Системи опалення у висотних будівлях з великою площею скління

У зарубіжних країнах і в Україні при будівництві висотних будівель дуже популярними є архітектурні рішення з навісними світлопрозорими фасадними системами. У зарубіжній будівельній практиці користуються терміном «curtain wall». У цьому випадку зовнішнє скління «від підлоги до стелі» виконується по всій площі зовнішніх огороджень.

У таких будинках дуже часто застосовуються опалювальні прилади у вигляді вбудованих у підлогу конвекторів для попередження утворення низхідних потоків повітря, радіаційного охолодження приміщення, захисту внутрішніх поверхонь зовнішніх огороджувальних конструкцій від випадання конденсату.

Прилади цього типу виготовляються низкою виробників. Вибір конкретного пристрою пов'язаний з конструктивними особливостями стяжки підлоги і способом кріплення навісної фасадної системи.

Особливості розміщення вбудованих конвекторів

Вбудовані в підлогу конвектори розташовуються по всьому периметру приміщення. Це попереджує появу ненагрітих зон вертикальних огороджувальних конструкцій, що при низьких температурах зовнішнього повітря починають працювати аналогічно місткам холоду. За наявності кута між двома світлопрозорими огороджувальними конструкціями, що прилягають одна до одної, ця область є зоною підвищеного ризику: велика ймовірність промерзання стику і випадіння конденсату через те, що не вдається встановити опалювальний прилад близько до кутка. Проблема, як правило, вирішується установкою додаткових електричних нагрівальних приладів. Але, звісно, таке рішення ніяк не можна визнати оптимальним.

Відомі також випадки, коли при низькій швидкості руху теплоносія температура в зоні розташування підвідних елементів опускалася нижче точки замерзання теплоносія, що, з урахуванням цієї низької швидкості, призводило до його надмірного охолодження і подальшого замерзання.

Для організації опалення на основі вбудованих конвекторів у підлозі передбачаються ніші, в основному глибиною 90–150 мм і шириною 150–476 мм. Можуть використовуватись спеціальні короби, що встановлюються безпосередньо перед заливкою бетонної стяжки підлоги.

Найчастіше при встановленні вбудованих конвекторів не використовується весь простір по периметру приміщення: встановлюється відносно короткий та широкий прилад, по краях якого перед склінням залишається вільний простір, що ніяк не опалюється. Це не є проблемою для будівель, побудованих у порівняно м'якому кліматі, але може мати неприємні наслідки при низьких температурах зовнішнього повітря.

Мал. 1. Схеми підключення вбудованих конвекторів. А – індивідуальне підключення кожного конвектора; Б – послідовне підключення конвекторів за біфілярною схемою

За умов низьких температур зовнішнього повітря доцільно максимально використовувати для розміщення опалювальних приладів периметр приміщення, за тієї ж поверхні нагрівання максимально розтягнути прилади по довжині.

Для забезпечення комфортних умов у приміщенні і рівномірного прогріву будівлі можна використовувати підхід, прийнятий у США і Канаді. Він передбачає послідовне підключення опалювальних приладів за прохідною біфілярною схемою. У цьому випадку теплоносій рухається у частинах кожного приладу в протилежних напрямках таким чином, що чим вища температура подавального теплоносія, тим нижчою виявляється температура теплоносія зворотного. Таким чином, середньоарифметичне значення температури теплоносія у всіх приладах окремої гілки системи є однаковим. У цьому випадку розподіл теплоти по приміщенню більш рівномірно.

Прилади з природною і з примусовою конвекцією

Вбудовані в підлогу конвектори можна розділити на два основних типи за способом спонукання руху нагрітого повітря: прилади з природною конвекцією (гравітаційні) і з примусовою конвекцією (вентиляторні).

Вентиляторні (моторизовані) конвектори забезпечують більш інтенсивне знімання тепла з нагрівального елемента, відповідно, вирізняються більш компактними розмірами. Однак, через наявність вентилятора мають більш високий рівень шуму. Цей аспект особливо важливий для житлових приміщень. Також слід враховувати, що термін служби вентилятора може бути менший за термін служби самого конвектора, що призводить до необхідності їх заміни після напрацювання на відмову. Окрім того, вимагає обліку зростання навантаження на систему енергопостачання, особливо у разі застосування конвекторів з декількома вентиляторами, і необхідність підведення електроживлення для вентиляторів. У вентиляторних конвекторах з'являються розширені можливості регулювання теплового режиму приміщення за рахунок управління швидкістю обертання вентиляторів.

Моторизовані конвектори дозволяють при рівних розмірах отримувати тепловіддачу вище в кілька разів порівняно з аналогічними опалювальними приладами без електроприводу.

Оскільки вбудовувані конвектори знаходяться на рівні підлоги для їх нормальної роботи обов'язковою умовою є досить висока чистота приміщень. Особливо чутливі до рівня забруднення приміщень вентиляторні конвектори: при попаданні в них великої кількості пилу, волосся і т. д., вентилятор конвектора починає шуміти і може вийти з ладу, навіть незважаючи на наявність фільтрів.

При установці конвекторів з природним спонуканням збільшується ширина конвектора, що забирає робочу поверхню підлоги приміщення.

Таким чином, проектувальник повинен вибирати схемне рішення, виходячи з того, яке з обмежень для нього більш вагоме: більш складна експлуатація вентиляторних конвекторів або збільшення площі для конвекторів з природним спонуканням. Цей аспект є одним з визначальних при виборі проектного рішення.

Особливості підключення вбудованих конвекторів

У нашій країні при використанні вбудованих конвекторів, зазвичай, використовується підключення кожного опалювального приладу окремо. У цьому випадку для кожного приладу передбачається свій окремий комплект запірно-регулювальної арматури, зокрема, свій термостатичний клапан. Доцільність ручного регулювання термостатичної головки при використанні термостатів на кожному опалювальному приладі (у разі декількох таких приладів в одному приміщенні) викликає певні сумніви: навряд людина, що знаходиться в приміщенні, буде постійно регулювати термоголовки всіх приладів. У Канаді і містах півночі США в багатоквартирних житлових будинках навіть високого класу часто встановлюється один термостат на квартиру, при дворівневій квартирі – один термостат на поверх. Мешканець встановлює комфортну для себе температуру один раз, після чого ручне налаштування термостата практично не використовується (особливо в будинках з теплотехнічно масивними плитами перекриття). Більш складний варіант передбачає виділення окремих функціональних зон: фойє, вітальні, спалень, кухні. Для кожної такої зони передбачається свій опалювальний контур, керований одним термостатом, але кожен окремий прилад термостатом не управляється. Аналогічний підхід застосовується і для офісних приміщень. Особливо це актуально у випадках, коли простір квартири або офісу складає єдине ціле: велике офісне приміщення розділяється перегородками, що не доходять до стелі, а планування квартир відповідає принципу квартири-студії, при якому вітальня, кухня і хол об'єднані в одному приміщенні великої площі, а функціональне зонування здійснюється меблями, предметами інтер'єру і т. д.

У одному з висотних комплексів при організації системи опалення був використаний саме такий підхід, згідно з яким в одній квартирі або офісі передбачалося кілька контурів (петель) системи опалення, відповідних функціональних зон простору квартири або офісу. У цьому випадку до одного контуру опалення послідовно біфілярною схемою підключалися 3–5 опалювальних приладів, керованих одним термоелектричним (керованим з виносного пульта) термостатом. Встановлення бажаної температури здійснювалася з пульта, розміщеного на стіні одного з приміщень. Так, наприклад, одним контуром об'єднувалися опалювальні прилади двох спалень невеликої площі.

Ще однією особливістю вбудованих конвекторів в будівлях даного висотного комплексу було використання труби теплообмінника діаметром 3/4ʺ. Замість двох труб теплообмінника діаметром 1/2ʺ, об'єднаних калачем, були використані прилади з такою ж тепловіддачею, але лише однією прямою трубою більшого діаметру, 3/4ʺ у відповідності з умовами тепловіддачі. Це дає можливість послідовного об'єднання приладів, один за одним. Кожен прилад вийшов «прохідним», що дуже спростило об'єднання цих приладів окремими контурами. Гідравліка системи в цьому випадку істотно спрощується. Скорочується кількість термостатів: замість термостата на кожному окремому приладі встановлюється один термостат на всю гілку. Окрім цього, зменшується число проблемних вузлів, спрощується експлуатація. За рахунок біфілярного приєднання забезпечується більш рівномірний розподіл теплоти і нагрівання приміщення.

Початковий проект системи опалення передбачав приєднання близько 7000 конвекторів з індивідуальним приєднанням кожного конвектора. Об'єднання конвекторів в окремі контури дозволило скоротити число приєднань: їх у цьому випадку знадобилося менше 3000. Це дозволило істотно знизити капітальні витрати.

Мал. 2. Вбудований в підлогу конвектор.

Безпосередньо перед термостатичним клапаном рекомендується встановдення запірного кульового крана. Це необхідно як при роботах з опалювальним приладом (термостатичний клапан є виключно регулювальною арматурою), так і в разі виходу з ладу з тієї чи іншої причини самого термостата. Проте у випадку виходу з ладу єдиного термостатичного клапана існує ризик виходу з ладу всієї гілки, а не одного окремого опалювального приладу.

З архітектурно-планувальної боку така схема теж має переваги, оскільки замість оглядового лючка в точці приєднання кожного приладу досить зробити один лючок в місці підключення всієї гілки. Окрім того, за рахунок збільшення тепловіддачі окремого приладу вивільняється робоча поверхня підлоги.

З інженерної точки зору, щоб система опалення працювала правильно, є складність у виборі місця установки термостатичного елемента з урахуванням роботи всіх інженерних комунікацій. Проектувальникові необхідно заздалегідь продумувати місце встановлення, у тому числі, враховуючи зручність експлуатації.

Плінтусні конвектори

Окрім вбудованих в підлогу конвекторів для опалення приміщень з великою площею скління використовуються плінтусні конвектори («baseboard heater»). Це досить компактні прилади, їх товщина зазвичай становить 200–305 мм. Принципи розміщення такі ж, як і для вбудованих конвекторів: їх доцільно встановлювати по всьому периметру приміщення. Капітальні витрати при використанні системи з плінтусними конвекторами, зазвичай, невеликі: це відносно недорогі опалювальні прилади.

У Північній Америці майже столітній досвід будівництва висотних будівель підтвердив ефективність плінтусних конвекторів. Їх використання все ще є актуальним і ефективним. Один з прикладів – закінчений у квітні 2013 року в Нью-Йорку, США, 32-поверховий хмарочос у районі Diamond District. На суцільній лінії активного нагрівального елемента довжиною 44 м між подавальним і зворотним стояками (температура води +85/+65°С) встановлений тільки один регулювальний клапан.

Мал. 3. Плінтусні конвектори хмарочоса у районі Diamond District, Нью-Йорк.

Правила використання матеріалів сайту