By poprawić komfort pracy, oraz zapobiec chorobom płuc hale produkcyjne powinny być wyposażone w wyciągi miejscowe, a w przypadku, gdy nie jest to możliwe w wydajne systemy filtrowentylacji. Jednym z systemów wentylacji, który może znacząco poprawić komfort pracy jest system filtrowentylacji Push-Pull lub Push-Pull Pro.

W halach produkcyjnych, w których realizowane są procesy spawalnicze pracownicy narażeni są na schorzenia układu oddechowego. Pylica płuc u spawaczy może rozwinąć się w przeciągu kilku lat pracy. Schorzenie to występuje znacznie częściej u spawaczy, którzy pracę wykonują w halach produkcyjnych nie wentylowanych, niż u spawaczy pracujących w otwartej przestrzeni.

Zasada działania

System filtrowentylacji Push-Pull opiera się na zamkniętym obiegu powietrza, w którym jest ono oczyszczane z pyłów za pomocą różnych technologii filtracji, przy czym nie doprowadza się w tym wypadku powietrza świeżego do przestrzeni wentylowanej.

Należy podkreślić, że technologia ta winna być wspomagana klasyczną wentylacją grawitacyjną lub mechaniczną wyciągową, szczególnie w halach, w których są realizowane procesy technologiczne, gdzie powietrze zmienia swój skład chemiczny (stężenie CO, CO₂ i O₂) oraz istnieje zagrożenie wycieku substancji gazowych, agresywnych chemicznie.

Wentylacja hal produkcyjnych i montażowych, w których realizowane są procesy generujące zapylenie, przekraczające parametry normatywne może być wyposażona w systemy Push-Pull pod warunkiem, że filtr jest w stanie oczyścić powietrze. W przemyśle stosuje się wiele systemów filtrowania, przy czym każdy z tych systemów jest zoptymalizowany z uwagi na granulację pyłu znajdującego się w powietrzu. W tabeli 1. przedstawiono zestawienie przykładowych technologii przemysłowych stosowanych w procesach f ltracji powietrza [1].

Rozmiary cząstek pyłu spawalniczego mieszczą się w zakresie od 0,1 do 1000 mm. Pył o wymiarze cząstek poniżej 1 mm unosi się na skutek wysokiej temperatury w przestrzeni roboczej. Cząstki pyłu, których wymiary przekraczają 1mm, opadają grawitacyjnie [2].

Najbardziej szkodliwe pyły mieszczą się w przedziale 0,1÷5 μm (rys. 1.), gdyż pozostają w płucach. Pyły poniżej 0,1 μm wdychamy i wydychamy – nie pozostają w naszym organizmie, natomiast pyły powyżej 5 μm zatrzymują się na naszych naturalnych „filtrach” w nosie.

Rys. 1. Rozmiary cząstek pyłu spawalniczego

Filtry dymów spawalniczych powinny charakteryzować się skutecznością na poziomie ≥99,9% dla cząstek >0,2 μm [3].

Pył o tych rozmiarach może być odfiltrowany np. w filtrach patronowych, wyposażonych we wkłady celulozowo-poliestrowe lub poliestrowe pokryte PTFE z systemem oczyszczania sprężonym powietrzem np. Puls Jet.

Wysoka temperatura unosi dymy i pyły spawalnicze średnio do wysokości 4÷6 m nad posadzką, gdzie tworzą „chmurę”. Dymy unosząc się, rozprężają się i wyrównują swoją temperaturę z otoczeniem, dzięki czemu charakterystyczne jest zwiększanie się objętości słupa dymu ku górze. Po pewnym czasie po wyrównaniu temperatury pyły te opadają ponownie w przestrzeń roboczą. By zapobiec opadaniu pyłów, wykorzystuje się cechę unoszenia się pyłów spawalniczych ponad stanowiska pracy ludzi. Systemy te montowane są tak, aby pyły eliminowane były na wysokości 4÷6 m. Odpowiednia wysokość rozmieszczenia systemów push-pull zapobiega opadaniu dymów w strefę pracy ludzi. Jednocześnie odczuwalny przepływ powietrza jest również poza strefą przebywania ludzi.

System Push Pull ma ograniczenia związane z rozpiętością hali. W przypadku dużych hal można stosować rozwiązanie alternatywne. Alternatywą do klasycznego systemu Push-Pull jest Push- Pull Pro, gdzie duże znaczenie ma rozmieszczenie systemów wyciągu oraz nadmuchu powietrza, gdyż to one decydują o czystości powietrza w przestrzeni roboczej hali produkcyjnej. Praca przedstawia wyniki modelowania matematycznego, mającego na celu określenie pola przepływu powietrza w hali produkcyjnej, w której realizowane są procesy spawalnicze.

Rys. 2. System Push-Pull [4]

Modelowanie przepływu powietrza w systemie Push-Pull Pro w modernizowanej hali produkcyjnej

(...)

Podsumowanie

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń dla systemu nadmuchu oraz wyciągu powietrza. Obliczenia wykonano przy zastosowaniu kodu CFD, w celu określenia obecności stref, w których może zalegać pył generowany w procesach produkcyjnych.

Modelowanie CFD pozwala określić rozkład pola prędkości w halach produkcyjnych, co może być przydatne w przypadku, gdy nie dysponujemy wytycznymi branżowymi odnośnie montażu systemów wentylacji Push-Pull Pro dla dużych hal produkcyjnych.

Przy realizacji artykułu wykorzystano materiały zamieszczone na stronie www.platformafiltrowentylacyjna.com.pl

LITERATURA
[1] Poradnik Termoenergetyka. WNT. Warszawa, 1965.
[2] http://www.magazynprzemyslowy.pl/artykul_679.html
[3] Grundsätze zur Prüfung von Filtern für die Verwendung in staubbeseitigenden Maschinen und Geräten, GS-BIA-M06 http://www.dguv.de/dguv-test/de/produktsicherheit/pruefgrundlagen/pruefgrundsaetze/pg_pdf/gs_bia_m06.pdf
[4] www.platformafiltrowentylacyjna.com.pl
[5] http://www.comsol.com/

Tomasz STAFF
Platforma Filtrowentylacyjna Grupa RYWAL-RHC

Robert MATYSKO
Instytut Maszyn Przepływowych
Polska Akademia Nauk

Więcej na ten temat przeczytają Państwo w Chłodnictwie i Klimatyzacji nr 10/2013