×

Подача заявки
на консультацию эксперта

ФИО представителя

Номер для связи с представителем

Электронная почта

Наименование организации

Наименование объекта негативного воздействия

Код объекта негативного воздействия

Комментарий (необязательно)

Мы используем cookies для улучшения работы сайта
Принять Отклонить

Инженерные системы Центра устойчивого развития промышленности Минпромторга России

Сегодня Центр устойчивого развития промышленности — пример энергоэффективного объекта и здания-лаборатории, позволяющего продемонстрировать на доступном уровне преимущества природосберегающих технологий и провести серьезные исследования, которые направлены на развитие и популяризацию инновационных технологий.

Оглавление статьи

Пространство, объединяющее новые энергоэффективные технологии

Решением вопросов бережного использования ресурсов, охраны окружающей среды и устойчивого развития в нашей стране занялись ещё в советскую эпоху.

В 1975 году был создан Всесоюзный институт вторичных ресурсов (ВИВР) — первая межотраслевая научная площадка, нацеленная на разработку практических решений для промышленности и общества по вовлечению отходов во вторичный оборот. Специалисты института выявляли резервы экономии сырья, разрабатывали технологии использования вторичных ресурсов и внедряли их на производствах.

Идеи основателей института и разработанные ими подходы не потеряли актуальности. Центр экологической промышленной политики — правопреемник ВИВР — с момента создания поставил перед собой амбициозную задачу: создать на базе реконструируемого в г. Мытищи лабораторного корпуса ВИВР современный Центр устойчивого развития промышленности с использованием энергоэффективных инженерных решений.

Историческое пятиэтажное здание расположено в г. Мытищи. Общая площадь пятиэтажного строения составляет более 6000 кв. метров. Здание института построено в 1980-е годы по финскому проекту, и сегодня стремление идти в ногу со временем потребовало новых решений. В 2023 году историческое здание встало на реконструкцию, предполагающую применение новейших технологий в области энергосбережения. В настоящий момент реконструкция завершена, и в нашей стране появился совершенно инновационный проект.

Инженерные решения и исследования для будущего

Центр устойчивого развития промышленности создавался как пространство, где современные инженерные технологии работают не в экспериментальном режиме, а ежедневно обеспечивают функционирование реального здания.

При реконструкции комплекса одним из ключевых принципов стало повышение ресурсной эффективности — снижение потребления традиционных источников энергии и более рациональное использование природных ресурсов.

Поэтому само здание Центра стало частью научно-технологической инфраструктуры института и одновременно — научно-исследовательским стендом и демонстрационной площадкой современных инженерных решений.

Технологическая инфраструктура в реальной эксплуатации

При подготовке концепции реконструкции здания принято ключевое решение — обеспечить потребность в тепловой энергии за счет возобновляемых ресурсов. Было решено использовать геотермальное поле в качестве источника тепла и тепловую насосную установку (ТНУ) в качестве основы или сердца нашей системы отопления.

Основу инженерной системы комплекса составляют:

Геотермальное поле

Солнечные гелиоколлекторы

Цифровая система мониторинга и управления зданием

Тепловые насосы

Система капиллярных тепловых матов

Центр устойчивого развития промышленности стал третьим по величине сооружением в России, использующим геотермальное тепло.

Геотермальное поле.
Энергия земли как источник отопления и охлаждения

В зимний период система использует тепло грунта для отопления помещений; летом процесс работает в обратном направлении. Таким образом одна и та же инфраструктура работает и на отопление, и на охлаждение помещений.

Природное тепло используется зданием Центра как источник энергии.

Одним из ключевых элементов комплекса стало геотермальное поле, состоящее из 95 скважин глубиной более 40 метров. На этой глубине температура грунта остаётся практически постоянной в течение всего года — около +8 °C.

Рабочей жидкостью выступает гликоль, имеющий температуру замерзания около -10°C. Скважины объединены в 4 коллектора, что позволяет гибко управлять потоками теплоносителя и равномерно распределять нагрузку на грунт.

Тепловые насосы: «сердце» инженерной системы

Основой для создания системы отопления была выбрана тепловая насосная установка (ТНУ), состоящей из трех пар геотермальных насосов «грунт-вода».

Принцип работы тепловых насосов во многом похож на работу кондиционера, но в обратном направлении, вместо отвода тепла из помещения тепловой насос извлекает его из внешнего источника и передаёт внутрь, и вместо уличного воздуха используется стабильная температура земли. Даже при сравнительно невысокой температуре грунта система позволяет получать тепло, достаточное для полноценного отопления здания.

Такой подход значительно снижает потребление традиционных энергоресурсов и уменьшает нагрузку на городские сети.

При экстремально низких температурах или пиковых нагрузках система может дополнительно использовать городскую тепловую сеть как резервный источник тепла. Это обеспечивает надёжность и устойчивость работы комплекса в любое время года.

Историческое пятиэтажное здание расположено в г. Мытищи. Общая площадь пятиэтажного строения составляет более 6000 кв. метров. Здание института построено в 1980-е годы по финскому проекту, и сегодня стремление идти в ногу со временем потребовало новых решений.

В летнем режиме гликоль в начале сезона имеет температуру близкую к нулю, потому что геотермальное поле за зимний сезон серьезно охлаждается. Минуя тепловые насосы, которые летом не работают и находятся в сервисном режиме, гликоль в теплообменнике без контура с фреоном охлаждает циркулирующую в другом замкнутом контуре воду, после чего она также отправляется в коллекторы в соседнем помещении, откуда распределяется по всем теперь уже охлаждаемым помещениям здания.

В режиме отопления гликоль из всех четырех геотермальных колодцев смешивается в двух накопителях, после чего подается в теплообменники тепловых насосов. Насосы объединены попарно, насосы с индексом «1» имеют «электронные мозги» и командуют насосами с индексом «2», выполняющими вспомогательную функцию. Вода после нагрева от фреона во вторых теплообменниках собирается также в двух накопителях, после чего отправляется в коллекторы в соседнем помещении, откуда распределяется по всем отапливаемым помещениям здания.

Солнечная энергия и рациональное распределение тепла

Для системы горячего водоснабжения в здании Центра используются солнечные гелиоколлекторы, установленные на крыше здания

С помощью тепловых насосов трудно нагреть горячую воду до комфортной температуры, поэтому для решения этой задачи в здании используются гелиоколлекторы. Они похожи на солнечные батареи, но в отличии от них не превращают солнечную энергию в электрическую, а просто нагревают циркулирующий в них теплоноситель (тоже гликоль, только имеющий еще более низкую температуру замерзания в отличии от гликоля из геотермального поля). Гликоль через теплообменник нагревает до нужной температуры воду, которая уже распределяется между умывальниками и душевыми в здании. Невостребованный излишек тепла сбрасывается в систему отопления, а недостаток в холодные или просто недостаточно солнечные дни восполняется из городской тепловой сети.

Капиллярные тепловые маты: комфортный микроклимат без перегрева

Для обогрева и охлаждения в помещениях применяются капиллярные тепловые маты — современные отопительные приборы, встроенные в потолочные конструкции.

Внутри матов расположены тонкие трубки-капилляры, по которым циркулирует нагретая или охлажденная вода.

В летний период по матам циркулирует холодная вода с температурой порядка 14 градусов, воздух около потолка охлаждается, становится тяжелее и опускается вниз, охлаждая помещение.

В паре с геотермальной системой обогрева зданий обычно используется система тёплых полов или систем фанкойлов, где нагрев помещений происходит либо от нагретого пола, либо от подающегося теплого воздуха соответственно. В нашем случае было выбрано еще более эффективное техническое решение. Для обогрева и охлаждения помещений в здании применяются капиллярные тепловые маты — современные отопительные приборы, встроенные в потолочные конструкции.

Маты представляют собой потолочные кассеты наподобие подвесного потолка. Внутри матов расположены тонкие трубки-капилляры, по которым циркулирует нагретая или охлажденная вода.

Зимой система мягко и равномерно прогревает помещения, а летом обеспечивает их охлаждение без резких потоков холодного воздуха и перегрузки кондиционеров.

В отличие от традиционных систем отопления, капиллярные маты работают при сравнительно низкой температуре теплоносителя — около 35 °C, что дополнительно повышает энергоэффективность комплекса.

В отопительный период по капиллярам циркулирует вода с температурой около 35 градусов. Регулировка температуры в помещениях осуществляется увеличением или уменьшением циркулирующего объема воды с помощью автоматических запорных клапанов. Нагрев помещения происходит посредством переноса лучистой энергии таким же образом, каким наше солнце обогревает землю. Нагретые горизонтальные поверхности способствуют созданию конвекционных потоков, прогревающих все помещение.

Интеллектуальное управление
в Центре устойчивого развития промышленности

Все инженерные системы объединены цифровой системой мониторинга и управления SCADA.

Она в режиме реального времени отслеживает:

Температура

Влажность

Уровень CO2

Потребление энергии

Параметры работы оборудования

Система автоматически регулирует отопление, охлаждение, вентиляцию и распределение тепловой энергии в зависимости от условий эксплуатации здания.

Дополнительно в комплексе используются инструменты предиктивной аналитики. На основе накопленных данных система способна прогнозировать нагрузку на оборудование, выявлять потенциальные отклонения и заранее предупреждать о возможных неисправностях.

Роль Центра в развитии промышленности и науки

Помимо инновационного подхода к реконструкции здания предусмотрена возможность знакомства заинтересованных специалистов с практикой применения новой для нашей страны технологии.

Здание как научно-исследовательский стенд

Центр устойчивого развития промышленности — это не только административное или образовательное пространство. Комплекс фактически выполняет роль «здания-лаборатории», где современные технологии можно не только демонстрировать, но и исследовать в условиях реальной эксплуатации.

В инженерную инфраструктуру интегрированы датчики температуры, влажности и состояния оборудования, позволяющие анализировать параметры работы систем в режиме реального времени.

Все это создаёт основу для проведения научных исследований, прикладных испытаний, образовательных программ и совместных проектов с профильными вузами и промышленными партнёрами.

Научно-практическая значимость и ожидаемые результаты

  • 1

    Получение реального подтверждения возможности применения ТНУ для отопления объектов площадью более 6000 кв. м.

  • 2

    Демонстрация на практике выгоды от применения энергоэффективных решений в долгосрочной перспективе.

  • 3

    Использование помещения как здания-лаборатории, позволяющего одновременно продемонстрировать на доступном уровне преимущества современных технологий и проводить научные и практические исследования, направленные на развитие и популяризацию современных технологий.

  • 4

    Исследование с участием партнёров из профильных вузов, предоставляя магистрантам и аспирантам базу для выполнения научно-квалификационных работ.

  • 5

    Стимулирование развития применения технологии, а также сервисов по обслуживанию альтернативных систем и их узлов.

Точка притяжения

Центр устойчивого развития промышленности — новая точка притяжения для инженеров, технологов, менеджеров, исследователей, аспирантов, студентов и школьников, — всех, кто создаёт и использует и будет использовать продукцию промышленности будущего, основанную на науке, технологиях, социально-экологической ответственности и принципах устойчивого развития.