Системы вентиляции и кондиционирования для квартир, офисов и коттеджей

Вентиляция и кондиционирование кинотеатров

Культурно-зрелищные сооружения строятся человеком многие сотни лет, но не смотря на это, до сих пор идут споры о том, как обеспечить в них комфорт для посетителей. И в наше время многие известные заведения которые были оснащены системами вентиляции и кондиционирования,  не отвечают требованиям по температуре и подвижности воздуха.

 
Коллизей. "безупречная вентиляция"
В наше время, когда так высоко развились  новые технологии в вентиляции, новое оборудование, ультрасовременные воздухораспределители, компьютерное проектирование и т.п., как же могут возникать проблемы с вентиляцией залов?!
Что ж, реальность вносит свои коррективы. Не на всех подрядчиков хватает заказчиков с неограниченными финансовыми возможностями. Часто здание имеет дефицит энергии. При реконструкции не всегда позволяют демонтировать старые стены, шахты и т.п.
О всех возникающих проблемах и решениях и пойдет речь в нашей статье.


Расчет мощности и воздухообмена системы кондиционирования
Что говорят нормы:
В залах со сценой воздухообмен определяется по расчету, но не менее 20 м3/ч наружного воздуха на 1 зрителя.

Разъяснения:
Санитарная норма подачи свежего воздуха на одного человека (зрителя) составляет 20 м3/ч.
В летнее время: система вентиляции подает как минимум 20 м3/ч свежего воздуха на одного зрителя, а система кондиционирования охлаждает воздух зала до необходимой температуры.
В зимнее время сложнее: система подает все также 20 м3/ч свежего воздуха на одного зрителя, но требуется дополнительная система охлаждения зала. Дело в том, что зимой в помещении кинотеатра становится чрезвычайно жарко – сотни людей выделяют десятки киловатт тепла. Однако, обычные системы кондиционирования зимой не работают.

Проведем расчет:
Зал на 800 человек, площадь зала 520 кв.м.
Количество уличного воздуха: L=800х20=16000 м3/ч.
Количество тепла летом: от человека – 110 Вт теплоизбытков и 44 г/ч влаговыделений, т.е. 88000 Вт и 35200 г/ч от всех зрителей.
Построив i-d диаграмму, проведя несложные расчеты, получаем искомые данные: 26 000 м3/ч расход воздуха и мощность охлаждения в центральном кондиционере 90 Квт.

Выбор принципиальной схемы системы вентиляции и кондиционирования
Итак, есть  задача: обеспечить летом 90 Квт, подать как минимум 16 000 м3/ч свежего воздуха.

Великое множество непрофессиональных компаний, было на рынке  в 90-е годы. И в лучшем случае в кинотеатре установили бы приточную и вытяжную систему на 16 000 м3/ч и кассетные кондиционеры. Зимой кинотеатр оставался без охлаждения.
В худшем случае – канальный кондиционер с подмесом свежего воздуха. Ни о каком удовлетворении норм речи бы не шло.

Самым распространенным вариантом является следующая схема: центральный кондиционер с секцией рециркуляции и холодильная машина.
В нашем случае центральный кондиционер (приточная система с секцией охлаждения) имел бы производительность около 26 000 м3/ч , оснащен секцией рециркуляции, которая поддерживала бы расход уличного воздуха не менее 16 000 м3/ч зимой и летом (при максимальной загрузке зала). Остальной воздух забирался бы из помещения, охлаждался и возвращался бы в зал.
К секции охлаждения в центральном кондиционере (испаритель) подключается холодильная машина. В качестве холодильной машины может выступать компрессорно-конденсаторный блок или чиллер.
В случае компрессорно-конденсаторного блока (ККБ) испаритель в центральном кондиционере фреоновый. Испаритель и ККБ соединены между собой медными трубами, по которым течет фреон.
В случае использования чиллера устанавливается водяной испаритель в центральном кондиционере, и по трубам между чиллером и испарителем течет вода.

 
 Фонтан

Кстати говоря, в советские времена повсеместно использовалось необычное техническое решение, которое было к тому же красивым в самом прямом смысле этого слова. Конденсаторы холодильных машин охлаждались фонтанами. Скажем, все фонтаны на ВДНХ использовались именно так – в качестве градирни.
 Центральный кондиционер оснащается системой регулирования расхода воздуха. В зависимости от загрузки зала вентиляционная система регулирует расход воздуха, а следовательно и холода.

  Еще одним вариантом, который, однако, редко оправдана, является приточно-вытяжная вентиляция и независимая система кондиционирования. В этом случае, вентиляционная система подает не охлажденный летом воздух, а все теплоизбытки в помещении снимается системой кондиционирования. Это могут быть отдельные кассетный или канальные кондиционеры или система чиллер-фанкойлы. Однако, во-первых эта система дороже, чем первый вариант, а во-вторых, создает трудности, связанные с воздухораспределением. Иначе говоря, в этом случае трудно избежать повышенной подвижности воздуха и ощущения «сквозняка».
Пожалуй, эта схема хоть как-то применима в очень небольших залах.

Воздухораспределение - как самая большая проблема

Высокие потолки и большая концентрация людей в кинотеатрах, составляет некоторые сложности для проектирования вентиляции на такого рода объектах.  При использовании обычных потолочных решеток мы не доставим необходимое количество свежего воздуха до зрителей, сидящих внизу. При использовании высокоскоростных решеток мы создадим ощущение сквозняка. Если мы установим вентиляционные решетки у пола, то летом ледяной воздух будет стелиться по полу, простужая людей. Установив настенные решетки, мы создадим турбулентность и повышенную подвижность воздуха.
В дополнение к этому, акустики предъявляют к вентиляции особые требования, дизайнеры ограничивают вид и форму решеток и т.п.

 Сейчас давайте обратимся к опыту прошлого, а именно, воздухообмены в известнейших театрах и  посмотрим, как организован воздухообмен там (использованы данные уникального исследования Т. С. Шубиной, канд. техн. наук, доцент МархИ).

 Практически во всех концертных залах и театрах СССР и России использовалась (и используется до сих пор) схема воздухораспределения сверху-вниз. В этом случае приточные решетки располагаются на потолке или на стенах на большой высоте. Воздух поступает вниз со значительной скоростью, перемешиваясь и постепенно нагреваясь и замедляясь на своем пути вниз. Вытяжные решетки располагаются на потолке, под балконами, над сценой.

 
 Типовая схема подачи воздуха
сверху-вниз


 Рассмотрим пример:
Зрительный зал театра “Современник” рассчитан на 800 посадочных мест. Он имеет партер на 630 мест (в том числе 170 мест в подбалконной части) и балкон на 165 мест. В техническом этаже над фойе размещены 2 центральных кондиционера производительностью 20 000 м3/ч (каждый) и 2 вытяжные установки (с рециркуляцией) производительностью 13 000 м3/ч (каждая). Механическая вытяжная установка с забором воздуха через осветительную галерею и через 30 отверстий в потолке зала (для подвески 30 люстр), производительностью 8 000 м3/ч, размещены на чердаке. Естественное удаление воздуха через противопожарный клапан сцены предусматривало проектом 15% количества воздуха от подаваемого в зал. Распределение приточного воздуха зала по проекту было следующим:
- 18 700 м3/ч воздуха должно подаваться в зал посредством 10 решеток (по 5 штук с каждой стороны зала) на высоте ~7,0 м от уровня пола партера или ~3,0 м от уровня балкона;
- 18 300 м3/ч воздуха должно подаваться в зал посредством двух щелевидных решеток, расположенных в торцевой стене зала под балконом на высоте 3,0 м от уровня пола паркета.
Вытяжные решетки системы были запроектированы под ложами балкона.

Недостатки, выявленные при эксплуатации: потоки воздуха боковой раздачи взаимодействовали со струями, выходящими с большой скоростью из-под балкона, что приводило к интенсивному притоку устремленного к сцене воздуха, отрицательно воздействующего на зрителей. Подвижность воздуха в рабочих зонах партера достигала местами до 4,5 м/с, и вместе с тем центральная часть балкона и последние ряды балкона и подбалконной зоны были застойными.

Т. С. Шубиной были обследованы десятки театров, выполненные по этой схеме воздухораспределения (сверху-вниз), в результате чего стало ясно, что ни в одном из них (!) не были достигнуты комфортные условия.
Вот небольшая выборка из обследованных театров.

 

Число посадочных мест 

 м3/ч на одного зрителя  Температура  Влажность

Подвижность

CO2
 Большой театр

2200

71

Выше нормы 

Не соотв. 

Выше допустимой

Выше допустимой

 

Кремлевский дворец Съездов

618

43

Выше нормы

Не соотв

Выше допустимо

Соотв.нормам

 

Малый театр

 750

42 

Выше нормы

Не соотв.

Выше допустимой

 
 

Театр на Таганке

 730

68 

В норме 

В норме 

Выше допустимой

 
 

ГЦКЗ «Россия»

 2512

52 

 Выше нормы

 Не соотв.

Выше допустимой 

Выше допустимой 

МХАТ

 1250

60

 Выше нормы

 Не соотв.

 Выше допустимой

Соотв. нормам 

Как мы видим, подавая в 2-3 раза больше свежего воздуха, чем это требуется по санитарным нормам, мы зачастую получаем концентрацию углекислого газа выше допустимой, не говоря уже о температуре и влажности. Не добиваясь необходимых параметров, мы повсеместно имеем подвижность воздуха выше допустимой!
Убедительное доказательство того, что система воздухораспределения «сверху-вниз» не подходит для зрительных залов!
Однако, такая схема имеет одно важное преимущество, которое зачастую перевешивает все технические недостатки  – относительно низкая цена. Если говорить о согласовании с СЭС, то эту инстанцию интересует, прежде всего, одно – соответствует ли расход воздуха нормам. А поскольку расход обычно даже выше нормы, то проекты «сверху-вниз» получают согласование. Но о цене вопроса мы поговорим чуть ниже.

Концепция воздухораспределения
снизу-вверх

Вернемся к воздухораспределению. Теперь рассмотрим схему «снизу-вверх», которая носит название «вытесняющая вентиляция».
В основу этой схемы лежит следующие постулаты:
Для борьбы с повышенной подвижностью воздуха требуется подавать воздух не через 10-20 решеток, а через сотни.
Воздух обслуживает ограниченную по высоте рабочую зону – до двух метров от пола (т.е. зону, где находятся зрители).

Качественному и равномерному воздухораспределению способствуют конвективные потоки от зрителей.
Воздух подается через решетки, находящиеся под каждым креслом. Скорость подачи воздуха очень мала -  не более 0,3-0,5 м/с. Для того, что схема воздухораспределения работала, очень важно, чтобы температура приточного воздуха была на 2-3 градуса ниже температуры зала. Однако, больший градиент температуры недопустим – зрители почувствуют холодный сквозняк у пола. Прохладный воздух, поступая в зал через решетку под креслом, начинает двигаться вверх под действием конвективных потоков нагретого зрителем воздуха. При этом свежий и прохладный воздух проходит непосредственно сквозь зону зрителя.
Таким образом, медленные потоки свежего воздуха «промывают» весь объем зала. При этом не возникает турбулентности и большой подвижности. При распределении воздуха «сверху-вниз», воздух поступает с потолка или стен с большой скоростью (до 4 м/с), на своем пути очень активно смешиваясь с загрязненным воздухом, поднимающимся к потолку, и эта смесь свежего и загрязненного воздуха устремляется к зрителям. В результате, в зоне дыхания зрителя оказывается не чистый и свежий воздух, а загрязненная смесь.
Именно поэтому, при соблюдении санитарных норм подачи свежего воздуха, мы получаем в большинстве залах повышенную концентрацию углекислого газа в рабочей зоне.

 

Кресло с диффузором для подачи
воздуха "снизу-вверх". Под рядами
кресел огромная камера статического давления

Существует несколько видов воздухораспределителей для вытесняющей вентиляции в кинотеатрах и зрительных залах.
- Напольные перфорированные воздухораспределители. 
- Решетки, установленные в вертикальных плоскостях ступеней каждого ряда.
- Решетки, встроенные в спинки кресел.

Расход воздуха через решетки для вытесняющей вентиляции, как правило, составляет не более 70-90 м3/ч.
Еще одной особенностью вытесняющей вентиляции является использование пространства под полом зала в качестве огромной статической камеры. Ее наполняет приточный воздух, который потом через решетки равномерно поступает в зал.
    Несмотря на очевидные преимущества системы вытесняющей вентиляции, существует множество ее противников. Их доводы таковы (вопрос цены мы пока отложим): Поскольку система подает воздух с температурой всего на 2 градуса ниже температуры помещения, то для кондиционирования требуется большие расходы воздуха (при обычной, перемешивающей вентиляции, разница температуры приточного и внутреннего воздуха может достигать 10 градусов). Действительно, очевидный минус.

 Установка огромной статической камеры и сотен воздухораспределителей усложняет конструктив зала.
«Воздух подается снизу и поднимает пыль». Этот довод не состоятелен, поскольку воздух, поступающий с малой скоростью, не в состоянии поднять пыль вверх.
«А если в зал зайдет рота солдат в кирзовых сапогах?»… Не будем рассматривать форс-мажорные обстоятельства! Хотя даже в этом случае вытесняющая вентиляция будет на высоте, ведь одно из главных преимуществ схемы – отсутствие смешивания воздуха.

В то же время, сторонники традиционной системы (сверху-вниз) подчеркивают преимущества своей схемы:
- Малое количество приточных и вытяжных решеток позволяет их легко вписать в интерьер любого кинотеатра.
- Расход воздуха для кондиционирования существенно ниже.
- Схема сверху-вниз позволяет устанавливать доводчики (кондиционеры или фанкойлы), в то время, как в кинотеатрах с вытесняющей вентиляции это недопустимо.

Так как же быть?

Вопрос цены.
Что ж, все точки над «и», расставит анализ цены.
Вернемся к нашему кинотеатру: 800 человек, 520 кв.м.

   Перемешивая вентиляция   Вытесняющая вентиляция
 Расход свежего воздуха, м3/ч

  16 000

  16 000

 

 Около 90 Квт

 Около 90 Квт

Расход воздуха для кондиционирования летом, м3/ч

26 000 м3/ч (при разнице температуры 9 градусов)

  48 000 м3/ч

Стоимость оборудования (центральный кондиционер плюс холодильная машина), EUR 

ЦК - 24 000 EUR 
ККБ - 45 500 EUR
Итого: 69 500 EUR 

ЦК - 41 000 EUR 
ККБ - 45 500 EUR
Итого: 86 500 EUR 

 

Стоимость воздушной сети, EUR

Оцинкованные воздуховоды:
550 кв.м.*18=10 000 EUR
Решетки:
4 500 EUR
Итого: 14 500 EUR

Оцинкованные воздуховоды и камера статического давления:
40 000 EUR
Решетки:
800*80= 64 500 EUR плюс вытяжные решетки 8 000 EUR
Итого: 112 500 EUR

 Итого, разница в цене Вытесняющая вентиляция при всех равных условиях будет стоить на 138 000 EUR больше.

 Расчеты показывают, что применение вытесняющей вентиляции обходится примерно в два раза дороже перемешивающей вентиляции. Для многих заказчиков такая разница в цене заставляет отказываться от вытесняющей вентиляции в пользу традиционной. При этом, обращаем внимание, что мы рассмотрели самый экономный вариант напольных воздухораспределителей. Есть ультрасовременные устройства воздухораспределения. Это устройство, сделанное в спинке-“канале” каждого кресла наподобие эжекционного доводчика, имеет камеру первичного воздуха с соплом, рециркуляционное отверстие (ближе к полу с обратной стороны спинки кресла), защищенное регулируемой решеткой, камеру смешения воздуха, изолированную шумопоглощающей облицовкой, и в верхней горизонтальной плоскости спинки кресла – выпускные щели с регулируемыми решетками. В результате, мы получаем индивидуальный климат каждого зрителя! Но подобная система удорожает стоимость системы еще в два раза!

 Что ж, цена вытесняющей вентиляции зачастую становится решающим фактором в пользу перемешивающей вентиляции со всеми ее недостатками.
В таком случае, как же все-таки сделать максимально эффективную перемешивающую вентиляцию?
Самая главная рекомендация – использовать максимально рассредоточенный способ подачи и забора воздуха. Не следует подавать воздух с помощью нескольких мощных решеток.
Наиболее употребляемая схема - сверху вниз и вверх. Подача осуществляется с потолка, а в крупных залах еще с боков и сзади.  Удаление - под экраном (на рециркуляцию) и обычно в задней части потолка для выброса на улицу.
В кинотеатрах сети «Формула Кино» используется следующая схема: рассредоточенные приточные решетки располагаются на потолке над зрителями, а вытяжные – в задней части зала.

Энергосбережение
 Вопрос энергосбережения поднимается во всеуслышание не только А.Б. Чубайсом в преддверии холодов. Зачастую на новых или реконструируемых объектах существует откровенный дефицит тепловой энергии. При этом, вентиляция – самый прожорливый потребитель энергии зимой. В нашем примере для обогрева воздуха в мороз требуется 220 Квт/ч тепловой энергии. А для многозального кинотеатра эта цифра приближается к Мвт/ч.
Рассмотрим стоимость теплоносителя для нашего кинотеатра.
В расчете принято: средняя температура в отопительный сезон в Москве -3 градуса, длительность отопительного сезона 180 дней, 12 часов эксплуатации в день, стоимость 1 Гкал - 360 руб.
Итак, стоимость теплоносителя составляет 65 000 руб. в сезон или 1 900 EUR. Однако, при росте за 1 Гкал, цена эксплуатации будет расти.
В случае нехватки тепловой энергии на объекте подвод дополнительных мощностей может стоить десятки тысяч евро.
Для снижения затрат на отопление применяются вентиляционные установки с рекуператором.

Применение нашли три вида рекуператоров: роторный, пластинчатый и гликолевый (с промежуточным теплоносителем).
Вычеркнем из этого списка пластинчатый рекуператор, поскольку в российских условиях он неприменим – при температуре ниже -15 градусов он обмерзает и практически перестает экономить тепло.
Гликолевый рекуператор не обмерзает, но его эффективность снижается при понижении температуры. Лучшие установки с гликолевым рекуператором при температуре -28 градусов имеют эффективность не выше 50%.
Роторные рекуператоры имеют несравненно большую эффективность – до 80%. Зачастую приходится слышать, что роторы обмерзают. Это действительно так, но только на недорогих вентиляционных установках. Опыт нашей эксплуатации вентиляционных установок Swegon Gold с роторными рекуператорами при температуре до -30 градусов показал, что ни один из десяти наблюдаемых роторов не обмерз.
При всех преимуществах роторных рекуператоров, проектные институты все также по старинке зачастую закладывают гликолевые рекуператоры, не смотря на более низкую эффективность, сложность монтажа, дороговизну обслуживания и одинаковую стоимость оборудования.

Загрузка залов
 В многозальных кинотеатрах рекомендуется устанавливать независимые приточно-вытяжные установки для всех залов. Это облегчает и удешевляет эксплуатацию, повышает надежность. Кроме того, это не слишком сильно увеличивает общую стоимость оборудования.
При неполной загрузке залов лучше всего использовать частотный регулятор скорости и автоматику с функцией расписания. Опытным путем устанавливается загрузка залов в течение дня и задается нужный расход воздуха в течение дня.

Обзор оборудования
 В последнее время в торгово-развлекательных комплексах якорными арендаторами становятся многозальные кинотеатры. Поэтому, мультиплексы обслуживает оборудование, заложенное проектировщиками торгового центра.
С давних пор на российском рынке были представлены три главных мировых производителей систем кондиционирования и вентиляции -  Carrier, York и Trane (все из США). В настоящее время Trane практически сошел с дистанции.
Оборудование Carrier и York установлено на множестве крупных торговых центрах с кинотеатрами: Европейский, Золотой Вавилон, Рио, Атриум и др.
В отдельно-стоящих зданиях кинотеатров каждая сеть использует оборудование, к которому привыкла: Wolf, Rozenberg (Германия), Gea (Австрия), Ostberg, Systemair, Swegon, IV Product (Швеция), Wesper, Ciat (Франция), Clivet, Rhoss, Climaveneta (Италия), VTS (Польша) и др.
Широта применения оборудования тех или иных марок зависит не от их качества и цены, а скорее от агрессивности и успешности рекламной и PR кампаний компаний производителей.

 Статья содержит материалы с сайта компании Gruppatt

Заказчику на заметку
Компания «ТРИА Комплекс инженерных систем» производит проектирование и монтаж систем вентиляции в коттеджах. Наши специалисты создают комфортные и энергосберегающие системы вентиляции, обеспечивающие необходимый воздухообмен в различных помещениях коттеджа, будь то домашний кинотеатр, спортзал, кухня, прихожая, сауна, спальня или детская комната.


Назад к списку статей