Podczas gdy inżynierowie mają duże pole manewru przy projektowaniu systemów HVAC i ich dopasowaniu do nowo powstających konstrukcji, modernizacja systemów HVAC i dostosowanie ich do istniejących budynków stanowią znacznie większe wyzwanie.
Przed przystąpieniem do modernizacji systemu ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC – Heating, Ventilation, Air Conditioning) inżynierowie muszą określić, które elementy systemu powinny zostać zmodernizowane, a także zastanowić się nad tym, jak nowy sprzęt i infrastruktura pomocnicza będą komponować się w pomieszczeniach. Powinni również rozważyć, w jaki sposób dostosować systemy w istniejących budynkach do miejscowych przepisów.
Jak zdecydować w trakcie modernizacji budynków, które elementy istniejącego systemu sterowania urządzeniami HVAC mogą być wykorzystane ponownie, a które należy wymienić? Jeżeli układy sterowania powinny zostać wymienione, jak koordynowane są działania w budynkach, w których nadal funkcjonują użytkownicy wykonując swoje prace?
Najlepszą metodą oceny, czy dane urządzenia, a w szczególności urządzenia sterujące, mogą być użyte ponownie po renowacji, jest przeprowadzenie dokładnej kontroli i testów tych części istniejącego systemu sterującego, których ponowne użycie w przyszłości jest uzasadnione. Z naszego doświadczenia wynika, że przeprowadzenie badań kalibracyjnych czujników analogowych w warunkach rzeczywistych, testów działania zabezpieczeń i blokad, testów poruszenia wyjść analogowych i testów kolejności dla sterowników i pętli sterowania, to niezbędne elementy oceny istniejących sterowników. Niektóre z tych testów można przeprowadzić na wejściu systemu sterowania, po potwierdzeniu właściwego mapowania wejść czujników i raportowania. W jednym z realizowanych przez nas projektów, za radą dostawcy usług sterowania, w zakładzie nie przeprowadziliśmy oceny istniejących systemów. Przy uruchomieniu okazało się, że zainstalowane na obiekcie sterowniki uległy poważnym awariom i wymagały napraw lub wymiany. Ta nieprzewidziana sytuacja spowodowała kilkumiesięczne opóźnienia w realizacji projektu. Trzeba było bowiem przekonać wszystkie strony o zaistnieniu awarii i dopiero wtedy, gdy wszyscy byli obecni, można było zakończyć pracę.
Druga część pytania odnosi się do wymiany systemów sterowania w istniejących budynkach. Ogólnie rzecz biorąc, urządzenia sterujące można instalować równolegle do istniejących i dopasować, w czasie gdy poprzednie cały czas pracują. Po ukończeniu instalacji nowego systemu nowe elementy systemu włączane są pojedynczo lub po dwa, w ściśle określonych okienkach czasowych. Niekiedy w czasie przeprowadzania zmian systemy te pracują jednocześnie. Jednak najważniejszym elementem podejścia, minimalizującym negatywny wpływ renowacji na funkcjonowanie obiektu, jest zespołowe przeprowadzenie rozruchu i odbioru urządzeń sterujących. Personel dostawcy urządzeń sterujących, osoby upoważnione do przeprowadzenia odbioru i przedstawiciele JOT (jednostki ds. oceny technicznej) powinni być obecni przy uruchamianiu urządzeń sterujących, wspólnie zatwierdzić wszystkie tryby pracy: normalny, przejściowy i alarmowy, a także zatwierdzić nastawy pętli sterujących podczas w pełni automatycznych zintegrowanych działań. Po ukończeniu renowacji przez co najmniej 7 dni należy obserwować sposób działania systemu, aby zidentyfikować wszelkie konflikty działania, które mogłyby wpłynąć na poprawne funkcjonowanie zakładu. Zespół przeprowadzający odbiór powinien być dostępny przez cały ten czas, aby móc szybko reagować na problemy w działaniu urządzeń sterujących.
Na podstawie analizy kosztów w perspektywie całego cyklu życia budynku, który system zazwyczaj „wygrywa” w przypadku różnych typów obiektów? Innymi słowy, który system ma najniższy koszt cyklu życia?
Odpowiedź na to pytanie nie jest jednoznaczna. Zależy to w dużej mierze od rodzaju zakładu i jego schematu funkcjonowania, struktury oraz stopnia zużycia mediów i planowanego czasu eksploatacji budynku. Trzeba mieć jednak świadomość, żeaby inwestycja zaczęła się zwracać konieczny jest upływ wielu lat. Dlatego w przypadku budynków administracji publicznej z długim okresem eksploatacji, przy modernizacji bierzemy pod uwagę droższe, ale bardziej wydajne systemy. W przypadku obiektów handlowych lub bardziej tymczasowych budynków, najlepszą alternatywą są systemy o najniższym koszcie początkowym, szczególnie jeśli mamy dostęp do tanich źródeł prądu i gazu.
W jaki sposób można ocenić i przygotować istniejące komponenty, które będą podłączone do nowej sieci? Np. czy przy podłączaniu nowych kanałów instalacji do istniejącej, ta istniejąca powinna być wyczyszczona? Jeżeli ma ona izolację wewnętrzną, jak oceniana jest jej czystość, kwestie jakości powietrza itd.?
Zazwyczaj istniejąca instalacja jest zachowywana wszędzie tam, gdzie jest to uzasadnione, ze względu na koszt instalacji i związanych z nią renowacji. W takim przypadku zalecamy kilka strategii. Po pierwsze należy przeprowadzić inspekcję instalacji pod kątem zabrudzeń, rozwoju drobnoustrojów i stanu istniejącej izolacji wewnętrznej. Jeżeli jakiekolwiek problemy z jakością powietrza zostaną zgłoszone w budynku, należy przeprowadzić badanie jakości powietrza, aby zabezpieczyć zarówno projektanta, jak i właściciela budynku i ustalić wartości bazowe. Warto zauważyć, że zwiększenie prędkości przepływu powietrza w instalacji, która będzie zostawiona, często sprzyja pojawieniu się problemów, które wcześniej nie byłyby widoczne do uruchomienia zmodernizowanego systemu (np. drobne wycieki, straty). W niektórych projektach wewnętrzne wyłożenie przewodów jest niedopuszczalne. Jeśli takowe istnieje, konieczne jest, aby właściciel był przynajmniej o nim poinformowany i wyraził na nie zgodę, z wszelkimi zastrzeżeniami stosownymi dla tego projektu. Nie można zakładać, że istniejące wyłożenie nie spowoduje późniejszych problemów.
Należy przeprowadzić inspekcję wizualną instalacji pod kątem poluzowanych mocowań, szczególnie w wąskich miejscach. Można to również zidentyfikować dzięki wykresom i charakterystykom ciśnienia. Poluzowane mocowania należy wymienić. Takie problemy same nie znikną. Na końcu należy przygotować wykresy ciśnień (przepływ powietrza i spadki ciśnienia) dla głównej instalacji, która zostanie zachowana. Ta informacja przekazana przez przedstawicieli JOT lub pracowników wykonujących odbiór, jest najlepszą możliwą informacją mówiącą o przyszłej wydajności tej części instalacji, która zostanie zachowana.
Jakie są zasadnicze różnice między testami samego sprzętu a badaniem odbiorczym całej instalacji?
Wśród osób zajmujących się odbiorami badanie sprzętu nazywane jest często „badaniem przedfunkcjonalnym”. Jest to rozruch sprzętu skoncentrowany na ustaleniu, czy elementy (zarówno proste, jak i złożone), działają tak, jak zostało to przewidziane przez producenta. Wyzwanie, jakie stoi przed osobą dokonującą odbioru, to wykazać i dopasować te elementy tak, aby działały w realnych, zintegrowanych systemach w budynku. Badanie odbiorcze ma za zadanie określić, czy elementy będą współdziałać w systemie, pracować niezawodnie, wspierając funkcje biznesowe tego budynku. Badanie sprzętu pozwoli ustalić, czy element może być uruchomiony i zatrzymany dzięki aktywnym nastawom. Kompleksowe badanie odbiorcze określi, czy sprzęt faktycznie zatrzyma się w czasie pożaru lub utraty zasilania. Co ważne, określi ono także, czy uruchomi się ponownie, gdy stan awaryjny ustąpi lub gdy działanie systemu jest niezbędne, np. w celu odprowadzenia gromadzącego się dymu.
A co z ciepłem utajonym?
Jeżeli ciepło utajone w danym miejscu jest znaczne, można zastosować te same techniki do pomiaru obciążenia, jak w przypadku ciepła jawnego, bazując na temperaturze termometru suchego (DBT – dry-bulb temperature) i wilgotności względnej lub temperaturze suchego i mokrego termometru. Używa się wówczas wzoru temperatury suchego termometru lub wzoru entalpii. Zazwyczaj pracując w istniejącym budynku, wiadome jest, czy ciepło utajone pomieszczenia jest czynnikiem wpływającym na wybór obwodu. Co istotne, należy pamiętać o wcześniejszym przetestowaniu pomieszczenia w warunkach neutralnych lub obliczyć wpływ obciążenia elementów zewnętrznych. W rzeczywistości najczęściej stosujemy tę technikę tam, gdzie mamy do czynienia z dużymi obciążeniami wewnętrznymi, a także tam, gdzie sprzęt elektroniczny ma na nie istotny wpływ, a obciążenie elementami zewnętrznymi można łatwo określić (niskie obciążenie spowodowane przez szkło i promienie słoneczne).
Jaki związek mają wymagania wentylacyjne z tzw. „chorymi budynkami”, gdy konstrukcje budynków wykorzystują coraz bardziej nieprzepuszczalne powłoki?
Dzięki użyciu barier wiatroizolacyjnych dzisiejsze budynki są o wiele bardziej szczelne niż miało to miejsce w przeszłości. Trzeba mieć jednak świadomość, że duży stopień infiltracji w starszych budynkach niekoniecznie był czymś dobrym. Widzieliśmy wiele 75-letnich budynków, w których najwyższa wilgotność względna, jaką dało się utrzymać przy 0 stopni Fahrenheita na zewnątrz (ok. – 18ºC), wynosiła 3%. Próbując zwiększyć wilgotność pomieszczenia, można doprowadzić do sytuacji, gdy kondensacja pary zachodzi w ścianach, gdzie jest niewidoczna, ale prowadzi do rozwoju pleśni. Natomiast przy 3% wilgotności mamy idealne warunki do rozwoju wirusów. Ponadto suche powietrze może prowadzić do wysuszenia kanałów nosowych i dalszych komplikacji. To wyjaśnia, dlaczego zimą łatwiej jest zachorować na grypę. Kluczową wówczas sprawą jest zatrzymać lub ograniczyć infiltrację i dostarczyć właściwą ilość powietrza wentylującego. Minimalne wymagania zostały oparte o badania naukowe jakości powietrza, więc sugerujemy, aby zacząć od nich i następnie dalej prowadzić projekt. Proszę pamiętać, że badania wykazały, iż zwiększona wentylacja poprawia wydajność pracowników i w pewnych sytuacjach, głównie poprzez jej ogólny pozytywny wpływ na zdrowie, ogranicza absencję pracowników.
Inżynierowie konsultanci zazwyczaj proponują zamknięcie i likwidację wszystkich istniejących przewodów, jednostek HVAC i ponowne zaprojektowanie nowego sprzętu. Czy to dobre rozwiązanie, zakładając, że sprzęt wciąż nadaje się do użytku?
Kompleksowa wymiana jest prostsza niż efektywna ocena istniejących komponentów. Obecnie wiele projektów renowacyjnych jest podyktowanych niechęcią inżynierów do oceny wydajności istniejącego sprzętu. Z drugiej strony, w przypadku gdy właściciel zażąda od inżyniera użycia istniejącego sprzętu, zwykle w zmodernizowanej instalacji mamy do czynienia z dużą liczbą przypadków ograniczonej wydajności, ponieważ inżynierowie opierają się na danych producenta, starych rysunkach lub założeniach, które mogły nigdy nie mieć odzwierciedlania w faktycznym działaniu gotowej instalacji. Z wyjątkiem bardzo starych instalacji lub z udokumentowanymi problemami, zachowanie istniejącego sprzętu jest bardzo często uzasadnione i efektywne kosztowo. Szczegółowa analiza faktycznej wydajności istniejących elementów, zrównoważy niezbędne koszty, a także ograniczy nieoczekiwane wydatki w czasie rozruchu i odbioru modernizowanych projektów.
Autorzy: Jerry Bauers i Ryan T. Evans
Tłumaczenie: Sylwia Siwińska
