Instalacja wentylacyjna i klimatyzacyjna Biblioteki Publicznej w Warszawie

Każdy, kto otrzymał zadanie zaprojektowania klimatyzacji w istniejącym budynku, musi zdać sobie sprawę, na ile problemów może natrafić w trakcie realizacji tego zadania. Gdy mamy do czynienia z biblioteką, w której oprócz magazynów książek znajdują się czytelnie, od razu widać pewne trudności − przede wszystkim zupełnie inne parametry powietrza w czytelni i w magazynach książek. Do tego dochodzą specjalne systemy zabezpieczeń przeciwpożarowych, takie jak gaszenie ognia gazem (bo książek nie można zalać wodą), a te z kolei wymuszają na projektancie bardzo dokładną analizę ciśnień powietrza w poszczególnych pomieszczeniach, tak aby wypuszczony gaz gaśniczy nie podusił personelu lub czytelników, a dodatkowo kierunek ruchu powietrza zapewnił prawidłowe oddymianie obiektu i ewakuację ludzi.

Dane ogólne instalacji

Wszystkie pomieszczenia w omawianych budynkach są wentylowane przy pomocy instalacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej. Z uwagi na brak pomieszczeń technicznych w kondygnacji podziemnej centrale wentylacyjne umieszczono na dachach obsługiwanych budynków. Większość central zaprojektowano z odzyskiem ciepła, stosując – z uwagi na wielkość central – głównie wymienniki krzyżowe.

Centrale zgodnie z założeniem wykonane zostaną w wersji cichej, czyli z powiększoną izolacją wewnętrzną. Wszystkie centrale nawiewne wyposażone będą w nagrzewnice i chłodnice powietrza. Do każdej z nich, w zależności od jej wydatku i niezbędnych parametrów powietrza, dobrano nawilżacze parowe. Przyjęto generalną zasadę, że powietrze nawiewane będzie miało parametry powietrza wewnętrznego. Straty i zyski ciepła będą kompensowane przez grzejniki i klimakonwektory wentylatorowe. W paru pomieszczeniach specjalnych, o zaostrzonych rygorach temperatury i wilgotności wewnętrznej, zaprojektowano precyzyjne szafy klimatyzacyjne utrzymujące niezmienne parametry wewnętrzne. Są one całkowicie niezależne od pozostałych instalacji. Czynnik chłodzący to R407C.

Skraplacze dla poszczególnych szaf klimatyzacyjnych są usytuowane na dachach budynków, bezpośrednio nad szafami. W pomieszczeniach specjalnych nie zaprojektowano grzejników i klimakonwektorów, aby nie zakłócały one pracy szaf klimatyzacyjnych. Ponieważ w pomieszczeniach specjalnych i magazynowych należy, również w lecie, utrzymać stałą wilgotność, przewidziano w obliczeniach i doborze chłodnicy w centrali wentylacyjnej schładzanie powietrza znacznie poniżej temperatury nawiewu.

Pozwoli to na jego osuszenie przez wykroplenie wilgoci na chłodnicy. Powietrze zostanie następnie podgrzane do wymaganej temperatury nawiewu.Oprócz wentylacji ogólnej nawiewno-wywiewnej zaprojektowano także wentylację pożarową. Ma ona za zadanie utrzymać na klatkach schodowych odpowiednie nadciśnienie. Niektóre pomieszczenia posiadają niezależne systemy wentylacji wyciągowej. Są to: WC, śmietnik, hydrofornia oraz palarnia. Kanały prowadzone poza szachtami, przez pomieszczenia, których nie obsługują, będą obudowane np. Promatem lub Conlitem do EI 60 lub 120 w zależności od stref przeciwpożarowych.

Szczegółowe rozwiązania projektoweDla wyżej omówionych założeń projektowych dobrano centrale nawiewno-wywiewne oraz wentylatory wyciągowe. W projekcie zastosowano następujące oznaczenia urządzeń wentylacyjnych:

• NW − zblokowana centrala nawiewno-wywiewna,
• N – centrala nawiewna,
• WP – wentylator pożarowy,
• WW – wentylator wywiewny wentylacji bytowej.

Z uwagi na wysoką jakość wykonania i pracy oraz akustykę zdecydowano o zastosowaniu central wentylacyjnych firmy CIAT. Centrale należy zamawiać wraz z pełnym wyposażeniem, tj. rozdzielnicą elektryczną, automatyką itp. Z tych też powodów dobrano wentylatory wywiewne dachowe w wersji wyciszonej firmy Gebhardt. Zastosowano wentylatory pożarowe firmy Babcock, a wentylatory osiowe − firmy Venture Industries.Kierując się przyjętymi założeniami, zaprojektowano następujące systemy wentylacyjne wentylacji ogólnej:

• Centrala wentylacyjna NW2 – usytuowana na dachu budynku magazynowego, ale obsługująca pomieszczenia w budynku modernizowanej czytelni. Ilość powietrza nawiewanego Vn = 6500 m³/h, wywiewanego Vw = 7500 m³/h. Dobrano centrale typu AHU CLIMACIAT airtech 100 firmy CIAT, z wymiennikiem krzyżowym odzysku ciepła w układzie poziomym, wersja prawa.

Aby zapewnić odpowiednią wilgotność powietrza nawiewanego, zaprojektowano dowilżanie go za pomocą pary wodnej. Dobrano nawilżacz parowy firmy Nordman Engineering typu AT 3000 wielkości 6464. Będzie on usytuowany w pomieszczeniu technicznym na dachu budynku, w pobliżu centrali wentylacyjnej. Dwie lance do wtrysku pary o długości 600 mm będą umieszczone w nawiewnym kanale wentylacyjnym przebiegającym na dachu budynku. Lance te zasilane są przewodami z tworzywa sztucznego o średnicy 35/43.

• Centrala wentylacyjna NW3 – znajdować się będzie na dachu budynku magazynowego i obsługiwać pomieszczenia w tym budynku oraz w budynku Plomby na kondygnacji podziemnej. Ilość powietrza nawiewanego V_n = 19 740 m³/h, wywiewanego V_w = 18 200 m³/h (ilość powietrza świeżego V_n = V_w = 4940 m³/h). Dobrano centrale typu AHU CLIMACIAT airtech 200 firmy CIAT, z wymiennikiem krzyżowym odzysku ciepła w układzie poziomym, wersja lewa.

Dla pomieszczeń magazynu zaprojektowano 0,5 wymiany powietrza świeżego przy całkowitej ilości powietrza wentylacyjnego równej 2 wymianom. Zatem 1,5 wymiany powietrza jest w recyrkulacji.

Z uwagi na bardzo małe wysokości pięter magazynowych nie ma możliwości zaprojektowania pełnej wentylacji mechanicznej nawiewno- wywiewnej. Dla przewietrzania pomieszczeń zaprojektowano więc sieć kanałów nawiewnych oraz punktowy wywiew powietrza. Zapewni to właściwe przewietrzenie pomieszczeń. Na kanale nawiewnym wykonanym z płyt CLIMAVER A2 Black firmy Top Air-Sofik zaprojektowano kratki nawiewne z przepustnicami i podwójnym układem kierownic. Na wywiewie na każdej kondygnacji znajduje się krata wywiewna z przepustnicą regulacyjną.Aby zapewnić odpowiednią wilgotność powietrza nawiewanego, zaprojektowano dowilżanie go za pomocą pary wodnej. Dobrano nawilżaczparowy firmy NORDMAN Engineering typu AT 3000 wielkości 4564. Będzie on usytuowany w pomieszczeniu technicznym na dachu budynku w pobliżu centrali wentylacyjnej. Dwie lance do wtrysku pary o długości 900 mm będą umieszczone w nawiewnym kanale wentylacyjnym przebiegającym przez dach budynku.

• Centrala wentylacyjna NW7 – zlokalizowana na dachu budynku Plomby, obsługuje pomieszczenia biurowe w tym budynku. Ilość powietrza nawiewanego V_n = 8990 m³/h, wywiewanego Vw = 8240 m³/h. Dobrano centrale typu AHU CLIMACIAT airtop 100 firmy CIAT, z wymiennikiem krzyżowym odzysku ciepła w układzie pionowym, wersja lewa. Kanały nawiewno-wywiewne prowadzone są od centrali szachtami na poszczególne piętra. Na każdej kondygnacji kanały rozprowadzone są w przestrzeni stropu podwieszonego do poszczególnych pomieszczeń.

Z uwagi na architekturę wnętrz − stropy podwieszone − narzucony został system nawiewu przez nawiewniki szczelinowe. W przestrzeni stropu podwieszonego znajdują się także klimakonwektory służące chłodzeniu pomieszczeń przy podwyższonej temperaturze zewnętrznej. Ponieważ ilość powietrza obiegowego klimakonwektora jest parokrotnie większa niż ilość powietrza wentylacyjnego, nawiewniki szczelinowe obu systemów różniłyby się znacznie wielkością. Aby zachować jednolitość nawiewników w pomieszczeniu dobrano nawiewniki szczelinowe dla celów powietrza obiegowego klimakonwektora. Zaprojektowano je wzdłuż ściany zewnętrznej budynku.

Świeże powietrze z systemu wentylacji mechanicznej nawiewane jest w pobliże otworu ssawnego klimakonwektora. Wyciąg powietrza z pomieszczenia następuje przez szczelinę w stropie podwieszonym, znajdującą się przy przeciwległej ścianie wewnętrznej, oddzielającej pomieszczenie od korytarza. Na potrzeby nawiewu dobrano nawiewniki szczelinowe firmy Schako typu DSC, o profilu standardowym. Nawiewniki należy zamawiać w komplecie ze skrzynką przyłączną ASK i przepustnicą DK.

Aby ograniczyć do minimum odgłos pracy klimakonwektora, należy podłączyć go do nawiewników poprzez przewód elastyczny tłumiący firmy Tubeslang.

W celu zapewnienia odpowiedniej wilgotności powietrza nawiewanego zaprojektowano dowilżanie go za pomocą pary wodnej. Dobrano nawilżacz parowy firmy Nordman Engineering typu AT 3000 wielkości 9064. Będzie on usytuowany w pomieszczeniu technicznym na dachu budynku, w pobliżu centrali wentylacyjnej. Poza wymienionymi wyżej głównymi systemami wentylacji ogólnej występują również niezależne układy wentylacji wywiewnej.

Dla wywiewu powietrza z pomieszczeń WC i pomieszczeń gospodarczych sprzątaczek do budynku magazynowego dobrano wentylator wywiewny dachowy oznaczony symbolem WW1 o Vw = 1320 m³/h. Jest to wentylator firmy Gebhardt w wersji wyciszonej typu RDA-32-3535- 5D na firmowej podstawie dachowej o symbolu ZBS01-0056.Dla wywiewu powietrza z pomieszczeń WC budynku Plomby dobrano wentylator wywiewny dachowy oznaczony symbolem WW2 o Vw = 920 m³/h. Jest to wentylator firmy Gebhardt w wersji wyciszonej typu RDA-32-2528-5D na firmowej podstawie dachowej o symbolu ZBS01-0040.Dla wywiewu powietrza z pomieszczeń socjalnych budynku Plomby dobrano wentylator wywiewny dachowy oznaczony symbolem WW5 o Vw = 360 m³/h. Jest to wentylator firmy Gebhardt typu RDA-21-1822-2E na firmowej podstawie dachowej o symbolu ZBS01-0031.Dla wywiewu powietrza z pomieszczenia hydroforni i magazynów w budynku magazynowym dobrano wentylator wywiewny dachowy oznaczony symbolem WW6 o Vw = 210 m³/h. Jest to również wentylator firmy Gebhardt typu RDA- 21-1822-2E na firmowej podstawie dachowej o symbolu ZBS01-0031.Centrala wentylacyjna NW3 jako jedyna pracuje w systemie recyrkulacji powietrza. Dla pomieszczeń magazynowych zaprojektowano 2 w/h powietrza, jednak ilość powietrza świeżego stanowi 25%, tj. 0,5 w/h.

Przewody wentylacyjne znad dachu budynków prowadzone są szachtami instalacyjnymi na poszczególne kondygnacje, gdzie rozprowadzane są po pomieszczeniach. W budynku magazynowym prowadzone są one po wierzchu, pod stropempomieszczeń, w budynku Plomby – w przestrzeni stropów podwieszonych. Z uwagi na bardzo małe wysokości pomieszczeń bądź przestrzeni stropów podwieszonych, wymiary kanałów są nietypowe.

Nie stanowi to jednak utrudnienia, gdy przewiduje się wykonanie ich z płyt izolacyjnych, np. takich jak CLIMAVER A2 Black firmy Top Air-Sofik. Ponieważ kanały takie wykonuje się na budowie, ich nietypowe wymiary nie mają wpływu na przebieg prac montażowych. Dodatkową zaletą tych kanałów jest także tłumienie hałasu.Jedynie kanały wentylacyjne na dachach budynków będą wykonane z blachy stalowej ocynkowanej, z podwójną izolacją cieplną (5 cm), w płaszczu z blachy ocynkowanej. Przewody wentylacyjne będą wyposażone w klapy ppoż. EIS 120 montowane w przegrodach oddzielenia pożarowego. Klapy takie występują również samodzielnie, pełniąc funkcję klap przewałowych bądź upustowych. Wszystkie klapy pożarowe zamontowane na kanałach wentylacyjnych służą w wypadku pożaru do wydzielenia poszczególnych stref.

Dobrano w tym celu klapy GRYFIT typu LX-4 (EIS 120). Prócz zabezpieczenia topikowego będą one wyposażone także w siłownik oraz system sygnalizacji położenia. Niektóre z klap nie mogą z przyczyn technicznych być zamontowane bezpośrednio w przegrodzie. W tym wypadku kanał pomiędzy klapą a przegrodą będzie obudowany do EI 120 płytami z Conlitu lub Promatu.Na kondygnacji 1. piętra oraz na 5. piętrze budynku magazynowego znajdują się wydzielone z ogólnej powierzchni magazynowej dwa pomieszczenia specjalne. Są to: pomieszczenie magazynu działu sztuki (M 2.3) i pomieszczenie inkunabułów i starych druków (M 6.6). W pomieszczeniach tych przechowywane są szczególnie cenne eksponaty. Traktowane są one jako wydzielone strefy pożarowe.

W pomieszczeniach tych zaprojektowano system gaszenia gazem. Dlatego rolę klapy przewałowej (wywiewnej) w ścianie oddzielającej wymienione pomieszczenia od korytarza pełni klapa pożarowa LX-4 (EIS 120), która w razie pożaru zamyka szczelnie przestrzeń pomieszczenia. W obu pomieszczeniach specjalnych, z uwagi na gazowy system gaszenia ognia, zaprojektowano w ścianach zewnętrznych klapy upustowe kompensujące wzrost ciśnienia i upuszczające powietrze z pomieszczenia. Dobrano obie klapy typu VX-4 (EIS 120). Są one sterowane (otwierane) siłownikiem.Na kanałach wentylacyjnych zostaną też zamontowane klapy regulacyjne do regulacji ilościowej przepływów powietrza. Elementami nawiewnymi i wywiewnymi w instalacjach będą w budynku magazynowym kratki wentylacyjne z przepustnicami regulacyjnymi. Kratki nawiewne będą dodatkowo posiadały podwójny układ kierownic.

W opisanym projekcie należało pogodzić wymagania architekta z możliwościami prowadzenia kanałów i umiejscowieniem nawiewników. Do tego doszedł problem maksymalnego odzysku ciepła, gdy były możliwe do stosowania (ze względu na brak miejsca) tylko rekuperatory, zamiast bardziej efektywnych wymienników obrotowych. Jest to przykład sytuacji, gdy w budynkach modernizowanych nie można zrobić tego, co sugerują obliczenia, a architekt nie zgadza się na naruszenie wyglądu pomieszczeń. Mimo takich ograniczeń zaprojektowana klimatyzacja spełnia wymagania oszczędnego korzystania z energii w trakcie eksploatacji budynku.