Wentylacja hal produkcyjnych - wymagania. Wentylacja wywiewna i nawiewna

Skuteczna wentylacja hali produkcyjnej to instalacja prawidłowo odprowadzająca zanieczyszczone powietrze z miejsca emisji, w jak największym stopniu ograniczająca jego rozprzestrzenianie się w hali i jednocześnie zapewniająca dopływ odpowiednio oczyszczonego i uzdatnionego powietrza na potrzeby pracowników. Należy rozważyć i zaplanować pracę zarówno wentylacji wywiewnej miejscowej (stanowiskowej) oraz ogólnej, jak i nawiewnej.

Spis treści

1. Skuteczna wentylacja, czyli jaka?
2. Wentylacja mechaniczna w halach produkcyjnych
3. System odciągów miejscowych w systemach wentylacji mechanicznej
4. Aparaty grzewczo-wentylacyjne w wentylacji hal
5. Centrale bezkanałowe dachowe lub rekuperatory dachowe
6. Kurtyny powietrzne w systemie wentylacji hal
7. Wymagania prawne dotyczące realizacji wentylacji hal oraz liczby krotności wymian powietrza
8. Wentylacja ogólna hali produkcyjnej
9. Wentylacja mechaniczna hal a oczyszczanie powietrza usuwanego
10. Wentylacja mechaniczna hal - wymagania prawne dot. temperatur

Skuteczna wentylacja, czyli jaka?

Zapewnienie efektywnej wentylacji na stanowiskach pracy w halach produkcyjnych prowadzi do stworzenia środowiska bezpiecznego dla zdrowia pracowników, jak również wspomagającego jakość procesu produkcyjnego i zmniejszającego awaryjność wykorzystywanych urządzeń, spowodowaną np. zapyleniem powietrza. W powietrzu obiektów przemysłowych mogą pojawić się zanieczyszczenia stałe (pyły i włókna), gazowe i biologiczne o oddziaływaniu drażniącym, alergizującym, toksycznym, kancerogennym lub radioaktywnym, mogące być przyczyną chorób zawodowych bądź dyskomfortu z powodu np. uciążliwego i nieprzyjemnego zapachu.

Za zanieczyszczenie uważa się także wydzielane ciepło i parę wodną. Łatwopalne i wybuchowe zanieczyszczenia powietrza w stężeniu przekraczającym wartości dopuszczalne mogą być niebezpieczne dla ludzi i obiektów, gdyż ich obecność może prowadzić do wybuchów i pożarów. Aby zapewnić właściwe warunki pracy, należy trafnie ocenić zagrożenie, jego rodzaj i wielkość, a także określić środki i metody przeciwdziałania.

Skuteczna wentylacja przemysłowa to instalacja prawidłowo odprowadzająca zanieczyszczone powietrze z miejsca emisji, w jak największym stopniu ograniczająca jego rozprzestrzenianie się w hali i jednocześnie zapewniająca dopływ odpowiednio oczyszczonego i uzdatnionego powietrza na potrzeby pracowników. Należy rozważyć i zaplanować pracę zarówno wentylacji wywiewnej miejscowej (stanowiskowej) oraz ogólnej, jak i nawiewnej. Obliczenie wymaganego strumienia powietrza usuwanego i nawiewanego (rozrzedzającego powietrze do dopuszczalnego stężenia), to początek pracy nad projektem wentylacji w halach produkcyjnych. Kluczową sprawą jest również właściwe usytuowanie nawiewników i wywiewników w pomieszczeniu oraz dobór pozostałych urządzeń (wentylatorów, central, aparatów wentylacyjnych, przewodów, odpylaczy, filtrów itd.).

Projektowanie wentylacji musi być jednocześnie zgodne z wymaganiami prawnymi zamieszczonymi w odpowiednich rozporządzeniach i normach. Dokładna znajomość procesów technologicznych, rozmieszczenia źródeł zanieczyszczeń, ich rodzaju, ilości oraz sposobu rozprzestrzeniania, a także miejsc, w których występują najwyższe ich stężenia, stanowi podstawę do podjęcia decyzji dotyczącej rozwiązania wentylacji, lokalizacji odciągów miejscowych (stacjonarnych lub mobilnych) oraz nawiewników i wywiewników wentylacji ogólnej. Każdy projekt dla hal produkcyjnych jest niepowtarzalny i wymaga osobnej analizy.

Wentylacja mechaniczna w halach produkcyjnych

W halach produkcyjnych stosuje się następujące systemy i urządzenia wentylacji mechanicznej:

• wywiewne: system odciągów miejscowych (urządzenia połączone siecią przewodów wentylacyjnych lub pojedyncze urządzenia wentylacyjne (np. komory bezpiecznej pracy mikrobiologicznej) oraz mobilne (np. filtrowentylacyjne)); system wentylacji wywiewnej ogólnej lub urządzenia jednostkowe usuwające powietrze (np. wywietrzaki);
• nawiewne: system wentylacji nawiewnej scentralizowanej (kanałowej) lub urządzenia jednostkowe zapewniające wymianę i uzdatnienie powietrza w całej hali (np. aparaty grzewczo-wentylacyjne);
• nawiewno-wywiewne do wentylacji ogólnej: centrale dachowe bezkanałowe, urządzenia typu rooftop lub rekuperatory dachowe.

Zobacz także:

• Rekuperacja w halach przemysłowych. Kiedy warto ją stosować? Jakie może przynieść korzyści?
• Outsourcing energetyczny – dobry pomysł na optymalizację zużycia energii
• Kogeneracja. Co to jest kogeneracja? Jakie są korzyści z kogeneracji?

System odciągów miejscowych w systemach wentylacji mechanicznej

Zanieczyszczenia powinny być wychwytywane jak najbliżej miejsca emisji z użyciem wentylacji mechanicznej wywiewnej – odciągów miejscowych. Stosując systemy wentylacji naturalnej, nie usunie się skutecznie szkodliwych i niebezpiecznych dla ludzi substancji. W pomieszczeniu, w którym proces technologiczny jest źródłem miejscowej emisji związków szkodliwych o niedopuszczalnym stężeniu lub uciążliwym zapachu, należy instalować odciągi miejscowe współpracujące z wentylacją ogólną, umożliwiające spełnienie w strefie pracy wymagań jakości środowiska wewnętrznego określonych w przepisach o bezpieczeństwie i higienie pracy.

System odciągu miejscowego składa się z:

• urządzenia do wychwytywania zanieczyszczonego powietrza, zlokalizowanego jak najbliżej miejsca emisji,
• przewodu wentylacyjnego ssawnego,
• urządzenia oczyszczającego usuwane powietrze (zależnie od rodzaju i ciężaru zanieczyszczeń może znajdować się po stronie ssawnej lub tłocznej wentylatora),
• wentylatora wyciągowego,
• przewodu wentylacyjnego tłocznego,
• wyrzutni powietrza.

Zadaniem odciągów miejscowych jest uchwycenie zanieczyszczonego powietrza u źródła powstawania zanieczyszczeń, w jak najbardziej skoncentrowanej postaci, następnie doprowadzenie go do urządzeń oczyszczających lub usunięcie na zewnątrz w miejscu, gdzie nie będzie oddziaływało w sposób szkodliwy na otoczenie. W tym celu w strefie wydobywania się zanieczyszczeń wytwarzany jest taki ruch powietrza pod względem kierunku i prędkości, który pozwoli na uchwycenie jak największej jego ilości. Za pomocą odciągów miejscowych powinno się osłonić źródło zanieczyszczeń w możliwie jak największym stopniu tak, aby ograniczyć przedostawanie się ich do otoczenia stanowiska pracy.

Do urządzeń odciągów miejscowych zalicza się:

• obudowy całkowite (hermetyczne) – służące do możliwie dokładnego zamknięcia procesu lub urządzenia produkcyjnego w obudowie;
• obudowy częściowe – źródło emisji zanieczyszczeń znajduje się wewnątrz obudowy, jest częściowo osłonięte; instalacja w sposób mechaniczny odprowadza zanieczyszczone powietrze do otoczenia (np. komory malowania natryskowego);
• ssawki – stanowią zakończenie przewodu wentylacji wyciągowej; źródło zanieczyszczeń znajduje się na zewnątrz ssawek; zasięg ich działania jest niestety ograniczony – jest to odległość zbliżona do przekątnej lub średnicy otworu wlotowego ssawki;
• okapy – stosowane nad wannami i piecami przemysłowymi; są skuteczne, jeżeli temperatura zanieczyszczonego powietrza jest wyższa od temperatury w pomieszczeniu, czyli gdy występuje konwekcyjny ruch ciepła, a także gdy wydzielane są substancje gazowe gęstsze od powietrza. Najlepszym i najskuteczniejszym rozwiązaniem, wymaganym prawnie na mocy, jest hermetyzacja urządzeń lub ich części, mogących wydzielać szkodliwe gazy, pary lub pyły.

W hali produkcyjnej do usuwania zanieczyszczonego powietrza stosuje się systemy centralne (kanałowe) z odgałęzieniami zakończonymi odpowiednimi ssawkami lub jednostkowe – mobilne. Instalacje centralne odciągów miejscowych każdorazowo wymagają zarówno indywidualnego podejścia na etapie projektowym, jak i doboru właściwych urządzeń – elementów wentylacyjnych oraz oczyszczających usuwane powietrze. Najczęściej służą do przesyłania dużych strumieni powietrza.

Natomiast urządzenia mobilne zazwyczaj są złożone z typowych, wykonywanych seryjnie, elementów i zespołów wentylacyjnych, dobranych do konkretnego zastosowania (stanowisko pracy, proces). Do urządzeń stanowiskowych niestacjonarnych (mobilnych) należą urządzenia filtrowentylacyjne. Przeznaczone są do usuwania zanieczyszczonego powietrza ze źródła emisji, oczyszczania go i ponownego wprowadzania do pomieszczenia. Ich zaletą jest możliwość dogodnego umieszczenia przy danym stanowisku oraz oszczędność energii cieplnej w sezonie grzewczym przez wprowadzanie oczyszczonego powietrza z powrotem do pomieszczenia (a nie wyprowadzanie go na zewnątrz budynku). Są to urządzenia pracujące na powietrzu obiegowym, nie spełniają zatem wymagań dotyczących obowiązkowej wymiany powietrza.

Urządzenia filtrowentylacyjne składają się z następujących elementów:

• wentylatora,
• urządzenia lub układu urządzeń do oczyszczania powietrza przed jego usunięciem z agregatu,
• 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.

Przykładowe zastosowanie urządzeń odciągów miejscowych

Aparaty grzewczo-wentylacyjne w wentylacji hal

Aparaty grzewczo-wentylacyjne zapewniają ogrzewanie pomieszczeń z powietrzem (które w zależności od potrzeb może być czerpane bezpośrednio z obsługiwanego pomieszczenia lub za pomocą kanałów czerpnych z zewnątrz) jako nośnikiem ciepła. Wykorzystywane są do okresowego, sprawnego ogrzewania obiektów o dużej kubaturze, choć można stosować je także do pracy ciągłej. Ogrzewanie powietrzne – nadmuchowe, charakteryzuje się małą bezwładnością i szybkim wzrostem temperatury w obsługiwanym pomieszczeniu. Powietrze przepływające przez wymiennik ciepła (wodny, parowy, gazowy, olejowy lub elektryczny) w aparacie grzewczym odbiera od niego energię cieplną i przekazuje ją do otoczenia. Dostępne są także aparaty z funkcją chłodzenia. Wentylator wymusza ruch powietrza ukierunkowany zgodnie z potrzebami.

Centrale bezkanałowe dachowe lub rekuperatory dachowe

W obiektach produkcyjnych i magazynach urządzenia te zapewniają dostarczenie powietrza zewnętrznego oraz jego filtrację, ogrzanie i ochłodzenie (jeśli jest wymagane). Warunek niezbędny do ich stosowania stanowi lokalizacja wentylowanego pomieszczenia bezpośrednio pod dachem budynku.

Powietrze nawiewane jest przez nawiewnik wirowy znajdujący się na dole urządzenia. Można zastosować komorę rozdziału, w której nastąpi podział strugi powietrza na dwie gałęzie. Do ogrzewania powietrza nawiewanego wykorzystuje się energię cieplną z centralnego systemu grzewczego lub montuje się urządzenie wentylacyjne z wbudowanym gazowym kotłem kondensacyjnym. Natomiast w celu jego ochłodzenia urządzenie można podłączyć do systemu wody lodowej lub zainstalować system chłodzenia (w rozwiązaniu dachowym wbudowuje się parownik, zaś skraplacz jest montowany w jego pobliżu na dachu).

Przy nawiewach należy jednocześnie stosować wywiew zbliżonej ilości zużytego powietrza na zewnątrz. W przypadku instalacji ze zmiennym strumieniem powietrza nawiewanego, konieczna jest współpraca z oddzielnym wentylatorem wyciągowym, o wydatku zmieniającym się proporcjonalnie do udziału powietrza zewnętrznego w nawiewanym.

Kurtyny powietrzne w systemie wentylacji hal

Kurtyny powietrzne zalicza się do urządzeń wentylacji miejscowej. Dzieli się je na komfortowe i przemysłowe. Te ostatnie montowane są w magazynach, hurtowniach, warsztatach (także samochodowych), halach produkcyjnych, przemysłowych, browarach, chłodniach składowych. Typowa kurtyna powietrzna składa się ze stalowej obudowy, w której umieszczony jest wentylator z jedno- lub trójfazowym silnikiem elektrycznym. Urządzenia te często wyposażone są także w element grzewczy.

Z tego względu rozróżnia się dwa podstawowe rodzaje kurtyn: ciepłe i zimne (bez elementu grzewczego). Pierwsze z nich mogą pracować jako elektryczne (z grzałkami elektrycznymi) oraz wodne (z wymiennikiem wodnym). Kurtyny zimne zalecane są natomiast do montażu w bramach przemysłowych, gdzie priorytetem jest ograniczenie strat energii przez otwartą bramę, a nie zapewnienie komfortu cieplnego. Mogą być montowane poziomo lub pionowo. W chłodniach i w mroźniach dąży się do wyeliminowania tworzenia się mgły i oszronienia, zapewnienia wolnej przestrzeni, umożliwiającej dogodny i bezpieczny transport, oraz ochrony przed oblodzeniem składowanych produktów. Można tam zastosować specjalistyczne wielostrumieniowe kurtyny.

Wymagania prawne dotyczące realizacji wentylacji hal oraz liczby krotności wymian powietrza

Wentylacja ogólna hali produkcyjnej

W celu uzyskania bezpiecznych i komfortowych warunków pracy, zarówno ze względu na ograniczenie zanieczyszczenia, jak i zapew - nienie dopływu świeżego powietrza, a w konsekwencji jego wymiany w całym pomieszczeniu, konieczna jest współpraca wentylacji miejscowej z mechaniczną wentylacją ogólną obiektu. Ta ostatnia może być zaprojektowana jako mieszająca lub wyporowa. Nawiewniki sytuuje się w górnej części obiektu (wentylacja mieszająca, wyporowa) bądź nad stanowiskami pracy lub w ich pobliżu (na podłodze lub tuż nad nią – wentylacja wyporowa). Należy tak zaprojektować ich lokalizację (a także innych urządzeń wentylacji nawiewnej), aby strumień powietrza nie był skierowany bezpośrednio na stanowisko pracy, lecz zapewniał dopływ czystego i uzdatnionego powietrza. Powietrze z obszaru o największej emisji zanieczyszczeń należy usuwać przez wywiewniki za pomocą instalacji wywiewnej ogólnej.

W halach produkcyjnych, ze względu na ich wymiary, w systemach wentylacji mieszającej stosuje się nawiewniki powietrza o dużym zasięgu, takie jak:

• dysze dalekiego zasięgu (do 30–35 m),
• nawiewniki wielodyszowe dalekiego zasięgu (zespoły dyszowe, kratki dalekiego zasięgu) – zasięg 30 m,
• nawiewniki wirowe (sufitowe, ścienne lub montowane na słupach konstrukcyjnych) – zasięg 3–9 m,
• anemostaty nawiewne o kołowej, wielostożkowej budowie (przeznaczone do montażu w pionie – zasięg do 15 m, w poziomie – zasięg do 30–35 m),
• system wentylacji nawiewnej z przewodami nawiewnymi – wysokość montażu do 8 m.

W systemach wentylacji wyporowej nawiewniki mogą być wykonane jako:

• stojące – zamontowane na niewielkiej wysokości nad podłogą (narożne, przyścienne w kształcie półwalca, wolno stojące w kształcie walca lub płaskie wbudowane w ścianę),
• przyścienne nad stanowiskiem pracy,
• sufitowe (rozwiązanie proponowane m.in. do kuchni zawodowych).

Nawiewniki montowane przy podłodze stosuje się w miejscach o dużych zyskach ciepła (powyżej 150 W/m²) oraz tam, gdzie wydzielają się substancje szkodliwe, lżejsze od powietrza. Natomiast te zawieszane nad strefą pracy – w miejscach o mniejszych zyskach ciepła oraz przy źródłach wydzielania się substancji szkodliwych cięższych od powietrza. W odróżnieniu od nawiewników wyporowych wykorzystywanych w klimatyzacji komfortu i służących do odbierania zysków ciepła, jedno z rozwiązań nawiewników wyporowych przemysłowych zapewnia zarówno chłodzenie, jak i ogrzewanie pomieszczenia (nawiewniki dwufunkcyjne). Pracują one jako nawiewniki wentylacji mieszającej w funkcji ogrzewania (nawiew przez dysze w górnej sekcji nawiewnika) oraz jako wyporowe w funkcji chłodzenia (nawiew przez perforację w dolnej sekcji).

Wentylacja mechaniczna hal a oczyszczanie powietrza usuwanego

Niezbędnym elementem systemów wentylacji wywiewnej w halach produkcyjnych i magazynach (jeśli w powietrzu usuwanym pojawiają się zanieczyszczenia stałe lub gazowe) jest oczyszczanie powietrza. W tym celu, w zależności od charakterystyki zanieczyszczenia (jego rodzaju, wielkości cząstek, oddziaływania na zdrowie człowieka), stosuje się:

• do odpylania: odpylacze suche (komory osadcze, odpylacze tkaninowe, cyklony, multicyklony, filtry elektrostatyczne) i mokre (płuczki),
• do oczyszczania gazów z zanieczyszczeń gazowych: procesy fizyczne (absorpcję, adsorpcję, kondensację) i chemiczne (spalanie bezpośrednie, metody katalityczne – takie jak: spalanie (utlenianie), redukcja i rozkład).

Wentylacja mechaniczna hal - wymagania prawne dot. temperatur

Na mocy Obwieszczenia MGPiPS w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Pracy i Polityki Socjalnej w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (DzU 2003 nr 169, poz. 1650) w pomieszczeniach pracy powinna panować temperatura odpowiednia do rodzaju wykonywanej pracy (metod pracy i wysiłku fizycznego niezbędnego do jej realizacji), ale nie niższa niż 14ºC (chyba że względy technologiczne na to nie pozwalają). Natomiast w pomieszczeniach biurowych i miejscach pracy, w których jest wykonywana lekka praca fizyczna, temperatura nie powinna być niższa niż 18ºC. Obliczeniowe temperatury wewnętrzne w halach magazynowych i produkcyjnych w sezonie grzewczym zostały zamieszczone w Obwieszczeniu MIiR w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2015 poz. 1422) i PN-EN 12831:2006P „Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego”.

W pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi, gdzie zamontowana jest wentylacja mechaniczna lub klimatyzacja, wartości obliczeniowe temperatury, wilgotności względnej i prędkości ruchu powietrza należy przyjmować zgodnie z obowiązującą normą PN-B-03421:1978 „Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi”.