Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Надежность и резервирование инженерных систем здания: о терминах и определениях

Reliability and redundancy of utilitysystems of a building: about terms and definitions

A. A. Antonenko, General Director of "AAA engineering+" Design Bureau

Keywords: utility systems, reliability level, reservation level, redundancy level

National regulatory documents have very little information on reliability as applied to HVAC systems' design. At the same time, reliability is one of the key parameters of utility systems that to a large extent defines the level of capital costs at a facility and economic efficiency of adopted technical solutions.

Описание:

В отечественных нормативных документах в части проектирования систем ОВК достаточно слабо отражено понятие надежности. Между тем, надежность – это одна из ключевых характеристик инженерных систем, которая во многом определят степень капитальные затраты на объектах и экономическую эффективность принятых инженерных решений.

Надежность и резервирование инженерных систем здания: о терминах и определениях

Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции.

Еще в 2003 году Е. О. Шилькрот писал, что надежность является важным показателем, определяющим потребительские свойства систем ОВК [2].

По определению Е. О. Шилькрота «под надежностью (безотказностью работы) системы ОВК понимается ее способность обеспечивать и поддерживать в обслуживаемом помещении требуемые значения параметров микроклимата и чистоты воздуха в заданный период времени, а под отказом – состояние, когда значения этих показателей вышли за заданные пределы» [2].

Надежность и резервирование  инженерных систем здания: о терминах и определениях

При этом изначально просматривается, что чем выше надежность, тем меньше затраты на эксплуатацию и тем выше затраты капитальные. При реализации объекта важно найти оптимальную «точку» – точку равновесия, отвечающую как требованиям заказчика, так и качеству эксплуатации объекта.

В отечественных нормативных документах в части проектирования систем ОВК достаточно слабо отражено понятие надежности. При этом присутствует понятие резервирования. В СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха» подробно прописаны требования к резервированию систем.

Надо отметить, что в теории надежности понятие резервирования отсутствует. С точки зрения инженерной мысли можно различить два принципа резервирования:

1) резервирование как способность системы/единицы оборудования выдать большую мощность от проектной;

2) резервирование как возможность системы/единицы оборудования быть восстановленной в случае отказа в строго отведенное время.

Кроме того, на надежность системы влияет наличие системы автоматизации и диспетчеризации, позволяющей своевременно реагировать на отклонения параметров и сигнализировать о неисправностях и отклонениях в системе.

Уровень резервирования

Уровень резервирования характеризуется непрерывной доступностью или процентом доступности мощности и возможности ремонта (восстановления) в строго заданный период времени, заложенной в системе.

Определения резервирования

N  k + 1 = количество оборудования, необходимого для базовой мощности, плюс одно дополнительное устройство,

где N – базовая мощность, соответствующая ожидаемым пиковым нагрузкам;

k – коэффициент запаса мощности.

В таблице представлено сравнение различных уровней надежности.

Если речь идет о непрерывно работающих системах, то в соответствии с требованиями СП 60.13330.2016 п. 7.2.9 необходимо 50%-ное резервирование.

При этом ничего не говорится о технологическом процессе, который имеет место в обслуживаемом помещении. Между тем последствия выхода из строя, перерывов в работе оборудования по своей тяжести будут сильно отличаться для помещений различного назначения. В обычном жилом доме даже достаточно длительный перерыв в работе механической вытяжной вентиляции не приведет к существенно тяжелым последствиям для здоровья и самочувствия жильцов. В случае индивидуальной поквартирной вентиляции резервировать значительное (по количеству квартир) количество вытяжных вентиляторов не имеет смысла, и в этом случае применяется так называемый «холодный резерв», когда запасной вентилятор хранится на складе службы эксплуатации. Но, например, на атомной электростанции резервируются все системы, вплоть до воздуховодов и воздухораспределителей, потому что там отказ систем может привести к чрезвычайно высоким последствиям. Требования к надежности и безотказности здесь существенно выше.

Требования к надежности

Возникает вопрос: как определить требования к надежности и безотказности систем ОВК для того или иного технологического процесса. Это отмечал и Е. О. Шилькрот применительно к старой версии СНиП: «СНиП 2.04.05-91* содержит ряд указаний о необходимости резервирования систем, но, как правило, они не имеют объективного обоснования» [2]. Такое же положение сохраняется и в СП 60.13330.2016, и в других современных нормативах. Не очень понятно, почему, например, для автостоянок делается резервирование электродвигателя вентилятора (согласно п 7.2.9), но никак не резервируется возможность выхода из строя подшипника вентилятора. Между тем в этом случае вентилятор также выходит из строя, ПДК загрязняющих агентов будет превышена в течение короткого времени, и в этом случае очень велика вероятность нанесения вреда здоровью людей. На практике имеют место случаи, когда экспертиза пропускает проекты, например, вентиляции операционных с резервным электродвигателем, но без резерва всего остального функционала.

Представляется целесообразным установление в нормативных документах термина «надежность» с соответствующим определением. Необходимо в зависимости от функционального назначения обслуживаемого помещения и происходящего в нем технологического процесса определить время, в течение которого простой в работе системы ОВК не приведет к существенно негативным последствиям.

В зарубежной практике применяется, например, градация уровней надежности, приведенная в таблице. Если на первом уровне надежность составляет 98 %, то это значит, что в течение года системы ОВК могут простаивать суммарно 7,3 дня. На пятом, высочайшем уровне время простоя составит всего немногим более пяти минут в год. Высочайший уровень – это может быть, например, операционная, предприятие атомной промышленности и т. д.

Можно также отметить, что в отечественной нормативной базе много внимания уделяется резервированию оборудования, но не всегда резервируются элементы систем, которые непосредственно влияют на безопасность, например, огнезадерживающих клапанов. В результате при скачке напряжения нет уверенности, что клапан в системе вентиляции операционной не отключится и не прикроет тракт воздуховода, в результате чего отключится вентиляция. Аналогичная ситуация имеет место быть со всеми элементами систем, имеющими электропитание. Это относится, конечно, не только к операционным, но и к другим помещениям, в которых недопустимо отклонение параметров микроклимата от расчетных значений и т.д. Здесь необходимо резервировать все элементы системы, которые отвечают за перемещение воздуха и поддержание необходимых климатических параметров.

Для централизованных и децентрализованных систем имеет смысл в установлении разных требований по надежности исходя из возможных последствий отказов оборудования. Если офисный комплекс обслуживает одна установка – имеет смысл ее резервировать; если же каждый этаж обслуживается своей установкой, то ее временное отключение не приведет к существенным негативным последствиям. Здесь наглядно демонстрируется различие между подходами к оценке систем в понятиях «резервирование» и «надежность». Резервирование для децентрализованных систем может не выполнятся, но надежность их для здания в целом будет выше. Но это тот вопрос, который должен определять заказчик, и заказчику необходимо дать инструмент для оценки.

Отдельно необходимо определить требования к надежности систем теплоснабжения и электроснабжения, которые обслуживают здания. Необходимо учитывать тепловую инерционность здания. С точки зрения надежности электроснабжения, если речь идет о жилых зданиях, то по первой категории запитываются системы пожарной безопасности. Иногда по техническому заданию по первой категории запитываются офисы высокого класса. В таких офисах невозможность перебоев в электроснабжении приведет к финансовым претензиям со стороны арендаторов, даже несмотря на то, что жизни и здоровью людей ничего не угрожает. Офис «переживет» час простоя, но уже день простоя не допустим – арендаторы сразу выставят неустойку. Возможные существенные финансовые потери делают оправданным повышение надежности в этом случае.

Литература

  1. СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». М., 2016.
  2. Шилькрот Е. О. Эффективность систем отопления и вентиляции зданий // АВОК. – 2003. – № 4.
купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №6'2020

PDF pdf версия


Статьи по теме

Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Сертификационный центр АВОК
Реклама на нашем сайте
Онлайн-словарь АВОК!