Система климатизации оранжереи тропических бабочек
Ercan Agar, Ufuk Selvi, Utku Başyazici
Оранжерея тропических бабочек (оранжерея) представляет собой регулируемую для конкретных видов обитателей экосистему площадью 2 100 м² и является одной из десяти крупнейших в мире оранжерей бабочек). Помимо оранжереи в комплексе располагается музей насекомых площадью 550 м²; многофункциональный зал, офисы, кафе и торговые помещения общей площадью 800 м².
Оранжерея имеет стеклянную оболочку, состоящую из 1 500 элементов. Обилие солнца – необходимое условие для жизни бабочек и растений.
Для остекления оболочки комплекса проектировщиками было выбрано стекло SunGuard® SNX 60/28 – мультифункциональное высокоселективное архитектурное стекло нейтрального оттенка с низкой зеркальностью. Показатель светопропускания стекла составляет 60 % и обеспечивает помещение достаточным для естественного освещения количеством дневного света. В здание через остекление попадает 28 % совокупного солнечного тепла, что является минимальным показателем при таком уровне светопропускания. Это обеспечивает комфортную температуру помещения, существенно сокращает энергозатраты.
Монтаж элементов оболочки оранжереи
Большая площадь светопрозрачных элементов приводит к тому, что теплопоступления солнечной радиации достигают значительных величин. Использование затенения в виде крыльев бабочки из политетрафторэтилена (ПТФЭ), способствует их существенному снижению, особенно днем, когда солнце находится в зените.
Проектирование систем климатизации
Доминанта проекта – оранжерея, так как она является средой обитания для редких видов бабочек и растений. Жаркие, засушливые летние и холодные зимние климатические характеристики региона, в совокупности с жесткими требованиями к соблюдению параметров микроклимата внутри оранжереи в течение года, усложняли задачу, стоявшую перед проектировщиками системы климатизации. Система климатизации должна управлять различными параметрами внутреннего воздуха, учитывать значительное влияние солнечной радиации в течение теплого периода года, особенности светопрозрачной оболочки оранжереи и связанные с этим возможные проблемы – образование конденсата и т. д.
Воздуховоды на техническом (цокольном) этаже
Воздуховоды внутри оранжереи
Наружные условия проектирования:
- в теплый период года наружная температура по сухому термометру 33,8 °C, по влажному термометру 17,1 °C, низкая относительная влажность ~19 %;
- в холодный период года наружная температура по сухому термометру –13 °C.
Необходимые для жизни бабочек условия, близкие к тропическому климату: температура по сухому термометру 26 ± 2 °C, относительная влажность воздуха в течение года 85 ± 5 %. Принимая во внимание внутренние условия проектирования, необходимо создать микроклимат с высокой влажностью, где температура поддерживается на постоянном уровне, который сильно отличается от естественной окружающей среды района г. Коньи.
Для соблюдения требований по энергоэффективности необходимо с меньшими затратами выполнить два условия:
- поддержание температуры на заданном уровне,
- создание и поддержание высокой относительной влажности.
В ходе рассмотрения различных решений проектная команда пришла к выводу, что прямое испарительное охлаждение/увлажнение является наиболее эффективным способом создания тропических условий в континентальном климате. Данное решение позволяет обеспечить требуемую температуру и влажность, что означает, что в теплый период года чиллеры для холодоснабжения оранжереи не требуются. В холодный период года несколько котлов (бойлеров) генерируют теплоту для поддержания заданной температуры внутри оранжереи.
Система вентиляции
Наличие стеклянной оболочки вынуждает, из эстетических соображений, максимально скрыть воздуховоды системы вентиляции. Проектировщики постарались найти такое решение. Все пространство цокольного этажа было отдано под технические помещения для размещения инженерных систем и сетей. Подготовленный воздух подается в пространство оранжереи через диффузоры, расположенные по периметру на уровне пола. Система приточной вентиляции, расположенная в цокольном этаже, представляет собой кольцо. Приточные установки (воздухоподготовительные установки – air handling units) соединяются друг с другом кольцом воздуховодов. В итоге равномерное распределение приточного воздуха продолжается, даже если одна из установок временно неисправна. Таким образом, в проекте добились высокого уровня резервирования.
Вытяжные вентиляционные воздуховоды и диффузоры приточной вентиляции
Часть вытяжных воздуховодов в виде колонн расположена в центре оранжереи, часть размещена между защитной сеткой и остеклением, что обеспечивает невозможность попадания бабочек в систему вытяжной вентиляции.
Одной из проблем проекта является риск образования конденсата на внутренней поверхности оболочки. Для решения данной проблемы теплый приточный воздух подается настилающимся потоком на внутреннюю поверхность стеклянного фасада. Также с внутренней стороны остекления расположена сетчатая система, которая не дает бабочкам сесть на остекление или попасть в вытяжную вентиляцию.
Увлажнение воздуха
Станция водоподготовки расположена в цокольном этаже и состоит из фильтров для очистки воды, системы обратного осмоса, резервуара для очищенной воды и сопутствующего оборудования.
Система прямого двухступенчатого испарительного охлаждения/увлажнения включает:
• интегрированные в вентиляционные установки испарительные увлажнители;
• испарительные увлажнители, установленные внутри оранжереи.
Из станции водоподготовки вода поступает на увлажнители, размещенные в вентиляционных установках и в оранжерее. В вентиляционных установках смешанный воздух увлажняется комплектами увлажнителей перед подачей в оранжерею. Установленные датчики влажности внутри оранжереи в случае необходимости (падения относительной влажности) дают сигнал на увлажнители внутри оранжереи, и происходит доувлажнение внутреннего воздуха в конкретной зоне оранжереи.
