система обработки воздуха поэтажно — системы кондиционирования с нижней раздачей воздуха

Как поэтажная обработка воздуха обеспечивает целенаправленный контроль климата

Вертикальная зонификация за счёт независимой подачи воздуха на уровне каждого этажа

Когда здания обрабатывают воздух поэтажно, они создают отдельные температурные зоны для каждого уровня вместо старого метода, при котором всё здание обрабатывалось одинаково сверху. Каждый этаж имеет собственную систему подачи воздуха, что позволяет вертикально зонировать пространство в зависимости от того, как люди используют помещения, какое оборудование работает на этаже и сколько солнечного света попадает на различные части конструкции. Это особенно важно в высотных зданиях. Верхние этажи получают примерно на 40 процентов больше тепла от солнечного света по сравнению с участками на уровне земли, поэтому потребности в охлаждении сильно различаются между этажами. Без значительного перемешивания воздуха между этажами управляющие зданием могут точно настраивать параметры. Они могут охлаждать серверные помещения, не делая при этом слишком холодными соседние офисы, или увеличивать поток воздуха в комнатах для совещаний, когда они заполнены во время рабочего дня. Другое преимущество — это предотвращение распространения проблем по всему зданию. Если на одном этаже становится слишком жарко или слишком холодно, это не заставляет всю систему компенсировать изменения по всем остальным помещениям.

Роль тепловой стратификации в точном охлаждении

Способ естественного разделения теплого и холодного воздуха становится очень полезным в этих покрытых покрытиями подпольных систем распределения воздуха. Холодный воздух выходит из-под пола при температуре от 18 до 19 градусов Цельсия и оседает там, где люди работают, что обычно между уровнем земли и высотой около двух метров. Когда внутри создается тепло, оно нагревает воздух вокруг, заставляя его подниматься к вентиляционным отверстиям потолка. Это создает довольно постоянную разницу температуры снизу вверх. Всё это работает по основным принципам физики, что делает охлаждение намного более эффективным, так как мы концентрируем энергию именно там, где люди больше всего в ней нуждаются. Плюс, фанатам не нужно так много работать из-за естественного движения воздуха. На столах комфортно на 22-24 градусах, а на потолках может быть очень тепло, иногда до 28 или даже 30 градусов. Исследования, проведенные ASHRAE, показывают, что при правильном управлении эффектом стратификации здания экономили от 25% до 30% на расходах на охлаждение по сравнению с традиционными системами смешанного воздуха. Это главным образом потому, что нет смысла охлаждать все это пустое пространство, где никто не сидит.

Тема исследования: 24-этажная офисная башня в Сингапуре с использованием отдельных полных пленум UFAD (данные NEA 2022).

24-этажная коммерческая башня в Сингапуре реализовала полные UFAD-пленум с независимыми зонами давления и амортизаторами переменного объема воздуха (VAV), реагирующими на датчики занятости в режиме реального времени. Согласно исследованию Национального агентства по окружающей среде на 2022 год:

Проект позволил сэкономить 32% энергии вентилятора за счет устранения потерь от трения трубопроводов и снижения требований к статическому давлению. Устойчивость температуры на всех этажах улучшилась на 40%, а горячие точки практически исчезли даже в периоды пиковой солнечной загрузки.

Интеграция системы: воздухообменные установки и подпольные пленумы

Архитектурное согласование: интеграция АУУ с UFAD для обработки воздуха по этажу

При совмещении блоков обработки воздуха (AHU) с системой распределения воздуха по полу (UFAD) архитекторам необходимо тщательно согласовать несколько конструктивных аспектов. Они должны правильно выровнять такие элементы, как полости в полу и вертикальные каналы, чтобы обе системы могли быть установлены без нарушения требований к высоте потолков. Правильная организация обеспечивает прямые пути движения воздуха от AHU непосредственно в подпольные камеры, что позволяет отказаться от сложной системы воздуховодов, обычно необходимой в таких случаях. Согласно отраслевым стандартам, здания, в которых интегрированы эти системы, как правило, демонстрируют снижение затрат на монтаж механического оборудования примерно на 18 %. Кроме того, реализация проектов ускоряется, поскольку в целом требуется меньше пространства для механического оборудования. Установка AHU на уровне пола даёт службам эксплуатации очень ценное преимущество — точный контроль различных тепловых зон. Это позволяет им регулировать температуру отдельно для каждой арендованной зоны или в зависимости от фактической занятости помещений, не опасаясь повлиять на другие этажи выше или ниже.

Модульные кондиционеры и плазменные камеры с регулированием давления: современный стандарт (результаты исследования ASHRAE RP-1794)

Когда речь заходит об эффективной вентиляции на отдельных этажах, модульные установки кондиционирования воздуха в сочетании с регулируемыми по давлению подпотолочными пространствами стали стандартом для достижения высокой производительности. Эти заводские блоки хорошо работают в различных планировках зданий, не теряя контроля над уровнями статического давления, обычно оставаясь в пределах около 5% от заданных значений. Согласно исследованиям проекта ASHRAE RP-1794, такие системы сокращают энергопотребление вентиляторов примерно на четверть по сравнению со старыми методами. Их отличительная черта — умное использование пространства. Система подпотолочного пространства автоматически подстраивается в зависимости от того, кто фактически находится в помещении: увеличивает подачу воздуха, когда люди появляются, и снижает её, когда офисы пустеют ночью. Это предотвращает трату энергии на подачу воздуха в пустые помещения и позволяет эксплуатирующим организациям сэкономить около 19 центов с квадратного фута ежемесячно в высотных зданиях. Персонал по обслуживанию ценит также стандартизированные компоненты. Замена деталей занимает около четырёх часов вместо обычных двенадцати и более при использовании традиционных систем, что означает меньшее время простоя и довольных менеджеров объектов.

Энергоэффективность и тепловая стратификация в системах напольного распределения воздуха по этажам

Снижение энергопотребления вентиляторов на 22–35 % за счёт распределения воздуха на уровне этажей (Отчёт DOE LBNL, 2023)

Системы UFAD, устанавливаемые этаж за этажом, используют естественное движение тепла в зданиях для экономии энергии. Когда прохладный воздух подаётся с уровня пола через небольшие вентиляционные отверстия, он остаётся внизу, где люди нуждаются в нём больше всего, а тёплый воздух естественным образом поднимается вверх и удаляется вблизи потолка. Также важна разница температур — такие системы могут работать при температуре около 17–18 °C вместо обычных 13 °C, что, по расчётам, сокращает потребность в охлаждении примерно на 20–30 %. Недавнее исследование LBNL 2023 года выявило интересные данные о характере воздушных потоков внутри подпольных пространств. Было установлено, что более эффективный воздушный поток фактически снижает давление внутри системы, поэтому вентиляторам не нужно работать так интенсивно. Это приводит к снижению энергопотребления вентиляторами на 22–35 % по сравнению с традиционными верхними системами. Здесь особенно помогают более короткие пути движения воздуха, медленно работающие вентиляторы и модульные конструкции подпотолочных пространств, которые поддерживают баланс всей системы без необходимости в дополнительной мощности. Что особенно важно, вся система ориентирована на обогрев и охлаждение только нижней трети помещения, поскольку именно там выполняется основная работа. Такой целенаправленный подход позволяет сэкономить на эксплуатационных расходах, не создавая дискомфорта для людей. Соедините проверенные временем законы физики с продуманным проектированием системы — и что мы получим? Довольно впечатляющую модель для «зелёных» зданий, демонстрирующих исключительно высокие показатели.

Часто задаваемые вопросы

Что такое поэтажная обработка воздуха?

Поэтажная обработка воздуха — это система, которая отдельно управляет подачей воздуха на каждом уровне здания, обеспечивая более точный контроль температуры и воздушного потока.

Как термическая стратификация способствует экономии энергии?

Термическая стратификация использует естественный подъем теплого воздуха для повышения эффективности охлаждения за счет концентрации усилий кондиционирования там, где находятся люди, что снижает затраты на энергию.

Какие преимущества получил офисный небоскреб в Сингапуре благодаря использованию системы UFAD?

Здание сократило потребление энергии на 25,4 %, повысило комфорт пользователей на 43 % и улучшило эффективность вентиляции на 22 процентных пункта.