Сравнительная оценка стоимости жизненного цикла системы TABS и других систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Т Е Х Н И Ч Е С К А Я Б Р О Ш Ю РА

01 | 2015

2 2 С РА В Н И Т Е Л Ь Н А Я О Ц Е Н К А С ТО И М О С Т И Ж И З Н Е Н Н О ГО Ц И К Л А С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

3С РА В Н И Т Е Л Ь Н А Я О Ц Е Н К А С ТО И М О С Т И Ж И З Н Е Н Н О ГО Ц И К Л А С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

В основу данного отчета положены результаты внутреннего исследования компании Uponor «Сравнительная оценка стоимости жизненного цикла системы TABS и других систем ОВКВ», проведенного совместно с компаниями «Эква симьюлейшн Финланд Ою» и «Мотт МакДональд Лимитед» (Великобритания).

Результаты данного исследования действительны непосредственно в рамках использованных граничных условий и не могут быть экстраполированы на другие случаи.

Насколько нам известно, вся техническая и юридическая информация, которая содержится в данной технической брошюре, была подготовлена тщательным образом. Компания не несет ответственности за какие бы то ни было ошибки в силу невозможности полного исключения таковых. Рекомендации и руководящие принципы во всех разделах брошюры охраняются авторским правом. Без предварительного согласия компании Uponor запрещается использовать материал в иных целях, кроме предусмотренных законодательством об авторском праве. В частности это относится к копированию, перепечатке, обработке, хранению и обработке с помощью электронных систем, переводу и микросъемке. Компания оставляет за собой право вносить изменения в технические характеристики без предварительного уведомления.

Все права защищены 2015 г., Uponor

ОглавлениеВведение ....................................................................... 4

Расчетное здание .................................................... 5

Системы и тестовые сценарии ....................... 7

Оценка ............................................................................ 9 Затраты жизненного цикла ................................ 10 Стоимость элементов ............................................ 10 Сравнительная оценка затрат

жизненного цикла ...................................................... 11 Тепловой комфорт.................................................. 12 Производительность труда ................................ 14

Заключение ................................................................. 15

4 4 С РА В Н И Т Е Л Ь Н А Я О Ц Е Н К А С ТО И М О С Т И Ж И З Н Е Н Н О ГО Ц И К Л А С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

Введение

Термоактивные строительные конструкции (система TABS) представляют собой комбинированную систему охлаждения и отопления, которая состоит из полимерных труб, встроенных в бетонные плиты перекрытия или стены многоэтажных зданий нежилого назначения. Рабочая температура системы TABS близка к температуре окружающей среды, что способствует интеграции источников возобновляемой энергии и естественного охлаждения. В Центральной Европе система TABS – это развитая и отработанная технология, позволяющая экономить энергию при низких инвестиционных затратах и эксплуатационных расходах по сравнению с традиционными воздушными технологиями. Несмотря на это, в России все еще редко прибегают к ее использованию. В настоящем исследовании проводится сравнительная оценка затрат жизненного цикла (LCC) для офисного здания с установленной системой TABS, традиционной конвекционной системой

кондиционирования воздуха (VAV) и вентиляторными доводчиками-фанкойлами (FCU).Результаты энергетического моделирования здания (BES) для проведения сравнительного анализа предоставлены компанией «Эква симьюлейшн Финланд Ою». Для сравнения были выбраны системы ОВКВ (HVAC), исходя из их наибольшей распространенности в России. Данные по анализу затрат предоставлены компанией «Мотт МакДональд Лимитед». На основе полученных результатов энергомоделирования, предоставленных компанией «Эква» по каждому тестовому сценарию, компания «Мотт МакДональд» создала концепцию и составила смету. Данные по затратам получены из различных источников, включая производителей, экономистов по строительству и специалистов компании «Мотт МакДональд».

В течение дня охлажденное перекрытие аккумулирует тепловую энергию из помещения или непосредственно солнечное излучение

Система TABS в другом режиме работы в выходные дни и когда людей в помещении нет

Расчетное здание, вид на юго-восток

5С РА В Н И Т Е Л Ь Н А Я О Ц Е Н К А С ТО И М О С Т И Ж И З Н Е Н Н О ГО Ц И К Л А С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

201 Офис открытого типа

202 Кабинет

203 Кухня

204 Туалет

205 Туалет

1,5 мC

Ю

402 Кабинет руководителя

403 Офисное помещение на 3 чел.

404 Офисное помещение на 1 чел.

405 Офисное помещение 2на 1 чел.

401 Коридор

406 Конференц-зал

407 Офисное помещение на 2 чел.

408 Офисное помещение 3на 1 чел.

409 Офисное помещение 4на 1 чел.

410 Кабинет

411 Кухня

412 Туалет

413 Туалет

1,5 мC

Ю

103 Офис открытого типа 106 Туалет

107 Туалет

104 Кабинет

105 Кухня

102 Атриум

101 Вход

1,5 мC

Ю

301 Офис открытого типа

306 Кабинет

307 Кухня

308 Туалет

309 Туалет

302 Офисное помещение на 2 чел.

303Офисное помещение на 2 чел.

304 Офисное помещение на 1 чел.

305 Офисное помещение 2 на 1 чел.

1,5 мC

Ю

Поэтажные планы здания

Кабинеты, офисы открытого типа и атриум соответствуют всем основным типам организации пространства в офисных зданиях.Номера и названия помещений на поэтажных планах ниже использованы в расчетах LCC.

Характеристики здания

Расчетное здание

Расчетное здание, первый этаж

Расчетное здание, третий этаж

Расчетное здание, второй этаж

Расчетное здание, четвертый этаж

Характеристики здания

Наружная стена: общий коэффициент теплопроводности 0,33 Вт/м2·К. Крыша: общий коэффициент теплопроводности 0,31 Вт/м2·К. Пол первого этажа: общий коэффициент теплопроводности 0,26 Вт/м2·К. Внутренняя стена: общий коэффициент теплопроводности 0,36 Вт/м2·К. Внутреннее перекрытие: бетонное перекрытие толщиной 250 мм со встроенными трубами системы TABS,

общий коэффициент теплопроводности 2,84 Вт/м2·К. Наружное остекление, общий коэффициент теплопроводности 2,08 Вт/м2·К, значение g – 0,68, включая раму.

Внутренняя солнцезащита. Оконная рама, в атриуме коэффициент теплопроводности – 3,0 Вт/м2·К; для всех остальных наружных окон –

2,5 Вт/м2·К, и доля площади рамы по отношению к площади всего окна составляет 0,1. Легкая внутренняя солнцезащита (портьера из плотной ткани) используется автоматически, если уровень

солнечного излучения на внутреннее остекление достигает 100 Вт/м2.

Общая площадь здания 1 000 м2

Длина/Ширина/Высота: 29/11/12 м

Высота потолков/Кол-во этажей 2,8 м/4

Территориальное расположение Москва

6 6 С РА В Н И Т Е Л Ь Н А Я О Ц Е Н К А С ТО И М О С Т И Ж И З Н Е Н Н О ГО Ц И К Л А С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

Заданные значения и внутренние нагрузки

Температура в помещении в рабочее время летом: 26 °C. Температура в помещении в рабочее время зимой: 20 °C. Необходимый объем свежего воздуха в офисных помещениях в рабочее время: 60 м³/ч/чел. Нагрузка от оборудования: 10 Вт/м². Нагрузка от людей: 90 Вт/чел., явная (при 10 м2 на чел.). Осветительная нагрузка: 15 Вт/м² (атриум – 35 Вт/м² и туалеты – 10 Вт/м²). Заданное значение по CO2 для системы VAV в конференц-зале равно 800 мг/м3. Для туалетов охлаждение не предусмотрено.

Первый этаж Второй этаж Третий этаж Четвертый этаж Итого

Общая площадь 319 м2 253,6 м2 253,6 м2 253,6 м2 1079,8 м2

Кол-во помещений

7 5 9 13 34

Кол-во людей в помещениях

22 22 22 22 88

Внутренние нагрузки не берутся в расчет отопительной нагрузки и используются только в целях моделирования.

Описание Отопительная нагрузкаТепловая нагрузка (при охлаждении)

В среднем на помещение (за исключением атриума)44–129 Вт/м2 средн. 66 Вт/м2

57–91 Вт/м2 средн. 67 Вт/м2

Наиболее неблагоприятные помещения для отопления: атриум + вход

230 Вт/м2

Наиболее неблагоприятные помещения для охлаждения: атриум

192 Вт/м2

Итого 76 670 Вт 72 930 Вт

7С РА В Н И Т Е Л Ь Н А Я О Ц Е Н К А С ТО И М О С Т И Ж И З Н Е Н Н О ГО Ц И К Л А С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

Системы и тестовые сценарии

Система термоактивных строительных

конструкций (TABS)

Система TABS с геотермальным

тепловым насосом (GSHP)

Фанкойлы (FCU) Система центрального воздушного

кондиционирования (VAV-система)

Источник тепла Котел Тепловой насос Котел Котел

Источник холода Чиллер Тепловой насос + естественное охлаждение

Чиллер Чиллер

Дополнительные приборы отопления

Радиаторы Радиаторы Радиаторы Радиаторы

Вентиляция Приточно-вытяжная с механическим побуждением. Воздухообмен предусмотрен из условия санитарно-гигиенических норм.

Приточно-вытяжная с механическим побуждением. Воздухообмен предусмотрен из условия санитарно-гигиенических норм.

Приточно-вытяжная с механическим побуждением. Воздухообмен предусмотрен из условия санитарно-гигиенических норм

Приточно-вытяжная с механическим побуждением.

Описание Система TABS для охлаждения (температура теплоносителя на подаче 17-20°C), базового отопления (30/27°C), дополняемая системой механической вентиляции с нагревательным элементом и рекуператором. Конденсационный котёл и центральный чиллер в качестве источника тепла/холода. Дополнительные радиаторы (50/40°C) во всех помещениях плюс дополнительные потолочные панели поверхностного охлаждения, подключенные к термо-сокеты (TS) в 12-ти помещениях, как указано на стр. 8.

Система TABS с геотермальным тепловым насосом (GSHP): То же, что и для варианта 1, однако вместо котла/чиллера используется геотермальный тепловой насос с вертикальными грунтовыми зондами, функционирующий в режиме естественного охлаждения определенный промежуток времени в теплый период года.

Фанкойлы для охлаждения (температура на подаче 7°C), и базового отопления (90/70°C), дополненные системой механической вентиляции с нагревательным элементом и рекуператором. Дополнительные радиаторы(90/70°C) во всех помещениях. Конденсационный котёл и центральный чиллер в качестве источника тепла/холода.

Система механической общеобменной вентиляции, позволяющая осуществлять процессы технологической обработки наружного воздуха, включающей в себя фильтрацию, рекуперацию, нагрев и охлаждение. Центральный водяной чиллер (температура на подаче 7°C) и газовый котел (температура на подаче 90°C). Дополнительные радиаторы(90/70°C) во всех помещениях. Дополнительные фанкойлы (FCU) (температура подачи 7°C) в помещениях 105, 203, 301, 302, 307, 402, 406, 407, 408, 409 и 411.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Во всех сравниваемых сценариях используется система механической вентиляции для создания одинакового качества воздуха внутри помещения (IAQ). Туалеты во всех сценариях оборудованы только вытяжным вентилятором (отсутствие приточной вентиляции).

В сценариях с установленными фанкойлами и системой VAV по умолчанию используются стандартные алгоритмы управления.

Сравнительная оценка затрат жизненного цикла основа на вышеупомянутых тестовых сценариях.

U P O N O R • L I F E C YC L E C O S T C O M PA R I S O N O F TA B S V S . O T H E R H VA C8

Модель системы TABS и стратегия управления Существует два раздельных контура (зоны) системы TABS, по одному для каждого фасада (юг/север). Система TABS покрывает только 60% годовой потребности в отоплении, поэтому во всех помещениях установлены дополнительные радиаторы, чтобы обеспечить необходимый температурный режим при пиковых нагрузках.При моделировании годовой нагрузки контуры системы TABS обеспечили примерно 80% от общей потребности в энергии для охлаждения здания. В отдельных помещениях устанавливаются дополнительные потолочные панели охлаждения, позволяющие справиться с пиковыми нагрузками.В следующих помещениях установлена как система TABS, так и потолочные панели охлаждения:

105 – Кухня 203 – Кухня 301 – Офисное помещение с открытой планировкой 302 – Офисное помещение на 2 чел. 307 – Кухня 402 – Кабинет руководителя 403 – Офисное помещение на 3 чел. 406 – Конференц–зал 407 – Офисное помещение на 2 чел. 408 – Офисное помещение 3 на одного чел. 409 – Офисное помещение 4 на одного чел. 411 – Кухня

В следующих помещениях система TABS не установлена:

101 – Вход и туалеты: радиаторы 102 – Атриум: напольное отопление/охлаждение

1. Погодoзависимое управление температурой подачи

Основной элемент управления устанавливает диапазон заданных значений температуры теплоносителя в подающем трубопроводе в качестве функции средней наружной температуры воздуха за последние сутки (на основе метеоданных ASHRAE IWEC) и использует текущие кривые отопления и охлаждения. В обоих контурах (южная и северная зоны) используются две отдельные кривые для отопления и охлаждения, одна для будних дней, другая для выходных. Оба контура имеют ограничения по отоплению и охлаждению в будние дни и выходные.

2. Цикличное управление температурой подачи для каждой зоны (юг/север) Контроллер, управляющий температурой теплоносителя, воздействует на клапаны контуров отопления и охлаждения. В зависимости от режима работы и рабочего состояния, одна или обе цепи отключаются и соответствующий клапан закрывается.

3. Управление температурой по зонам с обратной связьюМинимальная, максимальная и средняя зональная рабочая температура определяется за последние сутки для двух независимых контуров системы TABS. У системы управления минимальной и максимальной температурой с обратной связью высший приоритет.

4. Сезонное выключение режимов отопления и охлаждения системы TABSВ зависимости от потребности в отоплении (и конкретного здания) режим отопления системы TABS по возможности может быть отключен в соответствии с календарным графиком. То же применимо и к режиму охлаждения системы TABS.

Модель системы TABS и геотермальный тепловой насос (GSHP)Тепловая энергия генерируется с определенным коэффициентом эффективности (COP), который рассчитывается на основе уровня температуры грунта и смоделированных годовых показателей температуры установки (Источник: RETSCREEN Engineering & Cases Textbook 2005, www.retscreen.net).

COP теплового насоса составляет 3,93, который основан на среднегодовой температуре грунта, равной 6,3 °C, и средневзвешенной производимой температуре теплоносителя, равной 40,3 °C. Годовой COP системы GSHP (включая циркуляционные насосы в тепловом насосе) в режиме отопления составляет 3,39.

В силу того, что функция охлаждения в агрегате воздухоподготовки (AHU) не использовалась, полученная температура охлаждающей воды в подающем контуре варьировалась, как правило, в диапазоне от 18 до 21°C, что способствовало значительному повышению эффективности за счет естественного охлаждения.

Годовой COP системы TABS совместно с GSHP (включая циркуляционные насосы в тепловом насосе) в режиме охлаждения составляет 4,55. Результат основан на температуре холодоносителя 20,8 °C (средневзвешенная температура холодоносителя в системе TABS, получаемой из теплового насоса в режиме охлаждения) и на том факте, что 69 % холода получается с помощью естественного охлаждения (циркуляция в грунтовом контуре).

Штаб-квартира компании «Манитоба гидро», г. Виннипег, Канада

9С РА В Н И Т Е Л Ь Н А Я О Ц Е Н К А С ТО И М О С Т И Ж И З Н Е Н Н О ГО Ц И К Л А С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

Оценка

Согласно изменениям, внесенным в Директиву ЕС об энергообеспечении зданий ("EPBD" Directive 2010/31/EU), Европейская Комиссия обязана к 30 июня 2011 г. создать сравнительную методологию ("Регламент ЕС № 244/2012 от 16 января 2012 г.") для расчета экономически оптимального уровня минимальных требований энергетической эффективности зданий и их элементов. Расчет затрат жизненного цикла (LCC) должен производиться в соответствии с этим методом с точки зрения стоимости жизненного цикла (соответствует термину «глобальные затраты», используемомy в Регламенте ЕС № 244/2012) за 15-летний расчетный период. Для BES-моделирования использовались характеристики оболочки здания и типичные для российских условий внутренний и внешний климатические профили нагрузки.

Остаточная стоимость определяется как значение оставшегося срока службы здания или системы, или компонента, разделенное на значение расчетного экономически выгодного срока службы и умноженное на значение последней стоимости замены. Чем дольше срок службы компонента/системы, тем больше преимущество и ниже затраты за весь срок службы. Для системы TABS и вертикальных грунтовых зондов с их минимальным 50-летним сроком службы (срок службы аналогичен сроку службы здания) данный факт позволяет получить значительное преимущество по сравнению с другими компонентами, имеющими короткий срок службы.

где: Cg (τ) – затраты жизненного цикла (приведенные к начальному году τ 0); CI первоначальные инвестиции на реализацию мероприятия или комплекса мероприятий j;Ca,i (j) – годовые эксплуатационные расходы за год i на реализацию мероприятия или комплекса мероприятий j; Rd (i) – ставка дисконтирования за год i; Vf, τ (j) – остаточная стоимость одного или нескольких мероприятий j на конец расчетного периода (относится к начальному году τ 0), определяется путем равномерной амортизации начальных инвестиций к концу расчетного периода и относится к началу расчетного периода.

Параметры и размеры приборов и оборудования (элементы систем HVAC) были подобраны на основе тепловых нагрузок и кратности воздухообмена по результатам BES-моделирования, подобно методу, использованному в ходе расчетов при проектировании.

Стоимость жизненного цикла

для здания и его элементов рассчитывается путем сложения различных типов затрат (начальные инвестиции, стоимость энергии, эксплуатации, утилизации) и применения к ним ставки дисконтирования для пересчета на текущий год, плюс остаточная стоимость, как показано ниже:

LCC включает в себя следующие категории затрат:

Начальные инвестиционные затраты. Стоимость материалов и трудовые затраты. Стоимость управления проектом и затраты

на проектирование, как процентное отношение к стоимости материалов.

Эксплуатационные расходы (техническое обслуживание, затраты на обновление/замену оборудования, срок службы которого подходит к концу).

Затраты на энергоносители. Коммунальные услуги и расходы на топливо. Годовые затраты на энергоносители.

1 0 1 0 С РА В Н И Т Е Л Ь Н А Я О Ц Е Н К А С ТО И М О С Т И Ж И З Н Е Н Н О ГО Ц И К Л А С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

Срок службы элементов

Элементы систем сгруппированы на основе предполагаемого срока службы каждого компонента (требования стандартов EN 15459 и VDI 2067 Часть 1). У всех элементов в каждой категории одинаковый предполагаемый срок службы.

Стоимость элементов

№ п/п Категории Срок службы оборудования

1. Электрические сети, радиаторы, охлаждающие панели 30 лет

2. Системы автоматизации, управления 12 лет

3. Распределительные трубопроводы, коллекторы 40 лет

4. Система TABS с термосокетами, зонды > 50 лет

5. Котельная, AHU, воздуховоды, теплообменники, чиллеры, котлы, тепловые насосы, аттенюаторы, диффузоры

20 лет

6. Насосы, клапаны 10 лет

7. Другие локальные компоненты систем HVAC: фанкойлы, вытяжные вентиляторы в сан. узлах

12 лет

* Все цены указаны без НДС

Начальные инвестиционные затраты на механические системы (материал + монтаж) в виде суммы по категориям оборудования

Источник: компания «Мотт МакДональд» создала концепцию и составила смету. Данные о затратах были получены из различных источников, включая производителей, экономистов по строительству (Spon’s Book 2012), использовалась экспертная оценка специалистов «Мотт МакДональд» и «Упонор», как в Европе, так и в России.

№ Элементы/тестовые сценарии TABS TABS+GSHP FCU VAV

евро/м² % евро/м² % евро/м² % евро/м² %

1.Электрические сети, радиаторы, охлаждающие панели

42 10 42 7 20 4 20 4

2. Системы автоматизации, управления 49 11 49 8 51 10 53 10

3.Распределительные трубопроводы, коллекторы

70 16 70 11 101 20 66 12

4. Система TABS, зонды 20 5 147 23 0 0 0 0

5. AHU, воздуховоды, теплообменники, чиллеры, котлы, тепловые насосы

129 30 215 33 132 26 216 39

6. Насосы, клапаны 113 26 113 18 159 31 146 26

7. Другие локальные компоненты систем HVAC: фанкойлы, вытяжные вентиляторы в сан. узлах

6 1 6 1 46 9 53 9

Механические системы, итого 429 99 642 101 509 100 554 100

Затраты жизненного цикла

© U

pono

r

Стоимость материалов и монтажных работ

TABS TABS+GSHP FCU VAV

Сто

имос

ть [

евро

/м2 ]

*

Электрические сети, радиаторы, охлаждающие панели

Системы автоматизации, управления

Распределительные трубопроводы, коллекторы

TABS, зонды

AHU, воздуховоды, теплообменники, чиллеры, котлы, тепловые насосы

Насосы, клапаны

Другие локальные компоненты систем HVAC

0

200

300

400

500

600

700

100

1 1С РА В Н И Т Е Л Ь Н А Я О Ц Е Н К А С ТО И М О С Т И Ж И З Н Е Н Н О ГО Ц И К Л А С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

Энергопотребление

Удельный годовой расход энергии представляет собой общий объём энергии, использованной на нужды функционирования здания.

Удельная годовая стоимость энергии включает стоимость подключения к сетям и годовые фиксированные платежи из расчета 15-летнего срока эксплуатации. Стоимость подключения к газу не включена в тестовый сценарий с использованием теплового насоса (GSHP).

Сравнительная оценка затрат жизненного цикла Стоимость жизненного цикла на единицу общей площади в год рассчитана за 15-летний период, с ежегодным ростом цен (5 %) на газ и электричество. Москва, Россия.

Стоимость договора на техническое обслуживание

TABS TABS + GSHP FCU VAV

Годовой договор на техническое обслуживание 23,6 евро/м² 28,3 евро/м² 28,0 евро/м² 30,5 евро/м²

Источник: Экспертная оценка компании «Мотт МакДональд». Предполагается, что затраты на техническое обслуживание составят 5,5% от инвестиционных затрат на механические системы, за исключением скважин, которые не требуют технического обслуживания в течение всего срока их службы. Годовые расходы включают все расходы на техническое обслуживание, проверку и чистку, а также стоимость мелких замен (например, фильтров). Коммунальные услуги и цены на энергоносители

Электричество Природный газ

Цена за кВт•ч 0,088 евро 0,006 евро

Стоимость подключения к сетям 9 249 евро 18 499 евро

Годовые фиксированные платежи 205 евро 910 евро

Источник: Цены на энергоносители взяты с сайтов Energy.eu, www.DECC.gov.uk 2012, а также предоставлены специалистами компании «Мотт МакДональд». Фиксированные платежи взяты на ресурсе по сравнению с ценами на энергоносители для предприятий (Compare Business Energy).

© U

pono

r

© U

pono

r

© U

pono

r

TABS0

40

60

80

100

120

20

Уде

льны

й го

дово

й

расх

од э

нерг

ии [к

Вт•

ч/м

2 г]

TABS+GSHP FCU VAV

140

160

TABS0

2

3

4

5

6

1

TABS+GSHP FCU VAV

7

8

Уде

льна

я го

дова

я

стои

мос

ть э

нерг

ии [е

вро/

м2 г]

TABS FCU VAVTABS+GSHP

60

50

40

30

20

10

0

Сто

имос

ть ж

изне

нног

о ци

кла

[евр

о/м

2 г]

Расходы на электроснабжение насосов и вентиляторов в системах HVAC, в том числе вентиляции

Расходы на отопление здания, в том числе нагрев приточного воздуха в AHU

Расходы на кондиционирование (охлаждение)

Затраты на техническое обслуживание

Затраты на ремонт

Начальные инвестиционные затраты

70

80

Электроэнергия

для насосов

и вентиляторов

в системах HVAC,

в том числе

вентиляции

Отопление

Кондиционирование

Электроэнергия

для насосов

и вентиляторов

в системах HVAC,

в том числе

вентиляции

Отопление

Кондиционирование

1 2 1 2 С РА В Н И Т Е Л Ь Н А Я О Ц Е Н К А С ТО И М О С Т И Ж И З Н Е Н Н О ГО Ц И К Л А С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

Как определено в стандарте ГОСТ Р ИСО 7730 тепловой комфорт представляет собой «такое ощущение, которое выражает удовлетворение от пребывания в определенной тепловой среде». Определяющими параметрами являются: два табличных значения, определяющих скорость обмена веществ у человека (Met) и коэффициент теплоизоляции одежды (Clo), и три измеренных параметра, описывающие температурные условия на рабочем месте (результирующая (эквивалентная) температура, скорость воздушного потока и влажность).

Оптимальные температурные условия

Стандарт ИСО 7730 является международным и может быть использован в качестве руководства для создания приемлемого микроклимата и тепловой среды. Как правило, они измеряются с помощью показателей прогнозируемого процента недовольных людей (PPD) и прогнозируемой средней оценки качества среды (PMV). Показатели PMV/PPD используются в основном для прогнозирования процентного отношения применительно к большой группе людей, которым «слишком тепло» или «слишком холодно» (стандарт ИСО 7730 не заменяет местные стандарты и требования, которых необходимо всегда придерживаться).

Показатели PMV и PPD

PMV – показатель, с помощью которого прогнозируют среднее значение чувствительности к температуре большой группы людей на основе баланса температуры тела человека по 7-балльной шкале (см. таблицу ниже). Баланс температуры достигается, когда вырабатываемое телом человека тепло равно потере телом тепла в окружающей среде.

Про

цент

нед

овол

ьны

х по

льзо

вате

лей

[%]

PPD

PMV

Кат

егор

ия Требования к комфорту

Диапазон результирующей

температуры

PPD [%]

PMV

Холодный период,

при clo = 1,0, met = 1,2

[°C]

Теплый период,

при clo = 0,5, met = 1,2

[°C]

A < 6 - 0,2 < PMV < + 0,2 21–23 23,5–25,5

B < 10 - 0,5 < PMV < + 0,5 20–24 23–26

C < 15 - 0,7 < PMV < + 0,7 19–25 22–27

Результирующая температура [°C]

Коэффициент теплоизоляции одежды: 0,5

Пок

азат

ель

прог

нози

руем

ого

пр

оцен

та н

едов

ольн

ых

поль

зова

теле

й [%

]

Скорость обмена веществ: 1,2

Коэффициент теплоизоляции

одежды: 1,0

Тепловой комфорт

PMV Прогнозируемая средняя оценка

PPD Показатель прогнозируемого процента недовольных людей [%]

+3 Жарко

+2 Тепло

+1 Немного тепло

0 Нейтрально

-1 Немного прохладно

-2 Прохладно

-3 Холодно

7-балльная шкала температурной чувствительности

Показатель PPD прогнозирует количество недовольных температурой окружающей среды людей среди большой группы. Остальная часть группы будет ощущать нейтральное воздействие среды, т.е. будет немного теплее или прохладнее. В таблице ниже показан необходимый температурный диапазон в теплый и холодный периоды, учитывая стандартный коэффициент теплоизоляции одежды и скорость обмена веществ для достижения различных категорий комфорта.

Стандарт ГОСТ Р ИСО 7730 рекомендует оптимальную результирующую (эквивалентную) температуру в холодный период – 22 °C, а в теплый – 24,5 °C. Чем больше отклонение от этих значений оптимальной температуры, тем выше процент недовольных. Причиной разных оптимальных температур является использование двух различных сезонных условий использования одежды, как показано на рисунке ниже:

Результирующая температура для зимней и летней одежды

1 3С РА В Н И Т Е Л Ь Н А Я О Ц Е Н К А С ТО И М О С Т И Ж И З Н Е Н Н О ГО Ц И К Л А С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

Результаты по тепловому комфорту

Сравнительный анализ теплового комфорта в исследовании показывает, что система TABS (сценарии 1 и 2) наиболее близка к созданию нейтральной среды среди всех тестовых сценариев. Для выбранного помещения под крышей, окна которого выходят на южную сторону, и которое оборудовано системой TABS, показатель PPD остается на уровне 15 % недовольных людей (категория C) в течение 90 % рабочего времени. Вместе с тем показатель PPD для того же помещения, оборудованного VAV-системой и фанкойлами, остается на уровне 15 % недовольных в диапазоне от 61 до 63 % рабочего времени (иными словами, 37–39 % времени в холодный период в помещении немного прохладно, что не соответствует категории C).

Воздушные системы осуществляют охлаждение главным образом за счет конвекции. Для достижения аналогичной результирующей температуры без использования охлаждаемых излучающих поверхностей растет потребность в энергии для охлаждения.

Показатель теплового комфорта PPD в рабочее время (будние дни с 9:00 до 18:00) южный фасад, офисное помещение 407

Показатель теплового комфорта PPD в рабочее время (будние дни с 9:00 до 18:00) северный фасад, кабинет 306

Рабочая температура в рабочее время (будние дни с 9:00 до 18:00), кривые продолжительности, северный фасад, кабинет 306

Результирующая температура в рабочее время (будние дни с 9:00 до 18:00), кривые продолжительности, южный фасад, офисное помещение 407

Пок

азат

ель

прог

нози

руем

ого

проц

ента

не

дово

льны

х по

льзо

вате

лей

VAV FCU TABS

Время [ч]

0

5

10

15

20

25

30

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

20

21

22

23

24

25

26

27

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Резу

льти

рую

щая

тем

пера

тура

[°C

]

VAV FCU TABS

Время [ч]

Резу

льти

рую

щая

тем

пера

тура

[°C

]

VAV FCU TABS

Время [ч]

20

21

22

23

24

25

26

27

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Пок

азат

ель

прог

нози

руем

ого

проц

ента

не

дово

льны

х по

льзо

вате

лей

VAV FCU TABS

Время [ч]

0

5

10

15

20

25

30

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Более высокая энергия для охлаждения за счет конвекции увеличивает необходимый расход воздуха. Более высокий расход воздуха увеличивает процент недовольных людей.

Для выбранного углового помещения на северной стороне со встроенной системой TABS показатель PPD остается на уровне 15 % недовольных людей (категория C) в течение 75 % рабочего времени, тогда как этот показатель для того же помещения, оборудованного VAV-системой и фанкойлами, остается на уровне 15 % PPD всего лишь в течение 53–56 % рабочего времени.

По сравнению с системами FCU и VAV система TABS обеспечивает более низкую температуру в режиме охлаждении и более высокую в режиме отопления. Однако эти температуры более близки к нейтральным тепловым ощущениям (ИСО 7730). Системы FCU и VAV могли бы тоже достичь аналогичного уровня температур, что и система TABS, однако тогда нужно было бы соответственно увеличить их размеры, что привело бы к росту инвестиционных затрат, затрат на техническое обслуживание и потребления энергии.

1 4 1 4 С РА В Н И Т Е Л Ь Н А Я О Ц Е Н К А С ТО И М О С Т И Ж И З Н Е Н Н О ГО Ц И К Л А С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

Создание комфортной среды в зданиях коммерческого назначения является важной задачей при проектировании. Если сотрудники чувствуют себя комфортно, то их производительность значительно выше, а если и клиентам комфортно, то они ведут себя более непринужденно, что способствует процветанию бизнеса.

Внутренний микроклимат в офисных помещениях напрямую влияет на здоровье и производительность трудящихся. Прямые и непрямые затраты из-за ухудшения внутреннего микроклимата могут запросто достичь таких же значений, как и затраты на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха.

Конечно, на условия труда влияет множество факторов, среди которых можно выделить: температуру в помещении, качество воздуха, вентиляцию, акустические свойства помещения, дневной свет и т. д. Для обеспечения надлежащего качества воздуха в помещении всегда требуется система вентиляции, однако совместное использование с системой поверхностного отопления и охлаждения позволяет ее оптимизировать (сделать меньше).

Источник: Rehva guide book no 6., Seppänen et. al 2006.

Естественно, что снижение требований к вентиляции означает экономию средств, так как установка, вентиляторы и воздуховоды имеют меньшие размеры. Однако дополнительно это означает, что в помещения можно подавать воздух с более высокой температурой, что позволит улучшить внутренний микроклимат. Снижение расхода воздушных потоков также позволяет избежать холодных сквозняков и циркуляции пыли и аллергенов, что присуще традиционным системам кондиционирования воздуха. Поверхностное охлаждение бесшумно из-за отсутствия вентиляторов.

Такие встроенные системы отопления и охлаждения, как система TABS, использующая воду в качестве теплоносителя, называются поверхностными (лучистыми) системами, так как основная часть обмена энергии с окружающей средой происходит за счет излучения. При правильном проектировании система позволяет поддерживать равномерную температуру по сравнению с различными поверхностями в помещении. Это означает отсутствие дискомфорта, вызванного асимметрией теплового излучения, и идеальный тепловой режим!

Низкое качество или нарушение теплового комфорта из-за неподходящих систем кондиционирования означает, что первоначально низкие инвестиции в скором времени перекроются затратами на больничные и низкой производительностью труда.

Производительность труда

Относительная производительность как функция температуры

Отн

осит

ельн

ая п

роиз

води

тель

ност

ь

Температура [°C] 15 20 25 30 35

1,0

0,95

0,90

0,85

0,80

1 5U P O N O R • С РА В Н И Т Е Л Ь Н Ы Й А Н А Л И З З АТ РАТ З А С Р О К С Л У Ж Б Ы С И С Т Е М Ы TA B S И Д Р У Г И Х С И С Т Е М H VA C

Заключение

В настоящем исследовании представлена сравнительная оценка затрат жизненного цикла (LCC) различных систем HVAC, установленных в офисном помещении площадью 1 000 м2 в г. Москве (Российская Федерация). С помощью специальной программы (IDA ICE) была смоделирована энергетическая эффективность здания и произведена оценка LCC с использованием методики, описанной в Регламенте ЕС № 244/2012 для расчета экономически оптимального уровня минимальных требований энергетической эффективности зданий и их элементов.

Выбор систем HVAC для проведения сравнительного анализа базировался на системах, распространенных на российском рынке. Сюда вошли традиционные системы кондиционирования воздуха конвекционного типа: фанкойлы и VAV-системы, которые сравнивались с системой TABS.

Результаты подтвердили, что использование системы Uponor TABS позволит значительно снизить совокупные затраты жизненного цикла здания по сравнению с альтернативными вариантами. Сравнительная оценка показала, что использование системы TABS обеспечивает экономию средств в диапазоне от 19 до 26 %.

К тому же результаты работы показали, что использование системы TABS повышает качество микроклимата в помещении, что идет на пользу здоровью сотрудников, способствует росту их производительности и снижает риск заболеваемости. При установке системы TABS качество внутренней среды, если судить по индексу PPD, будет в пределах 15 % недовольных (категория C) на 23–26 % дольше в течение рабочего времени по сравнению с альтернативными системами HVAC в двух выбранных помещениях. Системы FCU и VAV могли бы тоже достичь аналогичного уровня теплового комфорта, что и система TABS, однако тогда нужно было бы соответственно увеличить их размеры, что привело бы к росту инвестиционных затрат, затрат на техническое обслуживание и потребления энергии по сравнению с фактическими результатами.

В заключение необходимо отметить, что система TABS доказала свою адаптируемость и рентабельность в российских условиях, обеспечивая снижение затрат и улучшение микроклимата в помещении по сравнению с использованием фанкойлов и VAV-систем. Кроме того, данная система сможет выдержать проверку временем, так как она работает с любым источником энергии и упрощает интеграцию с источниками возобновляемой энергии и естественного охлаждения.

БЦ Premium West, г. Москва

Срав

ните

льна

я оц

енка

сто

имос

ти ж

изне

нног

о ци

кла

сист

емы

TAB

S и

друг

их с

исте

м о

топл

ения

, вен

тиля

ции

и ко

ндиц

иони

рова

ния

возд

уха

01/2

015

Uponor – в партнерстве с профессионалами

Компания Uponor является ведущим международным производителем решений для водоснабжения и внутреннего микроклимата помещений для жилого и коммерческого строительства в Европе и Северной Америке. В Северной Европе Uponor – известный поставщик решений для инфраструктуры.

www.uponor.ru www.uponor.by info.russia@uponor.com

Образовательный портал On-Line Академии: www.academy-uponor.com Все о теплых полах Uponor: www.uponordom.ru

Единый справочный номер в России 8 800 700 69 82** бесплатные звонки из любого города России.

Москва ул. 2-я Хуторская, д. 38а, стр. 8 Телефон: +7 (800) 700 69 82 Телефон: +7 (495) 785 69 82 Факс: +7 (495) 789 45 74 Санкт-Петербург В. О., ул. Детская, д. 5А Телефон: +7 (800) 700 69 82 Телефон: +7 (812) 327 56 88 Факс: +7 (812) 327 56 90 Склад г. Щелково, ул. Хотовская, д. 47 Телефон: +7 (800) 700 69 82 Краснодар ул. Дмитриевская Дамба, д. 5, оф. 302 Телефон: +7 (988) 240 89 98 Самара ул. Ерошевского, д. 3а, оф. 500а Телефон: +7 (800) 700 69 82 Телефон: +7 (919) 802 22 76

Екатеринбург ул. Блюхера, д. 50, оф. 338 Телефон: +7 (912) 600 79 96 Новосибирск Телефон: +7 (913) 900 11 13 Ростов-на-Дону ул. Троллейбусная. д. 4/2в. комн. 19 Телефон: +7 (918) 899 88 55

Владивосток Телефон: +7 (914) 790 87 81

Представитель в Республике Беларусь Телефон: +375-29-396-94-92