Проектирование промышленной вентиляции: кейс модернизации цеха

Инженерная компания «АЕРО-Инжиниринг» (Санкт-Петербург) делится реальным кейсом: проектирование и модернизация вентиляции действующего производственного комплекса в Ленинградской области. В статье – цифры из рабочей документации: воздухообмены, тепловые нагрузки, схемы автоматизации приточно-вытяжных установок, спецификация оборудования на 155 позиций.

Почему новый вентилятор не решает проблему при проектировании вентиляции

Большинство проектов начинается одинаково. Заказчик обращается с понятным запросом: «Нужно модернизировать вентиляцию». На первый взгляд задача кажется простой. Подобрать оборудование, заменить старые установки, смонтировать новые воздуховоды – и вопрос закрыт.

Но инженерное проектирование вентиляции редко начинается с оборудования. Оно начинается с поиска причины. Именно такой путь предстояло пройти при разработке рабочей документации шифр 215-24/VYB-ОВ для модернизации инженерных систем административно-производственного комплекса ООО «РОКВУЛ-СЕВЕР» в Выборге – здания мастерских на трех отметках (0.000, +4.500 и +9.860), где одновременно работают механическая и электротехническая мастерские, кабинеты ИТР, столовая, склад ЗИП и венткамеры.

Модернизация вентиляции действующего производства: что было в задании

Формально проект предусматривал:

• устройство новой приточно-вытяжной вентиляции административных помещений (системы П5.1 и В5.1);
• частичную модернизацию существующей вытяжной системы В2 с заменой вентилятора и установкой телескопических вытяжных устройств;
• замену оборудования систем П5 и В5 с частичным демонтажем воздуховодов;
• интеграцию новых инженерных систем в уже эксплуатируемое здание;
• разработку системы автоматизации вентиляции;
• подключение оборудования к существующим тепловым и электрическим сетям.

Но за этим перечнем скрывалась более сложная задача. Необходимо было внедрить современную климатическую систему общей теплопроизводительностью 59,83 кВт и холодопроизводительностью 30,75 кВт, не нарушив работу действующего предприятия. Обслуживаемая площадь только одного этажа мастерских составляет 761,47 м², а суммарный воздухообмен по притоку превышает 5 700 м³/ч. Именно это стало настоящей отправной точкой проектирования.

Обследование здания перед проектированием вентиляции: с чего начинается работа

Любой действующий объект – это десятки взаимосвязанных инженерных систем. Поэтому первое, что делает проектировщик, – не открывает каталог оборудования. Он начинает задавать вопросы. Что уже работает? Какие системы находятся в удовлетворительном состоянии? Что действительно требует замены? Какие инженерные сети можно использовать повторно?

Во время обследования мастерских стало очевидно: проект нельзя рассматривать исключительно как раздел вентиляции. На отметке 0.000 существующая система В2 обслуживала вытяжные зонты и местные отсосы мастерской, а приток в кабинеты ИТР обеспечивался канальной установкой, размещенной в венткамере на отм. +9.860. При этом часть помещений – кабинет кладовщика на отм. +4.500 и проектируемая венткамера В1.3 – вообще не имели нормативного воздухообмена. Каждое последующее решение неизбежно затрагивало смежные системы. Именно поэтому дальнейшая работа строилась не вокруг оборудования, а вокруг взаимосвязей.

Реконструкция вентиляции без остановки производства: ограничения объекта

При новом строительстве инженер практически свободен в выборе решений. Реконструкция вентиляции действующего предприятия – совершенно другая задача.

Существующие инженерные сети

Новые системы необходимо было интегрировать без полной перестройки работающей инфраструктуры. Воздухозабор системой П5 осуществлялся через существующий участок на кровле, а трассировка новых воздуховодов прокладывалась в стесненных условиях коридоров и производственных залов с высотой помещений всего 3,7 м.

Кровля здания

Размещение двух компрессорно-конденсаторных блоков Dantex массой 59,5 кг и 188 кг потребовало установки кровельных опор типа «биг-фут» (900×450 и 1200×700 мм соответственно), проверки несущей способности и организации безопасного обслуживания на высоте. Фреоновые трассы из медных трубок Ø9,52/Ø15,9 мм и Ø12,7/Ø22,2 мм прокладывались на расстояние до 4,5 м с подъемом на кровлю.

Система теплоснабжения

Водяные нагреватели установок работают от существующей тепловой сети с параметрами теплоносителя 90/70 °C. Расход теплоносителя составил 0,62 т/ч для ПВ5.1 и 1,72 т/ч для ПВ5. Регулирование – качественное, через комплектные насосно-смесительные узлы FB-MU40-1.6-HW-15 и FB-MU60-10-HW-25, что позволило не нарушать гидравлический режим существующей сети.

Электроснабжение

Суммарная установленная мощность электродвигателей вентиляторов составила 5,55 кВт, а потребляемый ток ККБ достигал 28,75 А (однофазное питание 220 В) и 24,5 А (трехфазное 400 В). До выбора оборудования проверялся резерв мощности существующей электросети.

Действующее производство

Демонтаж старых систем – 25 позиций, включая канальные вентиляторы 700×400, крышный вентилятор 600×600 массой 90 кг, 33 погонных метра воздуховодов Ø100 и 13 диффузоров – должен был выполняться без остановки работы мастерских.

Почему простые решения были отвергнуты

Со стороны кажется, что проблему можно решить значительно проще. Поставить более мощный вентилятор. Добавить кондиционеры. Заменить старые воздуховоды. Однако каждое подобное решение устраняет лишь следствие.

Увеличение производительности вентилятора В2 с существующих 1 400 м³/ч привело бы к изменению аэродинамического режима всей сети: скорость в магистральном воздуховоде Ø250 уже составляла 7,9 м/с, а дальнейшее увеличение создало бы недопустимый шум в рабочей зоне мастерской. Добавление холодильного оборудования автоматически потребовало бы размещения наружных блоков, организации отвода конденсата, разработки системы автоматического управления и проверки электрических нагрузок. Поэтому вместо локальной модернизации была разработана единая концепция климатического обеспечения производственного объекта.

Проектирование приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла

После анализа объекта стало понятно, что система должна одновременно:

• обеспечивать нормативный воздухообмен 60 м³/ч на человека в кабинетах ИТР и 20 м³/ч в столовой;
• поддерживать температуру +20 °C зимой при наружной расчетной температуре −24 °C;
• охлаждать приточный воздух с +25 °C до +16 °C в летний период;
• минимизировать эксплуатационные расходы за счет рекуперации тепла;
• соответствовать требованиям СП 60.13330.2020, СП 7.13130.2013, СП 51.13330.2011.

Именно поэтому в проект были включены две приточно-вытяжные установки Fanber серии FBR, объединяющие несколько функциональных элементов:

Такое решение позволило отказаться от создания нескольких независимых систем в пользу комплексного инженерного комплекса. Пластинчатый рекуператор возвращает до 43 % тепловой энергии вытяжного воздуха, что при зимней температуре −24 °C снижает нагрузку на водяной нагреватель на 10 кВт для малой установки и на 29,5 кВт для большой.

Аэродинамический расчет вентиляции и подбор оборудования

Для каждой вентиляционной установки определялись не только расход воздуха и аэродинамическое сопротивление, но и:

• скорость воздуха в воздуховодах (не более 5,9 м/с в магистралях Ø500 и 2,1–4,1 м/с в распределительных участках);
• уровень звукового давления вентиляторов: 82 дБ(А) на нагнетании притока ПВ5.1 и 87 дБ(А) у ПВ5 – что потребовало установки канальных шумоглушителей ШГП 1000 сечением 700×400 и 1000×500 мм;
• тепловая изоляция воздуховодов: ALU I WIRED MAT 105 толщиной 50 мм на воздухозаборных и выбросных участках, 25 мм на приточных системах;
• огнезащитное покрытие МБОР 5ф EI30 на транзитных участках;
• общая протяженность новых воздуховодов – более 150 м. п. различных сечений от Ø100 до 1000×500 мм.

В спецификации оборудования – 155 позиций: от приточно-вытяжных установок и ККБ до каждого отвода, врезки и гибкой вставки. Подбор оборудования выполнялся не по максимальной мощности, а по расчетным характеристикам каждого участка сети.

Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования

В данном проекте автоматизация вентиляции не была «дополнительной опцией». Комплект автоматики Fanber FBR-SER для каждой установки включает:

• 2 частотных преобразователя для плавного регулирования производительности вентиляторов;
• датчики перепада давления PDS500(600) на фильтрах класса G4;
• 3 канальных датчика температуры Pt1000;
• термостат защиты от замерзания водяного нагревателя TF30 с автоматическим сбросом;
• электроприводы воздушных клапанов с пружинным возвратом;
• смесительный узел с сервоприводом для качественного регулирования теплоносителя;
• байпасный клапан рекуператора с приводом 0–10 В (для ПВ5).

Все огнезадерживающие клапаны ОЗК(НО)60 – 9 штук различных сечений от 160 до 500 мм и 300×150 мм – оснащены приводами 220 В с возвратной пружиной и срабатывают при пожаре, перекрывая транзитные воздуховоды в соответствии с СП 7.13130.2013. Фактически проектировалась не вентиляция как набор агрегатов, а единая система управления микроклиматом.

Монтаж вентиляции на действующем предприятии

Комплект рабочей документации составил 11 листов основного комплекта и 5 листов спецификации, включая планы трех отметок, схемы систем, ведомость демонтажных работ и таблицу воздухообменов по 8 помещениям. Монтажная организация получила чертежи с точными привязками и отметками. Служба эксплуатации – перечень из 155 позиций оборудования с указанием производителей (Fanber, Dantex, Ровен, Арктика, Бастион, Valtec, Rockwool, K-Flex, ЭкоюрусВенто, Termoclip).

Но главный результат невозможно увидеть на листах проекта. Он заключается в том, что все инженерные решения заранее проверены на совместимость. Что оборудование работает как единая система. Что модернизация не приводит к конфликтам между разделами.

Кто выполнил проект

Проект 215-24/VYB-ОВ разработан инженерной компанией «АЕРО-Инжиниринг» (Санкт-Петербург). Компания работает в СПб и Ленинградской области полным циклом:

• обследование действующих объектов и расчет воздухообмена;
• проектирование вентиляции и кондиционирования – стадии П и Р, комплекты ОВиК;
• промышленная вентиляция – цеха, местные отсосы, вытяжные зонты, дымоудаление;
• монтаж, пусконаладка и обслуживание вентиляционных систем;
• автоматизация инженерных систем: щиты управления, частотные преобразователи, защита калориферов.

Что из этого важно руководителю предприятия

При выборе подрядчика большинство компаний сравнивают стоимость оборудования и цену проектных работ. Но эти показатели практически ничего не говорят о качестве будущего результата. Гораздо важнее понять, как именно принимаются инженерные решения.

Если проект начинается с подбора оборудования, велика вероятность, что ограничения объекта будут учтены уже в процессе строительства. А это означает дополнительные расходы, изменения проекта и увеличение сроков. Если же проект начинается с анализа существующей инфраструктуры – как в случае с мастерскими «РОКВУЛ-СЕВЕР», где обследование выявило необходимость демонтажа 25 позиций старого оборудования, частичной замены воздуховодов В2 и интеграции новых систем на трех отметках здания, – большая часть потенциальных проблем устраняется еще до выхода монтажной бригады на объект.

Настоящая ценность инженерного проектирования – в способности увидеть объект как единую систему, найти оптимальный баланс между десятками ограничений и превратить сложную техническую задачу в понятное, надежное и экономически обоснованное решение. Это и есть инженерное мышление. И именно оно остается главным продуктом проектной организации, даже когда строительство уже давно завершено.

Частые вопросы о проектировании вентиляции

Сколько стоит проектирование вентиляции производственного здания?

Зависит от площади и количества систем. Для ориентира: в этом проекте (761 м², три системы, автоматизация) рабочая документация составила 11 листов плюс спецификация на 155 позиций. Точную стоимость можно рассчитать после получения технического задания.

Можно ли смонтировать вентиляцию без остановки производства?

Да, если проект содержит ведомость демонтажа и регламент работ. В нашем кейсе – 25 позиций демонтажа без остановки мастерских.

Что входит в рабочую документацию по вентиляции?

Планы по отметкам, схемы систем, таблицы воздухообменов, спецификация оборудования, ведомость демонтажных работ и требования к автоматизации.

Зачем нужна автоматизация приточно-вытяжной вентиляции?

Она защищает калорифер от замерзания, регулирует температуру теплоносителя, управляет частотными преобразователями и противопожарными клапанами – то есть исключает человеческий фактор в аварийных режимах.

Какие нормативы применяются при проектировании промышленной вентиляции?

СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», СП 7.13130.2013 (требования пожарной безопасности), СП 51.13330.2011 «Защита от шума», СП 131.13330.2020 «Строительная климатология».

Нужен проект вентиляции цеха, мастерской или склада в Санкт-Петербурге?

Инженерная компания «АЕРО-Инжиниринг» проектирует и монтирует системы вентиляции для производственных зданий в СПб и Ленинградской области. Пришлите задание – посчитаем воздухообмен, подберем приточно-вытяжную установку с рекуператором и подготовим рабочую документацию, которую монтажники не будут переделывать.

Проект выполнен ООО «АЕРО Групп» (Санкт-Петербург). Шифр: 215-24/VYB-ОВ. Стадия: Р. 2024 г.