Рассматривается подход к организации системы энергосберегающей вентиляции химической лаборатории и интеграции ее в общую систему вентиляции здания. Рассмотрены проблемы, возникающие при интеграции, описаны способы и методы их решения. Рассмотрена возможность использования технологий «cleanroom» и Integrated Control and Safety Systems.
Ключевые слова : интеграция, система вентиляции, безопасность эксплуатации, энергоэффективность.
The approach to the organization of the ventilation system of the chemical laboratory and its integration into the general ventilation system of the building is considered. The problems arising during integration are considered, methods and methods of their solution are described. The possibility of using «cleanroom» and Integrated Control and Safety Systems technologies is considered.
Keywords : integration, ventilation system, operational safety, energy efficiency.
Среди всего многообразия инженерно-технических систем обеспечения лабораторных производств, немаловажную роль играет система вентиляции. Каждое лабораторное здание представляет собой самостоятельную проблему, в связи с этим систему вентиляции следует выбирать с учетом его специфики.
Системы вентиляции в современном производстве поддерживают необходимые параметры микроклимата на должном уровне. К таким параметрам можно отнести влажность и температуру воздуха в помещении, концентрацию газов, содержащихся в воздухе (азот, кислород, углекислый газ), а также веществ, выделяющихся в парообразном состоянии на производстве [1].
Для защиты персонала от воздействий токсичных или опасных веществ следует осуществлять принцип прямоточности. Он состоит в подаче и удалении 100 % наружного воздуха (без рециркуляции воздуха) и в поддержании постоянства расходов посредством одновременного (и непрерывного) действия всех вытяжных устройств, причем воздушные потоки должны двигаться в направлении от помещений с меньшей загрязненностью к помещениям с большей загрязненностью. Выброс в атмосферу опасных веществ предотвращается фильтрацией удаляемого воздуха и (или) их улавливанием. [2]
В результате длительного воздействия агрессивных сред, система вентиляции и ограждающие конструкции помещения сильно изнашиваются, а часть технологического оборудования морально устаревает. Кроме того, с течением времени нормативно-техническая документация актуализируется, а требования к лабораториям такого типа изменяются. Все эти факторы приводят к необходимости рассмотрения новых способов и решений в проектировании таких помещений.
Поскольку лаборатории химической безопасности имеют более высокие требования по составу воздуха (процентному содержанию его компонентов относительно друг друга), влажности и скорости смены воздуха в помещениях, то очевидно, что данная лаборатория должна иметь отдельный от основной системы вентиляции здания приток воздуха. Поскольку данный приток необходимо регулировать, а также при необходимости повышать/понижать влажность воздуха, реализовать приток воздуха имеет смысл только при помощи принудительной вентиляции со встроенной функцией кондиционирования. Причём в целях пожарной и общей безопасности точки забора и вывода воздуха для лаборатории должны быть разнесены относительно подобных точек основной вентиляции [3, 4].
В точках установки лабораторного оборудования необходимо организовать местную вытяжку с датчиками загазованности места и скорости воздуха. Обязательна установка дистанционного модуля автоматического пуска с таймером включения/выключения (на базе отдельного контроллера для каждой лаборатории). Данное решение позволит обесточить лабораторию в случае, если при аварии персонал не сможет попасть в помещение лаборатории. Воздуховод основной вентиляции в месте притока и вытяжки воздуха в лаборатории необходимо оснастить автоматическими воздушными заслонками на случай общей аварии в лаборатории.
На случай местной аварии каждое рабочее место также должно оснащаться автоматической заслонкой в месте вытяжки воздуха. Внутри помещения лаборатории давление должно быть пониженным, на 5–10 паскалей ниже, чем в остальной части комплекса. Так повышается КПД вытяжки отработанных воздушных масс. Для мониторинга давления требуется установить датчик давления воздуха, общий для всего помещения лаборатории.
Питание лаборатории производится отдельно от альтернативного источника электроэнергии, оборудуется специальными средствами пожаротушения (углекислотными огнетушителями для сохранения оборудования лаборатории) и дополнительными датчиками пожарной сигнализации. Данные решения осуществляются для предотвращения внезапного отключения вентиляции лаборатории в случае аварийной ситуации.
Необходимо, при помощи вышеописанных средств, применять технологию «Чистого помещения» (Сleanroom) для качественного контроля за содержанием бензольных соединений в помещении [5].
Данная технология основывается на использовании помещений, в которых контролируется концентрация аэрозольных частиц и другие параметры, например, температура, влажность и давление. Такие помещения, как правило, строятся и используются так, чтобы свести к минимуму поступление, генерацию и накопление данных частиц внутри помещения.
Организованная система вентиляции должна управляться и регулироваться при помощи отдельного логического контроллера, идентичного по производителю и модели контроллерам, используемым для управления процессами в общей системе вентиляции. Диспетчерский уровень автоматизации необходимо объединить с диспетчерским уровнем системы управления общей вентиляции для повышения энергоэффективности, согласно стандартам Integrated Control and Safety Systems (ICSS).
Реализуемая в системе вентиляции рекуперация энергии может значительно повысить энергоэффективность вентиляции независимо от масштабов интегрируемой системы [3].
Однако для данных лабораторий критически важно, чтобы точки забора свежего и выброса отработанного воздуха были разведены друг от друга, чтобы отработанный воздух не попадал обратно в помещение лаборатории. Поэтому рекуперация воздуха, основанная на комплексной приточно-вытяжной системе вентиляции воздуха в данной лаборатории невозможна.
Таким образом, интеграция дополнительных установок и даже подсистем в системах современной промышленной вентиляции имеет определённые недостатки, затрагивающие аспекты энергоэффективности и простоты эксплуатации. Однако разнесение определённых функций между несколькими подсистемами позволяет повысить безопасность эксплуатации как всей системы, так и отдельной установки, особенно если для данных установок используются различные подходы и стандарты безопасности.
Литература:
- ГОСТ Р ИСО 14644–1–2017. Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. — М., 2017.
- Зокиров З. Б. и др. Регулирование давления воздуха в помещениях химической лаборатории. В сборнике: Избранные доклады 63-й Университетской научно-технической конференции студентов и молодых учёных. 2017. С. 741–746.
- Казаченко А. Э., Петров А. А. Вентиляция химической лаборатории. В сборнике: Международная научно-техническая конференция молодых ученых. Белгород, 2020. С. 1121–1125.
- Косачёв А. Д., Широков А. А. Разработка системы вентиляции химической лаборатории. Материалы всероссийской научно-технической конференции: в 2 т. Пермь, 2021. С. 413–418.
- Чаганов А. Б., Куклина М. Г. Технология устройства систем вентиляции в лаборатории. Дневник науки. 2019. № 5 (29). С. 59.
