Инженеры-консультанты: что предложить заказчикам?

Карл К. Шульц (Carl C. Schultz)
главный инженер-механик
компания URS Corporation (Коламбус, Огайо)

Когда-то я считал, что такие термины, как «повторный ввод в эксплуатацию/повторные пусконаладочные работы» (re-commissioning) и «об ратный ввод в эксплуатацию/обратные пусконаладочные работы» (retro-commissioning), означают приблизительно одно и то же. Но потом понял, что это не так. Термин «повторный ввод в эксплуатацию» означает ввод в эксплуатацию зданий, которые ранее уже прошли процесс ввода в эксплуатацию, а термин «обратный ввод в эксплуатацию» используется для описания ввода в эксплуатацию систем, для которых ранее этот процесс не проводился. Оба варианта действий предоставляют большие возможности для развития и расширения коммерческой деятельности, связанной со сдачей зданий и вводом их в эксплуатацию.

Учитывая постоянное повышение стоимости энергии, продажа подобных услуг должна быть простым делом. Исcледование 224 новых и уже существующих зданий, проведенное в 2004 году учеными из Лоуренсовской национальной лаборатории в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory), показало, что экономическая эффективность ввода в эксплуатацию уже существующих зданий выше, чем новых. Рекомендация по результатам этого исследования заключалась в том, чтобы при вводе в эксплуатацию уже существующих зданий большее внимание уделялось снижению потребления энергии, а при вводе в эксплуатацию новых зданий учитывался более широкий спектр целей: обеспечение температурного комфорта, улучшение и поддержание качества воздуха в помещениях и повышение общей эффективности работы коммунальных систем в зданиях.

Средний размер затрат на ввод в эксплуатацию и проведение пусконаладочных работ уже существующих зданий составляет 0,27 долл./фут2 (0,0929 м2) при снижении потребления энергии на 15%. При этом срок окупаемости работ – 0,7 года. Для новых зданий средний размер затрат на ввод в эксплуатацию и проведение пусконаладочных работ составляет 1,00 долл./фут2, а срок их окупаемости – 4,8 года. Полагаю, владельцы зданий заинтересованы в проектах, способных окупить себя не более чем за 18 месяцев. Поэтому проведение обратного ввода в эксплуата цию с осуществлением дополнительных пусконаладочных работ весьма привлекательное предложение.

Если вы работаете агентом по пусконаладочным работам в инженерно-консультационной фирме, то вашими самыми серьезными конкурентами могут быть организации, специализирующиеся на тестировании, настройке и балансировке (TAB) оборудования. Они естественным образом занимают и удерживают данный сегмент рынка. Другие же компании, специализирующиеся на предоставлении консультационных услуг, часто вынуждены нанимать сторонних специалистов для балансировки путем измерения систем вентиляции и водоснабжения, проверки и регулировки величины потоков, а также для работ, связанных с контролем температуры.

Специалисты по проведению TAB-работ, скорее всего, будут иметь перед вами конкурентное преимущество, особенно если именно они проводили первоначальную балансировку систем в таких зданиях, и тем более, если они и в дальнейшем занимались обслуживанием и модификацией этих систем. Со временем сложные механические системы изнашиваются и их обслуживание ухудшается, что приводит к снижению их рабочих характеристик. Если системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха начнут работать плохо, то владельцы зданий, скорее всего, обратятся к специалистам тех компаний, которые занимались проведением исходных TAB-работ. Им несложно убедить владельцев в том, что вместо глубокой повторной балансировки соответствующих систем необходимо провести их полную модернизацию.

Но агентам по проведению пусконаладочных работ, работающим в инженерно-консультационных фирмах, не стоит разочаровываться – они обладают рядом явных преимуществ. Например, их фирма могла бы проектировать механические и электрические системы для соответствующего здания, могла бы участвовать в оценке состояния здания или в исследованиях, способствовавших принятию решения о необходимости модернизации существующих систем. Опять же инженерам проще проводить необходимые вычисления и анализы, необходимые для определения целей подготавливаемых проектов. Они способны предоставить более исчерпывающую информацию и более убедительные аргументы. Инженеры консультанты могут быть более независимыми и беспристрастными.

В любом случае, после заключения контракта на проведение работ любого типа агенту необходимо приниматься за дело.

Проведение подготовки

После осмотра здания как при повторном, так и при обратном вводе в эксплуатацию необходимо побеседовать с теми, кто отвечает за обслуживание здания, проанализировать счета за коммунальные услуги за последние несколько лет. Многие задачи, необходимые на ранних этапах работы, напоминают те, которые связаны с управлением потреблением энергии, например, с определением мер, необходимых для снижения ее потребления. Основное же отличие заключается в том, что в пусконаладочные работы обычно не включаются проекты, требующие больших капитальных вложений. При их проведении вместо создания новых процессов и систем необходимо сфокусировать усилия на оптимизации работы уже существующих систем и их обслуживании. Проекты, требующие больших капитальных вложений, остаются компаниям, специализирующимся на энергоснабжении и обслуживании энергетических систем.

Для таких специализированных услуг одни заказчики более перспективны, чем другие. Лучше, если потребление энергии будет высоким, а механические и электрические системы обеспечи вают работу критических элементов. Примеры подобных зданий – больницы, лаборатории, центры обработки и хранения данных, фармацевтические предприятия. В последнее время обширным полем для работ по сокращению потребления энергии стали лаборатории. Американское управление по охране окружающей среды и Министерство энергетики США создали организацию «Лаборатория 21» (Labs21), цель которой – повышение эффективности использования энергии и экологической безопасности лабораторий. Американское общество разработчиков медицинского оборудования (American Society for Healthcare Engineering/ASHE) недавно реализовало проект, завершившийся созданием «Руководства по использованию энергии в здравоохранении» (Healthcare Energy Guidebook). Этот документ содержит информаци по эталонам, необходимым для сравнения относительной эффективности энергопотребления в учреждениях системы здравоохранения. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха ASHRAE и раньше работало в этих направлениях, создав технические комитеты для разработки эталонов потребления энергии медицинским оборудованием и проверки ряда старых предположений, заложенных в основу общепринятых нормативов кратности воздухообмена, применяемых в вентиляционных системах лабораторных зданий.

Но для стандартизации этих данных все еще требуется проведение значительных работ. Большая часть информации все еще не нормирована (затраты на 1 фут2) по специфическим группам пользователей и климатическим зонам. Но можно воспользоваться преимуществами от растущего объема знаний. Обладая необходимой информацией, можно разрабатывать удивительные сценарии сокращения потребления энергии, захватывающие воображение ваших клиентов. А это позволит убедить их в преимуществах как повторных, так и возвратных пусконаладочных работ.

Как убедить клиента

Во многих лабораториях заведомо завышают кратность воздухообмена, а в вивариях ее увеличивают значительно. Использование режима работы вентиляционных систем 24 часа в сутки круглый год приводит к большому расходу энергии. Во многих случаях такие увеличения кратности воздухообмена явно избыточны, что дает вам возможность предложить клиентам проведение обследования для определения возможности уменьшения кратности воздухообмена в не слишком интенсивно используемых лабораторных помещениях.

Будущие изменения в использовании лабораторных помещений могут привести к тому, что владелец здания вновь вызовет вас для разработки и реализации соответствующих изменений в работе вентиляционных систем. Обследо вание может выявить, что кратность воздухообмена не уменьшается в ночное время. Соответствующие изменения в программе, управляющей работой вентиляционных систем, и небольшие работы по настройке баланса воздухообмена позволят сэкономить значительные средства. В больницах также имеются лабораторные помещения, и реальной экономии здесь можно достичь при настройке работы вентиляционных систем в операционных и диагностических помещениях, где необходима хорошая вентиляция, а температура часто устанавливается очень низкая. Кратность воздухообмена в этих помещениях можно регулировать согласно установленному расписанию, но при условии возможности поддержания необходимой разности давлений. В ночное время температуру воздуха в этих помещениях можно повышать.

Другим частым явлением при проведении возвратных пусконаладочных работ является одновременное избыточное использование отопления и охлаждения помещений. Эта проблема связана также с приведенными выше примерами избыточной вентиляции. Температуру воздуха в вентиляционной системе также приходится доводить до нужных значений. В нерабочее время осветительные системы либо отключатся, либо работают частично, а прочее оборудование, генерирующее избыточное тепло, обычно отключается, что приводит к увеличению затрат энергии на подогрев воздуха.

Примеры одновременного использования нагрева и охлаждения воздуха часто встречаются в современных лабораториях, спроектированных по модульному принципу для повышения гибкости использования их помещений. Установка и снятие стен помогают быстро создавать лабораторные помещения нужного размера за счет объединения или разделения модулей. Каждый лабораторный модуль оснащается своим собственным термостатом, а при объединении нескольких модулей в одно помещение настройки этих термостатов могут не совпадать между собой. Однако при выравнивании настроек или при временном отключении избыточных термостатов можно достичь значительного сокращения потребления энергии. Одновременное нагревание и охлаждение воздуха в помещениях можно сравнить с вождением автомобиля при одновременно нажатых педалях газа и тормоза. В других типах зданий потери энергии из-за «конкуренции между термостатами» могут быть не столь значительны благодаря применению вентиляционных систем с использованием рециркуляции воздуха, но в лабораторных зданиях подобная схема вентиляции применяется редко, и обычно весь воздух поступает в вентиляционную систему снаружи. Кроме того, вентиляционные системы в лабораторных помещениях работают круглосуточно. Затраты на эксплуатацию и обслуживание таких систем в лабораторных зданиях значительно выше из-за более высокого потребления энергии и большего числа и сложности вовлеченных подсистем. И простая регулировка работы системы в этом случае может помочь сэкономить значительные средства.

Обратные пусконаладочные работы могут помочь снизить расходы еще и благодаря введению почасового расписания работы систем. Это справедливо не только для систем центрального кондиционирования воздуха в зданиях, но и для более мелких систем, например обычных вытяжных вентиляторов. Моя компания недавно участвовала в завершении работ в онкологическом центре, где мы обнаружили, что влажность воздуха в помещениях центра слишком высока. Оказалось, что в нерабочее время не происходило отключение вытяжных вентиляторов. А так как системы кондиционирования в это время отключались, это приводило к инфильтрации в помещении теплого влажного наружного воздуха. Программирование включения и отключения вытяжных вентиляторов параллельно с системами кондиционирования воздуха устранило проблему избыточной влажности и позволило владельцу здания в будущем снизить расходы на эксплуатацию системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Избыточное использование горячей и холодной воды в системах регулирорания температуры в помещениях часто встречается в зданиях с низкой разницей температур. Если выходное давление насосов высокое, возможно, в системе были использованы слишком большие распределительные насосы, что и приводило к неправильной работе регулирующих клапанов, так как они не могут полностью закрыться.

Иногда сталкиваешься с парадоксальными ситуациями. На фармацевтическом предприятии многие годы наблюдалась низкая разность температур воды на входе и на выходе отопительной системы (от 4 до 8 градусов).Обычно же она составляет от 20 до 25 градусов. Оказалось, в системе присутствовал открытый 8-дюймовый шунт и большое количество горячей воды шло в обход отопительного оборудования. Неудивительно, что в системе был очень низкий перепад давления между подающей и обратной магистралями. При неправильной работе систем водяного отопления и холодоснабжения уменьшение оборотов привода (если, конечно, есть привод с регулируемой скоростью вращения) может показаться хорошей идеей. Но более правильное решение – регулирование производительности крыльчатки насоса при работе привода на максимальных для насоса оборотах. Это позволит приводу модулировать работу системы при пониженных нагрузках, оптимизируя ее работу.

Создание альянсов

Примеры, приведенные выше, указывают на необходимость заключения альянсов с компаниями, занимающимися системами регулирования температуры, и профессионалами в области TAB. Нужно проявлять осторожность при определении спектра работ в процессе разработки проектов по проведению повторных и возвратных пусконаладочных работ, которые должны включать в себя и стоимость подобных работ.

Хотя агенты по проведению пусконаладочных работ с инженерным опытом могут отлично работать в данной области, они испытывают жесткую конкуренцию со стороны специалистов по контролю температуры и тестированию, настройке и балансировке оборудования (TAB). Однако и вы можете сотрудничать с этими узкими специалистами.

Инструменты для пусконаладочных работ

Чарльз Браун, владелец компании Mobile Robotics, работал в области инспектирования трубопроводов более 15 лет. Когда крупная бостонская больница обратилась к нему с просьбой отследить пути прокладки санитарной канализационной системы для ее расширения, он решил использовать традиционное оборудование для обнаружения трубопроводов, которое порой не совсем точно указывает их местоположение. К тому же больница не имела планов своей водопроводной системы, что заметно усложняло выполнение задачи.

У Брауна ушел целый день на то, чтобы отследить 50-метровый участок труб. Он пользовался обычным геолокатором. Большей частью происходило одно и то же: на локаторе появлялся сигнал и через несколько секунд исчезал. Браун возвращался на несколько шагов назад, и сигнал появлялся вновь. Этот процесс занимал очень много времени, и он начал сомневаться в ценности и правильности получаемой им информации. Браун не мог точно установить, чем вызвана эта проблема. Возможно, магнитным по лем больничных компьютерных томографов, нарушавших работу зонда геолокатора.

После этого Браун узнал, что есть новое оборудование, предназначенное для использования в сложных случаях, когда необходимо определить положение камеры и удаленного передатчика (зонда). Он воспользовался этим прибором. И независимо от того, в каком положении он держал его, тот быстро приводил его к цели, определяемой по усилению сигнала. Брауна также привлекла возможность появления нулей и ложных пиков, которые затрудняли обнаружение коммуникаций с помощью обычных геолокаторов. Прибор был оснащен зондами, использующими четыре различные частоты сигнала, и это позволяло найти любые камеры и удаленные передатчики. Кроме того, его можно использовать для отслеживания трехфазных частот и отключенных линий переменного тока. Пользователь считывает эти частоты с цифрового индикатора, оснащенного дисплеем с выводимой на него мини-картой.