Вентиляция по потребности: откуда берутся −50 % на рудниках и −37 % в фарме

Вентиляция — одна из немногих систем, где экономия растёт быстрее, чем снижается нагрузка. Причина — в законах подобия вентиляторов. Поэтому самые крупные цифры экономии в нашем исследовании мировых внедрений — именно на вентиляции: рудники и фармацевтика.

Законы подобия

Для вентилятора расход пропорционален скорости вращения, давление — квадрату скорости, а мощность — кубу. На практике из-за КПД привода и характеристики сети показатель степени меньше трёх. Мы на первичной оценке используем диапазон 2,5–3.

Что это значит в цифрах:

Пример из кейсов Howden: снижение скорости вентилятора на 26 % дало почти 60 % экономии его энергии. Сюда же добавляется экономия тепла и холода: меньше воздуха — меньше нужно нагревать зимой и охлаждать летом.

Рудники: вентиляция по потребности

На вентиляцию подземного рудника приходится, по отраслевым данным, 40–50 % энергопотребления. Главные вентиляторные установки часто работают на расчётном режиме круглые сутки, хотя люди и техника есть не во всех выработках и не всё время.

Опубликованные результаты:

• Kankberg, Швеция: −54 % энергии вентиляции и −21 % энергии на нагрев воздуха в первый год после внедрения вентиляции по потребности.
• Éléonore, Канада: −56 % затрат на электроэнергию подземной вентиляции, −73 % — поверхностной, −43 % — затрат на нагрев.

Обязательное условие — безопасность. Показания газового контроля, нормы по пыли и минимальные расходы — жёсткие ограничения, а не параметры оптимизации. Мы работаем только там, где в АСУТП уже есть регулируемые вентиляторы и газовый контроль, и начинаем с режима рекомендаций.

Фармацевтика: режимы вне производства

Чистые помещения вентилируются с высокой кратностью воздухообмена, и часто — круглые сутки. Но производство идёт не всегда.

• Упаковочное фармпроизводство в Эстонии: пониженный режим вентиляции в нерабочие часы сэкономил 37 % энергии всей вентиляции. Чистота, направление потоков и микробиологическая чистота при этом сохранялись (выпускная работа, 2021).
• Снижение кратности в четырёх помещениях BFS-розлива с подтверждением чистоты дало 455 МВт·ч в год.

Любое такое изменение в фармацевтике проходит процедуру управления изменениями и валидацию по GMP. Поэтому мы заходим через центральные системы и режимы вне производства и не трогаем параметры в зонах A и B во время работы.

Зачем здесь прогноз

Вентиляция по потребности, которая только реагирует на датчики, всегда немного опаздывает: воздух нужен к началу смены, а не после того, как датчик заметил людей. Зимой ещё важнее подготовить калориферы к похолоданию заранее.

Прогнозное управление знает график смен и производства и прогноз погоды. Поэтому оно выводит вентиляцию на рабочий режим ровно к нужному моменту и не держит её на полном расходе «на всякий случай».

Рекуператор — отдельный резерв

В приточно-вытяжных установках с пластинчатым рекуператором зимой часто срабатывает защита от обмерзания по жёсткому порогу наружной температуры: байпас открывается с запасом, и тепло вытяжного воздуха выбрасывается. Если держать температуру удаляемого воздуха после рекуператора у границы обмерзания, а не по порогу, нагреватель работает меньше. Этот механизм можно покрутить в симуляторе ПВУ.

Как проверить свой объект

Посмотрите, меняется ли расход вентиляции в течение суток и недели, и как работает защита рекуператора от обмерзания. Если вентиляторы с частотниками работают на постоянной скорости — потенциал почти наверняка есть. Оценить порядок эффекта можно в калькуляторах для фармацевтики и рудников.