Jak zredukować poziom zanieczyszczeń w obszarze roboczym?

◄ Powrót do wszystkich postów
Zanieczyszczenia w obszarze roboczym zależą od koncepcji przepływu powietrza, jak również od rodzaju, rozmieszczenia oraz wielkości obciążeń cieplnych; poza tym, zależą także od rodzaju oraz rozmieszczenia wylotów powietrza. Na przykład zanieczyszczenia na poziomie 100% przy wentylacji mieszanej mogą być zredukowane poniżej 10% z wykorzystaniem alternatywnych schematów przepływu powietrza. Przepustowość dla obciążeń cieplnych zawiera się w zakresie od 100% do około 40%. Planując system wentylacji powinniśmy korzystać z tego potencjału w celu uzyskania większej sprawności systemu oraz oszczędności. Wymaga to dokładnego omówienia procedur, które prowadzą do zanieczyszczenia obszaru w halach produkcyjnych w miejscach których przebywają i pracują ludzie.

Procedury, które zwiększają przepływ i redukują poziom zanieczyszczeń

Najbardziej skutecznym sposobem na wyjaśnienie tych procedur jest omówienie procedur, które zwiększają przepływ i redukują poziom zanieczyszczeń. Rysunek 1 przedstawia typowy przepływ oraz procedury uwalniania na przykładzie zasady warstwowego przepływu powietrza.
Procedury przepływu powietrza. Hoval

Rysunek 1: Procedury, które zwiększają przepływ powietrza i redukują poziom zanieczyszczeń w hali produkcyjnej.

W hali produkcyjnej występują cztery powierzchnie przepływu. Są to:
1.Powierzchnia przepływu ciepła przy maszynach produkcyjnych i powyżej.
2.Obszar swobodnej konwekcji na zewnętrznych ścianach oraz skośnych dachach.
3.Obszar rozprowadzania przepływu powietrza nawiewanego w pomieszczeniu.
4.Obszar urządzeń przechwytujących i usuwających zanieczyszczenia.

Istnieje możliwość uzyskania następujących efektów procedur, które skutkują zwiększeniem przepływu lub redukcją zanieczyszczenia, w odniesieniu do ich wpływu na obszar roboczy:  

Efekt redukcji zanieczyszczenia:

  • wprowadzanie świeżego powietrza bezpośrednio do obszaru roboczego,
  • bezpośrednie przechwytywanie i usuwanie zanieczyszczeń w miejscu ich uwolnienia,
  • przepływ ciepła przy maszynach produkcyjnych i powyżej,
  • wypieranie powietrza przy ścianach hali.

Efekt wzrostu zanieczyszczenia:

  • procedury pulsacyjnego uwalniania zanieczyszczeń, które są kierowane od maszyn do obszaru roboczego,
  • świeże powietrze oraz przepływ poprzeczny, które zakłócają przepływ ciepła i prowadzą do efektu przedmuchiwania do obszaru roboczego,
  • przepływy świeżego powietrza, które są prowadzone przez górną, zanieczyszczoną warstwę i transportowane do obszaru roboczego,
  • nieodpowiednie przepływy świeżego powietrza, które prowadzą do przepływów zwrotnych zanieczyszczonego powietrza z górnej warstwy,
  • przepływy w dół po zimnych ścianach zewnętrznych, które pobudzają powietrze zanieczyszczone z górnej warstwy i transportują je do obszaru roboczego.

Parametry oceny

Dystrybucja uwolnionego ciepła oraz zanieczyszczeń podlega wielu różnym wpływom, takim jak system przepływu powietrza, sposób w jaki ciepło i zanieczyszczenia są uwalniane, jak również urządzenia, które je przechwytują i uwalniają. Wyróżnia się cztery parametry opisujące wielkość ich wpływu na zanieczyszczenia oraz obciążenia cieplne. Są one bardzo przydatne do ogólnych rozważań dotyczących procedur redukcji zanieczyszczeń, ponieważ umożliwiają uzyskanie wglądu na temat tego, które są bezpośrednio przydatne do planowania wentylacji hali obliczania obciążenia cieplnego. W szczególności, mogą one być wykorzystane do uzyskania praw regulujących obliczanie obciążenia cieplnego. Techniczne procedury zaangażowane do pomiaru takich wpływów są jednak wysoce skomplikowane w praktyce. Kompleksowe procedury są opisane za pomocą czterech parametrów oceny, mianowicie:
  • stopień przechwycenia i usuwania zanieczyszczeń,
  • stopień zanieczyszczeń,
  • stopień zanieczyszczenia systemu,
  • stopień wywiewania zanieczyszczeń.

Stopień przechwycenia i usuwania zanieczyszczeń

Najbardziej wydajnym sposobem na zredukowanie zanieczyszczeń i ich rozprowadzenie w hali jest ich przechwycenie w punkcie powstawania. Skuteczność i wydajność tego środka jest opisana przez stopień przechwycenia, który jest definiowany jako stosunek między bezpośrednio przechwyconym przepływem zanieczyszczeń oraz uwolnieniem przepływu zanieczyszczeń, który jest zatem pomiarem skuteczności sposobu kierowania powietrza. Nie jest to jednak właściwością urządzenia przechwytującego, ale zależy raczej od wielu parametrów, takich jak rodzaj emitowanych zanieczyszczeń oraz poprzecznych i przechwyconych przepływów powietrza. Na przykład ten sam element przechwytujący może posiadać różne stopnie przechwycenia dla różnych rodzajów zanieczyszczeń.

Stopień zanieczyszczenia

Stopień zanieczyszczenia jest miarą jakości przepływu powietrza. Przedstawia on stosunek pomiędzy wydajną częścią przepływu zanieczyszczeń w obszarze w którym pracują ludzie oraz częścią, która nie jest przechwytywana bezpośrednio i jest uwalniana w pomieszczeniu. Uwolnienie w pomieszczeniu oznacza, że część obciążeń cieplnych jest kierowana do obszaru, w którym przebywają ludzie, a kolejna część jest kierowana do górnej warstwy. W praktyce, określenie stopnia zanieczyszczenia za pomocą środków technicznego pomiaru jest zazwyczaj bardzo trudne lub nawet niemożliwe, ponieważ ilość uwolnionego przepływu zanieczyszczeń może często nie zostać zmierzona.

Stopień zanieczyszczenia systemu

Stopień zanieczyszczenia systemu jest miarą jakości podczas oceny ogólnych pomiarów w powietrzu oraz technologii wentylacji. Przedstawia on stosunek pomiędzy przepływem zanieczyszczeń w obszarze, w którym pracują ludzie oraz ogólnym przepływem zanieczyszczeń, który jest emitowany. Stosunek stopnia przechwycenia i zanieczyszczenia oraz proste obserwacje równowagi można wykorzystać do wprowadzenia jasnych równań dla stopnia zanieczyszczenia systemu w zależności od różnych układów przepływu powietrza i proporcji zanieczyszczeń. Prowadzą one do obliczeń obciążeń cieplnych.

Zanieczyszczenia.Hoval
Zdjęcie 1: Najbardziej wydajnym sposobem na zredukowanie zanieczyszczeń i ich rozprowadzenie w hali jest ich przechwycenie w punkcie powstawania. 

Stopień wywiewania zanieczyszczeń

Stopień wywiewania zanieczyszczeń odnosi się tylko do warstwowego przepływu powietrza oraz stanowi miarę wielkości interakcji pomiędzy przepływami poprzecznymi, a cieplnymi. Przedstawia on stosunek pomiędzy zanieczyszczeniami i obciążeniami cieplnymi, które są wydmuchiwane z przepływu ciepła i całkowitymi zanieczyszczeniami, które są uwalniane na hali. Wysokie wartości stopnia wywiewania wskazują, że przepływ ciepła jest prawie całkowicie zaburzony, a niskie wartości przedstawiają przepływ ciepła, który jest prawie stabilny, jak ma to miejsce w przypadku:
- znacznych różnic temperatury pomiędzy maszynami produkcyjnymi, a powietrzem otoczenia,
- przepływów poprzecznych, które działają tylko w obszarze jego otoczenia.

Ogólnie, stopień wywiewania zwiększa się wraz ze wzrostem prędkości i wysokości nawiewanego świeżego powietrza i maleje wraz ze wzrostem mocy cieplnej. Wykazane zostało zatem, że należy również rozważyć warunki brzegowe w hali do celów wykorzystania zasady stratyfikacji przepływu powietrza. Jeśli nie można uniknąć przepływów poprzecznych w sposób pewny poprzez otwory w przylegających skrzydłach hali lub wejściach, poza procedurami otwierania i zamykania na krótki czas, to wentylacja warstwowa nie może być zastosowana. 

Recyrkulacja czystego powietrza

Recyrkulacja czystego powietrza występuje w sytuacji, gdy przechwycone powietrze zawierające zanieczyszczenie jest usuwane z obszaru roboczego, czyszczone w separatorze, a następnie całkowicie lub częściowo dostarczane z powrotem do obszaru roboczego. Może ono być wykorzystane z dwóch powodów:
1. W celu wykorzystania ciepła odpadowego, gdy w hali uwalniane są niskie poziomy ciepła oraz w przypadku strumienia powietrza nawiewanego do wartości ok. 5 000 m3/h, ponieważ w przypadku większych ilości powietrza koszty inwestycyjne oraz wydatki związane z działaniem separatora przeważają zalety korzystania z ciepła odpadowego.
2. W celu uniknięcia dodatkowych porcji przechwyconego strumienia powietrza w strumieniu powietrza nawiewanego przy wentylacji warstwowej, w przypadku której analiza kosztów/zysków musi być ponownie przeprowadzona w celu rozważenia czy należy zastosować tę metodę.
W przypadku recyrkulacji czystego powietrza, należy zauważyć, że pozostała zawartość substancji innych niż powietrze musi zostać ograniczona do takiego stopnia, aby stężenie w obszarze roboczym nie zwiększyło się do żadnego znacznego stopnia, w porównaniu do działania wyłącznie przy powietrzu zewnętrznym.
W przypadku uwalnianych na hali cząsteczek oraz substancji kancerogennych lub mutagennych, które są toksyczne dla reprodukcji - recyrkulacja czystego powietrza jest dopuszczalna tylko w wyjątkowych przypadkach i wymaga zgody urzędowego organu ds. ochrony zdrowia i bezpieczeństwa. Recyrkulacja czystego powietrza jest zakazana, jeśli substancje te nie są cząsteczkami lecz występują w formie gazu lub pary. Pojęcie recyrkulacji czystego powietrza jest w pewnym stopniu mylące, ponieważ powietrza, które jest ponownie nawiewane nie jest "czyste", zawiera zanieczyszczenia w bardzo niskich stężeniach. W rezultacie bez dodatkowych środków, które poprawią jakość powietrza, jedynie kwestią czasu jest nagromadzenie zanieczyszczeń w obszarze roboczym z powrotem do poziomu, który występował przed jego pobraniem. Aby temu zapobiec, w zależności od rodzaju zanieczyszczenia oraz ilości zawróconego świeżego powietrza o którym mowa, wskazuje się nie tylko minimalną proporcję powietrza zewnętrznego, ale również potrzebę dodatkowej wentylacji pomieszczenia.
Jeśli uważasz artykuł za interesujący podziel się nim ze znajomymi i udostępnij!

Sprawdź nasze wydajne systemy wentylacji, które zapewniają optymalną jakość powietrza, temperaturę oraz pozwalają wygenerować więcej oszczędności w halach produkcyjnych.

Nasze systemy wentylacyjne znajdziesz tutaj.
Autor
Opracowanie własne Hoval Polska