свободен
Приточные воздуховоды
Вытяжные возд!
2 вентиляционных агрегата и техснаряжение
Схема системы вентиляции с четырьмя вентиляционными агрегатами
Фрагмент плана (проектный вариант) а)
Приточные воздуховоды
Вытя>нные воздуховоды
Схема системы вентиляции с вентиляционными агрегатами Swegon GOLD
Фрагмент плана (реализованный вариант) б)
Рис. 5. Варианты системы вентиляции делового центра Helsiyr Panorama (г. Осло, Норвегия) [8]: а - проектный вариант; б - реализованный вариант
При проектировании МФК требуется принимать во внимание опыт внедрения как отечественными, так и зарубежными специалистами новейших технических разработок в области инженерных систем. Убеждены, что для согласования общих подходов к климатическим характеристикам здания и принятия эффективных проектных решений необходим тесный контакт инженеров и архитекторов на начальном, концептуальном этапе разработки проекта. Применение современных технических решений при внедрении систем климатизации позволяет достичь существенного экономического эффекта.
Организация системы климатизации в общественных зданиях требует особого внимания со стороны проектировщиков. Поэтому рекомендации данного исследования должны быть учтены при подготовке студентов по специальности 270114 «Проектирование зданий», в курсовом и дипломном проектировании зданий общественного назначения.
Список библиографических ссылок
1. Конференция многофункциональные комплексы России: от концепции до реализации // AHConferences. URL: http://www.ahconferences.com/conferences/?conf=534 (дата обращения: 1.07.2013).
2. Краткий обзор рынка Многофункциональной недвижимости в «городах-миллионниках» РФ 4 кв. 2012 // GVA Sawyer. URL: http://www.gvasawyer.ru/ImgResearch/Mixed_Use_4Q2012Rus.pdf (дата обращения: 25.07.2013).
3. Строительство МФК «Олимп» // ООО «Олимп» URL: http:/A\\\\\.0lympkzn.ru/CTp0HTC.ibCTB0_K0\in.iCKca_0.iH\in (дата обращения: 26.07.2013). "
4. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. - М., 1996. - 7 с.
5. Сравнение систем промышленного кондиционирования // РФК Климат. URL: http://www.rfclimat.ru/htm/con_prom.htm (дата обращения: 1.08.2013).
6. МГСН 2.04-97. Допустимые уровни шума, вибрации и требования к звукоизоляции в жилых и общественных зданиях. - М., 1997. - 22 с.
7. Field А. Новый лондонский король // АВОК: вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика, 2004, № 2. -С. 46-51.
8. Как сэкономить 1 000 000 $ на системе вентиляции офисного здания // ООО «Инженерно-производственный центр «ВЕКОТЕХ». URL: http://vecotech.com.ua/podbor-e-montazh-dimohodov/667.html (дата обращения: 1.09.2013).
Khabibulina A.G. - candidate of economical sciences, senior lecturer E-mail: [email protected]
Kazan State University of Architecture and Engineering
The organization address: 420043, Russia, Kazan, Zelenaya St., 1
Modern design decisions of conditioning system of a multipurpose complex Resume
One of the perspective segments of the developing Russian market of the real estate is the building of multipurpose complexes (MPC). To maintain the profitable functioning of MPC the presence of maximum developed infrastructure is necessary: trading, office, hotel, entertaining objects etc. Multipurpose zoning demands the decision of difficult engineering problems for maintenance of air-thermal comfort of object premises. The use of modern engineering decisions allows providing high quality of services given by MPC, reliability of operation of object, effective housewife-economic functioning. The introduction of «intellectual» technologies for multifunctional objects" engineering networks exploitation gives to investors, the operating companies and MPC owners notable advantages. Article contains the description of existing conditioning systems, applied to service public buildings and their comparison is resulted. As an example of optimisation of the design decision of conditioning system in MPC are Mary Axe skyscraper (London, England) and business centre Helsfyr Panorama (Oslo, Norway). At designing MPC it is required to take into consideration the experience of introduction the newest technical workings out in the field of engineering systems of both domestic and foreign experts. Close contact of engineers and architects is necessary to coordinate the general approaches to climatic characteristics of building and to accept effective design decisions at initial, conceptual stage of project development.
Keywords: multipurpose complex, conditioning system, a microclimate of premises of public buildings.
Reference list
1. Conference multipurpose complexes of Russia: from the concept before realization // AHConferences. URL: http://www.ahconferences.com/conferences/?conf=534 (reference date: 1.07.2013).
2. The short review of the market of the Multipurpose real estate in «million-plus city» of the Russian Federation 4 quarter 2012 // GVA Sawyer. URL: http://www.gvasawyer.Ru/ ImgResearch/Mixed_Use_4Q2012Rus.pdf (reference date: 25.07.2013).
3. Building MPC «Olymp» // LTD «Olymp» URL: http://www.olympkzn.ru/ CTpoHTejibCTBO_KOMnjieKca_OjiHMn (reference date: 26.07.2013).
4. GOST 30494-96. Buildings inhabited and public. Microclimate parameters in premises. - M., 1996.-7 p.
5. Comparison of systems of industrial air-conditioning // RFC the Climate. URL: http://www.rfchmat.ru/htm/conjrom.htm (reference date: 1.08.2013).
6. MGSN 2.04-97. Admissible noise levels, vibrations and requirements to sound insulation in inhabited and public buildings. - M., 1997. - 22 p.
7. Field A. The new London king // AVOC: ventilation, heating, an air conditioning, a heat supply and building thermophysics, 2004, № 2. - P. 46-51.
8. How to save 1 000 000$ on system of ventilation of office building//Open Company «Engineering-industrial centre «VECOTEX». URL: http://vecotech.com.ua/podbor-e-montazh-dimohodov/667.html (reference date: 1.09.2013).
