Filtrowentylacja i odciągi stanowiskowe

Miejscowa wentylacja wywiewna ze stanowiska pracy jest ważną instalacją w zakładach przemysłowych

Ogranicza emisję zanieczyszczeń do otaczającego powietrza, a tym samym zapewnia ochronę zdrowia pracowników.

Podczas pracy w zakładach produkcyjnych, w trakcie procesów technologicznych, do powietrza otaczającego stanowisko pracy, wydzielane są zanieczyszczenia: cząstki stałe, gazy, pary i mgły oraz aerozole ciekłe. W przypadku gazów oraz aerozoli ciekłych zagrożenia dla pracowników wynikają z właściwości toksycznych, palnych i wybuchowych tych zanieczyszczeń. Natomiast cząstki pyłu mogą mieć działanie zwłókniające, alergizujące, drażniące, kancerogenne, radioaktywne oraz toksyczne. Stężenie szkodliwego dla zdrowia zanieczyszczenia w powietrzu w środowisku pracy musi być niższe od jego najwyższej dopuszczalnej wartości (NDS). NDS jest określane jako wartość średnia ważona stężenia, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy, przez okres jego aktywności zawodowej, nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń. Wykaz NDS znajduje się w Rozporządzeniu i jego późniejszych nowelizacjach. Natomiast szkodliwe czynniki biologiczne zostały zamieszczone w Rozporządzeniu, a szkodliwe czynniki chemiczne – w Rozporządzeniu.

Aby udało się zapewnić dopuszczalne stężenie danego zanieczyszczenia w otaczającym powietrzu, poszukiwane są najbardziej efektywne działania w kierunku ograniczenia jego emisji do otoczenia, np. poprzez stosowanie hermetyzacji procesu technologicznego z jednoczesnym odsysaniem z obudów zanieczyszczonego powietrza. Jeśli takie rozwiązanie nie jest możliwe, zanieczyszczone powietrze odprowadza się bez obudów, ale za pomocą wentylacji wywiewnej miejscowej (odciągi miejscowe). Ma ona za zadanie usunięcie powstałych zanieczyszczeń w miejscu ich powstania i niedopuszczenie do ich rozprzestrzeniania się w pomieszczeniu.

Prawidłowa praca odciągów miejscowych wynika z poprawnie określonej minimalnej prędkości powietrza koniecznej do porywania zanieczyszczeń, wytwarzanej za pomocą ssawki (lub innego zakończenia) odciągów miejscowych w strefie powstawania lub wydobywania się zanieczyszczeń. Prędkość porywania jest ściśle związana z konkretnym procesem oraz dotyczy określonej odległości od płaszczyzny wlotowej ssawki czy okapu (zasięgu działania). Wywołane pracą wentylatora podciśnienie w odciągach miejscowych zapobiega przedostawaniu się nadmiernych ilości zanieczyszczeń do pomieszczenia. Do elementu zasysającego zanieczyszczone powietrze musi zostać zassana ilość zanieczyszczeń powodująca, że stężenie pozostałych w powietrzu otaczającym zanieczyszczeń nie będzie szkodliwa dla zdrowia pracowników. Natomiast w odciągach hermetycznie obudowanych uzyskuje się odprowadzenie całej ilości wydzielanych i powstających podczas pracy zanieczyszczeń.

W celu uzyskania jeszcze lepszych warunków na stanowisku pracy, zarówno ze względu na ograniczenie zanieczyszczenia, jak i zapewnienie wymiany powietrza w całym pomieszczeniu w wyniku dopływu świeżego powietrza, uzdatnionego odpowiednio do potrzeb, celowa jest współpraca wentylacji miejscowej z mechaniczną wentylacją ogólną obiektu.

Systemy wentylacji i usuwania zanieczyszczonego powietrza

W obiektach przemysłowych wykonywane są następujące instalacje wentylacji mechanicznej:

• wentylacja ogólna nawiewno-wywiewna realizowana jako wentylacja mieszająca lub wyporowa,
• wentylacja miejscowa wywiewna:ƒƒ
• instalacje centralne do obsługi od kilku do kilkunastu stanowisk, maszyn lub urządzeń,
• urządzenia stanowiskowe do obsługi jednego lub kilku stanowisk: przewoźne (niestacjonarne) lub stacjonarne.

Urządzenia wywiewnej wentylacji miejscowej wyposażone są w specjalistyczne zakończenia (elementy odsysające), ułatwiające zasysania niezbędnej ilości powietrza ze stanowisk pracy.

Można je podzielić na:

• odciągi zewnętrzne (takie jak ssawki, okapy, odciągi brzegowe),
• obudowy częściowe z otworem roboczym (np. digestoria, komory lakiernicze, obudowy tarcz szlifierskich),
• obudowy pełne:ƒƒ.

Obudowy z kolei można podzielić w zależności od wymaganej ilości pyłu do usunięcia:

• możliwie jak największej (np. spawanie, lutowanie, klejenie),
• jak najmniejszej, przy jednoczesnym zapobieganiu wydostawania się zanieczyszczeń poza obudowę (np. przeróbka lub transport materiałów pylistych, surowców lub półfabrykatów, szczególnie o dużym rozdrobnieniu).

Odrębną grupę obudów stanowią obudowy, wewnątrz których znajdują się stanowiska pracy (nakładanie powłok malarskich, częściowe obudowy stołów warsztatowych do spawania, metalizowania lub malowania niewielkich przedmiotów).

Według podziału ssawki odciągowe można podzielić na następujące podstawowe rodzaje:

• osłony oraz obudowy całkowite i częściowe (np. komory do malowania natryskowego, digestoria, komory do piaskowania, obudowy szlifierek i polerownic),
• ssawki o wlocie prostokątnym i okrągłym (np. stosowane przy spawaniu, obróbce kamienia),
• ssawki szczelinowe (np. przy stołach warsztatowych, wannach do odtłuszczania, trawienia, galwanizowania),
• ssawki z osłonami, ƒƒ,
• okapy (nad źródłami ciepła, piecami przemysłowymi, gorącymi ƒƒurządzeniami gastronomicznymi, wannami, stołami warsztatowymi, miejscami wydzielania się zanieczyszczeń lżejszych od powietrza).

Oprócz wymienionych powyżej odciągów są też stosowane wyciągi z jednoczesnym nawiewem, w których strumień powietrza nawiewanego pomaga odpowiednio ukierunkować wydzielanie zanieczyszczenia do tzw. ssawki wyciągu.

W każdym przypadku, niezależnie od rozwiązania wyciągu zanieczyszczonego powietrza, powietrze usuwane musi być zbilansowane nawiewem ogólnym lub miejscowym.

Wentylacja ogólna mieszająca powoduje ujednolicenie warunków w pomieszczeniu, zarówno wartości temperatury powietrza, jak i stężenia zanieczyszczeń w powietrzu. W wyniku wymiany powietrza zanieczyszczonego na czyste uzyskuje się rozcieńczenie zanieczyszczeń w powietrzu. W przypadku wentylacji wyporowej o niskoturbulentnym przepływie powietrza, nawiewany strumień czystego i uzdatnionego powietrza „wypycha” powietrze zanieczyszczone w kierunku wywiewników, umieszczonych w górnej strefie pomieszczenia. Wytwarza się stratyfikacja powietrza. Powstają w ten sposób dwie strefy powietrza, różniące się stężeniem zanieczyszczeń i temperaturą powietrza: dolna – o czystszym powietrzu i górna – obszar cieplejszego powietrza (tzw. poduszka cieplna) o podwyższonym stężeniu zanieczyszczeń. Dla uzyskania efektywnej wentylacji z jednoczesną optymalizacją parametrów powietrza w strefie pracy, wystarczy, stosując wentylację wyporową, wymieniać dużo mniejszą ilość powietrza niż w przypadku wentylacji mieszającej. Wentylację wyporową zaleca się stosować w pomieszczeniach przemysłowych ze źródłami ciepła oraz w przypadku emisji cząstek lżejszych od powietrza.

Instalacje centralne wywiewne są projektowane indywidualnie, z doborem właściwych urządzeń odciągów miejscowych, elementów wentylacyjnych oraz urządzeń oczyszczających usuwane powietrze. Najczęściej służą do przesyłania dużych strumieni powietrza. Natomiast urządzenia stanowiskowe zazwyczaj są złożone z typowych, wykonywanych seryjnie, elementów i zespołów wentylacyjnych, dobranych do konkretnego projektu.

Instalacja odciągu miejscowego składa się z:

• urządzenia do wychwytywania zanieczyszczeń,
• przewodu ssawnego i tłocznego,
• urządzenia wymuszającego przepływ powietrza (wentylatora),
• urządzenia lub urządzeń do oczyszczania powietrza przed usunięciem do atmosfery
• wyrzutni powietrza.

Podczas projektowania sieci przewodów wentylacji odciągów miejscowych konieczne jest zapewnienie odpowiedniej wartości tzw. prędkości transportu. Jest to prędkość powietrza, przy której cząstki, znajdujące się w strumieniu powietrza w stanie zawieszenia, będą przez ten strumień przenoszone wzdłuż przewodu. Musi być ona tak dobrana, aby zapewnić niezawodne przenoszenie cząstek zanieczyszczeń, zapobiegając jednocześnie ich osadzaniu się wewnątrz przewodów wentylacyjnych.

Do urządzeń stanowiskowych niestacjonarnych należą agregaty filtracyjno-wentylacyjne. Przeznaczone są do bezpośredniego zastosowania w pomieszczeniu, w celu usunięcia zanieczyszczonego powietrza ze źródła emisji, oczyszczenia go i ponownego wprowadzenia do pomieszczenia. Ich zaletą jest łatwość ustawiania przy dowolnym stanowisku oraz oszczędność energii cieplnej w sezonie grzewczym dzięki wprowadzaniu oczyszczonego powietrza z powrotem do pomieszczenia (a nie na zewnątrz budynku).

Składają się z następujących podstawowych elementów i urządzeń:

• wentylatora (lub strumienicy),
• urządzenia lub układu urządzeń do oczyszczania powietrza przed jego usunięciem z agregatu (odpylaczy),
• elementu służącego do wychwytywania zanieczyszczeń w miejscu ich wydzielania (np. ssawka, okap),
• przewodów wentylacyjnych,
• podwozia i/lub uchwytów do mocowania (podwieszenia) do słupów, ścian itp.

Ze względu na różne rodzaje pyłów o różnej charakterystyce, różnych frakcjach pyłu, ilości oraz zasad utylizacji lub usuwania, wykonuje się agregaty przeznaczone do konkretnych zastosowań. Produkowane są także agregaty o większej wydajności i sprężu wentylatora do obsługi kilku lub kilkunastu stanowisk pracy.

Autor: dr inż. Anna CHARKOWSKA – Zakład Klimatyzacji i Ogrzewnictwa, Politechnika Warszawska

Pełna wersja artykułu w numerze 5/2013 Chłodnictwo&Klimatyzacja