Кондиционирование воздуха в театрах

 Современные большие театры имеют от 2 до 5 тысяч мест. В XIX веке театры в большинстве случаев строили многоярусными (не менее трех ярусов). В театре имеются: зрительный зал, вестибюль, фойе, комнаты отдыха, курительные, санитарные узлы, а также артистические, административные, служебные и подсобные помещения. Кондиционирование воздуха устраивается в зрительном зале, кулуарах, фойе, комнатах для отдыха, артистических и административных помещениях.
 В зрительных залах театров особое внимание следует уделить выбору системы воздухораспределения. Человек, вынужденный сидеть спокойно на месте, очень восприимчив к изменениям температуры и потокам воздуха. Система воздухораспределения помещения должна сочетаться с архитектурно-композиционным решением зала и его декором. Высокое качество этого решения является синтезом архитектурных, технологических и инженерных решений и средств их реализации. До того как в театрах было применено охлаждение воздуха, общепринятым способом вентиляции была подача воздуха из воздуховодов или камеры статического давления, проложенных под полом, снизу через решетки или специальные воздухораспределители в виде «грибков», располагаемые в полу под креслами зрителей, в вертикальных плоскостях ступеней каждого ряда амфитеатра, через спинки кресел. Пройдя через зрительный зал, воздух удалялся через решетки в потолке. Эта схема распределения воздуха получила название «снизу-вверх». В России такая схема воздухораспределения устроена в Большом зале Консерватории (1895 год, Москва) и в Концертном зале им. П. И. Чайковского (1940 год, Москва). Эта схема была рекомендована для залов летних театров, не оборудованных кондиционированием воздуха, и театров круглогодичного функционирования при воздушном отоплении, совмещенном с системой вентиляции. Ограничение было связано с тем, что при рабочей разности температур более 2 С, что характерно для охлаждения воздуха, зритель находился в условиях, способствующих простудным заболеваниям. В России с 1940 года при строительстве зрелищных зданий эти системы больше не применялись, а предпочтение было отдано схемам распределения воздуха «сверху-вниз», «сверху-вверх» и «сверху-вниз и вверх», которые были рекомендованы для театров с круглогодичным функционированием в северных и центральных районах и для летних театров, если применялось искусственное охлаждение воздуха. Схему «сверху-вниз» применяли в зрительных залах с нависающими балконами, «сверху-вверх» и «сверху-вниз и вверх» - в зрительных залах партерно-амфитеатрового типа без балконов или с одним, двумя балконами, имеющими до пяти рядов. В многоярусных залах (не менее трех ярусов) было рекомендовано применять многозональную схему воздухораспределения с подачей приточного воздуха зонами в ярусы и удалением воздуха через потолочные решетки, частично из нижней зоны, если туда по конструктивным ограничениям не удается подать приточный воздух. По такой схеме выполнена вентиляция зрительного зала Малого театра в г. Москве.
 В европейских государствах системы воздухораспределения с подачей воздуха в обслуживаемую зону и с верхним удалением нашли широкое применение не только при новом строительстве и реконструкции зданий, но и при восстановлении зданий, разрушенных войной.
 Так, системы с подачей воздуха «снизу-вверх» были применены в Германии при строительстве таких зрелищных зданий, как Театр оперы и балета г. Лейпцига, Дворец культуры г. Дрездена и Дворец съездов г. Берлина, при реконструкции Немецкого театра г. Веймара, Театра оперы и бале-та г. Берлина, а также при восстановлении из руин Театра оперы и балета г. Дрездена. В Театре оперы и балета г. Дрездена, зрительный зал которого всегда был многоярусным, для создания в каждом ярусе камеры статического давления определенной высоты было принято решение о сокращении с этой целью одного яруса.
 В Венгрии при строительстве нового театра в г. Дюор и восстановлении в Кремлевском замке г. Будапешта театра под названием «25-й театр» была запроектирована и установлена система воздухораспределения по схеме «снизу-вверх».
 В Чехословакии при реконструкции Словацкого национального театра г. Братиславы и при восстановлении Народного театра г. Праги вместо ранее существующих систем, решенных по схеме «сверху-вверх-вверх», были запроектированы системы по схеме «снизу-вверх-вверх».
 Во всех перечисленных театрах раздача воздуха в обслуживаемую зону зала осуществляется или с помощью воздухораспределяющих устройств - «грибков», - или перфорированных (с диаметром отверстий 4,0 мм) воздухораспределителей, расположенных под креслами зрителей, а порой встроенных в конструкцию кресел.
 В других случаях раздача воздуха осуществляется посредством решеток, установленных в вертикальных плоскостях ступеней каждого ряда амфитеатра, или с помощью устройства, запатентованного немецкой фирмой «Kesslen und Luch». Это устройство, принцип действия которого основан на явлении эжекции, размещено в спинке каждого кресла. Оно имеет камеру первичного воздуха с соплом, рециркуляционное отверстие с регулируемой решеткой (ближе к полу с обратной стороны спинки кресла), камеру смешения воздуха, изолированную шумопоглощающей облицовкой, и выпускные щели с регулируемыми решетками в верхней горизонтальной плоскости спинки кресла. Струя первичного воздуха, поступающего из камеры статического давления, выходит из сопла с очень большой начальной скоростью и вовлекает рециркуляционный воздух из обслуживаемой зоны зала, смешиваясь с ним. Смесь первичного и рециркуляционного воздуха поступает в вертикальном направлении со скоростью около 0,7-0,8 м/с. На расстоянии примерно 600-700 мм от верхней плоскости спинки кресла в направлении распространения струи затухают скорость и избыточная температура в струе до значений, не превышающих нормируемые. Такие устройства установлены в одном из залов Дворца съездов г. Берлина. Использование явления эжекции позволяет увеличить рабочую разность температур сверх двух градусов без нарушения комфортных условий, сокращая при этом расход приточного воздуха, а также подавать приточный воздух непосредственно в зону дыхания и обеспечивать отсутствие жалоб зрителей на «дутье».
 В настоящее время нельзя однозначно рекомендовать ту или другую схему воздухораспределения в зрительных залах, утверждать достоинство одной схемы перед другой. Выбор схемы должен основываться на учете индивидуальных особенностей объемно-планировочного решения зрительного зала, дизайнерских требований, на технико-экономическом обосновании, которому должны предшествовать тщательный расчет необходимого количества приточного воздуха, расчет воздухораспределения, определение технологических показателей, например, расхода электроэнергии и холода на обработку воздуха.

Требования к системам кондиционирования воздуха

 На начальном этапе проектирования системы обеспечения микроклимата перед проектировщиком стоит проблема выбора принципиального решения системы кондиционирования воздуха, основное назначение которой - создавать и поддерживать заданные параметры микроклимата в объеме помещений здания. При этом система кондиционирования воздуха должна в той или иной мере отвечать следующим требованиям: комфортные и технологические, технические, конструктивные, экономические, эксплуатационные, производственно-монтажные. Нет идеальных систем, которые в равной степени отвечали бы всем пере численным требованиям. Приоритеты заказчика, определяемые собственными целями - чаще всего конструктивные, экономические и производственно-монтажные требования, - не всегда совпадают с приоритетами потребителей (людей и производства) - комфортными и технологическими, а также техническими требованиями. Техническое решение будет хорошим, если учтен максимум требований.

 Комфортные и технологические требования
 Комфортные условия микроклимата предполагают постоянное поддержание в зоне пребывания людей определенных сочетаний температуры и относительной влажности воздуха; отсутствие дутья, сквозняков, холодных токов воздуха; низкий уровень шума (согласно требованиям в зависимости от назначения помещения); подачу свежего обработанного воздуха в размере, необходимом для обеспечения в помещении качественной воздушной среды, свободной от пыли, запахов и т. д. Повышение комфортности при наличии систем кондиционирования воздуха является дополнительным преимуществом при покупке и аренде жилых, офисных, торговых залов и помещений, рыночная стоимость которых постоянно растет.
 Технология производства продукции выдвигает определенные требования к параметрам микроклимата, от которых в значительной степени зависит качество продукции, ее выход, уменьшение количества отходов, производительность труда работающих. Таким образом, системы кондиционирования воздуха являются реальным рычагом воздействия на прибыль производства.
 Технология одних производств выдвигает требования точного поддержания температуры воздуха в помещении (прецизионные цеха, инструментальные, лаборатории контроля качества и т. д.). В иных производственных помещениях требуется заданное поддержание относительной влажности воздуха (текстильные производства, изготовление фото- и кинопленки, полиграфическое дело и т. д.). Производство таких пищевых продуктов, как пиво, вино, хлеб, кондитерские изделия, молоко, мясо, рыба и т. д. требует поддержания комплекса параметров температуры и относительной влажности воздуха. Технология особых производств (фармакология, производство продуктов питания, электронных микросхем и т. д.) требует высокую чистоту воздуха.
 Особое значение имеет поддержание температуры и относительной влажности в музеях, архивах, библиотеках для сохранности памятников культуры, старинной мебели, ценных книг, рукописей, тканей и т.д.

 Технические требования
 Технические требования состоят в том, чтобы СКВ соответствовала требуемой производительности по воздуху, холоду, теплоте согласно заданному уровню требований к обеспеченности параметров микроклимата, в согласованной работе СКВ с системами, определяющими ее функционирование - источниками холода, теплоты, воды, электроэнергии; с другими системами инженерного оборудования - освещения, отопления, горячего водоснабжения, в безопасности для жизнедеятельности. Производительность системы в значительной степени зависит от уровня требований к поддержанию параметров микроклимата, она может быть снижена при менее жестких требованиях к параметрам микроклимата или повышена при возрастании этих требований.
 Производительность системы должна быть определена точным расчетом при максимальных нагрузках. Сама система и ее подсистемы (тепло- и холодоснабжения, водоснабжения и электроснабжения) должны предусматривать возможность гибкого изменения производительности при изменяющихся нагрузках в каждом конкретном помещении или отдельной зоне. При выборе системы кондиционирования воздуха и определении ее производительности очень важно учитывать нагрузку на отопление и расход вентиляционного воздуха, определяющий чистоту воздуха в помещении, возможность увеличения производительности при расширении производства или достройке отдельных частей здания. Требования по экологии и пожаробезопасности должны быть учтены при выборе типа системы.

{mospagebreak}

 Архитектурно-строительные и конструктивные требования
 Архитектурно-строительные требования, связанные с размещением в здании основных и вспомогательных элементов системы кондиционирования воздуха, необходимо учитывать при планировке здания, разработке интерьеров и оформлении фасадов. Система кондиционирования воздуха и ее подсистемы в большей или меньшей степени требуют места для установки оборудования и прокладки инженерных коммуникаций (воздуховодов, трубопроводов, электрических проводок) и, таким образом, занимают строительный объем и должны предусматривать возможность обслуживания. Это могут быть отдельные помещения для размещения центральных установок в подвале, на техническом этаже под крышей или между этажами, площадки на крыше или во дворе здания, пространство подшивного потолка, фальшпола. Отдельные элементы СКВ - воздухораспределители, внутренние блоки, фэнкойлы, панели отопления и охлаждения - всегда будут видимыми в помещении. Эти элементы должны гармонировать с интерьером, не должны быть источниками шума в помещении и мешать размещению мебели. Часть элементов (чиллеры, конденсаторы, воздухозаборы, наружные блоки, охладители конденсаторов и т. д.) оказываются видимыми снаружи здания, влияют на его облик. Конструктивные требования состоят в том, чтобы статические и динамические нагрузки от оборудования СКВ не превышали максимально допустимой нагрузки для несущих конструкций перекрытия, фундаментов или отдельных площадок для размещения оборудования, габариты оборудования должны быть согласованы с размерами монтажных проемов.

 Экономические требования
 Экономические требования состоят в разумных затратах средств на создание и функционирование СКБ. Затраты складываются из единовременных и эксплуатационных затрат. Единовременные затраты включают стоимость самой СКБ, источников теплоты, холода, системы водоподготовки, системы тепло-холодоснабжения, электроснабжения, автоматического регулирования, строительного объема, занимаемого основным оборудованием и вспомогательными элементами. Эксплуатационные затраты состоят из стоимости электрической и тепловой энергии, стоимости топлива, воды и водоподготовки, стоимости ремонта и межремонтного обслуживания, аморти-зации оборудования, непосредственно связанной с ожидаемым сроком службы системы, заменой оборудования или отдельных ее компонентов, стоимостью обслуживания (стоимость лицензии на обслуживание, необходимых материалов (химикатов, масла, фреона и т.д.), рабочей силы и т.д.). Применение элементов системы кондиционирования воздуха, обеспечивающих экономию энергии и топлива: энергосберегающие вентиляторы, чиллеры, насосы, оборудование регенерации теплоты удаляемого воздуха, использование потенциала наружного климата, тепловых насосов, аккумуляторов теплоты неизбежно связано с увеличением единовременных затрат на систему кондиционирования воздуха. Здесь очень важно определить приоритеты заказчика, что для него важно - экономия эксплуатационных затрат при возрастании единовременных или, при ограниченных первоначальных средствах, значительные эксплуатационные расходы при функционировании системы. Если заказчик сдает помещения в аренду, то эксплуатационные затраты он включает в арендную плату. Если же он сам эксплуатирует здание, то для него немаловажно, какими будут эксплуатационные расходы. Основным критерием должен быть комплексный показатель.
 
 Производственно-монтажные требования
 Производственно-монтажные требования непосредственно связаны с долей единовременных затрат на монтаж системы, а также долей эксплуатационных затрат на обслуживание и ремонт всей системы и ее элементов. Использование моноблоков, изготовленных в заводских условиях, может значительно снизить трудоемкость, сроки и стоимость монтажа системы кондиционирования воздуха и ее подсистем, равно как и использование всего набора оборудования одного производителя.

{mospagebreak}

 Эксплуатационные требования
 Эксплуатационные требования состоят в надежности и управляемости системы. Надежность работы СКБ особенно важна при технологическом кондиционировании воздуха, когда не допустимы отказы по условиям протекания технологического процесса. Надежность зависит от типа системы и ее подсистем. Надежность - это свойство объекта, выполняющее заданные функции, сохраняя во времени свои эксплуатационные показатели в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования.
 Надежность системы, состоящей из отдельных групп элементов (центральный кондиционер, холодильная машина, теплогенератор, теплообменники, насосные станции), можно рассматривать как в целом, так и ее отдельных элементов (вентиляторы, фильтры, компрессоры, котел и т.д.). Отказ даже небольшого элемента может привести к полному отказу системы. Для повышения надежности следует предусматривать резервирование оборудования или отдельных его элементов: электродвигателeй компрессоров, что связано с увеличением единовременных затрат. Под управляемостью понимают свойство системы обеспечивать в автоматическом режиме заданные параметры микроклимата при внутренних и внешних возмущающих воздействиях.

 Особенности выбора системы кондиционирования воздуха в зданиях различного назначения
 Часто в литературе приводят примеры решений систем кондиционирования воздуха для отде-льных помещений или их группы в зданиях определенного назначения - исторически сложилось, что этот путь дает возможность учесть определенную специфику конкретного помещения. Однако такие примеры не могут рассматриваться как стереотип, так как для конкретного помещения при изменении отдельных составляющих нагрузки, например теплопоступлений от солнечной радиации, может принципиально измениться требуемая последовательность обработки воздуха и необходимый воздухообмен, так же, как и при выборе соответствующей схемы организации воздухообмена. Тем более что технологическая схема обработки воздуха в значительной степени определяется климатическими особенностями района строительства.
 Представляется возможным выделить общую методику проектирования СКВ независимо от назначения помещения. В то же время при выборе и определении исходных данных для проектирования необходимо учитывать специфику, которая отличает помещения отдельного назначения, а именно:
- расчетные параметры внутреннего воздуха, определяемые условиями технологии, и допустимые их колебания;
- качественный состав внутреннего воздуха;
- величины избыточной теплоты, влаги, вредных газов в помещении;
- количество воздуха, удаляемого местными отсосами от технологического оборудования;
- схемы организации воздухообмена;
- особенности объемно-планировочных и конструктивных характеристик помещения.

 Системы комфортного кондиционирования воздуха
 Основное назначение систем комфортного кондиционирования воздуха - обеспечить чистоту воздуха и условия теплового комфорта в помещениях здания. Обычно это системы кондиционирования воздуха жилых и гражданских зданий, отдельных локальных зон производственных зданий, таких как кабины крановщиков горячих цехов, помещения пульта управления электростанций и т.д.; в производственных зданиях обычно требуются комбинированные СКВ: технологические и комфортные. Не претендуя на полноту охвата всего многообразия гражданских зданий, отметим некоторые особенности, которые следует учитывать при проектировании систем кондиционирования воздуха в некоторых типах зданий.