18 Мар 2010
Проект Building AdVent основывался на инструментальном измерении параметров микроклимата в здании после его ввода в эксплуатацию, а также на субъективной оценке качества микроклимата, полученной путем опроса служащих. Были измерены основные параметры микроклимата: температура воздуха, скорость воздушных потоков, а также воздухообмен в летний и зимний периоды.
Проект Building AdVent не ограничивался обследованием вентиляционных систем, поскольку качество внутреннего микроклимата и энергоэффективность здания зависят от множества разных факторов, включающих архитектурные и инженерные решения здания. Для оценки энергетической эффективности зданий обобщались данные по системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также другим системам – потребителям тепловой и электроэнергии. Ниже приводятся результаты оценки трех зданий.
Здания-представители расположены в трех различных регионах с существенно разными климатическими условиями, определяющими состав инженерного оборудования.
Климатические условия Греции в общем случае обуславливают высокую нагрузку на систему холодоснабжения; Великобритании – умеренные нагрузки на системы отопления и холодоснабжения; Финляндии – высокую нагрузку на систему отопления.
Здания-представители в Греции и Финляндии оборудованы системами кондиционирования воздуха и центральными системами механической вентиляции. В здании, расположенном в Великобритании, используется естественная вентиляция, а охлаждение помещений осуществляется за счет ночного проветривания. Во всех трех зданиях-представителях допускается возможность естественного проветривания помещений за счет открывания окон.
Здание в Финляндии
Пятиэтажное офисное здание, введенное в эксплуатацию в 2005 году, расположено в городе Турку на юго-западном побережье Финляндии. Расчетная температура наружного воздуха в холодный период -26 °C, в теплый – +25 °C при энтальпии 55 кДж/кг. Расчетная температура внутреннего воздуха в холодный период +21 °С, в теплый период – +25 °С.
Общая площадь здания составляет 6 906 м2, объем – 34 000 м3. В средней части здания находится большой атриум со стеклянной крышей, в котором расположены кафе и небольшая кухня. Здание рассчитано на 270 служащих, но в 2008 году в нем регулярно работали 180 сотрудников. На первом этаже, площадью 900 м2, располагаются мастерская и складские помещения. Остальные четыре этажа (6 000 м2) заняты офисными помещениями.
Здание разделено на пять вентиляционных зон, каждая из которых оборудована отдельной установкой центрального кондиционирования воздуха, а также охлаждающими балками в отдельных помещениях (рис. 2).
Наружный воздух подогревается или охлаждается в установке центрального кондиционирования, затем раздается в помещения. Подогрев приточного воздуха осуществляется частично за счет рекуперации теплоты вытяжного воздуха, частично посредством калориферов. При необходимости воздух в отдельном помещении дополнительно охлаждается охлаждающими балками, управляемыми комнатными термостатами.
Температура приточного воздуха поддерживается в переделах +17...+22 °С. Регулировка температуры осуществляется за счет изменения скорости вращения рекуперативного теплообменника и регулирующих клапанов расхода воды нагревательного и охлаждающего контуров.
Системы отопления и охлаждения в здании присоединены к сетям центрального тепло- и холодоснабжения по независимой схеме через теплообменники.
Офисные помещения оборудованы радиаторами водяного отопления с терморегулирующими клапанами.
Расход воздуха в офисных помещениях поддерживается постоянным. В помещениях переговорных расход воздуха переменный: при использовании помещений регулировка расхода воздуха осуществляется по показаниям датчиков температуры, а в отсутствии людей – воздухообмен уменьшается до 10 % от нормативного значения, составляющего 10,8 м3/ч на 1 м2 помещения.
Здание в Греции
Здание расположено в центральной части Афин.
В плане оно имеет форму прямоугольника длиной 115 м и шириной 39 м, общей площадью 30 000 м2. Общая численность персонала составляет 1 300 человек, более 50 % которых работают в помещениях с высокой плотностью размещения персонала – до 5 м2 на человека.
Расчетная температура внутреннего воздуха в холодный период +21 °С, в теплый период – +25 °С.
Здание было реконструировано в 2006 году в рамках демонстрационного проекта ЕС. В ходе реконструкции были выполнены следующие работы:
Вентиляция офисов осуществляется либо установкой центрального кондиционирования воздуха, либо при естественном проветривании за счет открывающихся окон. В офисных помещениях с большой плотностью размещения персонала используется механическая вентиляция с переменным расходом воздуха, управляемая по показаниям датчиков СО2, с регулируемыми приточными устройствами, обеспечивающими 30 или 100 % расход воздуха. Установки центрального кондиционирования оборудованы воздуховоздушными теплообменниками для утилизации теплоты вытяжного воздуха для подогрева или охлаждения приточного. Для снижения пиковой холодильной нагрузки используется ночное захолаживание теплоемких конструктивных элементов воздухом, охлажденным в установке центрального кондиционирования.
Здание в Великобритании
Трехэтажное здание расположено в юго-восточной части Великобритании. Общая площадь составляет 2 500 м2, численность персонала – около 250 человек. Часть персонала работает в здании постоянно, остальные находятся в нем периодически, на временных рабочих местах.
Большую часть здания занимают офисные помещения и переговорные.
Энергопотребление*, кВт•ч/м2 | Финляндия | Греция | Великобритании |
Отопление (тепловая энергия)
Холодоснабжение (электрическая энергия) Прочее электропотребление | 54
11 95 | 34
47 65 | 66
0 127 |
Общее энергопотребление | 160 | 146 | 193 |
*Затраты энергии на отопление и холодоснабжение не скорректированы на климатические характеристики района строительства
Качество микроклимата в здании, расположенном в Финляндии
В ходе исследования качества микроклимата производились измерения температуры и скорости воздушных потоков. Расход вентиляционного воздуха принят по данным протоколов ввода здания в эксплуатацию, поскольку здание оборудовано системой с постоянным расходом в 10,8 м3/ч на м2.
Измерения качества внутреннего воздуха по стандарту EN 15251:2007 показывают, что внутренний микроклимат соответствует преимущественно высшей категории I.
Измерения температуры воздуха производились на протяжении четырех недель в мае (отопительный период) и июле-августе (период охлаждения) в 12 помещениях.
Измерения температуры показывают, что температура поддерживалась в диапазоне +23,5...+25,5 °С (категория I) в течение 97 % периода использования здания на протяжении всего периода охлаждения.
Точки
замеров (высота от уровня пола), м | Параметры микроклимата | Помещения, в которых производились замеры | |||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | ||
0,1 | Скорость воздуха, м/с
Температура воздуха, °С Интенсивность турбулентности, % Уровень сквозняков, % | 0,27
24,4 14 17 | 0,11
22,6 4 7 | 0,12
22,5 9 7 | 0,05
24,5 8 1 | 0,08
24,7 6 3 | 0,06
24,0 9 2 | 0,07
23,5 11 3 | 0,06
23,8 11 1 | 0,08
24,4 12 4 | 0,07
23,9 14 3 | 0,06
24,1 21 4 | 0,05
24,1 11 2 |
0,6 | Рабочая температура, °С
PMV PPD, % | 24,5
0,18 6 | 23,2
-0,22 6 | 22,3
-0,40 8 | 24,2
0,02 5 | 24,7
0,18 6 | 24,1
-0,01 5 | 23,4
-0,15 6 | 23,6
-0,10 5 | 24,3
0,09 5 | 23,6
-0,16 6 | 24,3
0,08 5 | 24,1
0,05 5 |
1,1 | Скорость воздуха, м/с
Температура воздуха, °С Интенсивность турбулентности, % Уровень сквозняков, % | 0,01
24,8 17 0 | 0,09
22,8 12 5 | 0,05
22,6 15 2 | 0,12
24,5 6 6 | 0,10
24,6 8 4 | 0,10
23,9 9 5 | 0,07
23,2 14 4 | 0,09
23,9 9 4 | 0,07
24,5 15 3 | 0,12
23,5 16 7 | 0,06
24,1 11 4 | 0,07
24,4 8 3 |
1,7 | Скорость воздуха, м/с
Температура воздуха, °С Интенсивность турбулентности, % Уровень сквозняков, % | 0,01
24,7 17 0 | 0,12
22,8 13 8 | 0,05
22,5 13 2 | 0,04
24,6 10 1 | 0,03
24,9 12 1 | 0,07
24,1 13 3 | 0,08
23,3 10 4 | 0,06
24,0 12 2 | 0,08
24,5 15 4 | 0,24
23,5 12 16 | 0,09
24,2 10 4 | 0,06
24,5 7 2 |
| Показатели комфортности (PMV, PPD) | 1,2 мет, 0,7 кло, 30 % отн. влажность |
Качество микроклимата в здании, расположенном в Великобритании
Измерение температуры воздуха проводилось в здании в течение шести месяцев в 2006 году. Температура воздуха в помещениях превышала +28 °С в шести точках наблюдения.
Замеры концентрации СО2 фиксировали значения в диапазоне 400–550 ррm с периодическими пиками. В настоящее время проводятся дополнительные наблюдения в холодный, теплый и переходный периоды. Эти наблюдения включают в себя измерения температуры воздуха, относительной влажности и концентрации СО2. Предварительные результаты показывают, что температуры значительно ниже, чем показали изначальные измерения. Например, с 24 июня 2008 года по 8 июля 2008 года температура в представительных центральных точках на этажах 1 и 3 превышала +25 °С на протяжении всего 4 часов, а концентрация СО2 превышала 700 ррm на протяжении всего 3 часов, с пиками ниже 800 ррm.
Качество микроклимата в здании, расположенном в Греции
Типичные значения температуры воздуха в летний период в офисных помещениях составляют +27,5...+28,5 °С. Число часов с температурой выше +30 °С было минимальным. Даже при экстремальных наружных температурах (выше +41 °С), температура внутреннего воздуха была постоянной и оставалась ниже наружной температуры как минимум на 10 °С. В летние месяцы 2007 года средняя температура в зонах наиболее плотного размещения служащих (до 5 м2 на человека) лежала в диапазоне +24,1...+27,7 °С в июне, +24,5...+28,1 °С в июле и +25,1...+28,1 °С в августе; все эти значения не выходят за пределы диапазона теплового комфорта.
На протяжении всего периода наблюдения (апрель 2007 – март 2008 г.) максимальные значения концентрации СО2 выше 1 000 ppm были зарегистрированы во многих зонах наиболее плотного размещения служащих. Концентрация СО2 превышала 1 000 ppm в 57 % наблюдаемых точек в июне и июле, в 38 % офисов в августе, 42 % в сентябре, в 54 % в октябре, в 69 % в ноябре, в 58 % в декабре и 65 % в январе. Среди всех офисных помещений наибольшая концентрация СО2 была отмечена в офисах с максимальной плотностью пользователей. Однако даже в этих зонах средняя концентрация СО2 была в диапазоне 600–800 ppm и соответствовала стандартам ASHRAE (максимум 1 000 ppm в течение 8 непрерывных часов).
В здании, расположенном в Финляндии, большая часть помещений не оборудована индивидуальным регулированием температуры. Уровень удовлетворенности температурой воздуха был практически ожидаемый для офисов без средств индивидуального контроля. Уровень удовлетворенности общим микроклиматом, качеством внутреннего воздуха и освещением был высоким.
В здании, расположенном в Греции, большая часть служащих не была удовлетворена температурой и уровнем вентиляции на рабочих местах, но при этом была больше удовлетворена освещением (естественным и искусственным) и уровнем шума.
Несмотря на выявленные проблемы с температурой и качеством воздуха (вентиляцией) большинство людей положительно оценивали качество внутреннего микроклимата.
Здание в Великобритании характеризуется высоким уровнем удовлетворенности качеством внутреннего микроклимата в летний период. Тепловой комфорт в зимний период оценивался как низкий, что, возможно, указывает на проблемы со сквозняком в здании с естественной вентиляцией. Так же, как и в Финляндии, уровень удовлетворенности акустическим комфортом оказался низок.
| Финляндия | Греция | Великобритания | ||
Лето | Зима |
| Лето | Зима | |
Доля служащих, удовлетворенных общим качеством микроклимата помещений, % | 86 | 91 | 73 | 82 | 69 |
Доля служащих, удовлетворенных общим качеством теплового комфорта, % | 73 | 76 | 43 | 77 | 61 |
Доля служащих, удовлетворенных качеством внутреннего воздуха, % | 82 | 90 | 42 | 93 | 90 |
Доля служащих, удовлетворенных качеством акустического комфорта, % | 59 | 57 | 68 | 51 | 65 |
Доля служащих, удовлетворенных качеством освещения, % | 95 | 95 | 82 | 97 | 90 |
Результаты исследований трех зданий показывают, что служащие больше удовлетворены качеством микроклимата в летний период в здании с естественной вентиляцией без охлаждения (Великобритания), чем качеством микроклимата в офисе, оборудованном системой центрального кондиционирования с высокими значениями вентиляционного воздухообмена (10,8 м3/м2) и низкой плотностью служащих (Финляндия). В то же время, в здании в Финляндии, согласно измерениям, отличное качество внутреннего микроклимата.
Скорость воздушных потоков и уровни сквозняков были низкими, и внутренний климат был оценен как соответствующий наивысшей категории по стандарту EN 15251:2007. Учитывая эти данные измерений, удивительно, что уровень удовлетворенности пользователей оказался ниже 80 %. Частично эти результаты можно объяснить очень низким уровнем удовлетворенности акустическим комфортом. Вполне вероятно, что некоторые пользователи не чувствуют себя комфортно в больших офисных помещениях, а отсутствие возможности индивидуального регулирования температуры может усилить неудовлетворенность тепловым комфортом.
Результаты исследований показали, что в зданиях-представителях повышенный вентиляционный воздухообмен не оказывает существенного влияния на энергоэффективность: расход тепловой энергии в здании, расположенном в Финляндии, был ниже, чем в здании в Великобритании. Этот наблюдение демонстрирует эффективность утилизации (рекуперации) теплоты вентиляционного воздуха. С другой стороны, результаты исследований показывают, что существенную долю энергопотребления составляют затраты не тепловой энергии на отопление и холодоснабжение, а электрической энергии на холодоснабжение, освещение и другие нужды. Наилучший учет и оптимизация энергопотребления реализованы в здании, расположенном в Греции, что указывает на необходимость более тщательной проработки проектов в части электроснабжения. В качестве первоочередного мероприятия целесообразно повысить качество учета электропотребления.
Перепечатано с сокращениями из журнала «REHVA journal». Научное редактирование выполнено вице-президентом НП «АВОК» Е. О. Шилькротом.
Источник: www.abok.ru
Начало активности (дата): 18.03.2010