Климатические системы в современном гостинично-досуговом комплексе

А. О. Кректунов, канд. техн. наук;

И. Ю. Алексиков, канд. техн. наук, доцент

Проект гостинично-досугового комплекса «Holiday Club» в Санкт-Петербурге, в Биржевом переулке, разрабатывали петербургские архитекторы, застройщиком выступала компания «ЛенспецСМУ». Владельцем проекта и управляющей компании является финская компания SOK Holding.

Основным принципом и требованием по качеству строительства данного объекта является то, что подрядчик должен уже на ранней стадии проектирования согласовывать с застройщиком все принципиальные решения как архитектурной части зданий, так и всех инженерных систем. Все инженерные системы комплекса имеют одну объединяющую черту – высокий функциональный комфорт и энергоэффективность.

Рисунок 1. Фасад жилого комплекса

В связи с типичной проблемой современного строительства объектов в центральной части города – отсутствием достаточных электрических мощностей – ЗАО «Бюро техники кондиционирования и охлаждения» был реализован альтернативный вариант организации системы тепло- и холодоснабжения объекта на базе современных высокоэффективных теплоиспользующих абсорбционных холодильных машин (АБХМ), принятый и допущенный финской стороной к реализации.

В связи с повышенными требованиями к тепловому и акустическому комфорту в жилых помещениях номерного фонда гостиницы применены активные охлаждающие балки в комбинации с центральной системой кондиционирования воздуха.

На участке, предназначенном для размещения СПА-гостиницы «Holiday Club», находятся два здания. Одно являлось бывшим складским помещением, состоящим из двух частей; данное строение будет именоваться «старое здание». Второе представляет собой недавно построенный каркас гостиничного корпуса с возведенными наружными стенами, но без разделения на помещения внутри здания; это строение будет в дальнейшем называться «новое здание». Старый склад является памятником истории, но, так же как и гостиница, на момент начала строительства был практически пуст.

Рисунок 2. «Сухие» градирни системы свободного охлаждения

Краткое описание объекта

1. СПА, оздоровительный центр, большинство ресторанов и спорт-бар расположены в старом здании.

2. Архитектурным проектом предусматривалось перекрытие внутреннего двора старого складского строения стеклянной кровлей.

3. Главный бассейн предусматривался во внутреннем дворе, который закрывается стеклянной кровлей (атриум).

4. Старое складское здание и гостиница соединены галереей.

При проектировании инженерных систем объекта была поставлена задача обеспечения строгого соответствия международным требованиям, предъявляемым к высококачественной международной четырехзвездной «с двумя плюсами» СПА-гостиницы. В ней разместятся СПА с бассейнами, «Мир сауны», «Wellness center» с помещениями для оздоровительных процедур на уровне люкс, помещения для гимнастики, аэробики и медитации, спорт-бар (или развлекательный центр), ресторан, кафе, помещения для проведения конференций и собраний, а также административные офисы. В гостинице предусматриваются, помимо обычных гостиничных номеров, таймшерные апартаменты (англ. «time share» – владение недвижимостью в курортных местах на правах кондоминиума с возможностью пользоваться ею в течение ряда лет, но лишь несколько дней, недель в году).

Рисунок 3. Вид на вход в СПА и гостиницу

В качестве общего эквивалента четырехзвездной международной гостиницы рассматривался отель «Кемпинский», Мойка, 22 в Санкт-Петербурге. За образец общего уровня качества (для материалов и оборудования) и функциональности принят «Holiday Club Аre».

Вся проектная документация данного объекта должна не противоречить требованиям российского законодательства, норм и правил, а также соответствовать финским нормативным документам – Спецификация и принципы качества (Quality Specifications and Guidelines Holiday Club Finland).

Общая площадь объекта составляет около 24 000 м². Для корпусов и помещений предусмотрены различные ? системы жизнеобеспечения, которые имеют одну объединяющую черту – высокий функциональный комфорт и энергоэффективность. Требования внутреннего микроклимата основываются на установленной практике учреждений сети «Holiday Club», на финских и российских нормах, а также международных стандартах. Соответственно, проектирование инженерных систем должно соответствовать местным климатическим требованиям. Далее будут изложены проектные решения и показатели по основным механическим системам.

Рисунок 4. «Мокрая» градирня

Система теплоснабжения

Из-за недостаточной тепловой мощности местной территориальной теплосети в прилегающем квартале на объекте запроектировано обустройство собственной автономной газовой котельной и газовые абсорбционные холодильные установки, работающие в зимний период в режиме водогрейных котлов.

Общая пиковая потребность в тепловой мощности составляет 4,65 МВт в зимний период и 2,6 МВт в летний период. Оценка годового потребления тепла составляет 90 000 МВт • ч/год.

Система радиаторного отопления (с термостатными клапанами) предусмотрена в помещениях танцевального зала, гостиничных номерах, таймшерных номерах, ресторане, кухне, конференц-зале и офисах. Системой отопления с теплыми полами оборудуются ванные комнаты отеля и таймшерные секции, СПА, «Мир сауны», раздевалки, души СПА, «Wellness center».

В помещениях автостоянки запроектирована система воздушного отопления. Воздушные завесы установлены в зоне дверей главного входа.

Системы вентиляции и кондиционирования воздуха

Здания полностью оборудованы механической системой приточной и вытяжной вентиляции. С целью снижения нагрузки на систему отопления все приточно-вытяжные вентиляционные установки, кроме вытяжки кухни, снабжены пластинчатыми рекуператорами теплоты, эффективность которых составляет не менее 50 %.

Для расчета систем вентиляции и кондиционирования воздуха параметры наружного воздуха приняты в соответствии со СНиП 41–01–2003.

Для расчета «сухих» и «мокрых» градирен по техническому заданию принята температура наружного воздуха 30 °C (i = 60 кДж/кг).

Внутренние расчетные параметры микроклимата для обслуживаемых помещений, а также расходы наружного воздуха принимались согласно финским стандартам и проверялись на соответствие требованиям российских нормативных документов.

Количество и состав установок кондиционирования воздуха, представляющих модульные системы, состоящие из стандартных блоков, соединенных в единую систему, определялись исходя из количества зон обслуживания, их расположения и принятой последовательности обработки воздуха.

В связи с повышенными требованиями, предъявляемыми к тепловому и акустическому комфорту в номерном фонде отеля, составляющем 335 номеров, была применена комбинированная система кондиционирования воздуха с использованием так называемых активных охлаждающих балок, размещенных непосредственно в обслуживаемых помещениях и соединенных с центральной системой кондиционирования воздуха. Балки встроены в ниши потолка и осуществляют регулируемое поддержание температуры воздуха в помещении в летний период за счет подачи в них холодной воды с температурой 14–17 °С, а также обеспечивают воздухообмен в объеме санитарной нормы 60 м³/ч/чел., соответственно, 100 м³/ч на номер. Для того чтобы должным образом регулировать влажность в летний период, приточный воздух должен подаваться в балку предварительно осушенный при температуре примерно 18 °C, с этой целью в центральном кондиционере, обеспечивающем подачу наружного воздуха, установлена секция воздухоохладителя и второго подогрева.

Регулирование холодопроизводительности активных охлаждающих балок осуществляется изменением количества поступающей холодной воды посредством двухходового клапана с механическим приводом по сигналу комнатного термостата. Номинальная холодопроизводительность охлаждающих балок, установленных в номерах гостиницы, составляет около 1,2 кВт, что является достаточным для ассимиляции тепловой нагрузки порядка 100 Вт на 1 м² жилой зоны номера.

Моделирование системы воздухораспределения в гостиничных номерах на базе активных охлаждающих балок осуществлялось с применением расчетной программы Halton.

Следует отметить, что особенностью функционирования охлаждающих балок является недопущение процесса конденсации влаги на ее теплообменной поверхности, а это, в свою очередь, позволило отказаться от системы отвода конденсата в систему канализации.

Основными аргументами в пользу применения охлаждающих балок являются:

• повышенный тепловой и акустический комфорт в обслуживаемых помещениях;

• отсутствие необходимости обслуживания, чистки фильтра вследствие его отсутствия;

• отсутствие необходимости организации системы дренажа;

• широкий ассортимент моделей как по холодопроизводительности, так и по дизайну;

• минимальное место для размещения: возможность размещения в пространстве подшивных потолков;

• снижение эксплуатационных расходов, в том числе и за счет повышения КПД холодильной установки.

В помещениях цокольного этажа предусмотрена традиционная система центрального кондиционирования с местными вентиляторными доводчиками (фэнкойлами).

Зона бассейна обслуживается двумя специализированными центральными приточно-вытяжными установками со встроенными холодильными машинами, обеспечивающими гарантированные комфортные параметры воздушной среды и высокую степень рекуперации теплоты удаляемого воздуха.

Помимо жестких требований, предъявляемых финскими инвесторами к составу, энергетической эффективности, акустическим параметрам вентиляционного оборудования, устанавливаемого на объекте, все центральные кондиционеры, вытяжные установки, крышные, осевые вентиляторы и т. п. должны представлять собой заводские стандартные блоки с опубликованными техническими данными, которые замерены и удостоверены независимой экспертной организацией или имеют сертификаты Evrovent.

Система холодоснабжения

Первоначальная концепция системы холодоснабжения на базе трех электрических парокомпрессионных холодильных машин общей холодопроизводительностью 1 600 кВт (электрическая мощность 550 кВт), представленная финским застройщиком российским подрядчикам для дальнейшей реализации, натолкнулась на типичную в настоящее время проблему строительства объектов в центральной части города – отсутствие достаточных электрических мощностей.

В связи с этим компанией ЗАО «Бюро техники кондиционирования и охлаждения» был предложен альтернативный вариант организации системы тепло- и холодоснабжения объекта на базе современных высокоэффективных теплоиспользующих абсорбционных холодильных машин (АБХМ), принятый и допущенный финской стороной к реализации.

Рисунок 5 (подробнее)   Принципиальная схема системы холодоснабжения

Согласно проекту объект оснащен централизованной системой холодоснабжения на базе двух газовых абсорбционных водоохлаждающих холодильных машин производства фирмы «Broad» суммарной холодопроизводительностью Q₀ = 1 512 кВт.

Потребителями холода являются воздухоохладители приточных установок, размещенные в специальных помещениях и местные охлаждающие системы (охлаждающие балки) фирмы «Halton», установленные в помещениях офисов, служебных помещениях, номерах и таймшерах, а также вентиляторные доводчики, обслуживающие помещения цокольного этажа.

Для выработки холода в теплый период и тепла в холодный период года в абсорбционных холодильных машинах используется природный газ. В теплый период года теплота конденсации холодильных машин отводится в окружающую среду при помощи «мокрой» градирни, размещенной на кровле здания.

Для отвода избыточного тепла из обслуживаемых помещений в окружающую среду в холодный период года используется «свободное» охлаждение хладоносителя посредством двух сухих охладителей общей теплопроизводительностью 300 кВт, размещенных на кровле здания на специально подготовленной площадке. Холодильные машины, насосные станции, теплообменник «свободного» ох-лаждения вода-гликоль, аккумулирующая емкость, расширительные баки, запорно-регулирующая ар-матура и электрощиты размещаются в отапливаемом помещении холодильного центра на кровле здания.

В теплый период года (температура наружного воздуха выше 5 °C) система холодоснабжения имеет следующий алгоритм функционирования.

Хладоноситель (вода) проходит через теплообменники холодильных машин, где снижает свою температуру до требуемой и при помощи насосов, входящих в состав насосной группы НГ № 1 (два управляются одной АБХМ, два другой), поступает в аккумулирующую емкость. По системе трубопроводов охлажденная вода из бака-аккумулятора подается к отдельным группам потребителей холода, каждая из которых снабжена собственной насосной группой и трехходовым клапаном, настроенным на поддержание заданной температуры. Насосные группы потребителей снабжены системой частотного регулирования (по перепаду давления, независимо от АБХМ). Два из четырех насосов группы – резервные.

Расчетная температура воды в сети фэнкойлов и воздухоохладителей приточных установок 7–12 °С. Расчетная температура воды в сети охлаждающих балок 14–17 °С.

Рисунок 6. Вид на крышу главного бассейна СПА

Проходя через водовоздушные теплообменники потребителей (охлаждающие балки, фэнкойлы, приточные установки), хладоноситель повышает свою температуру и возвращается в холодильные машины. Теплота отводится в окружающую среду посредством вентиляторной градирни, размещенной на специально подготовленной открытой площадке на кровле здания, за счет частичного испарения жидкости и разности температур. Подпитка воды градирни и поддержание уровня в поддоне осуществляется при помощи поплавкового клапана. Циркуляция теплоносителя контура градирни осуществляется посредством насосной станции НГ № 2. Насосная группа НГ № 2 состоит из четырех насосов, по два на каждую АБХМ. Стабилизация температуры воды, поступающей в конденсаторы холодильных машин в зависимости от нагрузки и температуры окружающей среды из градирни, обеспечивается:

• регулированием частоты вращения вентиляторов градирни;

• регулированием производительности насосной группы НГ № 2 (два насоса от одной АБХМ, два от другой);

• регулирование двухходовыми клапанами на байпасах градирни ДК5 и ДК6.

В холодный период года абсорбционные холодильные машины работают в режиме отопления и вырабатывают горячую воду с параметрами 90–70 °С. Насосная группа НГ № 3 осуществляет циркуляцию теплоносителя между АБХМ и тепловой сетью газовой котельной. Каждая пара насосов управляется своей АБХМ. Два из четырех насосов группы резервные. Частотное регулирование производительности насосов осуществляется по перепаду давлений независимо от контроллера АБХМ.

В холодный период года предусматривается работа системы в режиме «свободного» охлаждения, т. е отвод теплоизбытков обслуживаемых помещений в окружающую среду при температурах наружного воздуха ниже 5 °C будет осуществляться без работы холодильной машины. Переход в режим «свободного» охлаждения осуществляется в автоматическом или ручном режиме при достижении температуры наружного воздуха 5 °C. При этом происходит выключение АБХМ и включение насосной группы НГ № 4 (два рабочих насоса, 1 резервный), перемещающей 40 %-ный раствор этиленгликоля между «сухими» градирнями и пластинчатым теплообменником. Охлажденный в «сухой» градирне раствор этиленгликоля поступает в теплообменник, где охлаждает поступающий непосредственно (минуя испаритель холодильной машины) из бака-аккумулятора хладоноситель. Трехходовый вентиль TX1 регулирует температуру поступающего в теплообменник из «сухой» градирни 40 %-ного раствора этиленгликоля (во избежание опасности замерзания хладоносителя (воды) в ТО температура не должна быть ниже 2 °С). При включении режима свободного охлаждения открывается двухходовый клапан, открывающий проток воды через ТО, и закрываются двухходовые вентили, перекрывающие проток воды через испарители АБХМ.