С увеличением высоты зданий усложняется и организация систем кондиционирования. При выборе концепции необходимо учитывать протяженность холодильных трасс, перепады высот, размещение наружного оборудования и объем хладагента в системе. Дополнительное значение эти факторы приобретают в условиях постепенного перехода отрасли на новые хладагенты с низким потенциалом глобального потепления (GWP).
В настоящее время для высотных зданий можно выделить четыре основные концепции организации кондиционирования.
На фото: четыре основные концепции организации кондиционирования
Индивидуальные системы
Наиболее простым решением остаются индивидуальные сплит- и мульти-сплит-системы. Их основное преимущество — сравнительно небольшие первоначальные затраты.При этом использование большого количества отдельных систем требует размещения множества наружных блоков. В высотном здании это усложняет их размещение и обслуживание, а установка оборудования непосредственно на фасаде влияет на архитектурный облик здания.
Центральные VRF-системы
VRF-системы позволяют подключать большое количество внутренних блоков к одному наружному агрегату на большом удалении. Благодаря этому можно практически полностью отказаться от размещения наружных блоков на фасаде и устанавливать их на кровле или в предусмотренных для этого технических зонах.Однако применение центральных VRF-систем в высотных зданиях связано с рядом технических ограничений. При проектировании необходимо учитывать:
- максимальную длину холодильных трубопроводов;
- допустимый перепад высот между наружными и внутренними блоками;
- допустимую массу хладагента в системе;
- требования к размещению наружного оборудования.
По мере увеличения высоты здания и протяженности холодильных контуров влияние этих факторов становится более существенным.
VRF-системы с водяным охлаждением конденсаторов
В такой схеме наружные блоки VRF размещаются внутри здания, а отвод теплоты осуществляется через промежуточный водяной контур.Это позволяет значительно сократить длину фреоновых магистралей и уменьшить влияние ограничений, связанных с перепадом высот. В результате расширяются возможности применения VRF-систем в зданиях большой этажности.
Системы чиллер–фанкойл
Еще один вариант организации кондиционирования высотных зданий — система чиллер–фанкойл. Ее принципиальное отличие заключается в том, что в качестве хладоносителя внутри здания используется вода, а хладагент находится непосредственно в холодильном контуре чиллера.Такая архитектура позволяет существенно сократить объем хладагента в системе и отказаться от его циркуляции по протяженным магистралям внутри здания.
К дополнительным преимуществам систем чиллер–фанкойл относятся:
- отсутствие ограничений по длине водяных магистралей;
- удобство технического обслуживания;
- высокая гибкость при реконструкции здания.
Кондиционирование в течение жизненного цикла здания
При выборе концепции важно учитывать не только первоначальные характеристики системы, но и весь жизненный цикл здания (за время его эксплуатации инженерное оборудование может быть заменено как минимум три-четыре раза). Поэтому еще на стадии разработки архитектурных решений высотного здания рекомендуется предусмотреть:- возможность демонтажа инженерного оборудования;
- транспортные маршруты внутри здания и монтажные проемы;
- грузовые лифты необходимой грузоподъемности;
- свободные площади для установки оборудования нового поколения.
Отсутствие таких решений может существенно осложнить последующую модернизацию инженерных систем и привести к дополнительным затратам.
При этом требования к будущей модернизации определяются не только сроком службы оборудования. На выбор и дальнейшее развитие систем кондиционирования все больше влияет изменение требований к используемым хладагентам.
Переход на хладагенты с низким GWP
Одной из наиболее значимых тенденций последних лет стало ограничение потребления хладагентов в России. В настоящее время предусмотрено сокращение их потребления на 35%, а с 2029 года — на 70%. Одновременно действует квотирование импорта хладагентов и происходит переход на вещества с более низким потенциалом глобального потепления (Global Warming Potential, GWP), в том числе хладагенты класса безопасности A2L.Основные хладагенты, применяемые и рассматриваемые в качестве альтернатив для систем кондиционирования, различаются по величине GWP и классу безопасности:
На фото: Характеристики хладагентов по GWP и классу безопасности
Характеристики хладагентов по GWP и классу безопасности
Применение хладагентов с низким GWP позволяет значительно уменьшить климатическое воздействие систем кондиционирования. Вместе с тем переход на вещества класса A2L предъявляет дополнительные требования к проектированию и оценке рисков.Такие хладагенты обладают более высокой воспламеняемостью и скоростью горения по сравнению с традиционно применяемыми хладагентами класса A1. Кроме того, для них может быть значительно ниже предельно допустимая концентрация в помещении при утечке. Например, для R32 этот показатель почти в семь раз ниже, чем для R410A .
Таким образом, переход на новые хладагенты нельзя рассматривать только как замену одного рабочего вещества другим. Он непосредственно влияет на архитектуру систем кондиционирования. Особенно важным этот фактор становится в высотных зданиях, где протяженность холодильных трубопроводов и количество заправленного хладагента могут быть значительно больше, чем на объектах средней этажности.
В этих условиях при проектировании необходимо дополнительно учитывать:
- величину GWP применяемого хладагента;
- объем каждого обслуживаемого помещения;
- массу хладагента, заправленного в систему;
- возможность разделения холодильных контуров;
- наличие систем обнаружения утечки (газового анализа);
- возможность блокировки подачи хладагента в случае утечки;
- возможность организации аварийной принудительной вентиляции;
- перспективы дальнейшего нормативного регулирования.
Перспективные направления развития
С учетом изменения требований к хладагентам можно выделить два основных направления дальнейшего развития систем кондиционирования высотных зданий.Первое — расширение применения централизованных систем «чиллер–фанкойл». В такой архитектуре хладагент сосредоточен в холодильном оборудовании, а внутри здания циркулирует охлажденная вода. Это позволяет существенно уменьшить объем хладагента, находящегося в непосредственной близости от обслуживаемых помещений, и отказаться от протяженных фреоновых магистралей.
Второе направление — развитие VRF-систем с уменьшенной заправкой хладагента. Сокращение его объема может достигаться за счет применения нескольких независимых систем меньшей производительности, оптимизации холодильных контуров и использования решений с водяным охлаждением конденсаторов.
Таким образом, при проектировании кондиционирования современных высотных зданий на первый план выходит не отдельный параметр оборудования, а комплексный выбор архитектуры всей системы. Наряду с первоначальными затратами, техническими ограничениями и особенностями здания необходимо учитывать объем и свойства используемого хладагента, требования безопасности, возможность обслуживания и перспективы последующей модернизации инженерной инфраструктуры.
Староверов Николай Андреевич
Директор по развитию
