Вентиляция и кондиционирование

Устройство систем вентиляции или кондиционирования воздуха определяется требованиями, предъявляемыми к микроклиматическим условиям. Это необходимо для обеспечения сохранности самого здания, а также находящихся в нем церковных или музейных ценностей.

Существующие культовые сооружения ранее использовались, в основном, для церковных служб. Они обычно не отапливались и не имели организованной вентиляции. Проветривание их осуществлялось периодически, естественным путем. Наружные конструкции в течение зимнего периода переохлаждались до отрицательных температур, близких к наружным.

В весенний и летний периоды влажный воздух, попадая в помещение, вызывал понижение температуры до температуры, близкой к точке росы, и содержащиеся в нем водяные пары конденсировались, увлажняя конструкции. Некоторые древние культовые здания были оснащены печным отоплением, а более поздние — огневоздушным. Вентиляция этих зданий была более организованной: воздух, необходимый для горения топлива в печах, в определенной степени обеспечивал проветривание помещений, а огневоздушные системы практически создавали необходимый вентиляционный режим; в теплый период эти системы частично выполняли функцию естественной вентиляции.

С развитием топливно-энергетической отрасли и качественно нового принципа теплоснабжения ранее действовавшие отопительно-вентиляционные системы подверглись фундаментальной реконструкции, особенно в крупных населенных пунктах, где технический прогресс был особенно бурным. Отдельные сооружения стали оснащаться центральными и местными системами вентиляции, церковные здания культурно-исторической ценности — системами кондиционирования воздуха (KB).

Здания церковного использования характеризуются своеобразным архитектурным обликом. Они имеют незначительную площадь и большую высоту. Мощные наружные стены (толщиной 1,0-1,5 м у основания) заканчиваются тонкостенными барабанами. Этим определяются особенности вентиляционных систем, позволяющих создать необходимый температурно-влажностный режим в подобных зданиях. Основными ценностями являются не только сами храмы, но и их внутреннее убранство: иконостасы, церковная утварь, настенная живопись.

Во время проведения служб из-за присутствия людей, а также от горящих свечей в помещение храма поступает много тепла, влаги, окиси углерода (СО) и углекислого газа (СО₂). В перерывах между службами концентрация этих поступлений минимальна, и здание находится, в основном, под воздействием наружных условий. В результате внутренний объем здания периодически подвергается воздействию тепла и влаги, амплитуда колебания которых достаточно велика. Однако вентиляционная система должна обеспечить благоприятный микроклимат для эксплуатации здания любого назначения.

При отсутствии специальных требований к воздушной среде храма наиболее рациональна следующая система вентиляции: большую часть времени здание обслуживает приточная система с механическим побуждением, производительность которой определена по усредненным показателям тепло- и влагопоступлений, характерным для данного здания. Приточный агрегат оснащается фильтром для очистки от пыли, калорифером и оросительным устройством для нагрева и увлажнения воздуха в зимнее время года.

Оросительное устройство при определенных наружных условиях может быть использовано для «испарительного» охлаждения в теплый период. Раздачу воздуха, если позволяют конструкции и интерьер здания, нужно производить в нижнюю зону; удаление происходит из верхней зоны с помощью вытяжных отверстий, расположенных в барабанах куполов. Отверстия следует оснащать заслонками (если возможно, — с электроприводами дистанционного управления) и «незадуваемыми» козырьками. Такое размещение, помимо эффективного удаления тепла и влаги, решает проблему отопления барабанов, повышая температуру на внутренних поверхностях стен, термическое сопротивление которых значительно ниже сопротивления основных конструкций. Это способствует также предотвращению выпадения конденсата на поверхности стен. В периоды проведения церковных служб не рекомендуется устанавливать лепестковые клапаны на вытяжных отверстиях без соблюдения правил пожарной безопасности. В связи с тем, что при богослужениях тепло- и влагопоступления в помещение храма многократно возрастают и значительно превышают расчетные, необходимо прибегать к естественному проветриванию путем открывания имеющихся проемов с учетом времени года.

В отдельных случаях (при технико-экономическом обосновании) системы вентиляции могут совмещаться с отоплением. Вопросы, связанные с устройством вентиляции (размещение приточных агрегатов, трассировка воздуховодов, расположение вентиляционных решеток и их конструкции, теплоснабжение калориферов и др.) должны решаться в каждом конкретном случае в зависимости от местных условий.

Если ранее в здании было печное или огневоздушное отопление, оборудование нужно максимально использовать при устройстве систем вентиляции. Эти системы следует комплектовать из отечественного оборудования, хотя по требованию заказчика или иной необходимости возможно применение импортных устройств. Вентиляционные системы нужно оснащать приборами автоматики и контроля, обеспечивающими необходимую обработку приточного воздуха. Для локализации аэродинамических и механических шумов и вибраций, создаваемых агрегатами при работе, следует обеспечивать их шумоглушителями, виброоснованиями и другими звукоизолирующими устройствами.

С целью экономии тепловой энергии в зимний период, необходимо предусматривать рециркуляцию отработанного воздуха или же, при соответствующем обосновании, рекуперацию удаляемого тепла. Возможная принципиальная схема вентиляции церковного здания показана на рис. 38.

Характеристика отопительного агрегата

1. Воздухопроизводительность: L = 3000 куб/час

2. Теплопроизводитсльность: Q =32500 ккал/час

3. Установл. мощность эл. двигателя: N = 1,7 квт

Рис. 38. Установка отопительно-вентиляционных агрегатов над тамбуром Собор Рождества Богородицы в Суздале

Здания музейно-церковного использования, как правило, представляют собой историко-культурные памятники и охраняются государством. Они располагаются, в основном, в крупных населенных пунктах и периодически используются для проведения церковных служб или в качестве музеев. Здания непрерывно подвергаются разрушительному воздействию не только наружных метеорологических условий, но и внутренних факторов. К подобным зданиям относятся соборы Московского Кремля, Успенский собор во Владимире, соборы Сергиева Посада, Суздаля и др. Будучи историко-культурными памятниками, эти храмы являются также хранилищами огромных ценностей. Для их долговременной сохранности необходимо создание внутри зданий благоприятных микроклиматических условий. Обеспечить соответствующие параметры воздуха, минимальную запыленность и концентрацию токсичных газов позволяет устройство систем кондиционирования воздуха.

Культовые здания обычно находятся в музейном или церковном использовании. В первом случае количество посетителей, мощность освещения, объемы поступающего наружного воздуха и другие источники, отрицательно влияющие на сохранность экспонатов, регламентируются обслуживаемым персоналом и не превышают расчетные возможности системы KB; во втором случае эти возможности отсутствуют. Приступая к проектированию систем кондиционирования воздуха в подобных зданиях, следует предварительно изучить посезонное состояние температурно-влажностного режима и определить его динамическую характеристику. Эти сведения могут быть получены с помощью показаний самозаписывающих термо- и гигроприборов, установленных в характерных местах здания, или же на основании замеров, проводимых персоналом по определенной методике в течение длительного времени. После анализа полученных данных выбирается разновидность системы, необходимая ее мощность, способ обработки воздуха в различные периода года, схема автоматизации и др.

В состав системы KB подобных зданий входят, в основном, следующие элементы:

- центральные или местные кондиционеры, оснащенные необходимыми секциями для тепло- и влагообработки приточного воздуха;

- тепловой пункт;

- холодильная установка;

- система оборотного водоснабжения для отвода тепла в случае применения кожухо-трубных конденсаторов с водяным охлаждением.

Систему KB целесообразно применять с переменным расходом приточного воздуха, производительность которого соответствовала бы тепло- и влагопоступлениям внутрь здания музейного или церковного использования. Возможно, устройство двух систем, которые работали бы совместно при максимальных нагрузках во время проведения богослужений и поочередно — в периоды музейного использования. Следует отметить, что интенсивность посещения некоторых зданий в музейный период весьма значительна, и производительности выбранных систем KB вполне достаточно для обслуживания здания при любом характере использования.

Так, замеры параметров воздуха в Успенском соборе Московского Кремля показали, что при условии аккумуляции холода ограждающими конструкциями можно проводить длительные церковные службы, сопровождаемые значительным поступлением тепла; при этом сохраняются параметры воздуха, близкие к расчетным.

Системы KB соборов Московского Кремля эксплуатируются более 25 лет. Для них характерны следующие особенности:

- используются системы центральные, совмещенные с воздушным отоплением, имеющие 100% резерв;

- с целью экономии тепла и холода кондиционеры работают с использованием рециркуляционного воздуха. Однако при низких температурах (t_H= -12°С и ниже), чтобы увеличить интенсивность отопления барабанов и предотвратить выпадение конденсата на их внутренних поверхностях, кондиционеры переводятся на прямоточный режим. С помощью направленных решеток приточный воздух подается в нижнюю зону в соответствии с назначением и тепловлажностной напряженностью отдельных участков собора; предусмотрено зонирование;

- удаление воздуха производится через барабаны с помощью вытяжных отверстий, расположенных в наивысших местах здания; отверстия оснащены клапанами с электроприводами дистанционного управления; вытяжные отверстия защищены «незадуваемыми» экранами;

- регулирование теплообмена в воздухоохладителях и воздухонагревателях осуществляется «качественным» способом, то есть путем постоянного расхода тепло- и холодоносителей и поддержания необходимого температурного графика с помощью циркуляционно-смесительных насосов. В связи с постоянным расходом воды, что характерно для данного способа регулирования, практически исключается замораживание калориферов первого подогрева;

- температура внутреннего воздуха поддерживается с помощью терморегуляторов, датчики которых устанавливаются в характерных точках помещений, а относительная влажность — с помощью регуляторов влагосодержания. Такой способ поддержания параметров учитывает все тепло- и влагопоступления — как внешние, так и внутренние;

- кондиционеры оснащены тиристорными регуляторами, изменяющими скорость вращения электродвигателей вентиляторов и соответственно производительность кондиционеров;

- увлажнение приточного воздуха осуществляется с помощью форсуночных камер (без пара). Чтобы предотвратить образование кислот при контакте воды с агрессивными газами, содержащимися в приточном воздухе, для его орошения используется содовый раствор;

- кондиционеры размещены в подземных камерах вблизи соборов;

- транзитные воздуховоды проложены у наружных стен, между сводами и конструкциями пола;

- теплоносителем систем KB служит перегретая вода теплосети «Мосэнерго» с расчетными параметрами +130-70°С;

- холодоносителем является вода центральной холодильной станции Московского Кремля с начальной температурой около +7-8°С;

- входы в соборы оборудованы тамбурами, оснащенными воздушно-тепловыми завесами. На рис. 39 представлена принципиальная схема кондиционирования воздуха в соборе Двенадцати апостолов.

Рис. 39. Принципиальная схема кондиционирования воздуха Собор 12 апостолов

Дата добавления: 2015-06-28