W kolejnych kilku artykułach rozważane będą przepływowe uwarunkowania skutecznej pracy układów wentylacji miejscowej. W niniejszym wydaniu omówione zostały procesy transportu zanieczyszczeń pasywnych i ciepła w przepływach powietrza drogą dyfuzji i unoszenia oraz sposoby oceny skuteczności dynamicznej hermetyzacji źródeł szkodliwej emisji. Podano przykłady liczbowe nawiązujące do warunków wentylacji pomieszczeń. 

W następnych publikacjach tej serii – w aspekcie formowania przepływów powietrza wentylacyjnego – omawiane będą rozwiązania i właściwości odciągów miejscowych w powiązaniu z oddziaływaniem ruchu powietrza w pomieszczeniu, jako przepływowego tła dla migracji zanieczyszczeń, a także zastosowanie nawiewu wspomagającego działania odciągów miejscowych oraz efektywność energetyczna wentylacji miejscowej. 

O wentylacji miejscowej
W pomieszczeniach przemysłowych, użyteczności publicznej i mieszkalnych emisja szkodliwych substancji do powietrza związana jest z bardzo różnymi zjawiskami, procesami, a także z użytkowaniem urządzeń. Emisja gazów i pyłów w procesach hutniczych, czy przy spawaniu obróbki skrawaniem metali bardzo różni się od emisji dymu przy paleniu papierosów, czy emisji szkodliwych substancji z wykładzin podłogowych. Rodzaj i stopień szkodliwości substancji odgrywa tu istotną rolę i skłania do stosowania różnorodnych rozwiązań wentylacji. Ale u podstaw wszystkich skutecznych rozwiązań wentylacji leży ograniczanie emisji zanieczyszczeń do powietrza w pomieszczeniu i właściwe formowanie przepływów tego powietrza.
Starania o zmniejszanie uciążliwości procesów zwykle wymagają hermetyzacji urządzeń, będących źródłami szkodliwej emisji i/lub aerodynamicznego izolowania chronionych stref pomieszczenia.
Hermetyzacja urządzeń wymaga zastosowania odciągów miejscowych o dobieranej konstrukcji, a niekiedy także wspomagania pracy tych urządzeń przez stosowne osłanianie strugami nawiewanymi. Elementy te hermetyzują konstrukcyjnie i aerodynamicznie źródła szkodliwej emisji i pozwalają ograniczać jej zasięg.
Dla dynamicznej ochrony pewnej strefy pomieszczenia trzeba także zapewnić współdziałanie przepływów/rozdziału powietrza w pomieszczeniu z funkcjonowaniem odciągów miejscowych, które jednocześnie są elementami wywiewnymi wentylacji ogólnej pomieszczenia.
Tak w sposób ogólny formułuje się zadanie wentylacji pomieszczeń, w którym można dopatrywać się i wyodrębniać rolę wentylacji miejscowej, gdy w układzie wentylacji większego znaczenia nabiera udział odciągów miejscowych i hermetyzacja urządzeń technologicznych.
Szczegółowe rozwiązania wentylacji miejscowej w poszczególnych obiektach mogą być bardzo różne – stosownie do ich zadania. Skuteczność odciągu miejscowego rośnie w miarę przystosowania konstrukcji jego elementów do mechanizmów emisji zanieczyszczeń w źródle (hermetyzacja konstrukcyjna) oraz właściwego formowania przepływu powietrza w bezpośrednim otoczeniu i w obrębie samego odciągu, włączając tu nawiewy osłaniające (hermetyzacja dynamiczna). Zatem skuteczny wydatek odciąganego powietrza dla hermetyzacji dynamicznej jest powiązany z rozwiązaniem hermetyzacji konstrukcyjnej urządzenia czy procesu i z uformowaniem ruchu (rozdziału) powietrza w pomieszczeniu.

W schemacie układów wentylacji miejscowej można zatem wyodrębnić trzy istotne grupy elementów uczestniczących w procesie i zwalczaniu szkodliwej emisji (rys. 1), a mianowicie:
1. Źródło emisji i mechanizmy transportu zanieczyszczeń w pomieszczeniu, gdzie z punktu widzenie wentylacji istotny jest rodzaj emitowanych substancji i mechanizmy rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń przy wentylacji pomieszczenia;
2. Odciąg miejscowy, będący istotnym elementem hermetyzacji urządzeń technologicznych, a także ogólnej wentylacji pomieszczenia;
3. Rozdział powietrza w pomieszczeniu, formowany przez nawiew wentylacji ogólnej i lokalne nawiewy osłaniające, który powinien  wspomagać pracę wentylacji miejscowej.

W ocenie układów wentylacji miejscowej decydujące znaczenie odgrywa jej skuteczność oraz koszty energetyczne i ekonomiczne. Wentylacja miejscowa z reguły bywa bardziej skuteczna od ogólnej wentylacji rozcieńczającej i to przy mniejszym wydatku powietrza. To z kolei wpływa na koszty budowy i eksploatacji układów wentylacji.


Ocena skuteczności dynamicznej
hermetyzacji
W rzeczywistych warunkach napływ powietrza do obudowy źródła emisji zanieczyszczeń nie jest równomierny – wykazuje pewien przestrzenny rozkład prędkości i strukturę burzliwości zależną od ruchu powietrza otaczającego. Dlatego przepływ powietrza oraz przebieg dyfuzji zanieczyszczeń w rejonie wentylacji miejscowej w konkretnych przypadkach trudno określić inaczej, niż eksperymentalnie.
Dla scharakteryzowania skuteczności dynamicznej hermetyzacji – takie pracochłonne badania wstecznego rozpraszania zanieczyszczeń mogą być zastąpione lokalnymi oznaczeniami stężenia tych zanieczyszczeń w charakterystycznych punktach w otoczeniu obudowy odciągu miejscowego.
Francuski Instytut Ochrony i Bezpieczeństwa Nuklearnego w Gif-Sur-Yvette proponuje [Dupoux i inni, 1997] charakteryzowanie sprawności dynamicznej hermetyzacji obudowy za pomocą następujących wskaźników:
• współczynnik wstecznego rozpraszania (back dissemination coefficient), w sformułowaniu analogicznym do współczynnika transportu atmosferycznego
    KN = CN / m.c  s/m3  lub h/m3    (1.30)

• stopień niedoskonałości. dynamicznej hermetyzacji
    ?h = CN /Cint    (1.31)

gdzie:
CN – stężenie czynnika w punkcie n na zewnątrz obudowy hermetyzującej [kg/m3],
m.c – strumień masowy czynnika w źródle emisji, usytuowanym wewnątrz obudowy [kg/s],
Cint – stężenie czynnika wewnątrz obudowy.

CZYTAJ CAŁOŚĆ, ZAMÓW PRENUMERATĘ:

TRADYCYJNĄ                         E-WYDANIE