Kāpēc lidostām ir nepieciešamas liela mēroga siltuma atgūšanas ventilācijas sistēmas?

Ekstrēmas ventilācijas prasības modernajos lidostu terminālos

Augstas gaisa apmaiņas ātrums, ko izraisa pasažieru blīvums un iekštelpu gaisa kvalitātes (IAQ) noteikumi

Šodien lidostas caur savām ēkām pārvada milzīgus gaisa daudzumus — dažreiz pat līdz 30 pilnīgiem gaisa apmaiņām stundā sastrēdzes vietās, lai uzturētu pieļaujamo iekštelpu gaisa kvalitāti un aizsargātu cilvēku veselību. Padomājiet par to — šīs milzīgās termināļu telpas katru dienu apkalpo vairāk nekā 100 000 ceļotāju, tāpēc oglekļa dioksīda ātra novešana un mikroorganismu kontrole vairs nav nevajadzīga, bet gan obligāta. Saskaņā ar ASV Civilās aviācijas administrācijas (FAA) noteikumiem katram cilvēkam nepieciešami 15–20 kubikpēdas (apmēram 0,42–0,57 m³) svaiga gaisa minūtē, kas, reizinot ar visu lidostu kompleksu, veido absolūti milzīgus gaisa daudzumus. Kāpēc tiek piemērotas tik stingras prasības? Galvenokārt tāpēc, ko mēs iemācījāmies pandēmijas laikā par gaisā izplatīto infekciju riskiem, kā arī tāpēc, ka jāievēro ASHRAE Standarta 62.1 vadlīnijas attiecībā uz ventilāciju. Ja lidostas nepārtraukti nomaina veco gaisu ar svaigu, tad ātri uzkrājas dažādi piesārņotāji gan pārpildītajās reģistrācijas zonās, gan garajās drošības pārbaudes rindās, radot reālas problēmas gan ceļotāju drošībai, gan vispārējam komfortam ēkā.

Enerģijas zaudējumi, izmantojot ciešus ēku apvalkus bez siltuma atgūšanas

Mūsdienu termināļi ir sākuši izmantot šos ļoti blīvos ēku apvalkus, lai samazinātu gaisa noplūdes, taču šeit patiesībā ir viena problēma. Kad ēkas ir tik cieši noslēgtas, viss ienākošais tīrais gaiss jāapstrādā pilnībā — vai nu ārā ir neizturami karsts, vai arī ledains aukstums. Iedomājieties, kas notiek stingrajos ziemas mēnešos, kad temperatūra nokrīt zem nulles. Šīs ledainās −20 grādu gaisa sildīšana līdz komfortablām 70 grādiem prasa milzīgu enerģijas daudzumu. NREL pētījumi rāda, ka vien šis process patērē aptuveni pusi no tā, ko lidostas iztērē visai savai apkurei un gaisa kondicionēšanai. Mēs redzam tiešu saistību starp ēkas noslēguma blīvumu un ventilācijas sistēmas veicamo darbu apjomu. Pašlaik lidostas faktiski nonāk stāvoklī, kurā ir jāizvēlas starp divām neizdevīgām iespējām: vai nu atļaut iekštelpu gaisa kvalitātes standartu pazemināšanos, vai arī katru mēnesi vērot strauju savu komunālo pakalpojumu rēķinu pieaugumu. Šeit noder lieliem mērogiem paredzēti siltuma atgūšanas sistēmu risinājumi. Šādas instalācijas pirms izplūdes gaisa izvadīšanas caur ventiliācijas atverēm atgūst tajā esošo atlieku siltumu, tādējādi ievērojami paaugstinot visa procesa efektivitāti.

Kā lielā mērogā siltuma atgūšanas ventilācijas risinājumi atjauno enerģijas un gaisa kvalitātes līdzsvaru

ERV/HRV kodola darbības princips: jūtamais un slēptais enerģijas atgūšanas process lidostas mērogā

Lidostām ir nepieciešamas nopietnas ventilācijas sistēmas, jo tās apkalpo milzīgas cilvēku pūļus un pastāvīgu satiksmes plūsmu. Siltuma atgūšanas ventilācijas sistēmas šo uzdevumu risina, izmantojot modernus siltummainus, kas no izplūstošā gaisa notver gan temperatūras enerģiju, gan mitruma saturu. Kad vecais gaiss izplūst no termināla telpām, tas tiek novadīts caur īpašiem kodola materiāliem, piemēram, korozijai izturīgu alumīniju vai kompozītus polimērus. Šie komponenti pārnes aptuveni 90 procentus no iegūtā siltuma uz ienākošo svešo gaisu, neļaujot abām gaisa plūsmām sajaukties. Spēja atgūt gan siltumu, gan mitrumu padara šīs sistēmas īpaši noderīgas dažādos laikapstākļos, kad mitruma līmeņa regulēšana ir tikpat svarīga kā temperatūras kontrole. Gaiss tiek priekšapstrādāts pirms tam nonāk galvenajās HVAC vienībās, kas ļauj lidostām samazināt apkures un dzesēšanas izmaksas par 30–50 procentiem. Tajā pašā laikā tiek nodrošinātas būtiskās 8–12 gaisa apmaiņas stundā, kas nepieciešamas, lai pasažieriem būtu komfortabls mikroklimats un tiktu izpildīti ēku kodeksa prasības attiecībā uz iekštelpu gaisa kvalitāti.

Nulles krustkontaminācijas drošība, izmantojot gaisa–gaisa siltummaiņus (AAHX)

Gaisa–gaisa siltummaiņi vai īsināti AAHX novērš patogēnu izplatīšanos, jo tie pilnībā atdala gaisa plūsmas, izmantojot fiziskus barjeras, caur kurām nekas nevar iziet. Šie sistēmu darbojas, pārnesot siltumu caur cietiem materiāliem, kuriem nav poru vai caurumu. Visbiežāk tos izgatavo no īpašas kvalitātes alumīnija, līdzīga tādam, ko izmanto lidmašīnās, vai reizēm no moderniem plastmasas kompozītiem. Laboratorijā veiktie testi rāda, ka šīs AAHX sistēmas var notvert vairāk nekā 99,97 % vīrusu un mikroskopiski mazām daļiņām gaisā. Šāda atdalīšana ir ļoti svarīga vietās, piemēram, bagāžas saņemšanas zonās un drošības pārbaudes punktos, kur netīrs gaiss nekādā gadījumā nedrīkst nonākt atpakaļ telpās, kur gaida pasažieri. To, kas šīs sistēmas izceļ, ir vienkārša konstrukcija — bez kustīgu detaļu, bez nepieciešamības pēc ķīmiskiem līdzekļiem un uzticama darbība pat tad, ja tās darbojas nepārtraukti visu diennakti. Lidostām un citām transporta mezgliem tas nozīmē tīru iekštelpu gaisu, kam pasažieri patiešām var uzticēties, — kas ir ļoti svarīgi, kad regulatīvie noteikumi prasa pierādīt, ka gaiss ir drošs visiem.

Pierādīts ietekmes lielums: enerģijas taupīšana, izmantojot liela mēroga siltuma atgūšanas ventilācijas risinājumus galvenajos lidostās

Frankfurtēs lidostas termināla 3 pārbūve: 42 % samazinājums gaisa apmaiņas sistēmas ventilatoru un apkures enerģijas patēriņā

Pielāgošana Frankfurtes lidostas terminālī 3 parāda, cik daudz enerģijas var ietaupīt, izmantojot liela mēroga siltuma atgūšanas ventilācijas sistēmas. Kad galvenajā gaisa apgrozības un apkures (HVAC) sistēmā tika uzstādīti gaisa–gaisa siltummaiņi, gan ventilatoru, gan apkures kopējais enerģijas patēriņš samazinājās par 42%. Tas ir aptuveni tik daudz enerģijas, cik nepieciešams, lai visu gadu nodrošinātu 1200 vidēju māju darbību. Kas to padarīja iespējamu? Gaisa–gaisa siltummaiņi (AAHX) uzņēma neizmantoto siltumu no ārplūstošā gaisa un izmantoja to, lai sasildītu ēkā ienākošo svešo gaisu, tādējādi samazinot papildu apkures vajadzību. Vēl viena būtiska lieta, ko vajadzētu minēt, ir tā, ka šīs sistēmas tika projektētas tā, lai dažādu gaisa plūsmu savstarpēja sajaukšana būtu pilnīgi izslēgta, saglabājot iekštelpu gaisa kvalitāti pat tad, kad terminālis bija pilns ar ceļotājiem intensīvās satiksmes laikā. Šis projekts skaidri parāda vienu lietu: siltuma atgūšana nav tikai vēl viena neliela efektivitātes uzlabošana — tā kļūst būtiska operāciju veikšanai. Tagad lidostām ir iespēja vienlaikus nodrošināt stingros veselības prasības un nopietni virzīties uz priekšu, sasniedzot savus oglekļa emisiju samazināšanas mērķus.

Mērogojama integrācija: liela mēroga siltuma atgūšanas ventilācijas risinājumu ieviešana sarežģītajā lidostu apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas infrastruktūrā

Modulāra AAHX izvietošana zonētajos gaisa apstrādes agregātos, drošības zonās un bagāžas apstrādes zonās

Lidostām ir nepieciešamas elastīgas sildīšanas un dzesēšanas risinājumi, jo šo milzīgo objektu dažādās daļās rodas pilnīgi atšķirīgi temperatūras izmaiņu apstākļi, cilvēku pūļu līmeņi un gaisa kvalitātes prasības. Modulārie gaisa–gaisa siltummaiņi (AAHX) ļauj objekta pārvaldniekiem tos uzstādīt pakāpeniski tieši tajās vietās, kur tie ir visvairāk vajadzīgi. Iedomājieties, piemēram, gaisa apstrādes vienības, garās drošības pārbaudes rindas, kur saplūst lieli cilvēku pūļi, un bagāžas izsniegšanas zonas, kur ātri uzkrājas siltums. Šāda mazāka mēroga uzstādīšana ļauj atgūt aptuveni divas trešdaļas līdz trīs ceturtās daļas no izšķiedamā siltuma tieši tajās vietās, kur svaigs gaiss tiek ievadīts ar visaugstāko ātrumu. Tradicionālie pārbūves risinājumi šeit darbojas ļoti neveiksmīgi, jo to uzstādīšana būtiski traucē darbību. Lidostu operatori visā valstī ir novērojuši, ka, izvēloties šo zonālo stratēģiju, nevis mēģinot vienlaicīgi novērst visas problēmas, to atmaksa notiek gandrīz divreiz ātrāk. Šo modulāro sistēmu īpašo vērtību nosaka to vieglā integrācija esošajā infrastruktūrā, neprasot būtiskas pārveidošanas vai demontāžas darbus. Dažas lidostas sāk nelielā mērogā — tikai ar vienu gaisa apstrādes vienību (AHU), citi pakāpeniski paplašina sistēmu, lai aptvertu visu terminālu. Abos gadījumos šāda gudrā enerģijas pārvaldība, izskatās, kļūs par standarta praksi modernās lidostu projektēšanā nākotnē.

Stratēģiskā saskaņošana: lieliem mērogiem paredzētas siltuma atgūšanas ventilācijas sistēmas kā viena no pamatkamieņiem, veidojot lidostu ceļvedī uz neto nulles emisijām

Šodien lidostas saskaras ar nopietnām enerģijas problēmām. Pēc IATA 2023. gada datiem termināļu ēkas patiesībā izmanto aptuveni desmit reizes vairāk enerģijas uz kvadrātpēdu salīdzinājumā ar parastām biroju telpām. Lielākā daļa šīs enerģijas tiek patērēta apkurei, ventilācijai un gaisa kondicionēšanai, kas, kā norādīts ASHRAE 2024. gada ziņojumā, parasti veido 40–60 procentus no kopējās termināļa enerģijas patēriņa. Lidostām, kas cenšas sasniegt neto nulles mērķus, lieli siltuma atgūšanas ventilācijas sistēmu komplekti vairs nav tikai patīkami papildinājumi — tie kļūst absolūti nepieciešami ieguldījumi. Šīs sistēmas risina divas galvenās problēmas, ar kurām aviācijas nozare šobrīd saskaras: palielinātas ekspluatācijas izmaksas, ko izraisa nepārtraukta ventilācija, un stingrāki noteikumi, piemēram, «Airport Carbon Accreditation» programmas prasības. Pareizi ieviestas siltuma atgūšanas sistēmas var atgūt 60–80 procentus siltuma, kas izplūst caur izplūdes vadiem. Tas nozīmē, ka lidostām vairs nav jāpalielina enerģijas patēriņš vienīgi tāpēc, ka pēcpandēmijas laikā pieaug pasažieru skaits un tādēļ ir nepieciešama labāka ventilācija. Dažas progresīvas lidostu operatoru organizācijas jau sākušas monitorēt siltuma atgūšanas efektivitāti savos 1. un 2. apjoma emisiju ziņojumos, kas ideāli iederas vispārējās ilgtspējas stratēģijās, kuru mērķis ir ēku enerģijas izturība. Tas, kas agrāk tika uzskatīts par dārgu slogu, tagad pārvēršas par vērtīgu rīku, kas palīdz mērīt efektivitātes uzlabojumus, vienlaikus saglabājot augstus iekštelpu gaisa kvalitātes standartus, pat tad, ja termināļu izmēri turpina pieaugt visā pasaulē.

BUJ

Kāpēc modernajiem lidostu kompleksiem ir nepieciešami tik augsti ventilācijas līmeņi?

Modernajām lidostām ir nepieciešamas augstas gaisa apmaiņas ātruma vērtības, jo pasažieru blīvums ir liels, nepieciešams uzturēt iekštelpu gaisa kvalitāti (IAQ) un ievērot regulatīvos standartus, piemēram, ASHRAE Standartu 62.1. Pandēmijas pēc izraisītā palielinātā apzinātība par gaisā izplatāmo infekciju riskiem vēl vairāk pastiprināja šos prasību noteikumus.

Kā siltuma atgūšana palīdz pārvaldīt lidostu ventilācijas prasības?

Siltuma atgūšanas sistēmas uzkrāj un atkārtoti izmanto izplūdes gaisa siltumu, tādējādi samazinot enerģijas patēriņu gaisa kondicionēšanai. Tas palīdz uzturēt nepieciešamo gaisa apmaiņu, vienlaikus nodrošinot enerģijas efektivitāti.

Kas padara gaisa–gaisa siltummainus piemērotus lidostām?

Gaisa–gaisa siltummaini (AAHX) novērš krustenisku piesārņojumu, jo to konstrukcija nodrošina atsevišķu gaisa plūsmu atdalīšanu, kas ir būtiski svarīgi, lai iekštelpu gaisā saglabātu tīrību daudz cilvēku pildītās vietās, piemēram, bagāžas saņemšanas zonās un drošības pārbaudes punktos.

Vai siltuma atgūšanas sistēmas ir izdevīgas lidostām?

Jā, liela mēroga siltuma atgūšanas sistēmu ieviešana var būtiski samazināt apkures un dzesēšanas enerģijas patēriņu, minimizējot ekspluatācijas izmaksas un palīdzot lidostām sasniegt ilgtspējas mērķus.

Kāds ir mērogojamās integrācijas ietekme?

Mērogojama siltuma atgūšanas risinājumu integrācija ļauj lidostām risināt konkrētas vietas ar intensīvu enerģijas pieprasījumu, neprasaot pilnīgu infrastruktūras pārbūvi, kas ātrina peļņas atguvi un uzlabo ekspluatācijas izturību.