Хорошо продуманное планирование для обеспечения низких эксплуатационных расходов
Небольшие инвестиции открывают большие возможности для сбережений в Lebenshilfe Wohnwelten в Альтдорфе
Когда не только низкая стоимость строительства, но и низкие эксплуатационные расходы являются фокусом планирования объекта, архитекторы и проектировщики должны раскрыть свои способности. Это было целью "Инклюзивных жилищных миров" от Лебеншильфе в Нюрнбергском регионе выполнить.
С помощью индивидуального планирования и готовых технологий здесь можно оптимизировать теплоснабжение и выработку электроэнергии - основные компоненты теплоэлектростанции и накопителя тепла отлично сочетаются друг с другом.
Рис. 1: Некоторые помещения, такие как внутренние коммунальные зоны (на фото), фойе, коридоры или переговорные комнаты в инклюзивных жилых комплексах, снабжаются децентрализованными системами вентиляции.
В ведении Lebenshilfe im Nürnberger Land e. V. находится более 20 объектов, где люди с задержкой развития или ограниченными возможностями могут найти дом и получить уход. Как правило, жильцам помогают постоянные сотрудники Lebenshilfe. Однако в новом "инклюзивном жилом окружении" в Альтдорфе применяется новый подход. В доме Lebenshilfe, который впервые был заселен весной 2016 года, есть жилые помещения для людей с ограниченными возможностями и для людей без инвалидности. Последние могут вносить свой вклад в уход, например, готовить или организовывать досуг для работающих инвалидов, и получать за это пособие для волонтеров, что, в свою очередь, снижает расходы на аренду. В рамках концепции инклюзивного проживания Lebenshilfe построила здание с 26 квартирами для людей с инвалидностью и еще пятью квартирами для жильцов без инвалидности. Здание состоит из трех этажей, каждый из которых имеет общую площадь около 2500 м².
На первом этаже расположены гостиная и конференц-зал, кафе с собственной большой кухней, а также различные подсобные и технические помещения. На втором и третьем этажах расположены квартиры жильцов - каждая со своей ванной комнатой и прихожей, - а также две общие кухни и большие зоны общего пользования на каждом этаже. Кроме того, в основной части здания есть ванная комната для ухода за больными и, например, подсобные помещения.
"В планировании и строительстве правит здравый смысл"
Рис. 2: Оптимизированный с точки зрения эксергии каскад станций пресной воды играет свою роль в максимизации температурного разброса - и, следовательно, тепловой эффективности - всей системы.
В строительство "Инклюзивных живых миров" было вложено около 6 миллионов евро. Две трети из них были профинансированы за счет грантов, а остальную сумму внесла компания Lebenshilfe. Поскольку жилые комплексы в Альтдорфе финансировались из государственных и собственных средств, а арендная плата должна была быть доступной для жителей, архитектор Ханс Петер Хайд (управляющий директор Haid+Partner GmbH Architekten+Ingenieure, Нюрнберг) разработал проект, ориентируясь на "высокую эффективность". Архитектор, специализирующийся на медицинских и социальных зданиях, перед разработкой проекта пообщался с будущими жильцами и учел их пожелания и идеи в концепции. В результате получилось здание с хорошо изолированной внешней оболочкой и удачной планировкой, которое обходится без больших стеклянных фасадов, что обеспечивает низкие расходы на отопление. При планировании технического оснащения здания во главу угла были поставлены задачи и обитатели учреждения. "Хорошо продуманное и простое в использовании оборудование облегчает жизнь обитателей", - поясняет специалист по проектированию Роланд Гетц из Альтдорфа, объясняя одно из требований проекта.
Рис. 3: Специалист-проектировщик Роланд Гетц перед многовальными распределителями. Они используют обратный поток высокотемпературного теплового контура для подачи в низкотемпературный контур. Это позволяет максимально увеличить разброс температур и, следовательно, тепловую эффективность.
Например, в безбарьерных ванных комнатах можно установить дополнительные поручни, а ко всем умывальникам в доме можно подъехать на инвалидной коляске. Даже те особенности, которые не сразу бросаются в глаза, например, смесители с защитой от ожогов, установленные повсюду, показывают, что компания не срезала углы, а отдавала предпочтение безопасности и долговечности своих инвестиций.
Классическое отопление и вентиляция в квартирах
Для обогрева квартир используются обычные радиаторы с термостатическими клапанами, установленные под окнами. Застоявшийся или влажный воздух удаляется в ванных комнатах квартир. Возникающий при этом эффект всасывания обеспечивает постоянный приток наружного воздуха через вентиляционные отверстия, установленные за радиаторами под окнами. При необходимости все окна можно открыть.
Полностью механической вентиляцией оснащены только зоны общего пользования и комнаты. Вентиляционные установки с рекуперацией тепла (через пластинчатые теплообменники) установлены в кухонных настенных шкафах или в настенных шкафах. Они подают воздух в соответствующие зоны вентиляции по коротким воздуховодам, чтобы свести к минимуму потери давления. Низкая скорость вращения вентилятора и тщательная столярная обработка обеспечивают не только визуальную, но и акустическую незаметность вентиляционной техники.
КУ покрывает основные потребности в тепле
Помимо скрытых децентрализованных вентиляционных установок, специалист по проектированию Гетц разработал и всю остальную техническую инфраструктуру. Для производства тепла он выбрал небольшую ТЭЦ (комбинированную теплоэлектроцентраль) от Viessmann, работающую на природном газе, с электрической мощностью 6 кВт и тепловой мощностью 15 кВт. Ее дополняет конденсационный котел мощностью 80 кВт с пиковой нагрузкой. Оба они подают тепло в буферную накопительную емкость varmeco объемом около 3 м³ воды. "Все потребители тепла в доме питаются от накопительного бака", - объясняет Гетц. "Когенерационная установка достаточно велика, чтобы покрыть более половины общей потребности в тепле, так что требования Закона о возобновляемых источниках тепла соблюдены. С другой стороны, мощность достаточно мала для работы в режиме базовой нагрузки, то есть длительного времени работы с небольшим количеством пусков и остановок, что стало возможным благодаря использованию системы хранения", - говорит Гетц.
Работа когенерационной установки контролируется по температуре. Если датчик в верхней части накопительного бака показывает температуру ниже 65 °C, блок управления ТЭЦ включает двигатель. Температура воды в нижней части накопительного бака, которая подается в когенерационную установку для нагрева, не имеет значения для ее работы: заправочный насос с регулируемой скоростью обеспечивает постоянную температуру в когенерационной установке. Если вода холодная, насос снижает скорость подачи настолько, что времени пребывания в системе достаточно для нагрева воды более чем до 80 °C. Это единственный способ реализовать конденсационный режим работы, использующий мощность когенерационной установки". Следует отметить, что не все когенерационные установки подходят для использования тепла отработанных газов с помощью конденсационной технологии, - добавляет проектировщик, - но установленная система позволяет значительно охлаждать отработанные газы, а также идеально подходит по размеру для данного объекта". При мощности до 75 кВт большая часть тепловой мощности доступна для радиаторов во внешних помещениях. Другой отопительный контур обслуживает потребности в отоплении ванных комнат, расположенных в центральных частях этажей, с максимальной мощностью 3,5 кВт при температуре подачи/обратки 70/50 °C. Для теплообменников вентиляционных систем предусмотрено до 13,4 кВт при температуре 40/25 °C. Промышленная сушильная машина может потреблять еще 10 кВт: промышленная стиральная машина также обычно обходится без электрической тепловой энергии, поскольку инженерные сети обеспечивают ее дождевой водой производительностью до 16 л/мин при температуре 60 °C. Горячая питьевая вода используется только для финального полоскания белья. При более высоких температурах стирки (кипячение белья) электронагреватель стиральной машины мощностью 18 кВт быстро доводит воду до нужной температуры.
Трехкамерный коллектор для оптимального распределения температуры
Рис. 4: Промышленная стиральная машина (спереди) и сушильная машина. Обе работают на тепле от когенерационной установки; стиральная машина нагревается электричеством только во время программы стирки с кипячением.
"Трехкамерные распределители обеспечивают тепловую оптимизацию, чтобы разброс температур в теплоаккумуляторе был как можно шире", - объясняет Гетц. "С помощью этих систем можно использовать высокую температуру обратного контура, например, 50 °C, для подачи в низкотемпературную систему, например, 40 °C - в данном проекте в вентиляционные системы", - говорит он. В целом, такая гидравлическая оптимизация приводит к снижению температуры обратного потока в цилиндре и, таким образом, повышает общую эффективность системы". "Горячее водоснабжение также спроектировано таким образом, чтобы минимизировать температуру обратной воды. Горячую воду обеспечивают водонагреватели мгновенного действия varmeco, так называемые нагреватели свежей воды. Это означает, что горячая вода во всем доме нагревается только тогда, когда это необходимо, используя принцип мгновенного нагрева воды. "Это сводит к минимуму риск распространения легионеллы и обеспечивает максимальную гигиену", - подчеркивает Гетц. Двойной каскад, оптимизированный с точки зрения эксергии, обеспечивает подачу до 5 м³/ч воды при максимальной температуре 75 °C в потоке.
Рис. 5: Задняя часть стиральной машины выступает в соседнее помещение. Именно здесь чистое белье вынимается из стиральной машины и загружается в сушильную машину.
Каскад также получает тепловую энергию из накопительного бака varmeco, куда тепло подается по мере необходимости с помощью насоса с регулируемой скоростью.
Низкая температура обратной воды для приготовления горячей воды
В оптимизированной с точки зрения энергопотребления схеме задачи нагрева разделены: "Двойной каскад содержит нагреватель свежей воды только для нагрева ГВС и второй нагреватель, который покрывает пиковые потребности и регулирует температуру циркуляционной воды". Раздельные трубопроводы в этой системе приводят к низкой температуре обратной воды; в этом случае вода в идеале поступает обратно в цилиндр при температуре 35 °C. Благодаря не зависящим от погоды тепловым нагрузкам в здании, таким как часто работающие стиральная машина и сушилка для белья, когенерационная установка хорошо используется круглый год. Она работает около 6500 часов в год. Летом, когда требуется только горячая вода для душа, стирки и мытья посуды или тепло для прачечной, она работает около восьми часов в день. "Благодаря большому объему теплоаккумулирующего бака и широкому температурному диапазону когенерационная установка работает эффективно и с низким уровнем цикличности", - сообщает проектировщик. Около 200 запусков в год сводят к минимуму износ".
Рис. 6: Безбарьерные ванные комнаты являются стандартной особенностью всех квартир в "Инклюзивных жилых мирах" в Альтдорфе.
Централизованное управление отоплением с удаленным доступом
Управление теплоснабжением осуществляется с помощью центрального блока управления varmeco "VarCon 380 Pro", который позволяет параметрировать и отображать рабочие данные на устройстве или удаленно через защищенное паролем интернет-соединение. Например, система управления запрашивает работу котла, если мощности когенерационной установки недостаточно для покрытия потребности в тепле. Таким образом, когенерационная установка всегда имеет приоритет. Система управления также управляет отопительными контурами и приготовлением горячей воды, включая все насосы. Поскольку приводы насосов могут регулироваться по скорости, они обеспечивают работу в зависимости от потребности и энергосбережение.
Рис. 7: На блоке управления varmeco можно установить приоритет источников тепла. В этом случае когенерационная установка имеет приоритет перед конденсационным котлом и работает около 6000 часов в год.
Когенерационная установка покрывает половину потребности в электроэнергии
Рис. 9: Когенерационная установка Viessmann (спереди) и теплоаккумулирующий бак varmeco объемом 3 м³ (сзади слева) обеспечивают теплом "Инклюзивные жилые миры". Система дополняется конденсационным котлом мощностью 80 кВт с пиковой нагрузкой.
То, насколько гармонично сочетаются теплоснабжение и производство электроэнергии в небольшой когенерационной системе, не в последнюю очередь объясняется точным подбором размеров. Базовая нагрузка летом и потребность в отоплении в переходные сезоны может быть покрыта только за счет когенерационной установки; конденсационный котел требуется только в относительно холодные дни. "Одновременная выработка электроэнергии, составляющая около 30 % от общей мощности ТЭЦ, идеально подходит для обеспечения электроэнергией приготовления пищи, холодильников и морозильников, систем вентиляции или дополнительного отопления для стиральной машины. Это означает, что только десятая часть энергии ТЭЦ должна быть подана в сеть, а 90 % используется непосредственно в доме. Это, в свою очередь, покрывает около половины общей потребности в электроэнергии", - резюмирует Гетц.
Учитывая низкое вознаграждение за электроэнергию на ТЭЦ по сравнению с ценой покупки электроэнергии, одновременное производство и потребление электрической энергии означает дополнительную экономию. Это возможно не в последнюю очередь благодаря тому, что производство и потребление тепла разделены накопительным баком объемом 3 м³.
Скачать техническую статью в формате PDF
