Офис зелёный, трансформируемый: как мы проектировали в нём вентиляцию и кондиционирование

Заказчик обратился к нам с амбициозной задачей — создать зелёный офис класса А+, соответствующий требованиям стандарта BREEAM (международный «зелёный» стандарт оценки эффективности зданий, разработанный британской компанией BRE Global). И чтобы энергоэффективные технологии. И ещё трансформируемые помещения в придачу.

Все эти пожелания вылились для нас в непростую задачу по организации микроклимата. BREEAM предъявляет к нему особые требования. Например, должно быть зонирование помещений с выделением центральных и периметральных зон, причём такое, чтобы сотрудники, в каком месте бы они не сидели, получали свою порцию свежего воздуха, могли сами настраивать температурный режим. Звучит вроде бы просто, но в реальности факторы, влияющие на микроклимат в разных точках помещения, различны, а значит классическими способами эту задачку не решить. Дальше я расскажу, как мы подошли к её решению.

В КРОК я работаю в департаменте инженерных и мультимедийных систем. Мы проектируем инженерные системы для ЦОДов, офисов и других объектов. И прежде чем приступить к рассказу о нашем кейсе, сделаю небольшое отступление о том, как в принципе работают системы вентиляции и кондиционирования в здании (вдруг кому-то покажется интересно). Если вы и так это знаете, можете этот блок смело пропустить.

Основное о системах вентиляции и кондиционирования

Системы, влияющие на микроклимат помещения:

• отопление

• вентиляция

• кондиционирование.

Существуют допустимые и оптимальные параметры микроклимата помещений. Система вентиляции предназначена для обеспечения допустимых параметров микроклимата, а система кондиционирования — оптимальных.

Система вентиляции нужна для подачи подготовленного наружного воздуха в помещения здания и выброса вытяжного воздуха наружу. Она состоит из вентиляционных установок и воздухораспределительной сети.

Вентиляционные установки обрабатывают воздух по специальным алгоритмам и состоят из набора фильтрующих секций, секций нагревания, охлаждения, увлажнения, вентиляторных секций и шумоглушителей. Могут включать в себя секции рекуператоров для повышения энергоэффективности, а также тепловые насосы.

Забегая вперёд скажу, что в нашем проекте, о котором пойдет речь ниже, установки — «полный фарш», поскольку включают все вышеперечисленные секции.

Система кондиционирования предназначена для доведения параметров микроклимата помещений до оптимальных значений. В офисных зданиях используются центральные системы кондиционирования. Они бывают двух типов:

• системы чиллер-фанкойл состоят из чиллера и внутренних блоков — фанкойлов, расположенных в помещениях. Рабочим веществом, циркулирующим между фанкойлами и чиллером, является вода.

  

• мультизональные системы VRF состоят из группы блоков, установленных снаружи здания, и разветвлённой системы внутренних блоков, расположенных в помещении. Рабочим веществом, циркулирующим между внутренними блоками и группой наружных блоков, является фреон.

Как правило, для традиционных офисных помещений используется перемешивающая система вентиляции с подачей подготовленного воздуха и забора вытяжного воздуха посредством системы воздуховодов и воздухораспределителей, установленных в пространстве фальшпотолка. Там же размещаются фанкойлы или внутренние блоки мультизональной системы кондиционирования. Вот примерная схема:

Преимущества такой системы:

• уменьшается использование полезной площади помещения ввиду небольших габаритов воздухораспределителей и больших скоростей на выходе из них (так как воздух не подаётся непосредственно в рабочую зону помещений);

• возможна организация воздухообмена практически в любом помещении, с большой подвижностью воздуха и занятостью оборудованием, мебелью и т. д.;

• простота монтажа и наладки;

• широкая линейка представленных материалов и оборудования;

• отсутствие необходимости в устройстве фальшполов.

Недостатки:

• большие скорости на выходе из воздухораспределителей часто приводят к сквознякам;

• минимальная конструктивная гибкость при перепланировке помещений.

Но актуальные трансформируемые пространства — это особая история. Сложность их вот в чём:

• большое количество коммуникаций (воздуховоды, трубопроводы, кабельные лотки, датчики различных систем и т.д.) и оборудования. Всё это должно быть размещено так, чтобы можно было менять конфигурацию пространства.

• возможность обеспечения вентиляции «по потребности». Это про то, когда система сама понимает, какой расход воздуха в данный момент подавать в помещение в зависимости от количества находящихся в нём человек.

• согласование «хотелок» и возможностей. Это история про взаимодействие технологов, проектировщиков с заказчиком. Все участники процесса должны понимать, что технология трансформируемых помещений должна быть примерно одинаковой. Проще говоря, из конференц-зала мы не можем сделать столовую и наоборот, а вот трансформировать конференц-зал в несколько переговорных и рабочих кабинетов с зоной кейтеринга и обратно — вполне реализуемая задача.

Для трансформируемых помещений хорошо подходят системы вентиляции с подачей воздуха из-под фальшпола UFAD — Underflow Air Distribution. Первоначально они использовались в помещениях с высокими тепловыми нагрузками, таких как ЦОДы и лаборатории, но сегодня ими начинают интересоваться владельцы офисных зданий, которым нужны комфортные трансформируемые пространства, а не просто возможность изменить положение перегородок.

Технология UFAD использует фальшпольное пространство для подачи воздуха непосредственно в зону обслуживания, то есть в данном случае фальшпольное пространство выступает в роли большого воздуховода. Воздух может подаваться через различные приточные отверстия, расположенные на уровне пола (именно так чаще всего и происходит), а также в мебели и перегородках. Удаляется воздух аналогичным образом, но посредством фальшпотолка. Общая схема на картинке ниже:

А вот так выглядит сам воздухораспределитель, расположенный в фальшполу...

... а примерно так он устанавливается в пространстве фальшпола:

Итак, основные преимущества систем вентиляции UFAD:

• возможность быстро и без излишних затрат производить изменение конфигурации офиса, не перекладывая воздуховоды;

• высокое качество воздуха в помещении, благодаря поставке воздуха непосредственно в зону обслуживания;

• снижение энергозатрат.

С чего мы начали

В общем, мы остановились на UFAD и начали смотреть, что делают другие компании и как организуют воздухообмен и прокладку инженерных коммуникаций в трансформируемых офисах.

Найти в Москве действующий офисный объект c UFAD-вентиляцией оказалось непросто, так как в основном фальшпольное пространство для раздачи воздуха используется в концертных залах, кинотеатрах и т.п. Если вдруг вы знаете, в каких зданиях такое решение используется, пишите в комментарии, это правда интересно. Наши же поиски привели нас в офис, расположенный в историческом здании в центре Москвы и имеющий фальшпольное пространство 300 мм (это важно).

Система вентиляции и кондиционирования в этом здании оказалась организована следующим образом. На вход кондиционера шкафного типа (в данном случае речь о прецизионных кондиционерах) подается смесь приточного воздуха системы общеобменной вентиляции и рециркуляционного воздуха из помещения, а его выдув осуществляется в пространство фальшпола. Расход приточного воздуха рассчитывается согласно действующим нормам на каждого сотрудника или по кратности воздухообмена, а кондиционеры подбираются по расчёту теплопритоков. На выходе из кондиционера подготовленный (дополнительно охлаждённый в летний период или подогретый в переходный период) воздух поступает в пространство фальшпола, откуда через напольные воздухораспределители идёт в рабочую зону помещений. Вытяжной и рециркуляционный воздух забирается посредством воздухораспределителей, расположенных в фальшпотолке.

Выглядит это примерно вот так, как на картинке ниже:

Такое решение прекрасно работает, но нам оно не подошло по двум причинам:

1) отсутствует зонирование помещений, а это требование для сертификации BREEAM;

2) использование прецизионных кондиционеров приводит к значительному удорожанию проекта.

Проработка решения

Основная сложность, которая возникает при проектировании систем UFAD на объектах, — недостаточная высота фальшпола. Особенно это касается реконструируемых зданий, так как возможность добавления фальшпола, как правило, ограничена. И, бинго, это как раз наш случай!

Оказалось, что в здании заказчика можно организовать фальшпол с высотой чуть более 200 мм. Этого категорически мало, чтобы разместить доводчики — внутренние блоки мультизональной системы кондиционирования (именно такую систему выбрал клиент), дополнительно охлаждающие приточный воздух.

Отказаться от расположения доводчиков в пространстве фальшпола нам пришлось и ещё по одной причине. Дело в том, что в создании теплового комфорта в помещении участвует подвижность воздуха. Например, малая подвижность или её отсутствие создают впечатление затхлости в помещении, а чрезмерная подвижность вызывает ощущение сквозняка. Кстати, наиболее подвержены воздействию сквозняка затылок и лодыжки (и это действительно важно!).

Область комфортного сочетания подвижности и температуры показана на рисунке:

Идём дальше. Рабочей средой в мультизональной системе кондиционирования, как вы помните, является фреон, поэтому температура воздуха, выходящего из внутреннего блока кондиционера, составляет около +10°С. Температура же приточного воздуха системы вентиляции +22°С.

Таким образом при расчёте типового опенспейса на 24 человека с учетом требования зонирования помещений (мы же ещё держим в голове BREEAM) температура воздуха на выходе из напольного диффузора получилась +15°С.

Расставив напольные диффузоры на расстоянии одного метра от предполагаемых лодыжек сотрудников, получаем воздух с подвижностью 0,2 м/с и температурой +20,7°С. Обращаясь к рисунку с областью комфортного сочетания подвижности и температуры, видим, что выходим из зоны комфорта:

Дальше мы подумали, что такой ситуации можно избежать, если использовать для кондиционирования систему чиллер-фанкойл. Для этого нужно подобрать температурный график охлаждающей воды таким образом, чтобы на выходе из фанкойлов температура воздуха была около 12°С. В итоге результирующая температура воздуха на выходе из напольного диффузора будет равна +16°С, а при расстановке диффузоров на расстоянии одного метра от лодыжек сотрудников, получаем воздух с подвижностью 0,2 м/с и температурой +22°С. Из рисунка видно, что мы как раз попадём в зону комфорта.

Обсудив полученные расчёты с заказчиком, мы пришли к обоюдному решению — оставив мультизональную систему кондиционирования, сделать гибридную схему воздухораспределения, которая совместит в себе все плюсы от каждой из систем. То есть предлагается раздавать воздух от системы вентиляции по изначальной концепции снизу, а от системы кондиционирования воздух будет поступать сверху. Забор вытяжного и рециркуляционного воздуха будет осуществляться сверху.

Как это будет работать

Рассмотрим пик тёплого периода, когда работают системы вентиляции и кондиционирования одновременно. Система вентиляции посредством напольных воздухораспределителей подаёт воздух с температурой +22°С. Диффузоры устанавливаются на расстоянии 1 м от ног человека. Скорость на расстоянии 1 м от диффузора составляет 0,2 м/с. Обращаясь к рисунку с областью комфортного сочетания подвижности и температуры, видим, что входим в зону комфорта в области лодыжек.

По системе кондиционирования помещение зонируется для индивидуального регулирования температуры в каждой зоне. Благодаря этому, каждый сотрудник может настроить для себя комфортный микроклимат и никаких споров по поводу кондиционера

Для примера возьмём помещение с четырьмя зонами: две зоны у окна и две ближе к центру здания. В каждой зоне устанавливается по одному внутреннему блоку системы VRF. Охлаждённый воздух от каждого кондиционера подается посредством вихревых воздухораспределителей, расположенных в пространстве фальшпотолка. При подборе вихревых воздухораспределителей получили, что в области затылков (напомню, также одной из самых чувствительных к перепаду температур и подвижности воздуха областей человека) подвижность воздуха составляет 0.16 м/с, а его температура +21,3°C, то есть тут мы тоже попадаем в зону комфорта.

Плюсы системы UFAD, которые мы берём в проект:

• возможность быстро и без излишних затрат производить изменение конфигурации офиса, не перекладывая громоздкие воздуховоды общеобменной вентиляции;

• высокое качество воздуха в помещении, благодаря поставке подготовленного наружного воздуха непосредственно в зону обслуживания.

При размещении кондиционеров сверху мы уменьшаем использование полезной площади помещения ввиду небольших габаритов воздухораспределителей и больших скоростей на выходе из них, так как воздух не подаётся непосредственно в рабочую зону помещений. При трансформации помещений сотрудникам службы эксплуатации достаточно будет перенести плитки фальшпола с напольными воздухораспределителями в нужное место, а также воздухораспределители от внутренних блоков кондиционеров, но перекладка воздуховодов системы вентиляции при этом не потребуется. Тут надо ещё добавить, что в пределах одного помещения это сделать действительно легко, главное, чтобы заказчик понимал, что технология помещений должна оставаться примерно одинаковой. То есть, как я уже говорила, опенспейс мы достаточно легко можем превратить в несколько кабинетов и переговорную и обратно, а вот из опенспейса сделать столовую вряд ли получится.

Напоследок скажу, что пока это только концепция, сейчас мы приступили к проектированию. Для увязки всех систем делаем это в Revit. Но это уже история для следующей статьи))

Если есть желание обсудить или остались вопросы, пишите в комментарии, постараюсь ответить.