Wentylacja przemysłowa − rozwiązania |
Data dodania: 04.10.2017 | ||
Zanieczyszczenia powietrza emitowane w obiektach przemysłowych mogą oddziaływać szkodliwie na organizmy żywe, przyczyniać się do szybszego zużywania się części maszyn i urządzeń, a także mogą zwiększać ryzyko powstania pożaru lub wybuchu. Zmniejszenie ryzyka występowania tego rodzaju niepożądanych zjawisk wymaga zastosowania systemów wentylacyjnych − w niniejszym artykule omówiono zagadnienia wentylacji w obiektach przemysłowych.
Fot. Lindab
Poza koniecznością zapewnienia odpowiednich warunków środowiskowych dla przebiegu procesów przemysłowych, równie istotne jest zapewnienie odpowiednich warunków pracy pracownikom biorącym udział w produkcji. Pomimo, że człowiek posiada zdolność aklimatyzacyjną do zmiennych warunków klimatycznych, to jednak w dużej mierze efektywność pracownika wykonującego określone zadanie zależy od warunków panujących w środowisku, w którym on przebywa. Utrzymywanie właściwych warunków środowiskowych w pomieszczeniu pracy wpływa niewątpliwie na:
Pod wpływem ruchu powietrza, wywołanego działaniem prądów konwekcyjnych, poruszania się ludzi, wirowania maszyn, emitowane w procesach produkcyjnych zanieczyszczenia mają tendencję do unoszenia się i rozprzestrzeniania w całej objętości pomieszczenia. Aby zmniejszyć ryzyko występowania tego niekorzystnego zjawiska stosuje się wentylację przemysłową, której zadaniem jest zatrzymywanie i usuwanie tych zanieczyszczeń bezpośrednio z miejsc ich powstawania. Działalność przemysłowa nie powinna ponadto pogarszać jakości powietrza w otoczeniu zewnętrznym obiektu. Aby osiągnąć założone cele, dotyczące jakości powietrza, niezbędne jest stosowanie odpowiednich rozwiązań technicznych w systemach wentylacji, czy też klimatyzacji – wentylacji.
Wentylacja przemysłowa może być naturalna lub mechaniczna. W przemyśle zastosowanie wentylacji naturalnej sprawdza się jedynie w pomieszczeniach, w których nie są emitowane zanieczyszczenia mogące w jakikolwiek sposób zagrażać utracie zdrowia pracowników oraz nie są emitowane zanieczyszczenia, które mogą wpływać na wzrost ryzyka pożarowo- wybuchowego. Ponadto, wentylacja naturalna stosowana jest dla pomieszczeń o niewielkim obciążeniu cieplno- wilgotnościowym powietrza wewnętrznego. Dla znacznej ilości obiektów przemysłowych konieczne jest stosowanie wentylacji mechanicznej (nawiewnej, wywiewnej, nawiewno- wywiewnej). Wentylacja przewodowa (kanałowa) nawiewno-wywiewna ze względu na sposób realizacji przepływu powietrza przez pomieszczenie może być wykonana jako wyporowa lub mieszająca.
Wentylację obiektów przemysłowych realizuje się zasadniczo na dwa sposoby:
Jeżeli ze względu na wymagania technologiczne lub w celu zapewnienia komfortu pracownikom konieczne jest nie tylko zapewnienie odpowiedniej czystości powietrza nawiewanego lub wywiewanego, ale również utrzymanie na odpowiednim poziomie temperatury oraz wilgotności powietrza w pomieszczeniu, niezbędne jest zastosowanie systemu klimatyzacji – wentylacji. Systemy klimatyzacji – wentylacji umożliwiają prowadzenie pełnej obróbki cieplno-wilgotnościowej powietrza. Niezależnie jednak od tego, czy mamy do czynienia z systemem wentylacyjnym, czy też klimatyzacyjnym, w obu przypadkach do oczyszczania powietrza niezbędne są odpowiednie filtry powietrza, które powinny być tak dobrane, aby umożliwiać zatrzymywanie na ich powierzchniach emitowane w procesach przemysłowych zanieczyszczenia. W przemyśle, w zależności od rodzaju emitowanych zanieczyszczeń stosowane są nie tylko filtry, które umożliwiają odpylanie powietrza, ale również substancje pochłaniające lub neutralizujące emitowane w produkcji związki chemiczne. Noszą one wówczas nazwę filtro-pochłaniaczy.
Wentylacja ogólna nawiewno-wywiewna
Wentylacja mechaniczna dzieli sią na: wywiewną, nazywaną podciśnieniową; nawiewną, nazywaną nadciśnieniową; nawiewno- wywiewną, która umożliwia pełne zorganizowanie przepływu powietrza przez pomieszczenie. Wentylacja ogólna nawiewno- wywiewna stosowana jest w celu wentylowania pomieszczenia w całej jego objętości, czyli umożliwia ona wymianę powietrza w całym pomieszczeniu. Jednocześnie odpowiednie sterowanie natężeniem przepływu powietrza w części nawiewnej i wywiewnej umożliwia wytworzenie nadciśnienia lub podciśnienia w pomieszczeniu.
Wentylacja mechaniczna jest realizowana za pośrednictwem wentylatorów wprawiających powietrze w ruch. W wyniku działania wentylacji do pomieszczenia doprowadzane jest powietrze świeże, zaś odprowadzane jest powietrze zużyte, zawierające zanieczyszczenia w nim emitowane. Doprowadzanie powietrza świeżego do pomieszczenia i wyprowadzanie zużytego jest koniecznym warunkiem utrzymania odpowiedniej jakości powietrza wewnątrz pomieszczenia. W zależności od wymaganej czystości powietrza, w pomieszczeniu stosowane są filtry o różnej skuteczności filtracji. W celu zapewnienia właściwego przepływu powietrza przez pomieszczenie stosowane są różne układy rozdziału powietrza. Rozdział powietrza powinien gwarantować, że cała objętość dostarczonego do pomieszczenia powietrza bierze udział w rozcieńczaniu lub asymilacji emitowanych w pomieszczeniu zanieczyszczeń.
Wybierając sposób doprowadzania powietrza, należy zwrócić uwagę m. in. na lokalizację źródeł emisji zanieczyszczeń w pomieszczeniu, lokalizację stref przebywania ludzi, lokalizację lokalnych źródeł ciepła, rodzaj i gęstość zanieczyszczeń oraz występowanie zanieczyszczeń osiadających na powierzchni, które przy zbyt dużej prędkości i zasięgu strumienia powietrza doprowadzanego mogą być unoszone z powietrzem np. porywanie przez przepływające powietrze [1].
Obróbkę cieplno-wilgotnościową powietrza zapewniają nagrzewnice, chłodnice, nawilżacze i osuszacze. W przypadku zastosowania urządzeń zapewniających pełną obróbkę cieplno-wilgotnościową mówimy o klimatyzacji. Jest ona bardziej rozwiniętą formą wentylacji mechanicznej.
Celem klimatyzacji jest utrzymanie w pomieszczeniu określonych parametrów i warunków:
Z punktu widzenia rozumienia sensu stosowania tych instalacji, lepszą formą nazwy „klimatyzacja” jest „klimatyzacja – wentylacja”, gdyż zapobiega ona popełnianiu błędu nazywania „klimatyzacją” urządzeń służących do utrzymywania wyłącznie temperatury i wilgotności na żądanym poziomie, a które nie powodują wymiany powietrza w pomieszczeniu. W większości przypadków systemów wentylacyjnych stosowanych w przemyśle mówimy o wentylacji mechanicznej, rzadziej o klimatyzacji – wentylacji.
Instalacja wentylacyjna lub klimatyzacyjno-wentylacyjna powinna umożliwiać usuwanie dominujących i niepożądanych zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniu. Oczywiście, pozostałe zanieczyszczenia powstające w pomieszczeniu również będą usuwane. W celu ochrony powietrza w całym pomieszczeniu przed zanieczyszczeniami pochodzącymi z miejsc ich wytwarzania warto zastosować odciągi miejscowe.
Poza utrzymaniem odpowiedniej jakości powietrza w pomieszczeniu, równie istotne jest, aby powietrze usuwane z pomieszczenia było oczyszczone z pyłów i zanieczyszczeń chemicznych i biologicznych mogących przyczyniać się do skażenia atmosfery, np. cząstki biologicznie czynne z laboratoriów.
Pierwszym krokiem przed przystąpieniem do projektowania jest określenie przeznaczenia instalacji i stawianych wymagań prawnych dotyczących wentylacji danego pomieszczenia [1]. Przed przystąpieniem do projektowania konieczne jest dokładne zapoznanie się z obiektem i stosowaną technologią produkcji, rodzajem i ilością emitowanych zanieczyszczeń oraz miejscami ich powstawania, zyskami i stratami ciepła i wilgoci. Istotne jest dokładne przeanalizowanie wielkości emisji i zaprojektowanie instalacji zdolnej do usuwania największego, chwilowego obciążenia powietrza zanieczyszczeniami oraz wzajemnego oddziaływania związków chemicznych na organizm ludzki.
Temperatura i wilgotność względna powietrza w pomieszczeniach produkcyjnych powinny być dostosowane do wymagań technologicznych i tak, np. zalecane często parametry powietrza wewnętrznego pomieszczeń wynoszą w:
Wymagana temperatura i wilgotność w przemyśle związana jest m.in. z higroskopijnością materiałów [1].
Podczas projektowania i eksploatowania instalacji konieczna jest znajomość wymaganych przez użytkownika parametrów fi - zycznych i czystości powietrza. Z ekonomicznego punktu widzenia istotne jest, aby instalacja spełniała swoje zadanie przy jednocześnie najmniejszym zużyciu energii. W celu obniżenia kosztów związanych z działaniem instalacji klimatyzacji – wentylacji możliwe jest zastosowanie odpowiednich metod odzysku ciepła, a także pod pewnymi warunkami recyrkulacji. Recyrkulacja nie powinna być stosowana w pomieszczeniach, w których występuje narażenie na występowanie mikroorganizmów chorobotwórczych, substancji toksycznych i cuchnących oraz narażenie na wystąpienie zagrożeń związanych z substancjami palnymi i wybuchowymi. Natomiast stosowanie recyrkulacji powietrza jest szczególnie uzasadnione w przypadkach, gdy powietrze usuwane z pomieszczenia jest mniej zanieczyszczone od powietrza zewnętrznego [1].
Założenia do projektowania instalacji wentylacyjnych obejmują m. in. ustalenie [1]:
Podczas projektowania wentylacji przemysłowej ustalenie ilości powietrza wentylacyjnego powinno opierać się o wymagania prawne i normatywne, a w przypadku ich braku o doświadczenie i zdrowy rozsądek projektanta. Ilość powietrza wentylacyjnego określa się na podstawie ilości emitowanych zanieczyszczeń, wymaganej krotności wymian, obciążenia cieplnecieplnego i wilgotnościowego, niezbędnej ilości świeżego powietrza przypadającego na jedną osobę oraz subiektywnych odczuć użytkowników. Najbardziej przydatną metodą określania ilości powietrza wentylacyjnego w przemyśle jest metoda uwzględniająca emisję zanieczyszczeń.
Jeżeli w pomieszczeniu wydzielają się zanieczyszczenia gazowe, pyłowe, mikrobiologiczne lub pary toksyczne, to ilość powietrza wentylacyjnego niezbędną do obniżenia średniego stężenia zanieczyszczeń w stanie ustalonym, do założonego poziomu S można obliczyć na podstawie wzoru [2]:
gdzie:
skąd przy założeniu Vn = Vw = V otrzymuje się ostatecznie wzór, w którym S określa się jako wartość dopuszczalną zanieczyszczenia:
Wzór ten jest słuszny jedynie w przypadku idealnego wymieszania i powinien być skorygowany współczynnikiem uwzględniającym skuteczność wentylacji:
gdzie:
Miejscowa wentylacja znajduje zastosowanie zarówno w przypadku opisu obszarów chronionych o zaostrzonych wymogach dotyczących czystości powietrza, jak i w przypadku obszarów krytycznych, w których następuje zwiększona akumulacja zanieczyszczeń [2].
Podczas projektowania klimatyzacji – wentylacji lub wentylacji mechanicznej obiektów przemysłowych, w celu zmniejszenia ryzyka rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń, przyjmuje się, że strumienie nawiewanego powietrza nie powinny być kierowane bezpośrednio do stref o największym stopniu wydzielania zanieczyszczeń. W przypadkach lokalnych źródeł o zwiększonej emisji zalecane jest stosowanie odciągów miejscowych lub wentylacji wyciągowej, dzięki czemu zapobiega się rozprzestrzenianiu zanieczyszczeń emitowanych przez te źródła do powietrza w całym pomieszczeniu. W ten sposób uzyskuje się lepsze efekty działania wentylacji przy jednocześnie mniejszej ilości powietrza wentylacyjnego. Jeżeli źródło emisji zanieczyszczeń jest szczególnie uciążliwe zalecana jest pełna hermetyzacja tego źródła poprzez zastosowanie obudowy skojarzonej z wentylacją wyciągową.
Fot. Lindab
Ogólnie stosuje się następujące zasady [2]:
Podczas dokonywania wyboru rodzaju nawiewnika należy wziąć pod uwagę zasięg strumienia, który jest przez niego generowany. Wraz z oddalaniem się od osi strumienia maleje również jego prędkość. W zależności od potrzeb stosuje się odpowiednio ukształtowane kierownice umożliwiające zmianę kąta rozwarcia strumienia lub wprowadzanie powietrza w ruch rotacyjny (nawiewniki wirowe). Anemostaty oraz kratki dalekiego zasięgu (około 15 ÷ 20 m), mogą być instalowane jako sufitowe lub ścienne. Kierunek przepływu powietrza może być pionowy lub poziomy. Jeżeli konieczne jest nawiewanie powietrza na większe odległości zastosowanie znajdują dysze dalekiego zasięgu. Przed nawiewnikiem struga powietrza powinna być jednolita. W rzeczywistych warunkach strumień powietrza wypływający z nawiewnika ulega zaburzeniom, co ma wpływ na jego kształt i zasięg. Wpływ na zasięg strumienia ma również zdolność jego „przyklejania się” do powierzchni, np. sufitu. Wpływ na zaburzenie przepływu strumienia powietrza przez pomieszczenie mają m. in.: przeszkody znajdujące się na jego drodze przepływu i oddziaływania termiczne źródeł ciepła. Biorąc pod uwagę wpływ na przemieszczanie się strumienia powietrza w zależności od jego gęstości, należy pamiętać, że strumień chłodniejszy ulega przemieszczaniu w dół, natomiast cieplejszy w górę. W przypadku stosowania systemów wyporowych, strumień powietrza powinien być jak najmniej zaburzony. Duży wpływ na zaburzenia przepływu strumienia wyporowego ma wzajemna relacja temperatury powietrza nawiewanego i temperatury pomieszczenia, dlatego też zaleca się, aby temperatura powietrza nawiewanego była nieco niższa niż temperatura w pomieszczeniu.
Fot. PATRON
Wentylacja miejscowa
(...)
Wentylacja awaryjna
(...)
Podsumowanie
Podstawową metodą poprawienia jakości powietrza w pomieszczeniu jest doprowadzenie czystego powietrza, w celu rozcieńczenia i wyprowadzenia zanieczyszczeń z pomieszczenia. Powietrze doprowadzane do pomieszczeń pracy powinno być oczyszczone z zanieczyszczeń pyłowych i szkodliwych dla zdrowia. Powietrze usuwane z pomieszczeń, w których emitowane są niedopuszczalne substancje zanieczyszczające atmosferę lub są emitowane substancje w dużych ilościach o potencjalnie szkodliwym oddziaływaniu na organizmy żywe, powinno być oczyszczone przed wprowadzeniem do atmosfery.
Ze względu na konieczność zapewnienia prawidłowych warunków cieplno – wilgotnościowych powietrza podczas przebiegu procesu technologicznego lub też ze względu na konieczność zapewnienia komfortu pracownikom, może okazać się, że aby osiągnąć wymagane parametry powietrza, należy do tych celów zastosować instalację klimatyzacji – wentylacji.
Nie zaleca się łączyć ze sobą przewodów instalacji wentylacyjnych z pomieszczeń o różnym przeznaczeniu. Zabronione jest łączenie przewodów instalacji wentylacyjnej z pomieszczenia zagrożonego wybuchem z przewodami z innych pomieszczeń.
Wentylacja wyporowa umożliwia wypieranie zanieczyszczeń z całej objętości, natomiast wentylacja mieszająca rozcieńcza zanieczyszczenia poprzez ich wymieszanie z powietrzem doprowadzanym do pomieszczenia. Wyporowy ruch powietrza powoduje stratyfi kacje temperatury w pomieszczeniu.
Do oczyszczania powietrza zużywanego w procesach przemysłowych stosuje się fi ltry powietrza, np. tkaninowe, włókninowe, ceramiczne, stalowe, lub fi ltropochłaniacze, elektrofi ltry, a także cyklony, multicyklony, skrubery, komory osadcze. Zastosowanie odpowiedniej metody oczyszczania powietrza zależy od wielkości i rodzaju zanieczyszczeń, a także od możliwości ewentualnego, ponownego zastosowania odzyskanego materiału w postaci np. pyłu, wiórów.
W miejscach niekontrolowanej emisji zanieczyszczeń na wybranym obszarze przedsiębiorstwa stosuje się wentylację strefową, w miejscach emisji zanieczyszczeń stosuje się wentylację miejscową, lokalną.
Podstawowym zadaniem odciągów, ssawek, digestoriów, okapów jest odprowadzenie jak największej ilości zanieczyszczonego powietrza. Poprawienie jakości powietrza w całym pomieszczeniu powinna zapewniać prawidłowa współpraca wentylacji ogólnej z wentylacją miejscową. Wszelkie odciągi i ssawki powinny być umieszczone możliwie blisko źródła emisji zanieczyszczeń i powinny wykorzystywać naturalny ruch zanieczyszczeń do zwiększenia zdolności zasysania tych zanieczyszczeń przez instalację, np. konwekcja, ruch cząstek wyrzucanych podczas obróbki materiału, opadanie cząstek o dużej gęstości itd.
W przypadku przepływu powietrza zanieczyszczonego ku górze, twarz pracownika powinna znajdować się poza strefą zwiększonego stężenia tych zanieczyszczeń, a przy przepływie poziomym powietrza zanieczyszczonego, twarz pracownika powinna być skierowana w kierunku uchodzącego powietrza (w kierunku wlotu do instalacji wywiewnej).
Jeżeli zanieczyszczenia są szczególnie uciążliwe lub niebezpieczne, zalecana jest pełna hermetyzacja źródła zanieczyszczenia lub hermetyzowanie całości procesu technologicznego z jednoczesnym odsysaniem powietrza z obudów urządzeń. Hermetyzacja jest najbardziej efektywną metodą usuwania zanieczyszczeń. Możliwe jest również stosowanie komór laminarnych i digestoriów. Dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie osłonowego, barierowego strumienia świeżego, czystego powietrza.
Do oddzielania przestrzeni o różnych temperaturach zastosowanie znajdują kurtyny powietrzne, tworzące pionowy płaski strumień powietrza. Najczęściej urządzenia montowane są nad bramami i wejściami do dwóch różnych stref, np. z zewnątrz do wnętrza obiektu oraz pomiędzy pomieszczeniami lub strefami o różnych wymaganiach.
mgr inż. Krzysztof KAISER
LITERATURA:
|
POLECAMY WYDANIA SPECJALNE
-
Pompy ciepła 2023-2024
-
Pompy ciepła 2021-2022
-
Pompy ciepła 2022-2023
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023
-
Pompy ciepła 2020-2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020
-
Pompy ciepła 2019-2020
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019