Отопление на офиси

технологични решения

Офис сградите се различават по големина, форма, изложение, възможности за използване на слънчева топлина, различават се и нуждите им от отопление. Независимо от различията, всички те споделят общо предизвикателство – създаване на благоприятен температурен режим на работното място и намаляване на енергийните разходи чрез оптимизиране на ефективността на системите за отопление.

Комфортните условия на работното място допринасят за благосъстоянието на човека и имат благоприятен ефект върху работата му. Задачата на отоплението е да се поддържа вътрешна температура до ниво, което осигурява удобство и комфорт на хората в студения сезон. Ще разгледаме как различни системи помагат в това направление.

Общоизвестно е, че в условията на българския климат през студените месеци от годината офисите имат нужда от отопление. Всяка офис сграда има индивидуални особености и условия, затова най-добре е при избора на система за отопление да се свържете с експерти, които ще дадат компетентен съвет, ще направят проекта, ще извършат монтаж и въвеждане в експлоатация. Въпреки това, всеки възложител е добре да бъде предварително информиран за различни възможности, за да направи компетентен избор. Информацията по-долу може да бъде полезна при решаването на проблема с отопление на офиса.

Отопление с термопомпа
Тъй като напоследък се налага все по-голяма необходимост от спестяване на електроенергия, термопомпата става все по-често решение за отопление. С нейна помощ 2/3 от отоплителната енергия може да се получи безплатно от природни източници. Икономиите за електричество възлизат на около 70%. Това е така, защото термопомпата е машина, която поглъща нископотенциална топлина от външните въздух, земя и водни източници и я преобразува в температура с по-висок потенциал на въздух или вода, използвани за отопление. Тя има компресор, кондензатор, изпарител и терморазширителен клапан.

Термопомпите биват: вода – вода; земя – вода; въздух – вода и въздух – въздух, като първо се поставя източника на нископотенциална топлина, а след това източника на висока температура. Принципът на действие на термопомпата е прост и прилича на този при обикновен хладилник. Схематично, методът е следният: слънцето нагрява земната повърхност, въздуха и водата, от земните недра към повърхността също се предава топлина. Термопомпата отнема тази природна топлина и я прехвърля към верига за отопление и битова гореща вода. За да се получи 100% енергията, която отива за отопление, се използват 25% електрическата енергия за работата на компресора на термопомпата.

Как става това? Температура на околната среда е средно в границите 4-20°С. Тази топлината се прехвърля през топлообменника върху хладилния агент на термопомпата. При нагнетяване чрез компресор хладилният агент повишава температурата си, после в кондензатора отдава топлината си така че в отоплителната система през топлообменниците се подава топлоносител с температура над +50,+60°С. В кондензатора хладилният агент преминава в течно състояние и се връща в същия цикъл. Терморегулатор прекъсва електричеството на компресора, когато е достигната нужната температура на хладилния агент, а при спад на температурата, компресорът отново се включва.

Основните предимства на термопомпите са няколко. Безспорно при оперативните разходи се отчитат значителни икономии, поради висок КПД – от 3 до 6. Това означава, че при подаване на 1кВт електроенергия, на изхода получаваме от 3 до 6кВт топлинна мощност, или от 2 до 5кВт идват безплатно от природата. Друго предимство е универсалното приложение, поради повсеместното разпространение на нископотенциална топлина във вода, земя и въздух в природата. Така отоплението е независимо от доставка на горива и климатични условия.

Освен че спестява пари, термопомпата се грижи за здравето на хората и чистотата на околната среда. Тъй като работата й не е свързана с изгаряне на гориво, тя не отделя вредни въглеродни, азотни, серни и оловни окиси, органични замърсители, прах и сажди. Още едно преимущество на термопомпите е тяхната гъвкавост. Когато навън е горещо и офисите имат нужда от охлаждане, те могат да работят и в обратен режим – отнемат топлината от въздуха в помещенията и я отдават навън или я използват за получаване на битова гореща вода, или за затопляне на вода в басейни, ако обектът разполага с такива. Също толкова важна е и сигурността – оборудването е напълно взриво- и пожаробезопасно.

Специалистите съветват за оптимизиране ефективността на термопомпата през дните с пиково натоварване да се включи допълнителен източник на топлина – соларен панел или котел в бивалентна система. Съвременните термопомпи са оптимизирани за сезонна енергийна ефективност, предлагат разнообразие от вътрешни тела – таванни, стенни, подови, за скрит монтаж, с лесно интегриране към интериора на всеки офис, с тиха работа и без силни въздушни течения. Може да се осъществява прецизен контрол от отделни зони до няколко сгради с централен сензорен екран, както и дистанционно управление и наблюдение по интернет.

Водно отопление
Много често за отопление на офис сгради и помещения се използва вода. Източникът на топлина в този случай може да е ТЕЦ или локален котел. В зависимост от конкретните условия може да се използват различни видове котли – газови, дизелови, на твърдо гориво, електрически. Изборът на тръбопроводни системи (стоманени, полипропиленови, от омрежен полиетилен) се определя на етап проектиране въз основа на размера на налягането в системата, проектните характеристики на сградата, качеството на водата и желанието на клиента. От източника на топлина горещата вода преминава през тръбопроводната система към радиаторите. Като отоплителни тела могат да се използват разнообразни модели радиатори и конвектори. Изберете типа на устройствата според техните топлинни и хидравлични изчисления на етап проектиране. За регулиране на стайната температура на отоплителните тела се поставят термостати, с което може да се поддържа желаната температура в помещението и да се избегне преразход на топлина.

Напоследък за отопление на офиси и обществени сгради започна все по-често да се използва система за отопление на базата на водно подово отопление, което създава благоприятни условия за служителите и посетителите. Въпреки това, инсталирането на отоплителна система, базирана на водно подово отопление е икономически оправдано да се извърши в нови сгради, тъй като неговата организация в съществуващите офиси ще изисква значителни капиталови инвестиции. Предимство на такива системи е че намаляват разходите спрямо конвенционално парно отопление, тъй като работят при по-ниски температури, стимулирайки акумулирането на топлина.

Електрическо отопление
Когато няма възможност за организиране на загряване на вода, като източник на топлина се използва електрическа енергия. Може, например, да се инсталира електрическо подово отопление. В този случай, вместо веригата за гореща вода в структурата на пода се вгражда специален електрически кабел. Електрическото подово отопление е еднакво подходящо както за новостроящи се офиси, така и за реконструкция на стари, тъй като се предлагат отоплителни рогозки, които се инсталират директно в лепилото за плочки и са подходящи за поставяне и на стар под, без необходимост от премахване на старото покритие. Недостатъкът на тази система е само в относително високата цена на електроенергия, но се предлагат и решения за преодоляването му. Такова решение е високотехнологична система за управление на електрическо подово отопление с централен контролер, който се свързва безжично със сензорите и термостатите в помещенията. От една точка чрез малкия и лесен за използване сензорен екран на контролера, управлявате температурата в затворените помещения. Това спестява енергия, защото дава възможност да намалите температурата през нощта или в почивни дни, когато няма присъствие в офисите.

Друга алтернатива са електрическите отоплителни уреди, често използвани за отопление на малки помещения или малки площи, например в близост до работните места. Има голямо разнообразие от електрически отоплителни уреди с различен капацитет и дизайн. Могат да се използват топловентилатори, маслени радиатори и конвекторни уреди. Недостатъците на електрическите отоплителни уреди са във високата цена на електроенергията и относително малката област на отопление. Те обаче са удобни, ако по някаква причина капацитетът на съществуващата отоплителна система не е достатъчен и трябва да се допълни.

През неактивния за отопление на офиси сезон също може да се използва сплит система, която има функцията на термопомпата, т.е. способна е да работи в обратен цикъл: не пренася топлина към вътрешността на сградата, както в отоплителен режими, а обратното – изнася топлината навън в режим охлаждане.

Такива модели имат почти всички производител на климатични системи. Този метод в режим отопление е най-ефективен, когато температурата на околната среда е от +3°С до +5°С. При такива условия коефициентът на преобразуване на електрическата енергия в топлинна е 2.2-2.6 – т.е. при разход 100вата електроенергия са произведени 220-260 вата топлина. Когато температурата на въздуха е под 0°C, коефициентът на преобразуване е близък до едно, или с други думи става близък до режима на прякото използване на електроенергия за отопление на въздуха.

Инфрачервено отопление
Още една възможност за отопление на офиси са инфрачервените нагреватели. Те също могат да бъдат използвани в комбинация с друга система за отопление, както и самостоятелно за помещения с голяма площ. Отоплението, което разгледахме по-горе обикновено работи чрез конвекция. Това означава, че въздухът над уреда се нагрява, като се издига към тавана и започва да изпълва стаята с топлина. Когато въздухът се охлажда, той спада надолу и се връща към отоплителния уред отново за затопляне. Това създава силни въздушни течения, които може да не се чувстват, но ще ги видите, ако поставете лист хартия над нагревателя. Това движение на въздуха е предпоставка за разнасяне на прах и други алергени из стаята и може да доведе до проблеми у някои хора.

За разлика от описаното отопление, инфрачервените отоплителни панели не разчитат на движение на въздуха за отопление на помещението. Вместо това те загряват хората и обектите в стаята директно, като създават по-здравословна атмосфера. Друга полза от инфрачервеното (лъчисто) отопление е че няма студени петна, тъй като затоплянето е равномерно. Това намалява вероятността влага да кондензира при среща със студени повърхности и да образува мухъл. Лъчистите нагреватели имат различни размери, отоплителни капацитети и дизайн и могат да се монтират на различни места, включително и на тавана, което спестява работна площ в офиса.

Различават се няколко вида лъчисти нагреватели. Газовите работят с изгаряне на газова смес във вътрешността на нагревателя, чиято повърхност е от специална топлоустойчива перфорирана плоча. Високата мощност на газовите инфрачервени нагреватели, ги прави неподходящи за малки офис помещения и предпочитани за големи пространства – фоайета, рецепции, външни пространства. Електрическите инфрачервени нагреватели имат електрическа нагревателна тръба или спирала, както и рефлектор - огледало, което отразява инфрачервените лъчи в посока на стаята. Друг тип лъчисти нагреватели, захранвани с електричество, са филмовите. Те имат въглеродни нишки, които превръщат електрическата енергия в инфрачервени лъчи. Отличават се с изчистен дизайн и се прилагат лесно в офиси с високи естетически изисквания.

Въздушни завеси
Решение за входа на офис сградите са въздушните завеси. Това оборудване поддържа оптимален вътрешен климат при отваряне на вратите. През последните години използването на въздушни завеси стана често срещано. Монтирани на входа на работните помещения, те предотвратяват загубата на топлина при отваряне на входната врата като създават мощен щит срещу студения въздух, което прави вътрешната отоплителна система по-ефективна. Въздушните завеси са два вида: вертикални и хоризонтални. Вертикалните се монтират на външната страна на вратите и потока от топъл въздух се вдухва хоризонтално. Хоризонталните се монтират над вратата и топлият въздух се вдухва вертикално надолу по ширината на отвора. Популярността на въздушните завеси непрекъснато расте, защото благодарение на тях можете да намалите топлинните загуби. В зависимост от източника на топлина, който се използва за нагряване на въздуха, се различават три вида завеси - електрически, газови и с воден топлообменник.

Други решения за енергийна ефективност при отопление на офиси
В областта на климатизацията, и в частност отоплението, напоследък се наложиха иновативни технологии, водещи към по-голяма енергийна ефективност в работата на системите. Такава е инверторната технология. Инверторите контролират скоростта на двигателя на компресора, така че непрекъснато да се регулира температурата според текущите нужди. При конвенционалните климатици компресорът работи с постоянни обороти до достигане на зададената температура. За разлика от тях инверторите водят до променлива честота на въртене на електромотора, така че компресорите работят с 35%-50% по-ефективно. Инверторното управление коригира скоростта на компресора спрямо всяка промяна в температурата на околния въздух.

Освен до по-висока ефективност, тази технология води и до удължен живот на системата, тъй като се елиминират резките колебания в натоварването, а и работата е по-безшумна. Времето за стартиране е съкратено и по-бързо се достига зададената температура. Инверторните климатици са обикновено по-скъпи от тези с постоянна скорост, но това се балансира с по-ниски сметки за електроенергия.

Инвертнорната технология позволи енергийна ефективност чрез VRF/VRV (Variable Refrigerant Flow/Variable Refrigerant Volume). В това решение количеството на хладилния агент за всяко вътрешно тяло е контролирано и пропорционално на необходимостта от отопление или охлаждане на пространството в момента. Системата се състои от централно външно устройство, инверторен компресор и вътрешни тела от различни модели и мощности. VRF/VRV инверторната климатична система осигурява комфортни условия според нуждите на потребителите и така намалява потреблението на енергия. Спестява и пространство (вътрешно и външно), тъй като размерите на модулите и тръбите са значително по-малки. Други иновации при VRF/VRV системите позволяват рециклиране на топлината от охлаждане на едни зони, за безплатно отопление на други зони и получаване на битова гореща вода, с което енергийната им ефективност нараства още повече.

За да се получи по-ефективна работа на системите, ключова роля има и сградната автоматизация. Потенциалът за намаляване на разходите, включително и за отопление, в сградите е огромен. Подобреното управление и контрол на оборудването може да спести до 30% от общото крайно потребление на енергия. За да има непрекъснато наблюдение и контрол се изискват оперативни данни. В тази връзка сградната автоматизация е най-добрият източник на тези данни както в нови, така и в реконструирани сгради. Това всъщност е мозъкът на сграда и може да контролира функциите на технически системи с комплексни стратегии за регулиране. Разработени са контролери, които са в състояние да откриват отклонения от целевото поведението на ранен етап.

Определят се характеристиките на инсталираната отоплителна система и параметрите на контролера се калибрират в съответствие с резултатите (например разпределението на налягането в хидравличната система). Това има за цел да позволи непрекъснат мониторинг, за да се гарантира енергийно ефективна работа в дългосрочен план.

За отделни стаи или групи от стаи се използват термостати, които регулират температурата в работно време и я намалят в извън работно време. За цялата сграда е уместно да се прилагат контролери, които управляват температурата в сградата в зависимост от промените на външната температура. Контролерът също така ще намали температурата в след работно време. Вече се предлагат и 3D сензори за климатици, които засичат излъчване в инфрачервената област на спектъра, дистанционно определят температурата в различни точки на помещенията и определят местоположението на хората в стаята. Така се предотвратява преохлаждане или претопляне на отделни зони. Директното насочване на въздушния поток към потребителя е полезно за бързо създаване на комфорт в режим затопляне, докато по-голямата част от помещението не е загрята. Възможно е и автоматично отклоняване на въздушния поток от потребителя, което е много полезно в режим охлаждане при големи дебити. Стайните програмируеми термостати, контролерите, зависими от климатичните условия и 3D датчиците позволяват комфорт и значително съкращаване на разходите за отопление в офисите.