Расчет концентрации хладагента в помещении при аварии
Расчет концентрации хладагента в помещении при аварии определяет концентрацию при полном выбросе хладагента из контура системы кондиционирования или холодоснабжения. Модуль сравнивает ее со справочными пределами, показывает результаты проверок и расход наружного воздуха \(L_{\text{необх}}\), соответствующий выбранному пределу в расчетной зависимости. Эти результаты сами по себе не подтверждают безопасность всей установки и не заменяют проектирование аварийной вентиляции.
Расчет применяется при проверке систем кондиционирования и холодоснабжения с VRF-системами и другими холодильными контурами. Полная масса хладагента относится к расчетному объему \(V_{\text{пом}} + L/4\) по п. 8.9 СП 60.13330.2020. Величина \(L\) учитывает общеобменную механическую приточно-вытяжную вентиляцию постоянного действия. Масса задается вручную или оценивается по холодопроизводительности и длине жидкостного трубопровода.
Границы расчета. Программа не рассчитывает изменение концентрации во времени, распространение хладагента по помещению или переток через неплотности. Вентиляция учитывается через расчетный объем, а не через динамическую модель утечки. Применимость пределов и дополнительные меры защиты определяются с учетом хладагента, размещения оборудования и условий соответствующей методики.
Что рассчитывается#
- Основной результат — концентрация хладагента \(C_{\text{хл}}\), кг/м³, результаты сравнений и расчетный расход наружного воздуха \(L_{\text{необх}}\), м³/ч. Последний является полным расходом в принятой зависимости, а не добавкой к введенному \(L\); он может отображаться и при статусе «Норма».
- Масса хладагента — задается вручную или рассчитывается автоматически по номинальной холодопроизводительности и длине жидкостного трубопровода.
- Проверяемые пределы — значения полей «ППНЧ», «ПДК» и 10 % НКПВ из справочника программы. Условие с 10 % нижнего предела распространения пламени установлено п. 8.9 СП 60.13330.2020; определения и свойства хладагентов приведены в ГОСТ 34891.1-2022.
Поле «ПДК» в этом модуле соответствует справочному показателю ПДК/ПНК: меньшему из пределов по острой токсичности и нехватке кислорода. Его нельзя трактовать как обычную санитарную ПДК. В ГОСТ также различаются практический предел и ППНЧ; значения приложения E и альтернативного метода C.3 нельзя переносить друг в друга без проверки условий применения.
Особенности текущей версии сервиса. Статусы сравнения вычисляются после округления концентрации до 0,001 кг/м³, поэтому возле порога возможен неверный итог. Проверяйте пограничные значения без округления. Для отсутствующего предела интерфейс может показывать «Норма»; это не подтверждение выполненной проверки. Экспорт DOCX пока не содержит \(L_{\text{необх}}\), а у массы хладагента в сводной строке ошибочно указаны м² вместо кг.
Исходные данные#
Параметры помещения#
- Площадь пола \(S_{\text{пом}}\), м²: по архитектурным чертежам.
- Высота помещения \(h_{\text{пом}}\), м: по архитектурным чертежам.
- Объем помещения \(V_{\text{пом}}\), м³: рассчитывается автоматически как \(S_{\text{пом}} \times h_{\text{пом}}\).
- Расход наружного воздуха \(L\), м³/ч: расход общеобменной механической приточно-вытяжной вентиляции постоянного действия. Если такая вентиляция не учитывается, введите 0; не оставляйте поле пустым.
- Расчетный объем \(L_{\text{общ}}\), м³: рассчитывается автоматически как \(V_{\text{пом}} + L / 4\).
Параметры холодильной системы#
- Способ задания массы хладагента: вручную по данным оборудования и заправки рассматриваемого контура либо оценкой по холодопроизводительности и длине жидкостного трубопровода. Автоматическая оценка не заменяет сведения изготовителя о фактической заправке.
- Номинальная холодопроизводительность \(Q_{\text{хол}}\), кВт: мощность наружного блока, если масса хладагента рассчитывается автоматически.
- Длина трубопровода \(l_{\text{тр}}\), м: между наружным и наиболее удаленным внутренним блоком.
- Тип хладагента: выбирается из встроенного справочника. Программа подставляет ППНЧ, ПДК и НКПВ.
Как выглядит расчет#
Экран расчета с вводом параметров помещения, характеристик холодильной системы, выбором типа хладагента и отображением сводной таблицы проверок.
Рабочий порядок#
Заполните параметры помещения#
Площадь пола, высоту и расход наружного воздуха от постоянно действующей механической приточно-вытяжной вентиляции.
Выберите способ задания массы хладагента#
Ввод вручную или расчет по холодопроизводительности и длине трубопровода.
Задайте параметры холодильной системы#
В ручном режиме — массу хладагента в контуре, кг. В расчетном режиме — номинальную холодопроизводительность и длину жидкостного трубопровода.
Выберите тип хладагента#
Из встроенного справочника. Программа подставит ППНЧ, ПДК и НКПВ.
Проверьте сводную таблицу#
Масса, концентрация, применимость справочных пределов и результаты сравнений. Возле порога отдельно проверьте неокругленную концентрацию.
При превышении — пересмотрите проектное решение#
Проверьте массу заправки, размещение оборудования и допустимые меры защиты. Значение \(L_{\text{необх}}\) показывает полный расход по зависимости модуля; назначать по нему аварийную систему без проверки остальных требований нельзя.
Сформируйте отчет#
Нажмите кнопку «Сформировать отчет». Сверьте экспорт с экраном и учтите указанные выше ограничения текущего шаблона.
Практические примеры#
Пример 1. Серверная с VRF-системой на R410A#
Площадь 40 м², высота 3,5 м, наружный воздух 200 м³/ч, холодопроизводительность 40 кВт, длина трубопровода 25 м. Хладагент R410A.
Условие задачи#
Задача. Сопоставить расчетную концентрацию при полном выбросе R410A из VRF-системы с пределами справочника модуля.
В примере приняты:
- Помещение: Серверная. \(S_{\text{пом}} = 40\) м², \(h_{\text{пом}} = 3{,}5\) м.
- Вентиляция: наружный воздух 200 м³/ч.
- Холодильная система: \(Q_{\text{хол}} = 40\) кВт, \(l_{\text{тр}} = 25\) м.
- Хладагент: R410A.
Что задается в интерфейсе#
| № | Поле | Значение | Размерность | Комментарий |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Площадь пола \(S_{\text{пом}}\) | 40 | м² | По архитектурным чертежам |
| 2 | Высота помещения \(h_{\text{пом}}\) | 3,5 | м | По архитектурным чертежам |
| 3 | Расход наружного воздуха \(L\) | 200 | м³/ч | От механической вентиляции |
| 4 | Способ задания массы | Расчет | — | По холодопроизводительности |
| 5 | Холодопроизводительность \(Q_{\text{хол}}\) | 40 | кВт | По условию задачи |
| 6 | Длина трубопровода \(l_{\text{тр}}\) | 25 | м | По условию задачи |
| 7 | Тип хладагента | R410A | — | Из справочника |
Результаты расчета#
| Параметр | Значение | Размерность |
|---|---|---|
| Объем помещения \(V_{\text{пом}}\) | 140 | м³ |
| Расчетный объем \(L_{\text{общ}}\) | 190 | м³ |
| Масса хладагента \(G_{\text{хл}}\) | 15 | кг |
| Концентрация \(C_{\text{хл}}\) | 0,079 | кг/м³ |
| Статус программы | Норма | — |
Результат. Неокругленная концентрация составляет \(15/190 = 0{,}078947\ldots\) кг/м³. По проверяемым справочным значениям превышений не получено, \(L_{\text{необх}} = 0\). Для R410A числовой предел воспламенения отсутствует; отображаемая для него «Норма» не является отдельной проверкой. Необходимость дополнительных мер защиты определяется для принятого размещения оборудования.
Пример 2. Жилая комната с VRF на R22#
Площадь 10,8 м², высота 2,7 м, наружный воздух 30 м³/ч, наружный блок 40 кВт, длина трубопровода 50 м. Хладагент R22.
Условие задачи#
Задача. Проверить концентрацию при полном аварийном выбросе R22 из VRF-системы, обслуживающей этаж. Это условный численный пример, а не рекомендация по выбору хладагента или оборудования.
В примере приняты:
- Помещение: Жилая комната. \(S_{\text{пом}} = 10{,}8\) м², \(h_{\text{пом}} = 2{,}7\) м.
- Вентиляция: наружный воздух 30 м³/ч.
- Холодильная система: \(Q_{\text{хол}} = 40\) кВт, \(l_{\text{тр}} = 50\) м.
- Хладагент: R22.
Что задается в интерфейсе#
| № | Поле | Значение | Размерность | Комментарий |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Площадь пола \(S_{\text{пом}}\) | 10,8 | м² | По архитектурным чертежам |
| 2 | Высота помещения \(h_{\text{пом}}\) | 2,7 | м | По архитектурным чертежам |
| 3 | Расход наружного воздуха \(L\) | 30 | м³/ч | От механической вентиляции |
| 4 | Холодопроизводительность \(Q_{\text{хол}}\) | 40 | кВт | По условию задачи |
| 5 | Длина трубопровода \(l_{\text{тр}}\) | 50 | м | По условию задачи |
| 6 | Тип хладагента | R22 | — | Из справочника |
Результаты расчета#
| Параметр | Значение | Размерность |
|---|---|---|
| Объем помещения \(V_{\text{пом}}\) | 29,16 | м³ |
| Расчетный объем \(L_{\text{общ}}\) | 36,66 | м³ |
| Масса хладагента \(G_{\text{хл}}\) | 18 | кг |
| Концентрация \(C_{\text{хл}}\) | 0,491 | кг/м³ |
| Статус | Превышение по массе, ППНЧ и ПДК | — |
Получено превышение. При ограничивающем значении \(C_{\text{мин}} = 0{,}21\) кг/м³ обращение расчетной зависимости дает \(L_{\text{необх}} = 226{,}217\ldots\) м³/ч. Программа округляет его вверх до 230 м³/ч. Это полный расход, а не дополнительные 230 м³/ч к заданным 30. Возможные меры включают уменьшение заправки отдельного контура; выбор решения требует проверки условий размещения и требований к защите. Сам расчет не доказывает ни невозможность вентиляционного решения, ни достаточность одной только подачи воздуха.
Расчетные зависимости (справочно)#
Объем и концентрация#
| Зависимость | Что определяет |
|---|---|
| \(V_{\text{пом}} = S_{\text{пом}} \times h_{\text{пом}}\) | Объем помещения (м³). |
| \(L_{\text{общ}} = V_{\text{пом}} + \dfrac{L}{4}\) | Расчетный объем (м³) по п. 8.9 СП 60.13330.2020. При \(L\) в м³/ч слагаемое \(L/4\) соответствует объему воздуха за ¼ часа. |
| \(G_{\text{хл}} = 0{,}3 \times Q_{\text{хол}} \times \left(1 + l_{\text{тр}} \times 0{,}01\right)\) | Оценка массы хладагента (кг) в автоматическом режиме. Зависимость программы не является универсальной формулой заправки из ГОСТ. |
| \(C_{\text{хл}} = \dfrac{G_{\text{хл}}}{L_{\text{общ}}}\) | Концентрация хладагента при полном выбросе (кг/м³). |
Расчетный расход наружного воздуха#
| Зависимость | Что определяет |
|---|---|
| \(L_{\text{необх}} = 4 \times \left(\dfrac{G_{\text{хл}}}{C_{\text{мин}}} - V_{\text{пом}}\right)\) | Полный расход (м³/ч), полученный обращением формулы концентрации. \(C_{\text{мин}}\) — наименьший из положительных пределов, используемых модулем: поле «ППНЧ», ПДК/ПНК или 0,1 × НКПВ. Отрицательный результат заменяется нулем; положительный округляется вверх до кратного 5 м³/ч. |
Этот расход не учитывает введенный \(L\) как вычитаемую добавку. Нулевой результат означает только достаточность объема помещения в данной зависимости. Требования к аварийной вентиляции проверяют отдельно по разделу 7.7 СП 60.13330.2020 и применимым положениям ГОСТ 34891.3-2022. Например, п. 5.13.4 последнего относится к машинным отделениям и не переносится автоматически на жилую комнату.
Дополнительные материалы#
Расчет ПДК фреона в помещении
Видеоразбор расчета предельной концентрации хладагента в помещении при его аварийном выбросе из контура циркуляции.
Литература#
[1] ГОСТ 34891.1-2022 «Системы холодильные и тепловые насосы. Требования безопасности и охраны окружающей среды. Часть 1. Определения, классификация и критерии выбора».
Определения в пп. 3.7.5–3.7.10, свойства хладагентов в приложении E и условия альтернативного метода C.3. Текст стандарта.
[2] ГОСТ Р 58775-2019 «Хладагенты. Обозначение и классификация по безопасности».
Классификация хладагентов.
[3] СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».
Пункт 8.9 — расчетный объем и проверка концентрации; раздел 7.7 — аварийная вентиляция. Проверена редакция с Изменениями № 1–6. Текст свода правил.
[4] ГОСТ 34891.3-2022 «Системы холодильные и тепловые насосы. Требования безопасности и охраны окружающей среды. Часть 3. Место установки и защита персонала».
Разделы 5 и 6 устанавливают требования для разных условий размещения оборудования. Текст стандарта.