Главный инженер в строительстве: взгляд в сторону СКВ
Главный инженер в строительстве: взгляд в сторону СКВ Главный инженер проектов — одна из ключевых позиций, оказывающих влияние на ход разработки проектной документации, ее качество, правильность принятых решений, соблюдение сроков проектирования и другие параметры. Факультетов и кафедр, где «учат на главного инженера», не существует, а по жизни функции этого специалиста весьма расплывчаты. Попробуем очертить круг задач главного инженера проектов применительно к системам кондиционирования и вентиляции.
Главный инженер проектов: кто он
В первую очередь следует заметить, что главные инженеры как таковые требуются на различных этапах жизненного цикла объекта — в процессе проектирования, строительства и эксплуатации. Каждой стадии производства присуща своя специфика работы, а потому и ответственными за ведение объекта на разных этапах будут, скорее всего, разные люди. В рамках данной статьи мы коснемся сферы интересов главных инженеров по проектированию инженерных систем зданий и сооружений.
Главный инженер проектов отвечает за проектирование инженерных систем с акцентом на предлагаемые технические решения. При этом сам процесс проектирования можно условно разделить на две части — концептуальное проектирование и разработку рабочей документации. По итогам выезда на объект производится анализ первичных данных и формируется концепция инженерных систем объекта, включая оценочную стоимость реализации предложенной концепции. И далее, на основе утвержденной концепции, ведется разработка рабочей документации, которая и будет потом передана в монтажное подразделение.
Должность главного инженера проектов присутствует в штатном расписании практически всех инжиниринговых компаний. Как правило, главными инженерами становятся инженеры-проектировщики, прорабы или инженеры по эксплуатации. Так или иначе, но это специалисты, имеющие богатый опыт работы с различными инженерными системами, как то: вентиляция и кондиционирование, отопление, водоснабжение и водоотведение, электроснабжение, слаботочные системы, автоматизация и другие. Что-то они знают лучше, что-то хуже, но здесь требуется умение оперировать укрупненными показателями и обобщающими характеристиками. Под умением оперировать в данном случае понимаются навыки расчета и выявления ошибок, а также способность к прогнозированию ситуации.
К числу определяющих показателей в системах вентиляции и кондиционирования можно отнести следующие:
Холодильная мощность систем кондиционирования.
Мощность и габариты наружных блоков системы кондиционирования.
Расход и напор систем вентиляции.
Виды и габариты вентиляционных установок.
Холодильная мощность систем кондиционирования
Известно, что системы вентиляции и кондиционирования являются самыми энергозатратными инженерными системами зданий и сооружений, и поэтому первым среди укрупненных показателей СВК является мощность системы.
На долю кондиционерного и вентиляционного оборудования приходится от 20 до 40% от общей потребляемой мощности объекта. Так, если мощность всех потребителей на объекте составила 500 киловатт, то системы вентиляции и кондиционирования добавят еще
100–200 киловатт. Если выделенная мощность на объекте составляет 400 киловатт, то около
100–150 из них заберут системы вентиляции и кондиционирования, и на нужды здания останется лишь
250–300 киловатт.
Холодильная мощность систем кондиционирования практически всегда превышает подведенную мощность, чему есть логичное объяснение: вся электрическая энергия объекта так или иначе превращается в тепловую энергию, как самую низкопотенциальную среди всех видов энергии.
Например, система освещения потребляет 50 киловатт. Это означает, что при расчете теплопритоков в каждом из помещений будет учтена некоторая доля от этих 50 киловатт и общая тепловая нагрузка от освещения составит как раз 50 киловатт.
Если на питание компьютеров и ноутбуков на рабочих местах сотрудников выделено 120 киловатт, то при расчете теплопритоков в каждом из помещений будет учтена определенная часть от этих 120 киловатт и общая тепловая нагрузка от оборудования рабочих мест составит те же 120 киловатт.
Таким же образом дело обстоит с прочей офисной техникой, оборудованием для столовых, спортивных и конференц-залов, щитовыми и прочими вспомогательными помещениями — каждый киловатт подведенного к зданию электричества чреват тепловыми избытками. Кроме того, в здание поступают тепло от солнечной радиации и тепло от наружного воздуха в приточной системе вентиляции, и процент такого рода теплоизбытков зависит от типа здания. В офисных центрах, супермаркетах, гостиницах, кинотеатрах и на производственных площадках эти показатели будут разниться. Важно другое — в любом случае они будут иметь место, и холодильная мощность системы кондиционирования так или иначе будет выше подведенной к объекту мощности.
Если на объекте планируется установка трансформаторной подстанции (ТП) мощностью 400 киловатт, а чиллер рассчитан на 200 киловатт, то либо значительная часть энергии ТП зарезервирована, либо допущена ошибка в расчетах. Если бы, например, мощность ТП составляла 400 киловатт, а мощность рабочих (не резервных) чиллеров составляла 500 киловатт, то ситуация выглядела бы куда логичнее.
Рассмотрим еще один подход к определению холодильной мощности систем кондиционирования на объекте — через площадь здания. Как известно, существует экспресс-методика подбора кондиционеров в помещении: на каждый квадратный метр приходится от 100 до 150 ватт теплоизбытков. Эта же формула действует и в масштабах всего здания.
Предположим, площадь офисных помещений составляет 1000 квадратных метров. Следовательно, теплоизбытки составят 150 киловатт, а с учетом неофисных помещений — на
30–50% больше, то есть около 210 киловатт. Примерно такой должна быть холодильная мощность систем кондиционирования на объекте.
Мощность и габариты наружных блоков систем кондиционирования
Для оценки правильности подбора оборудования следует знать максимальные мощности различных инженерных систем. Что касается кондиционерной техники, то максимальная холодопроизводительность:
полупромышленных кондиционеров составляет порядка 15 кВт,
мини VRF‑систем — 30 кВт (см. рисунок 1),
VRF‑систем — 300 кВт,
одного чиллера с воздушным охлаждением конденсатора — 2000 кВт (см. рисунок 2),
одного чиллера с водяным охлаждением конденсатора — 9000 кВт.
Знание максимальных мощностей различных видов систем кондиционирования позволяет быстро находить глобальные просчеты. Например, в здании с площадью офисных помещений 7000 квадратных метров не может быть установлено всего 4 VRF‑системы — их мощности явно не хватит (7000 квадратных метров соответствуют 7000 м2 · 150 Вт/м2 = 1 мегаватту теплоизбытков, что с учетом неофисных помещений дает 1,4 МВт теплоизбытков, для снятия которых нужно как минимум 5 VRF‑систем).
Помимо мощностных показателей различных видов систем кондиционирования, полезно знать варианты исполнения и габариты наружных блоков:
Бытовые и промышленные кондиционеры — настенное исполнение, монтаж при помощи кронштейнов.
Мини VRF‑системы — настенное исполнение, монтаж при помощи кронштейнов.
VRF‑системы — напольное исполнение, площадь основания до 1000 × 1000 миллиметров.
Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора — напольное исполнение, габариты до 2500 × 2500 × 15000 миллиметров.
Чиллер с водяным охлаждением конденсатора — напольное исполнение, габариты до 3000 × 3000 × 6000 миллиметров.
Расход и напор систем вентиляции
Укрупненный расчет систем вентиляции можно вести двумя путями одновременно — исходя из подведенной мощности, и из обслуживаемой площади.
Предположим, компьютеры и ноутбуки рабочих мест потребляют Nэ = 100 кВт. Это можно легко определить по однолинейной схеме электроснабжения, а если они запитаны от централизованного источника бесперебойного питания, то по его мощности. Мощность одного компьютера обычно принимают Nк = 500 Вт. Следовательно, количество рабочих мест Np на объекте составит:
Np = Nэ / Nк = 100 000 / 500 = 200 рабочих мест.
На каждое рабочее место требуется подать Gчел = 60 кубических метров свежего воздуха в час. Расход приточного воздуха Gпр1, приходящийся на постоянных сотрудников, составит:
Gпр1 = Np · Gчел = 200 · 60 = 12 000 м3/ч.
Кроме того, определенный расход приточного воздуха нужно будет предусмотреть на посетителей и для вентиляции прочих помещений объекта, в числе которых фойе, холлы, переговорные, комнаты отдыха, технические помещения. В рамках укрупненного расчета предположим, что он составляет 50% от расхода приточного воздуха, приходящегося на постоянных сотрудников. Общий расход приточного воздуха Gпр на объекте составит:
Gпр = 1,5 · Gпр1 = 1,5 · 12 000 = 18 000 м3/ч.
Если в результате проектирования общий расход приточного воздуха составил 17 000, 19 000 или даже 20 500 м3/ч, то можно говорить о том, что укрупненный расчет подтвердил проектные выкладки и система спроектирована правильно. Если же проектная производительность приточных установок сильно отличается от значения Gпр, например, составляет 10 000 м3/ч или 35 000 м3/ч, значит, где-то в расчетах присутствует ошибка.
Вторая методика быстрого расчета производительности вентиляционных систем берет за основу общую площадь офисных помещений, которая обычно является одной из главных характеристик бизнес-центров и часто указывается в рекламных проспектах.
Предположим, общая площадь офисных помещений на объекте составляет S = 12 000 квадратных метров. На одного сотрудника, как известно, должно приходиться Sчел = 6 квадратных метров офисной зоны. Следовательно, количество сотрудников Nчел в офисе составит:
Nчел = S / Sчел = 12 000 / 6 = 2000 человек.
Расход воздуха на каждого из них равен Gчел = 60 кубических метров свежего воздуха в час. Общий расход приточного воздуха Gпр1, приходящийся на постоянных сотрудников, составит:
Gпр1 = Nчел · Gчел = 2000 · 60 = 120 000 м3/ч.
Долю приточного воздуха, приходящуюся на посетителей и для обслуживания прочих помещений, как и прежде, примем равной 50%. Общий расход приточного воздуха Gпр на объекте составит:
Gпр = 1,5 · Gпр1 = 1,5 · 120 000 = 180 000 м3/ч.
Примерно такой и должна быть производительность приточных установок на объекте.
После определения производительности систем вентиляции следует проверить воздушный баланс в здании — суммарные расходы воздуха всех приточных и вытяжных систем должны совпадать. Отклонение на величину до 10% допустимо, выше — повод задуматься о причинах такого дисбаланса.
Так, на одном из объектов вентиляционное оборудование уже было подобрано, рабочая документация практически завершена, но в какой-то момент заметили, что производительность «приточки» на 25% ниже, чем у «вытяжки». При этом во всех помещениях была и приточная, и вытяжная вентиляция, и таблица воздухообмена включала полный список помещений. Все говорило в пользу того, что расходы должны совпадать. Как выяснилось, ошибка крылась в арифметике — суммируя поэтажные расходы воздуха, проектировщик упустил один этаж «по притоку», что и привело к заниженному расходу. Хорошо, что дело не дошло до закупки оборудования, — ошибка была выявлена раньше.
Следующий вопрос — аэродинамическое сопротивление систем вентиляции. Полноценный расчет аэродинамики — задача трудоемкая, и на уровне главного инженера проекта ею заниматься необязательно. Но навык оценки «на глазок» полезен.
В системах вентиляции производительностью до 1000 м3/ч сопротивление системы может составлять
300–500 Па,но едва ли составит
1000–1500 Па. В свою очередь, в системах производительностью в десятки тысяч кубометров воздуха в час сопротивление составит
1000–2000 Па, но уж точно не
300–500 Па.
Анализ уже реализованных проектов показывает, что зависимость аэродинамического сопротивления от расхода воздуха в приточных системах вентиляции примерно следующая:
до 000 м3/ч:
200–600 Па;
до 10 000 м3/ч:
500–1500 Па;
до 100 000 м3/ч:
1000–3000 Па.
Аэродинамическое сопротивление вытяжных систем на
20–40% ниже аэродинамического сопротивления приточных систем. Это объясняется отсутствием фильтра, нагревателя, охладителя и других элементов.
Виды и габариты вентиляционных установок Из всего многообразия вентиляционного оборудования можно выделить четыре вида установок:
Подвесные наборные системы вентиляции круглого сечения — до 1500 м3/ч.
Подвесные наборные системы вентиляции прямоугольного сечения — от 800 до 7000 м3/ч.
Подвесные комплектные системы вентиляции — от 800 до 7000 м3/ч (см. рисунок 3).
Напольные комплектные вентиляционные установки — от 3000 м3/ч (см. рисунок 4).
Данная классификация конкретизирует сразу два параметра будущей системы — ее местоположение и методику подбора. Подвесные установки монтируются под потолком, поскольку имеют относительно небольшие габариты и массу, тогда как на полу монтируется более тяжелое и габаритное оборудование.
И наборные, и комплектные установки подбираются проектировщиком поэлементно, но в итоговой спецификации выглядят по-разному. Наборные системы представляют собой перечень элементов и их моделей. Комплектные системы представляют собой одно изделие с уникальным шифром, по которому производитель оборудования способен полностью идентифицировать его комплектацию. Для каждого вида вентиляционных установок полезно знать их максимальные габариты — это поможет грамотно выбирать место их установки в здании:
Подвесные наборные системы вентиляции круглого сечения обычно имеют диаметр от 100 до 315 мм. Длина полноценной приточной системы составляет
2,5–3 метра, но она может быть собрана с поворотами, что увеличивает ее гибкость. Монтируются в пространстве подшивного потолка в коридорах и технических помещениях.
Подвесные наборные системы вентиляции прямоугольного сечения обычно имеют габариты от 500 × 250 до 800 × 500 мм. Длина полноценной приточной системы составляет около 4 метров, и она также может быть собрана с поворотами, что увеличивает гибкость системы. Устанавливаются в пространстве подшивного потолка в коридорах и технических помещениях.
Подвесные комплектные системы вентиляции имеют малую высоту (от 300 до 700 миллиметров) при увеличенной ширине (от 600 до 1200 миллиметров) и малой длине (от 800 до 1500 миллиметров). Однако из-за малой длины в их состав не входят шумоглушители — до и после вентилятора, — их следует предусматривать отдельно. Монтируются в пространстве под потолком в технических помещениях, реже — в коридорах.
Габариты напольных комплектных вентиляционных установок зависят от комплектации и производительности системы и могут составлять от 1000 × 1000 × 2000 до 2000 × 3000 × 10000 миллиметров. Размещаются на полу в венткамерах.
Начало работы над объектом
Работа над объектом начинается с анализа исходных данных, расчета укрупненных показателей и выбора подходящих видов систем. Обладая укрупненными показателями, легко отбирать подходящие решения и быстро предлагать концепции систем вентиляции и кондиционирования.
Предположим, перед нами коттедж с четырьмя спальнями, двумя детскими, кабинетом и гостиной. Объект «тянет» на 1000 кубометров свежего воздуха в час: четыре спальни по 2 человека, две детские по одному ребенку, кабинет на одного человека и гостиная на семью из четырех человек. Итого 15 человек по 60 кубометров воздуха в час, то есть 900 м3/ч. На такой расход воздуха разумно предусмотреть систему вентиляции диаметром 315 миллиметров или комплектную подвесную приточно-вытяжную установку. Система кондиционирования — мини-VRF с внутренними блоками настенного или канального типа в зависимости от пожеланий заказчика.
Другой пример — 6-этажный бизнес-центр с общей площадью офисных помещений 6000 квадратных метров. Это приблизительно 1000 сотрудников, которым требуется 60 000 кубометров свежего воздуха в час, а с учетом прочих помещений — 90 000 м3/ч. Для обеспечения такого расхода воздуха желательно предусмотреть две или три крупные напольные комплектные приточно-вытяжные установки, монтируемые в венткамерах.
Средняя величина теплопритоков, приходящаяся на площадь в 6000 квадратных метров, составляет 6000 м2·150 Вт/м2 = 900 кВт. С учетом прочих помещений — на 40% больше, то есть около 1,3 МВт. Для отвода такого количества теплоизбытков потребуется чиллерная система. Вероятнее всего, система будет двухконтурной с внутренним водяным и внешним гликолевым контурами. Сам чиллер будет установлен на кровле здания или во дворе, а гидравлическая развязка между контурами (пластинчатый теплообменник) и насосная станция для обоих контуров — в помещении насосной.
Аналогичные расчеты главный инженер проектов проводит и по другим инженерным системам здания, формируя структуру каждой из систем. Далее, в процессе разработки рабочей документации инженеры-проектировщики уточнят полученные цифры, но быстрая укрупненная оценка позволяет сделать первые концептуальные выводы, а впоследствии оперативно проверить точность инженерных расчетов.
Взаимосвязь инженерных систем
Следующим шагом после определения типов систем является установление взаимосвязей между ними. Для работы системы вентиляции и кондиционирования требуются как минимум следующие связи:
строительная готовность,
электрическая мощность,
интеграция с системой диспетчеризации,
интеграция с системой пожарной сигнализации.
Существуют и более мелкие вопросы, например, точка подключения дренажа к системе водоотведения, но вопросов с ними, как правило, не возникает — для решения вопроса проектировщику СКВ достаточно дать местоположение стояка системы канализации.
Строительная готовность подразумевает наличие фундаментов, отверстий и шахт в местах прокладки коммуникаций и установки оборудования. Данные места должны контролироваться главным инженером проекта и согласовываться с ним.
Уже на этапе концептуального проектирования должна быть заложена необходимая электрическая мощность для питания систем вентиляции и кондиционирования. В системах электроснабжения не рекомендуется подключать разнотипные нагрузки от одного щита. Именно поэтому организуются поэтажные щиты различного назначения — освещения, компьютерных розеток, а также питания внутренних и наружных блоков кондиционеров.
В целях полноценной интеграции СКВ с системами диспетчеризации и пожарной сигнализации необходимо предусмотреть организацию нескольких каналов связи для передачи соответствующих сигналов.
Ведение проекта
В процессе ведения проекта главный инженер должен обращать внимание на следующие моменты:
изменение основного оборудования;
изменение взаимосвязей между инженерными системами.
В обоих случаях необходимо выяснить причину изменений, попытаться спрогнозировать последствия такого решения и провести актуализацию заданий смежникам в лице проектировщиков других инженерных систем.
Предположим, в силу тех или иных причин проектировщики СКВ сдвинули чиллер на кровле на несколько метров в сторону. Налицо изменение взаимосвязей между инженерными системами, а значит, необходимо своевременно поставить смежников в известность и провести с ними, и в первую очередь со строителями, все необходимые согласования. Инициатором здесь должен выступать главный инженер проекта. Наилучший формат — еженедельные совещания. Общение проектировщиков напрямую — тревожный сигнал, который говорит о том, что звено главного инженера ослабло. Этот же вывод напрашивается и в том случае, когда взаимодействия между «смежниками» нет вообще и «каждый проектирует что хочет».
Заключение
Главный инженер проекта — ключевое звено, отвечающее за концепцию решения, координацию инженеров-проектировщиков и взаимосвязь с заказчиком. Для качественного ведения проекта ему следует знать основные конфигурации и укрупненные параметры каждой инженерной системы. Эти же знания помогают избежать принципиальных ошибок, которые могут быть совершены в ходе проектирования.
Еще один критерий успешного проекта — коммуникация между смежными инженерами, налаженная через главного инженера проекта. Такой подход позволяет всей команде инженеров двигаться в одном направлении, эффективно решая текущие задачи и быстро реагируя на вынужденные изменения в той или иной подсистеме.