CC BY
56
УДК 697.948
И.А. Хурин
старший преподаватель СамГТУ, г. Самара, РФ С.В. Колмогоров ассистент СамГТУ, г. Самара, РФ
ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОЗДУХА В ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМАХ
Аннотация
В настоящей статье рассматривается два способа очистки и обеззараживания воздуха в системах приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования, которые могут быть применимы и отвечают требованиям санитарно-эпидемиологической безопасности. Рассматривается целесообразность применения фильтрационных технологий или систем обеззараживания - УФ технологии в зависимости от режима эксплуатации объекта.
Ключевые слова:
Обеззараживание воздуха, бактерицидная ячейка, фильтр сверхвысокой эффективности, инфекции передающиеся аэрозольным путём, инактивация микроорганизмов.
В настоящее время, в условиях пандемии COVID-19 (как и многие виды инфекций передающихся аэрозольным путём) остро встал вопрос о поддержаний в помещении очищенного и обеззараженного воздуха, для создания благоприятных условий в местах присутствия большого количества людей, таких как: многоквартирные дома, общественные и административные здания, промышленные производства, которые представляют из себя зоны высокой аэробиологической опасности. Системы вентиляции и кондиционирования, в условиях настоящей санитарно-эпидемиологической безопасности, являются практически идеальными устройствами для распространения инфекционных заболеваний, такими как COVID -19. Так как, в соответствии с требованиями п. 4.17 СП 118.13330.2012 «Общественные здания и сооружения» в общественных зданиях следует предусматривать системы вентиляции и кондиционирования, обеспечивающие температуру, влажность, очистку и обеззараживание воздуха, в настоящей статье, мы рассмотрим варианты очистки вентиляционного воздуха от болезнетворных бактерий и микробов.
Обеззараживать в системах вентиляции необходимо в приточных системах, в системах с рециркуляцией а так же в вытяжных системах, для предотвращения попадания вредоносных бактерий из помещений на улицу. Для обеззараживания возможны следующие решения:
1. Применение в системах вентиляции фильтров высокой степени очистки
2. Применение в системах вентиляции бактерицидных модулей для обеззараживания воздуха.
Остановимся на каждом варианте подробнее.
Вариант №1 Применение в системах вентиляции фильтров высокой степени очистки
Для качественной очистки воздуха используются различные виды воздушных фильтров для систем вентиляции .
Фильтры бывают следующих видов:
• общего назначения -этот вид не улавливает микроорганизмы;
• специального назначения -они используются в случаях, когда к чистоте воздуха на каком-либо производстве, в лаборатории, быту предъявляются повышенные требования.
По степени очитки фильтры делятся на различные классы, которые точно указывают на их возможности. Классификация показывает, какая часть загрязнений какого размера задерживается.
Фильтры общего назначения всегда применяются в системах вентиляции и являются только пылезадерживающими, поэтому не будем останавливаться на их подробном рассмотрении, а перейдём к
фильтрам специальным, которые могут очистить воздух от бактерий и т.п. загрязнений.
Для систем вентиляции это следующие классы:
• Н-классы -сюда относятся все приспособления, обладающие высокой эффективностью;
• и-класс -изделия обладают сверхвысокой эффективностью.
Фильтрующие устройства указанных классов способны решать ряд специальных задач, например, применяться в помещениях, где могут находиться люди с ослабленным иммунитетом или страдающим аллергией, помогут избежать возможностей заражения различными инфекциями. Такие фильтры обладают наибольшей эффективностью, чем модели общего назначения (так например фильтры Ш7, улавливают 99,999995% загрязнений.), но и их стоимость существенно выше обычных.
Таблица 1
Классификации фильтров в зависимости от класса осуществляемой очистки [5]
Степень очистки ГОСТ Р 51251-99 Тип фильтра Применение
Высокоэффективная (НЕРА) H10 H11 H12 H13 H14 ФВА-I ФВА-II ФВА-HC ФВА-TM-HOOD Фильтры абсолютной очистки применяются для чистых зон, чистых помещений. В фармацевтической и электронной промышленности, в качестве "финишных" фильтров, для решения проблем санитарии, гигиены и микроклимата в лечебных учреждениях (операционные); на АЭС; при производстве продуктов питания (бродильные отделения), лекарств и т.п.
Сверхвысокая (ULPA) U15 U16 U17 ФВА-I ФВА-II Фильтры окончательной очистки воздуха в помещениях с самыми высокими требованиями к чистоте воздуха
Фильтры указанные в таблице 1 могут использоваться только при двухступенчатой предварительной очистке.
HEPA-фильтры представляет собой гофрированную фильтровальную бумагу на основе ультра- и микротонкого стекловолокна. За счёт нелинейного расположения волокон и разницы в их длине и ширине воздух через выходной фильтр HEPA проходит многократно. Использование в фильтрующем материале стеклянных волокон диаметром 0,25...1,0 мкм позволяет, варьируя соотношение содержание волокон различной толщины, получать материалы требуемой эффективности (вплоть до 99,9995%), с оптимальным сопротивлением потоку воздуха и обладающие рядом ценных эксплуатационных характеристик, таких как: трудногорючесть, термостойкость, высокоразвитая поверхность волокон и, как следствие, высокая пылеёмкость. Поверхность таких изделий, как правило, покрывается химическими растворами для угнетения различных видов бактерий.
Используются везде, где есть повышенные требования к качеству воздуха. Поскольку они успешно избавляют от аллергенов (спор, пыльцы, шерсти, домашней пыли, других), то часто применяются в быту.
Из минусов применения НЕРА фильтров, их высокая стоимость по сравнению с фильтрами тонкой очистки и необходимостью частой замены предварительных фильтров, для обеспечения долговременной работы НЕРА фильтров.
В случае, если нужна максимальная эффективность очистки, то следует выбрать фильтры ULPA, которые обладают одинаковым с HEPA принципом действия, но способны улавливать более тонкие частицы.
ULPA фильтры в соответствии со своими характеристиками относятся к группе U, класс очистки ГОСТ Р ЕН 1822-1-2010. Эффективность фильтров очистки воздуха ULPA зависит от класса фильтра: Ш5,Ш6,Ш7 и составляет от 99,9995% до 99,999995% с величиной проскока от 0,0005% до 0,000005%. Задача фильтров очищать воздух до сверхвысокого стандарта стерильности. Очистка воздуха от мелкодисперсной пыли происходит путем касания волокон фильтровального материала и дальнейшим налипанием между собой, в дальнейшем эффективность фильтра даже растет, но увеличивается перепад давления на фильтре, уменьшая при этом производительность прибора.
Применение в системах вентиляции тонкой очистки механическими фильтрами кроме высокой стоимости самих фильтров весьма энергозатратно, требует высокой квалификации обслуживающего персонала. Фильтры, которые улавливают бактерии и вирусы, производители рекомендуют после использования утилизировать как биологические отходы повышенной опасности, что так же не дёшево (т.к. использованные фильтры должны быть правильно упакованы, перевезены спецтехникой до места утилизации, и утилизированы в соответствии с правилами, утверждёнными Главной государственной ветеринарной инспекцией Российской Федерации). То есть в целом процесс улавливания вирусов и бактерий является весьма затратным.
Вариант №№2 Применение в системах вентиляции бактерицидных модулей для обеззараживания воздуха.
Для очистки вентиляционного воздуха от микроорганизмов современный рынок предлагает секции для ультрафиолетового обеззараживания воздуха в системах вентиляции. Они безопасны в использовании, имеют высокую производительность обеззараживания и большой срок службы, а так же широкий модельный ряд.
Бактерицидная ячейка представляет из себя панель из нержавеющей стали, на которой смонтированы бактерицидные амальгамные лампы, защищенные от случайного удара каркасом из нержавеющего прутка, с другой стороны панели смонтирован блок питания, управления и контроля, состоящий из электронных пускорегулирующих аппаратов, системы защиты от перегрева и короткого замыкания, а также световой индикации режимов работы установки.
Процесс обеззараживания воздуха в системах вентиляции с помощью ячеек безопасен, так как в амальгамных лампах отсутствует жидкая ртуть, что позволяет обеззараживать воздух без риска распространения ядовитых паров ртути при случайном повреждении колбы лампы. Особенность амальгамных ламп в том, что рабочее вещество в ней это амальгама, которая находится в связанном состоянии.
Данные устройства представлены на рынке несколькими производителями, их производительность колеблется в диапазоне от 1300 м3/час до 25000 м3/час.
Заявленная эффективность обеззараживания воздуха по бактериям до 99,9% .
Секции бактерицидной обработки воздуха возможно встроить как в проектируемые, так и в существующие системы приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования или в отдельные участки воздуховодов.
При выборе необходимого бактерицидного модуля учитываются его производительность обеззараживания воздуха (м3/час), зависящая от значения объемной дозы УФ облучения (Дж/м3) при заданном уровне бактерицидной эффективности (%), необходимой для инактивации микроорганизмов. В таблице 2 приведён подбор производительности бактерицидных секций (в качестве примера взят производитель «Мегалит») для систем вентиляции для санитарно-показательного микроорганизма Staphylococcus aureus).[4]
Таблица 2
Выбор производительности секций
Наименование Производительность, м3/час, при бактерицидной эффективности по Staphylococcus Aureus (SA, %) и объемной дозе Hv (Дж/м3)
SA 80% (90 Дж/м3) SA 85% (106 Дж/м3) SA 90% (130 Дж/м3) SA 95% (167 Дж/м3) SA 99% (256 Дж/м3) SA 99,9% (385 Дж/м3)
Мегалит-2 2 100 1 900 1 700 1 600 1 400 1 300
Мегалит-3 3 900 3 500 3 100 2 700 2 400 2 300
Мегалит-4 5 700 5 100 4 600 4 000 3 600 3 500
Мегалит-5 7 900 7 100 6 300 5 500 4 800 4 700
Мегалит-6 10 000 9 000 8 000 7 000 6 200 6 000
Наименование Производительность, м3/час, при бактерицидной эффективности по Staphylococcus Aureus (SA, %) и объемной дозе Hv (Дж/м3)
SA 80% (90 Дж/м3) SA 85% (106 Дж/м3) SA 90% (130 Дж/м3) SA 95% (167 Дж/м3) SA 99% (256 Дж/м3) SA 99,9% (385 Дж/м3)
Мегалит-7 12 400 11 100 9 800 8 500 7 400 7 200
Мегалит-9 16 800 15 100 13 400 11 600 10 300 10 000
Мегалит-10 18 800 16 900 15 000 13 100 11 600 11 300
Мегалит-12 29 000 26 000 23 000 20 000 17 500 17 000
Мегалит-16 43 000 38 500 34 000 29 400 25 800 25 000
В случае обеззараживания воздуха от других микроорганизмов необходимо пользоваться справочными данными из таблиц производителей бактерицидных секций, значений антимикробной поверхностной и объемной доз облучения при различной бактерицидной эффективности для различных микроорганизмов. Доза облучения меняется в зависимости от количества ламп в секции. Для значительного увеличения УФ дозы облучения (Дж/м3) возможно последовательное соединение секций. При не возможности установить бактерицидный модуль в помещении венткамеры, возможна установка модулей по веткам систем вентиляции, по этажам, по блокам (в зависимости от необходимости очистки от бактерий вентиляционного воздуха) и т.д., что упрощает применение установок такого типа в системах вентиляции.
Для подбора фильтра бактерицидной обработки разработана методика, в соответствии с разделом 6.3 Бактерицидные установки Руководства Р 3.5.1904-04 «Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях».
Применение в системах вентиляции бактерицидных модулей, позволяет обеспечить высокоэффективную очистку вентиляционного воздуха, а так же обеззараживание воздуховодов систем вентиляции. Отсутствует возможность накопления болезнетворных бактерий и вирусов на обеззараживающем воздух оборудовании, что позволяет отказаться от утилизации отходов. Отслужившие свой срок амальгамные лампы не утилизируются как биологические отходы повышенной опасности, а отправляют на переработку, в отличие от любых фильтровальных материалов.
К минусам можно отнести расходы на электроэнергию, необходимую для работы бактерицидных модулей и большое количество применяемых модулей при очистке и удалении вентиляционного воздуха из помещения.
Выводы
Оба рассмотренных способа обеззараживания воздуха в системах приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования, применимы и могут обеспечить условия требования санитарно-эпидемиологической безопасности.
С точки зрения эксплуатации предпочтительно применение бактерицидных УФ модулей, но это влечёт первоначальные высокие затраты на приобретение и монтаж оборудования, но позволит отказаться от последующих высоких затрат на утилизацию.
Применение механических фильтров сверхвысокого стандарта стерильности по первоначальным затратам предпочтительнее, но имеет ощутимые эксплуатационные затраты связанными с необходимостью замены и утилизации фильтровальных материалов.
На сегодняшний день рационально при проектировании систем обеззараживания отталкиваться от режима эксплуатации объекта. Если это объект периодического действия, с неполной загрузкой целесообразно применять фильтрационные технологии. В случае постоянной эксплуатации систем обеззараживания - УФ технологии.
Список использованной литературы: 1. Руководство Р 3.5.1904-04. «Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях», М., 2004;
2. СП 118.13330.2012. «Общественные здания и сооружения» Актуализированная редакция СНиП 31-062009 (с Изменениями N 1-4), М., 2014;
3. В. В. Якименко, «Обеззараживание воздуха в системах ОВК общественных зданий», технологическая дирекция НПО «ЛИТ», АВОК №8'2014, Режим доступа: https://www.abok.m/for_spec/artides.php?шd=5985 свободный - (дата обращения: 01.05.2020).
4. Бактерицидные секции «Мегалит» для обеззараживания воздуха в системах вентиляции и кондиционирования, режим доступа: https://www.bakt.ru/ventilation/megalit, свободный - (дата обращения: 06.05.2020)
5. Совет инженера, интернет энциклопедия по обустройству сетей инженерно-технического обеспечения, режим доступа: https://sovet-ingenera.com/wp-content/uploads/2017/11/klassi-filtrov.jpg, свободный - (дата обращения: 06.05.2020).
© Хурин И.А., Колмогоров С.В., 2020
УДК 62
А.С. Чижков
студент магистратуры СПбГАСУ, г. Санкт-Петербург, РФ К. В. Юкова студент магистратуры ОГУ, г. Оренбург, РФ
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПУТЕМ ЭНЕРГОМОДЕЛИРОВАНИЯ
Аннотация
В строительстве, как и в многих других областях существуют некие стандарты или же типовые проекты и решения. Очень удобно использовать такие проекты, ибо они требуют куда меньших трудозатрат, нежели проект с чистого листа. Одним из явных минусов можно назвать лишь внешнюю идентичность. Некоторые очень крупные строительные компании просто используют различные типовые решения одновременно, что позволяет им мешать принятые заранее стандарты между собой, и, сохраняя индивидуальность каждого объекта, возводить квартал за кварталом. Это удобно и для обслуживающих компаний, ведь не нужно будет вникать в ход мыслей инженера, чтобы понять его творение раз за разом. Но есть ряд моментов, которые важно учитывать, при строительстве типовых объектов, и один из них -ориентация здания по сторонам света.
В данной статье будет рассмотрен типовой проект школы, на основе которого уже возведено несколько учреждений в Санкт-Петербурге и Ленинградской области. А также будет взято во внимание и программное обеспечение, которое позволяет определить энергетическую эффективность того или иного принятого решения, что удобно в те моменты, когда без расчетов невозможно понять по какому именно пути следует идти.
Ключевые слова
Энергосбережение, энергомоделирование, Building Energy Modeling
В 21 веке, в эпоху развития программирования и цифровых технологий в целом, очень много отраслей используют вычислительные возможности компьютера не только с целю построения визуальных моделей, но и расчетных систем. И если, совсем недавно, в строительстве использовались только чертежные ПО, для более удобного переноса идей и расчетов из головы инженера или конструктора в электронную модель, а затем и на бумагу, то сейчас цифровых возможностей у инженера куда больше. Нынешние программные
-( " )-
