Кондиціонери на фасадах сучасних будівель

М. Кордюков

Фасади сучасних будівель зазвичай мають якісну систему утеплення, технологія якої відпрацьована та наведена у численних технічних посібниках виробників. Однак кріплення інженерних систем, зокрема зовнішніх блоків кондиціонерів на фасадах будівель, не регламентується нормативними документами nf не розглядається у рекомендаціях авторів посібників. Відповідно, архітектори закладають у проекти рішення, далекі від вимог енергоефективності, а монтажні організнації здійснюють встановлення інженерних систем способами, що зменшують енергоефективність будівель, знижують термін служби термоізоляції та призводять до відмови обладнання кондиціювання

Із поширенням термоізольованих фасадів будівель змінилася конфігурація прикордонних шарів повітря, що омивають фасади будівель, особливо на південних сторонах будівель. Умови роботи теплообмінних апаратів зовнішніх блоків кондиціонерів змонтованих на термоізольованих фасадах будівель різко погіршилися. У ряді випадків внаслідок перегріву теплообмінників зовнішніх блоків кондиціонерів, розташованих на південних фасадах будівель, самі кондиціонери виходили з ладу з подальшим дорогим ремонтом. І в усіх випадках такого розміщення кондиціонерів відзначається збільшення споживання ними електроенергії, що веде до зниження енергоефективності будівлі в цілому.

Ще більш драматичною ситуація складається в тих випадках, коли архітектори закладають у проект будівлі «кошики для зовнішніх блоків кондиціонерів»– у цьому випадку несприятливі умови створюються для роботи всіх кондиціонерів, які розташовані на всіх фасадах будівлі.

Імплементація в Україні європейських норм комфортності внутрішніх приміщень будівель потребує використання кондиціонування практично у всіх регіонах країни, тим більше, що внаслідок глобального потепління зовнішні температури стають вищими, а період кондиціювання збільшується. Поруч із зміною вимог до комфортності внутрішніх приміщень, посилюються вимоги до енергоефективності будинків, тобто. європейські директиви вимагають зниження витрати енергії на підтримку комфортних умов. У цих умовах архітектори часто не опрацьовують питання розміщення інженерних систем на фасадах та покрівлях будівель, а це негативно впливає на енергоефективність будівель, та погіршує її. Тенденція, що проявляється останнім часом (можна сказати – мода) на використання «кошиків» для встановлення в них зовнішніх блоків кондиціонерів – значно підвищує витрату енергії на кондиціювання будівель, збільшує рівень шуму, веде до передчасного виходу з ладу кондиціонування обладнання.

Дослідження автора, підтверджені представниками дистриб’юторів фасадних систем показують, що температура зовнішньої поверхні південного фасаду будівлі у липні сягає 60° і мало залежить від фарбування фасаду, тобто. від коефіцієнта інтенсивності кольору. Таким чином, температура повітря, що надходить на охолодження теплообмінника зовнішнього блоку кондиціонера, що працює в режимі охолодження, становить 63°С, при коефіцієнті яскравості HBW=40, що виходить за ліміт температури, що гарантується більшістю виробників кондиціонерів, що відображено в наукових публікаціях. Треба сказати, що існують кондиціонери, здатні працювати за таких температурних умов, це т.зв. «тропічна серія», яка коштує значно дорожче за стандартну, і в Україну не постачається. Це означає, що зовнішні блоки, змонтовані на південному теплоізольованому фасаді будівлі, не можуть отримати заводську гарантію у разі виходу з ладу.

На інших фасадах будівлі зовнішні блоки кондиціонерів розміщувати можна, але в конфігурації «один над іншим» це можливо за умови, якщо їх кількість не буде більше чотирьох. Числове моделювання поля температур, проведене автором, показує, що при безвітряній погоді у п'ятого по висоті зовнішнього блоку температура повітря, що всмоктується в теплообмінник перевищить значення в 50°С, що позбавляє обладнання заводської гарантії і призводить до виходу з ладу.

Приміщення зовнішнього блоку кондиціонера в «кошик» можливе і покращує естетику будівлі, але призводить до того, що частина повітряного потоку, що охолоджує конденсатор, відбивається від решітки кошика і потрапляє на вхід цього і вище розташованих зовнішніх блоків. Відбувається «замикання повітряного потоку», що відбивається на характеристиках кондиціонера таким чином: холодопродуктивність знижується на 8..10%, споживана потужність збільшується на 10..15%. Дані взяті з інтеренту і відносяться до моделі MUZ-25FH (класичний спліт) та 3MXS (мультіспліт). Автор не робив натурних експериментів із зовнішніми блоками та кошиками – дистриб'ютори кондиціонерів не схвалили такий проект, проте представлені цифри добре корелюються з даними з класичної холодильної техніки.

Рис. 1. Кондиціонери в кошиках на фасаді

На рис. 1 видно типові кошики, які виготовляють численні комерційні фірми в Україні. Практично у всіх них горизонтальні ламелі, і це основна проблема, що призводить до погіршення енергоефективності будівель з такими рішеннями.

Рис. 2. Корзина для кондиціонера

Справа в тому, що частина повітряного потоку, що відводить тепло кондиціонування від зовнішнього блоку, відбивається від ламелей кошика і повертається на вхід у теплообмінник (режим байпасування), створюючи замикання повітряного потоку. Найважчий випадок, коли такі блоки з кошиками розташовані один над іншим - значна частина байпасованого повітряного потоку входить в теплообмінник вищерозташованого блоку. У безвітряну погоду кількість блоків за висотою, здатних працювати безаварійно, становить три одиниці. Бічний вітер "здуває" частину повітряного потоку, чим купує ефект "замикання повітряного потоку" від кошиків, але оцінити стабільність вітрових потоків досить складно, а час роботи зовнішнього блоку в умовах перегріву теплообмінника оцінюється в кілька десятків хвилин.

Оцінювати естетичність фасаду будівлі з кошиками для кондиціонерів і без них автор не береться, це питання «художнього сприйняття». Але з технічного боку – таке рішення призводить до збільшення витрати електроенергії на 10% на кожен кондиціонер. Нехай кожен читач самостійно порахує кількість кондиціонерів на багатоповерховому будинку, прикине споживану ними електроенергію, збільшення витрати її на кошики і прийме рішення – чи обгрунтовано витрачаємо енергію. Тим більше, що з естетичної точки зору можливо зовнішні блоки забарвлювати в колір фасаду, це невеликі витрати, які можна порівняти з тими витратами, які несе власник кондиціонера від зменшення холодопродуктивності кондиціонера від наявності «кошиків». Приблизний розрахунок для нового будинку: на поверсі чотири мультиспліти, споживаної потужністю 0,8 кВт, збільшення споживання 10% = 0,08 кВт, на поверх 0,32 кВт. За умови роботи десять годин на добу – 3,2 кВт*год., якщо в будинку дванадцять житлових поверхів, то збільшення енергоспоживання на будівлю 38,4 кВт*година – це «на кошики». Бажано отримати коментар від енергоаудиторів – збільшення енергоспоживання на 38кВт*годину на добу житловим будинком – це багато чи мало? Автору відомо, що у Євросоюзі прийнято спеціальну програму зниження енергоспоживання кондиціонерами, оскільки витрата енергії на кондиціювання вдвічі перевищує витрату енергії на опалення житлових будинків за підтримки у приміщеннях комфортних умов відповідно до [4]. адже Україна збирається вступати до Євросоюзу.

Передбачаю заперечення архітекторів: «я так бачу свою будівлю», а енергоефективність – щось ефемерне. Для них є просте, давно відоме та елегантне рішення: залишайте кошики на фасадах, але ламелі на них зробіть вертикальними, і розташованими під кутом сорок п'ять градусів. Таке рішення забезпечить мінімальний опір повітряному потоку і відхиляє його у бік від вище розташованого блоку. АЛЕ! Є умова: кут відхилення ламелей повинен чергуватись: на другому поверсі – ліворуч, на третьому – праворуч тощо. За таких умов кількість блоків за висотою може становити десять без шкоди для енергоспоживання та надійності кондиціонерів. Автор поспілкувався з кількома виробниками кошиків, усі вони були категоричними: «робимо те, що замовляють архітектори».

Автор викладав у КНУБА студентам-архітекторам курс «інженерні системи будівель», під час якого питанню розміщення кондиціонерів та вентиляційних систем на фасадах будівель приділялася першорядна увага. Хочеться сподіватися, що зараз це питання викладається студентам у належному обсязі та технічно правильно.

Пропозиції:

• У нормативних документах заборонити розташування зовнішніх блоків кондиціонерів на теплоізольованих південних фасадах будівель, за винятком випадків розташування блоків на спеціально облаштованих лоджіях, обладнаних сонцезахисними пристроями;
• До нормативних документів щодо виконання курсових, дипломних та конкурсних робіт студентами-архітекторами внести вимогу про обов'язкову присутність у проектах інженерних систем будівель на фасадах;
• До нормативних документів на виготовлення корзин для кондиціонерів внести вимогу про вертикальне розташування ламелів під кутом сорок п'ять градусів. Заборонити виготовлення кошиків із фасадною частиною з фігурними отворами;
• Зобов'язати енергоаудиторів у своїх звітах оцінювати ефективність проектних рішень щодо кондиціювання будівель та їх вплив на енергоспоживання будівель.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 2 200