Табл. 1. Выбор диаметра воздуховода
Системы центрального пылеудаления (ЦП) применяются в России не первый год и сегодня стали весьма технологичными, а подход к их установке уже сформировался и представляет собой точный и понятный бизнеспроцесс. Однако у отечественного арендатора, приобретающего офис, в списке приоритетов не значатся понятия экологии и микроклимата помещений. Возможно поэтому среди большинства проектных и архитектурных организаций бытует мнение, что системы ЦП, якобы, не оправдав себя на Западе, не получили серьезного распространения и в России.
Это представление зачастую мешает закладке систем ЦП в техническое задание даже тех зданий и сооружений, где, по тем же западным меркам, оно должно быть установлено в обязательном порядке. Вот почему вопросы эксплуатации и ремонта систем ЦП можно рассматривать только на объектах советской эпохи, в большинстве своем — на гостиницах («Космос», «Международная», «Прибалтийская» и т.д.). Рассмотрим основные принципы подбора и проектирования оборудования, некоторые аспекты его эксплуатации и ремонта.
Конструкция и принцип действия
В общем случае система ЦП включает в себя: сепаратор; силовой блок (мотор); микропроцессор; воздуховоды; решетку пневмовыхлопа; резистивные платы; пневморозетки; уборочный комплект; систему управления и диспетчеризации. Центром системы являются силовые блоки и сепараторы. Силовые блоки или моторы с сепаратором размещаются в техническом помещении здания.
От системы прокладываются воздуховоды различных диаметров (50–100 мм) с выходами на пневморозетки (пневмоклапаны), вдоль воздуховодов располагается управляющий кабель. При подсоединении шланга к пневморозетке сигнал по электрокабелю поступает вначале на резистивную плату, затем на микропроцессор. Последний включает мотор и определяет частоту его вращения, которая зависит от количества подключившихся операторов, увеличивая или уменьшая частоту вращения одного мотора или подключая последовательно следующие, находящиеся в каскаде.
Поступающий воздух проходит очистку в сепараторе и выводится на улицу через решетку пневмовыхлопа диаметром 63–100 мм.
Сепаратор. Сепаратор — устройство, через которое проходит вся грязь и пыль, собранная уборщицами в помещении. Его задача — очистить воздух и вывести наружу через решетку пневмовыхлопа то, что не поддается фильтрации. Современные сепараторы пыли состоят из: уравнительного клапана для регуляции потока разряженного воздуха; металлического пылесборника на колесиках и магнитного термозащитного выключателя на пульте управления; программируемого таймера для включения циклов самоочистки; воздушного компрессора (уровень шума примерно 65 дБ) с цилиндром для сжатого воздуха (20 л), пропускаемого через программируемые интервалы времени.
Универсальная емкость пылесборного мешка позволяет использовать простые мусорные мешки различной емкости, которые крепятся специальным магнитным кольцом. Благодаря им можно полностью избежать соприкосновения с пылью. В зависимости от емкости пылесборника сепаратор может быть рассчитан на различное количество работающих с ним операторов уборки/количество моторов.
Емкость сепаратора также определяет количество подходов к нему для выброса мусора. Современные сепараторы не снабжаются ручными защелками для отсоединения пылесборника от корпуса — это не только приводит к травмам при отсоединении, но и занимает много времени. Большинство производителей устанавливают на сепараторы механические ручки типа рычага с автоматической установкой и съемом пылесборника.
В системах ЦП реализованы две стадии очистки воздуха от пыли. На первой стадии при использовании механизма очистки «циклон» в системе остается 85–87 % всей пыли. Для второй стадии применяется фильтр картриджного типа, задерживающий частицы размером свыше 0,5 мк. Качество фильтрации различного типа фильтров практически одинаково и не сказывается на эксплуатации системы. При длительном цикле уборки устанавливаются фильтры с большой площадью фильтрации, что позволяет реже прерывать работу системы для очистки фильтра.
Выбор объема пылесборника и способа очистки фильтра. Выбор объема пылесборника зависит от удаленности помещения от зоны погрузки мусора в контейнеры и возможностей обслуживающего персонала. Настройки пульта диспетчеризации позволяют сигнализировать о необходимости выносить мусор каждые 1–99 ч фактической работы системы, что с учетом общей загрязненности помещения и его площади может означать необходимость выгрузки 10–80 кг пыли в неделю/месяц.
Способ очистки фильтра имеет большое значение. Зачастую в тендерной ситуации подрядчик может предлагать сепаратор без автоочистки, что в будущем чревато проблемами в эксплуатации системы. Фильтр необходимо чистить ежедневно по окончании уборки, иначе из-за нехватки воздуха могут выйти из строя моторы — самая дорогостоящая часть системы. Очистка фильтра вручную может производиться с помощью простого бытового пылесоса и мягкой щетки или путем тщательного промывания в прохладной воде.
В таком случае хлопковый фильтр прослужит недолго, т.к. его специальное защитное покрытие — полиэфир (в соответствии с BIAUSGC) при неаккуратном обращении истирается, что приводит к преждевременному износу фильтра. Не следует забывать и о требованиях СНиП, согласно которым проектировщики должны предусматривать отдельное помещение для осуществления очистки фильтра. Поэтому лучше использовать сепаратор с автоочисткой.
Выбор системы автоматической очистки и замена фильтров. Почти все современные сепараторы предусматривают два типа автоочистки фильтров — вибрационный и компрессорный. Предпочтительнее все-таки компрессорный тип. Если над картриджем стоит вибратор или раскачивающий механизм, результатом вибрации системы будут высокий уровень шума, низкая степень очистки (около 70 % картриджа), повышенная нагрузка на конструкцию сепаратора и износ сторонних деталей и соединений. Компрессорный тип очистки наиболее прогрессивен.
По команде с микропроцессора сепаратора компрессор набирает воздух и под высоким давлением пускает его точно по центру фильтра, что позволяет избежать вибрации системы. Воздух выпрямляет складки фильтра по всей его поверхности, высвобождая, таким образом, поры фильтра от пыли. Стоимость системы самоочистки фильтров в пределах 3000–4500, но с лихвой окупается всего за три-пять лет эксплуатации.
Производить замену фильтров следует в зависимости от количества операторов и частоты уборки — один раз в год-полтора. Если самоочистка не предусмотрена, придется менять фильтры в два раза чаще. Стоимость одного фильтра профессиональной очистки 110–350. В зависимости от алгоритма уборки и графика работы бизнес-центра подрядчик устанавливает на таймере частоту циклов самоочистки фильтров, их интенсивность и порядок работы.
Процессор сепаратора может производить принудительную очистку фильтра по мере его засорения, а затем снова запускать систему в работу или очищать фильтр по окончании уборки или перед ее началом. Режимы можно изменять с пульта диспетчеризации в помещении администратора здания.
Силовой блок. Трехфазные моторы мощностью 1,5–7,5 кВт рассчитаны на работу от одного до четырех операторов на каждый. Соединенные в каскадную систему, они могут обеспечивать одновременную работу от одного до восьми операторов уборки. При соединении в каскад моторы надо снабдить обратными клапанами в соответствии с диаметрами выходных патрубков. Клапаны устанавливаются для предотвращения холостого вращения моторов под действием воздушного потока от других работающих моторов в трассе пневмовыхлопа.
Обычно вместе с силовыми блоками поставляются глушители для снижения уровня шума, но зачастую их бывает недостаточно. Тем более что поставляемые (бесплатные) глушители в основном пластиковые с поролоновой прокладкой, перестающей гасить шум уже через три года после запуска системы. Поэтому при установке системы лучше использовать железные фирменные глушители производителя стоимостью 100–200.
Для еще большего снижения шума системы производители предусматривают установку сразу двух глушителей на каждый мотор. Глушители потребуются только в случае невозможности выполнения техзадания на шумоизоляцию помещения для установки силовых агрегатов ЦП по архитектурным или конструктивным соображениям застройщика. Современные моторы обеспечиваются магнитной термозащитой и автоматическим выключателем линии управления для удобства ежедневного обслуживания системы.
Их надо размещать в закрытых помещениях, защищенных от внешних погодных условий, повышенной влажности, резких перепадов температур. Обычно в таких комнатах предусматривается двукратный обмен воздуха. Уровень изоляции от источников тепла (таких, как батареи центрального отопления) должен соответствовать нормам IP 20. Моторы размещаются в непосредственной близости к сепаратору системы и предусматривают достаточное пространство для их инсталляции, дальнейшей эксплуатации и возможного обслуживания.
В профессиональных системах ЦП устанавливаются асинхронные двигатели с частотой вращения 2000–3500 мин–1. Вследствие малой скорости вращения такие моторы в среднем рассчитаны на 60–80 тыс. часов работы, т.е. на 30–40 лет эксплуатации на объекте площадью от 5000 до 60 тыс. м2 и на 20–25 лет на объекте площадью 50–100 тыс. м2. Большинство моторов выпускаются с преобразователем скорости — инвертором.
В первую очередь инвертор экономит электроэнергию, во вторую — сберегает сам двигатель, снижает шум во время его работы. Экономия электроэнергии может составлять до 30 % от потребляемой, что в итоге сказывается на стоимости эксплуатации системы в дальнейшем. Вопрос о необходимости инвертора становится особенно актуальным спустя 10–15 лет после начала эксплуатации оборудования. Многие производители в целях экономии средств заказчика по-прежнему выпускают заведомо устаревшие системы — без инверторов и микропроцессоров. Но недальновидные решения оборачиваются проблемами в будущем.
Пример. После ремонта здания его профиль пересмотрен, система ЦП, установленная ранее, по-прежнему функциональна, но нагрузки изменились, так же как могли измениться число операторов и сам цикл уборки. Подобная ситуация сложилась с безинверторной системой ЦП, установленной в гостинице «Космос» в 1980 г. Когда в 1990-х годах открылось казино «Космос», алгоритм уборки существенно изменился.
Так, именно из-за частой уборки казино в разных его зонах приходилось включать огромную систему, рассчитанную на 77 кВт (почти 40 операторов), тогда как в казино убирались всего один или два оператора, а излишки мощности выходили в специальный клапан отрицательного разряжения. Со временем казино пришлось отказаться от использования системы ЦП ввиду растрат электроэнергии при уборке. В итоге были приобретены профессиональные пылесосы, которые приходится менять каждые три-четыре года.
В результате любых перепланировок здания или изменения профиля помещений, смены собственников может измениться алгоритм уборки, при этом невозможность перепрограммирования системы приведет к неадекватной эксплуатации оборудования. Когда установлена система без инвертора, которую нельзя перестроить, эксплуатационная компания будет по-прежнему использовать ее на всю мощность, даже если в некоторые часы требуется мощность для меньшего количества операторов.
Современные же инверторы определяют зависимость отрицательного давления от скорости воздушного потока и регулируют частоту вращения моторов так, что мощность всасывания остается прежней, несмотря на сопротивление (падение давления) на отдельных участках трассы. Таким образом, система, варьируя частоту вращения своих двигателей, как бы предотвращает неправильное использование системы одним из операторов уборки, например, если он чистит ковер с высоким ворсом, закрывающим всю всасывающую поверхность щетки.
В этом случае отрицательное давление в системе начинает увеличиваться, на что инвертор немного сбрасывает частоту оборотов двигателя, после чего электронный преобразователь (инвертор) с системой самовентиляции и пассивной безопасности может принудительно отключить систему. Для решения проблемы распределения нагрузки применяется система ЦП с синусоидальным выходным напряжением, где установлен инвертор Telemecanique.
Эта система (двигатель Systemair Motor 06000QE) может определять местонахождение оператора по общему сопротивлению воздушного потока по отношению к изменениям отрицательного давления и задавать необходимую для уборки мощность всасывания на любую точку нахождения оператора. Даже в случае изменения алгоритма уборки здания каждый оператор независимо от времени уборки и числа одновременно работающих с ним операторов получит достаточную (ранее заданную) мощность всасывания.
Это имеет огромное значение при разрозненной, беспорядочной уборке здания и гарантирует повсеместное качество уборки глубоко засевшей пыли вне зависимости от убираемой поверхности.
Пример. По ранее заданному циклу эксплуатации уборщицы начинают уборку в 10 и заканчивают в 14 часов. Система рассчитана на десять операторов, но в какой-то день пришли на работу только восемь человек. В таком случае система без предусмотренного инвертора будет работать с мощностью, рассчитанной на работу десяти операторов, а остальную мощность выбрасывать через клапан.
Использование же инвертора снизит частоту вращения двигателей или отключит один из них, распределив между реально работающими операторами достаточную для уборки мощность. В целом инверторы в различных системах оптимизируют степень вакуума, изменяя при этом воздушный поток, и все это с минимальными потерями электроэнергии. Конечно, при существующих расценках на 1 кВт электроэнергии повсеместно применять инверторные технологии предстоит очень нескоро.
Но цены на энергоносители ежегодно растут, и скорее всего инвестиции в эту технологию будут окупаться задолго до конца срока эксплуатации системы в целом. Например, в Швеции инверторная технология, применяемая в современных системах ЦП, экономит около 200 в год, а значит, окупает себя всего за восемь лет. В странах Европы и в Японии инвертор получил свое развитие благодаря не только экономии, но и понятиям экологии эксплуатации здания.
Мотор и сепаратор системы занимают одно пространство в комнате установки системы ЦП. Силовую установку и сепаратор надо устанавливать ниже уровня основной трассы воздуховодов во избежание дополнительного сопротивления на подъеме воздуха с пылью снизу вверх. Для моторов и сепаратора важно предусмотреть подготовленную плоскую горизонтальную поверхность, не подверженную вибрации. Лучше всего для установки этого оборудования подготовить невысокие бетонные основания.
Микропроцессор
В системах ЦП применяются два типа микропроцессоров: модуляции скорости для силовых блоков с предустановленным инвертором; каскадной работы для силовых блоков без инверторов. Микропроцессор модуляции скорости позволяет изменять скорость мотора в зависимости от числа работающих пневморозеток, сигнал о работе которых подается от резистивной платы. Данный тип микропроцессора позволяет настроить четыре скорости вращения для каждого мотора, задействованного в каскаде, и может работать с моторами различных мощностей одновременно.
Для экономичных систем без установленного инвертора тоже можно увеличить срок эксплуатации двигателя почти на 25 %, используя микропроцессор каскадной работы двигателей, предназначенный для включения и выключения одного из моторов системы в соответствии с количеством задействованных пневморозеток (резистивных плат). Микропроцессор рассчитывает количество часов работы каждого из моторов и позволяет запускать их в различной последовательности, достигая одинаковой степени износа каждого из них.
В любом случае для работы микропроцессорам надо получать сигнал с резистивных плат, устанавливаемых из расчета одна плата на четыре пневморозетки. Управляющий кабель, проложенный от пневморозеток к резистивной плате и от нее на микропроцессор, имеет напряжение 12 В. В качестве примера реализации полного модуля каскадной системы пылеудаления рассмотрим несколько типов монтажа системы ЦП марки Systemair (Италия) с заданным количеством операторов, равным шести. Элементы системы могут быть выбраны исходя из следующих вариантов.
- Минимальное решение. Мотор силового блока всегда развивает максимальную мощность, при запуске не имеет устройств, ограничивающих пиковый пусковой ток. Может быть установлен сепаратор без функции самоочистки фильтра.
- Решение среднего класса. Мотор силового блока запускается с помощью электронного устройства, ограничивающего пиковый пусковой ток. Электронная разводка с резистивными платами позволяет изменять развиваемую мотором мощность в зависимости от числа работающих операторов и экономить электроэнергию. Сепаратор используется с функцией самоочистки.
- Лучшее решение. Помимо преимуществ стандартного решения за счет использования каскадного микропроцессора происходит значительное увеличение ресурса работы электродвигателей. Сепаратор имеет обязательную функцию самоочистки.
Выбор типа воздуховодов, принципы их прокладки, обеспечение пожаробезопасности. Наиболее распространены воздуховоды из антистатичного и не поддерживающего горения поливинилхлорида (ПВХ) различных диаметров. Последние подбираются исходя из объема проходящего через трубу воздуха, который зависит от общего количества задействованных на восходящем стояке операторов уборки (табл. 1). Воздуховоды изготавливаются из откалиброванного пластика толщиной 2,2 мм при диаметре 50 мм и толщиной 3 мм при диаметре 63 мм и более.
Все соединения в сети воздуховодов осуществляются с помощью специального клея, который растворяет поверхность трубы и сплавляет ее с отводом или муфтой (метод «холодной сварки»). Помимо антистатических свойств труба обладает большей гладкостью в сравнении с канализационной трубой и специальными стыковочными разъемами, не допускающими при соединении различия диаметров внутри трассы.
Трассы больших диаметров прокладываются с использованием более плавных углов и тройников, равных 45°, которые создают наименьшее сопротивление воздушному потоку. Воздуховоды малого диаметра, рассчитанные на обеспечение работы одного оператора, допускают использование и более резких поворотов, равных 90°. Сегодня ПВХ-воздуховоды — самые востребованные на российском рынке ввиду их качественных характеристик, температуры горения (388 °C), невысокой стоимости и длительного срока эксплуатации — их разрушение (потеря прочности) происходит лишь через 50 лет.
В зданиях с повышенными требованиями по пожаробезопасности надо предусматривать установку специальных противопожарных муфт перед прохождением воздуховодом перекрытия каждого этажа.
Пневморозетки. Основной принцип расстановки пневморозеток — компромисс между планировкой помещения, этикетом уборки и длиной шланга (от 6 до 12 м). На коммерческих объектах используются металлические пневморозетки. Они могут устанавливаться в стене на уровне электрических или быть напольного типа установки. Последние наиболее удобны для использования в коридорах и конференц-залах.
Для ограничения несанкционированного доступа к пневморозетке предусматриваются комплекты ключей или отмычек, прикрепляемые к уборочному шлангу. В условиях свободной планировки пневморозетки не устанавливаются до момента готовности дизайн-проекта этажей здания. В этом случае от стояка отходит трасса и перекрывает периметр этажа, после чего трассы опускаются на сооруженные стены или в перегородки помещений или, напротив, могут подняться через перекрытия в пол следующего этажа и стать напольными.
То есть с трассы, проложенной под потолком первого этажа, можно производить уборку на втором этаже и т.д., что в случае предустановленной системы ЦП является единственно правильным решением при перепродаже части здания или при условии сдачи в аренду различным арендаторам. При свободной планировке пневморозетки также могут опускаться на уровень электророзеток вместе с пожарными коммуникациями или электрикой, в т.ч. устанавливаться в обшивку несущих колонн.
В гостиницах установка пневморозеток производится внутри шкафа для одежды при входе в номер. В любом случае при планировании мест расположения пневморозеток важно руководствоваться понятиями конфиденциальности некоторых помещений (серверная комната, кассовые залы, хранилища, кабинеты руководства), комфорта находящихся там людей, принимать во внимание помещения с ограничением доступа.
Подрядная организация должна обозначить несколько типов пневморозеток в проекте с символом ее эксплуатации — с «закрытой дверью» и «открытой дверью» и по классификации «уборка во время рабочего дня невозможна» и «возможна». Правильная расстановка пневморозеток позволит сохранить алгоритм уборки и уровень поддержания чистоты на объекте.
Выбор типа включения пневморозетки. При выборе пневморозеток следует обращать внимание на тип их включения. Наиболее распространено включение при открывании клапана. В этом случае нет необходимости снабжать уборочный комплект специальной кнопкой включения системы на шланге, что отрицательно сказывается на его стоимости и сроке эксплуатации. Даже профессиональные шланги с выключателями ломаются чаще по причине использования обмотки шланга дополнительным кабелем управления.
Еще один распространенный вариант активации системы — металлическое кольцо на входном патрубке шланга, которое при подсоединении последнего замыкает контакт и активирует систему. В этом случае уборщица не может отключить систему, если находится далеко от пневморозетки, что часто не соответствует задачам по уборке.
Уборочные аксессуары. На рынке представлено большое количество уборочных аксессуаров — алюминиевых щеток и щеток из ударопрочного ABS-пластика для всех форм уборки. Первые предназначены скорее для промышленных зданий и сооружений или для офисных зданий B-класса, трехзвездочных гостиниц, кинотеатров, где квалификация персонала не столь высока. Все щетки имеют специальную противоударную защиту и прокладки во избежание порчи мебели, плинтусов и пр. Оба вида аксессуаров прослужат одинаково долго в случае их использования ежедневно — в течение десяти лет и более.
Система управления и диспетчеризации. Электронная система управления и диспетчеризации используется для удаленного контроля за работой силовых блоков и сепараторов системы и сообщает: о необходимости замены пылесборника; о необходимости проведения очередного сервисного осмотра; о неполадках в случае несанкционированного доступа; о предупредительном отключении системы; о неправильном использовании системы ЦП.
Также она позволяет настроить автоочистку фильтра, изменить ее порядок и интенсивность. Блок управления, куда поступает вся информация о работе системы ЦП, размещается в хозяйственной комнате и имеет несколько типов установки — настольный, настенный внутренний и наружный.
