Wentylacja pomieszczeń centralnej sprężarkowni i centralnej próżni

Wydzielone pomieszczenia techniczne, w których znajdują się sprężarki scentralizowanej instalacji sprężonych gazów i agregaty próżniowe scentralizowanej instalacji próżni, nazywa się pomieszczeniami centralnej sprężarkowni i centralnej próżni.

Dla zapewnienia odpowiednich warunków pracy urządzeń i bezpieczeństwa użytkowania konieczna jest wentylacja tych pomieszczeń.

Sprężarki należą do najbardziej rozpowszechnionych maszyn cieplnych. Sprężone gazy znajdują bardzo szerokie zastosowanie w technice, m.in. w przemyśle drzewnym, hutniczym, chemicznym, medycynie, układach sterowania pneumatycznego, chłodnictwie.

Urządzenia te służą do sprężania i przetłaczania różnego rodzaju gazów. Do najczęściej sprężanych czynników zalicza się: powietrze, gaz ziemny, amoniak, chlor, węglowodory i gazy chłodnicze. Tematem artykułu są przede wszystkim urządzenia, w których sprężane jest powietrze. Innym dość powszechnie stosowanym w przemyśle i medycynie systemem jest instalacja próżni z agregatami pomp próżniowych.

Wymiana powietrza w pomieszczeniach centralnej sprężarkowni i centralnej próżni ma na celu przede wszystkim:

• odprowadzenie nadmiaru ciepła,

• utrzymanie odpowiedniego stanu higienicznego powietrza w pomieszczeniu,

• dostarczenie świeżego powietrza do sprężarki (konieczne, gdy sprężarki nie pobierają bezpośrednio powietrza zewnętrznego niezależnym przewodem),

• odprowadzanie wilgoci i zanieczyszczeń emitowanych do powietrza w pomieszczeniu,

• ochronę zdrowia obsługi w razie wystąpienia awarii, tzw. wentylacja awaryjna stosowana w przypadkach rozhermetyzowania układu próżni zasysającej substancje niebezpieczne, np. powietrze skażone drobnoustrojami z wydzielin organizmu ludzkiego (próżnia medyczna, laboratoryjna).

Wentylacja sprężarkowni powietrza

Wśród maszyn sprężających powietrze wyróżnia się wentylatory, dmuchawy i sprężarki właściwe. Przyjmuje się, że spręż całkowity mierzony na króćcu tłocznym dla sprężarek jest większy niż 0,3 MPa. Sprężem „s” (stosunkiem sprężania) nazywa się stosunek ciśnień gazu wytłaczanego p₂ do zasysanego p₁:

    (1)

Sprężarki w zależności od zasady działania dzieli się na dwie grupy: sprężarki wyporowe i przepływowe. W sprężarkach wyporowych proces sprężania odbywa się w sposób pulsacyjny, a w przepływowych w sposób ciągły.

Urządzenia te charakteryzują m.in. następujące wielkości: ciśnienie ssania sprężarki (bezwzględne), ciśnienie tłoczenia sprężarki (bezwzględne), całkowity stosunek sprężania, temperatura początkowa ssania, temperatura końcowa tłoczenia, prędkość obrotowa sprężarki, wydajność objętościowa. W miarę wzrostu sprężu wzrasta końcowa temperatura sprężanego czynnika (rys. 1). Temperaturę gazu po sprężeniu oblicza się ze wzoru:

       (2)

gdzie:
T₂ – temperatura absolutna gazu po sprężeniu, K;
T₁ – temperatura absolutna gazu zasysanego, K;
p₂ – ciśnienie gazu po sprężeniu, Pa;
p₁ – ciśnienie gazu zasysanego, Pa;
m – wykładnik politropy, –.

Znaczna część produkowanych sprężarek przystosowana jest do smarowania olejem, który pełni m.in. funkcję czynnika chłodzącego. Użycie specjalnego, odpornego na utlenianie smaru sprężarkowego, łatwo rozkładającego się w temperaturze powyżej 200°C, ogranicza wartość stosowanego sprężu [4]. Temperatura tłoczonego gazu nie powinna przekraczać wartości dopuszczalnej.

W przypadku sprężania powietrza przyjmuje się, że temperatura tłoczonego gazu nie powinna przekraczać 160–180°C i z tego powodu podczas sprężania znajduje zastosowanie tzw. sprężanie wielostopniowe.

Przy założeniu, że wykładnik politropy m = 1,4 (sprężanie adiabatyczne) dla powietrza sprężanego od ciśnienia początkowego p₁ = 0,1 MPa i t₁ = 20°C, temperatura końcowa t₂ dla różnych końcowych p₂ zmienia się według krzywej przedstawionej na rys. 1.

Temperatura końcowa czynnika podczas sprężania adiabatycznego już przy ciśnieniu 0,55 MPa wynosi 200°C.

W praktyce w wolnobieżnych sprężarkach (n < 200 obr/min) z chłodzeniem cylindra i głowicy przyjmować można wykładnik politropy m = 1,25, maksymalny spręż wynosi wówczas 10; w szybkobieżnych (n > 500 obr/min), gdy m = c = 1,4, nie zaleca się przy pracy ciągłej stosowania sprężu > 6.

Stosowanie wyższych wartości sprężu, a tym samym wyższych temperatur powoduje odgazowanie smaru cylindrowego, grozi zatarciem i uszkodzeniem sprężarki, dlatego w razie konieczności stosuje się sprężanie wielostopniowe [4].

Pomimo chłodzenia sprężarki sprężanie do wyższych wartości (s > 8) w układzie jednostopniowym jest nieekonomiczne, dlatego wprowadza się sprężanie wielostopniowe z międzystopniowym chłodzeniem sprężanego czynnika [1]. Dla sprężarek małych dobrze chłodzonych dopuszcza się sprężanie jednostopniowe.

W przemyśle spożywczym, farmaceutycznym oraz w celach medycznych zastosowanie znajdują sprężarki bezolejowe.

Należy podkreślić, że powietrze po sprężeniu jest gorące (osiąga temperaturę 70–200°C), dlatego przed użyciem wymaga schłodzenia. Chłodzenia wymaga także sama sprężarka. Znaczna część dostępnych na rynku sprężarek chłodzona jest powietrzem, chociaż niekiedy stosuje się również chłodzenie wodą, np. w sprężarkach z pierścieniem wodnym sprężany gaz jest równocześnie chłodzony, dzięki czemu jego sprężanie odbywa się prawie izotermicznie. Tego rodzaju sprężarki często pracują jako pompy próżniowe do odsysania gazów. Zastosowanie chłodzenia powietrznego sprężarki jest na ogół mniej kosztowne niż chłodzenie wodą.

Biorąc pod uwagę, że teoretycznie cała energia dostarczana do sprężarki zamieniana jest w ciepło (powietrze wentylacyjne w przypadku sprężarek chłodzonych powietrzem zawiera blisko 100% energii zużywanej przez silnik elektryczny służący do napędu sprężarki [2]), które następnie oddawane jest do powietrza w pomieszczeniu, instalacja sprężonego powietrza jest źródłem znacznych zysków ciepła.

Dla porównania: sprężarka o mocy ok. 25 kW dostarcza tyle energii cieplnej, ile zazwyczaj potrzeba na ogrzanie domu jednorodzinnego.

Uwzględniając fakt, że zalecana przez producentów temperatura otoczenia pracy sprężarek powietrza mieści się w zakresie od 3 do 40°C, konieczne jest zapewnienie odpowiedniej wentylacji pomieszczenia sprężarkowni.

W okresie zimowym zapewnienie dodatniej temperatury wewnątrz pomieszczenia centralnej sprężarkowni wymagane jest w celu ochrony sprężarki oraz instalacji sprężonego powierza przed zamarzaniem spustów kondensatu i miejsc jego nagromadzenia, a start sprężarki śrubowej w temperaturze poniżej 2°C może spowodować awarię modułu śrubowego.

Zapewnienie odpowiedniej wentylacji pomieszczenia centralnej sprężarkowni polega na doprowadzeniu świeżego powietrza odpowiedniej jakości i odprowadzeniu powstającego ciepła przy jednoczesnym zachowaniu wymaganej temperatury w pomieszczeniu.

Podstawą do określenia ilości powietrza wentylacyjnego, jaka powinna zostać dostarczona do pomieszczenia, jest ilość energii cieplnej wyemitowanej przez instalację sprężonego powietrza w pomieszczeniu.

Wymaganą ilość powietrza wentylacyjnego na podstawie zysków ciepła (obciążenia cieplnego) można obliczyć ze wzoru:

     (3)

gdzie:
Q. – zyski mocy cieplnej w pomieszczeniu, kW;
c_p – średnie ciepło właściwe powietrza wilgotnego, kJ/(kg K) – przyjmowana jest zazwyczaj stała wartość 1,005 kJ/(kg K);
Dt – różnica temperatury pomiędzy powietrzem wywiewanym z pomieszczenia a nawiewanym do pomieszczenia, K, dopuszczalny wzrost temperatury;
r_w – gęstość powietrza wilgotnego, kg/m³.

Oczywiście w dokładnych obliczeniach poza emisją ciepła z układu sprężarkowego należałoby uwzględnić również inne źródła zysków, chociażby od nasłonecznienia. Do obliczeń przyjmuje się, że temperatura w pomieszczeniu sprężarkowni nie powinna być większa niż 7–10°C powyżej temperatury zadanej (zazwyczaj jest to 20°C).

Przyjmując, że całkowite zyski ciepła wynoszą w pomieszczeniu Q.z, a ich odprowadzenie odbywa się przez wentylację oraz przez przenikanie przez przegrody budowlane Q.w, bilans cieplny pomieszczenia można zapisać w postaci:

     (4)

czyli:

   (5)

gdzie:
U – współczynnik przenikania ciepła, W/(m² K);
A – powierzchnia przegrody budowlanej, m²;
m. – masa powietrza wentylującego pomieszczenie, kg/s;
c_p – ciepło właściwe powietrza, J/(kg K).

Gdy sprężarka nie pobiera powietrza do sprężenia z pomieszczenia sprężarkowni, czyli ma niezależny przewód ssawny (czerpny), korzystając z powyższego równania, można stwierdzić, że:

• wentylacja pomieszczenia sprężarkowni jest zbędna tylko w przypadku całkowitego odprowadzania zysków ciepła przez przenikanie przez przegrody budowlane,

• kiedy przenikanie przez przegrody jest niewystarczające, odprowadzanie zysków ciepła powinna przejąć wentylacja pomieszczenia. W zależności od potrzeb może to być wentylacja naturalna lub mechaniczna.

W praktyce, poza przypadkiem pomieszczenia hermetycznie zamkniętego, zawsze występuje pewna wymiana powietrza. Przed zainstalowaniem sprężarek należy wykonać obliczenia dotyczące bilansu energetycznego pomieszczenia i przeanalizować, czy konieczne będzie zastosowanie wentylacji mecha­nicznej.

W zależności od potrzeb i rozwiązań dostarczania powietrza do sprężarki w wentylacji pomieszczeń centralnej sprężarkowni wykorzystuje się wentylację naturalną lub mechaniczną (rys. 2). Ta druga jest w praktyce chętniej stosowana.

Wentylację naturalną pomieszczeń sprężarkowni stosuje się w przypadkach, gdy zainstalowane w pomieszczeniu sprężarki mają małą moc lub kubatura pomieszczenia, w której się znajdują, jest stosunkowo duża. Wentylację mechaniczną stosuje się wszędzie tam, gdzie zastosowanie wentylacji naturalnej jest niewystarczające i mogłoby prowadzić do nadmiernego wzrostu temperatury w pomieszczeniu.

W wentylacji mechanicznej często wykorzystuje się wentylatory wywiewne, natomiast doprowadzenie powietrza odbywa się za pomocą przewodu wentylacyjnego o odpowiednio dużym przekroju.

Dla pomieszczeń centralnej sprężarkowni zaleca się, by otwór wlotowy powietrza do pomieszczenia umieszczać u dołu, natomiast otwór wylotowy z pomieszczenia u góry, na przeciwnej ścianie, dzięki czemu do sprężarki będzie dostarczane chłodne powietrze, a z pomieszczenia usuwane powietrze ciepłe. Istotną rolę w wentylacji tych pomieszczeń odgrywają wentylatory wywiewne. Do ich załączania i wyłączania powszechnie stosowane są termostaty umieszczane w pomieszczeniu sprężarkowni.

Innym rozwiązaniem jest zastosowanie oddzielnego przewodu na wylocie chłodzenia sprężarki. Przewód odprowadzający ciepłe powietrze może zostać dodatkowo rozdzielony, a dzięki zastosowaniu przepustnicy w przewodzie możliwy jest rozdział strumienia przepływającego powietrza, tak aby w zależności od potrzeb kierować powietrze do pomieszczenia sprężarkowni lub pomieszczenia zewnętrznego w okresie zimy czy na zewnątrz budynku w okresie lata.

Jeżeli nie można bezpośrednio przetransportować powietrza usuwanego z pomieszczenia sprężarkowni do innego pomieszczenia, np. ze względów higienicznych lub bezpieczeństwa, można rozważyć zastosowanie wymienników ciepła stosowanych w układach wentylacyjnych, takich jak wymienniki przeponowe (krzyżowy, z cieczą pośredniczącą).

Powietrze z zewnątrz należy doprowadzać do pomieszczenia za pomocą możliwie prostego i krótkiego przewodu zabezpieczonego siatką chroniącą przed większymi zanieczyszczeniami, owadami i zwierzętami. Przewód doprowadzający powinien zostać zabezpieczony przed przedostawaniem się wody i śniegu.

Przewód wentylacyjny doprowadzający powietrze do sprężarki powinien mieć przekrój nie mniejszy niż wlot powietrza do sprężarki. W dużych sprężarkowniach stosuje się czerpnie powietrza o odpowiednio dużych rozmiarach oraz indywidualne przewody wywiewne z każdej ze sprężarek.

Sprężarka powinna być chroniona przed dostępem substancji agresywnych, szkodliwych substancji gazowych oraz pyłów zawartych w powietrzu. W przypadku sprężarek w instalacjach medycznych powietrze zasysane powinno być pozbawione drobnoustrojów chorobotwórczych oraz związków chemicznych niebezpiecznych dla zdrowia, zatem bardzo istotna jest właściwa lokalizacja czerpni powietrza przeznaczonego do sprężania.

Powietrze zasysane przez sprężarkę zawiera 0,005–0,02 g/m³ zanieczyszczeń mechanicznych, a w rejonach szczególnie zapylonych ich ilość sięga 0,1 g/m³ [3]. W celu oczyszczenia powietrza doprowadzanego do sprężarki stosuje się filtry. Poza względami bezpieczeństwa użytkowania filtracja powietrza wpływa także na zmniejszenie zużycia i tarcia podczas pracy sprężarki. Elementami składowymi układów sprężonego powietrza są również chłodnice oleju i sprężanego czynnika, zbiorniki, układy filtracyjne, odolejacze.

Biorąc pod uwagę, że sprężarki podczas pracy emitują znaczne ilości energii cieplnej, warto przeanalizować, czy możliwe jest odzyskiwanie tej energii. Niejednokrotnie daje to wymierne korzyści ekonomiczne. Ilość odzyskiwanej ze sprężarki energii zależy od stanu jej obciążenia. W układach chłodzonych powietrzem energia cieplna może być wykorzystywana do ogrzewania pomieszczeń.

Należy jednak pamiętać, że transport ogrzanego powietrza na większe odległości wymaga zastosowania wentylatora kanałowego. Jeśli emitowana podczas sprężania energia cieplna nie znajduje zastosowania do ogrzewania budynku, powinna zostać wyprowadzona z pomieszczenia sprężarkowni na zewnątrz.

Pomijając zyski cieplne z innych źródeł, w okresie zimowym energia cieplna pochodząca ze sprężania powietrza odprowadzana jest przez przenikanie przez przegrodę oraz przez wentylację. Jeżeli instalacja jest dostosowana do odzyskiwania energii, regulując intensywność wentylacji, można odzyskać odpowiednio duży strumień ciepła:

   (6)
gdzie:
Q._o, – strumień ciepła możliwy do odzyskania, W;
Q. – strumień ciepła emitowany przez instalację sprężonego powietrza (głównie przez sprężarkę) konieczny do odprowadzenia z pomieszczenia, W;
Q._p, – strumień ciepła przenikający przez przegrody budowlane ze sprężarkowni na zewnątrz pomieszczenia, W;
Q._w, – strumień ciepła odprowadzany przez wentylację pomieszczenia, W.

Po zmniejszeniu intensywności przepływu powietrza usuwanego z pomieszczenia na zewnątrz obiektu wzrasta ilość energii do odzyskania. Ciepłe powietrze z pomieszczenia centralnej sprężarkowni można wówczas przetransportować za pomocą instalacji wentylacyjnej do innego pomieszczenia (np. rozwiązanie wentylacji przedstawione na rys. 2f).

Ilość ciepła przenikającego przez przegrody budowlane jest proporcjonalna do wartości współczynnika przenikania ciepła, powierzchni przegród oraz różnicy temperatury powietrza po obu stronach przegrody:

           (7)

gdzie:
Q._p, – strumień ciepła przenikający przez przegrodę budowlaną, W;
U – współczynnik przenikania ciepła, W/(m² K);
A – powierzchnia przegrody budowlanej, m²;
DT – różnica temperatury pomiędzy powietrzem znajdującym się po obu stronach przegrody, K.

Dla ścianki płaskiej wielowarstwowej współczynnik przenikania ciepła wynosi:

, W/(m² K)         (8)

gdzie:
l – współczynnik przewodzenia ciepła i-tej warstwy ścianki, W/(m K);
a₁, a₂ – współczynniki przejmowania ciepła odpowiednio po obu stronach przegrody, W/(m²  K);
d – grubość i-tej warstwy ścianki, m.

Strumień ciepła odprowadzony przez wentylację można opisać zależnością:

    (9)

a uwzględniając fakt, że krotność wymian powietrza to:

     (10)

otrzymujemy:

     (11)

gdzie:
Q._w – masa powietrza wentylującego pomieszczenie, kg/s;
cp – ciepło właściwe powietrza, J/(kg K);DT – różnica temperatury powietrza nawiewanego i wywiewanego z pomieszczenia, K;
r – strumień objętości powietrza wentylującego pomieszczenie, m³/s;
r – gęstość powietrza, kg/m³;
k – krotność wymian powietrza, s^–1;V – kubatura pomieszczenia, m³.

Strumień cieplny do zagospodarowania w przypadku zastosowania odzysku ciepła wynosi zatem:

    (12)

Przy założeniu, że temperatura w pomieszczeniu jest równa temperaturze powietrza wywiewanego, a pozostałe straty ciepła w stosunku do energii cieplnej transportowanej przez powietrze wentylacyjne są na tyle małe, że można je pominąć, temperaturę w pomieszczeniu można wyznaczyć z poniższej zależności:

          (13)

Przyjmując, że emisja ciepła, gęstość powietrza i jego ciepło właściwe oraz kubatura pomieszczenia są niezmienne, otrzymujemy zależność:

     (14)

gdzie:
T_W – temperatura powietrza wywiewanego z pomieszczenia, K;
T_N – temperatura powietrza nawiewanego do pomieszczenia, K;

Należy zauważyć, że temperatura w pomieszczeniu zależy od krotności wymian powietrza oraz temperatury powietrza nawiewanego, co przedstawiono na rys. 3. Istotna jest również ilość emitowanego ciepła w stosunku do kubatury pomieszczenia – rys. 4 i 5.

Na rys. 6 przedstawiono przewidywaną temperaturę w istniejącym pomieszczeniu sprężarkowni w zależności od krotności wymian powietrza. Maksymalna rzeczywista krotność wymian wynosi w tym przypadku 15 h^–1. Wentylator osiowy usuwający powietrze ze sprężarkowni uruchamiany jest za pomocą termostatu.

W okresie zimowym, przy działającej wyłącznie wentylacji grawitacyjnej i temperaturze –10°C powietrza infiltrującego, uzupełniającego, wprowadzanego do pomieszczenia, strumień ciepła przenikający do pomieszczeń otaczających pomieszczenie sprężarkowni wynosi ok. 1100 W. Istnieje zatem w tym okresie realna możliwość zagospodarowania pozostałej nadwyżki ciepła pochodzącej z instalacji sprężonego po­wietrza.

W pomieszczeniach, w których znajdują się sprężarkowe agregaty chłodnicze przeznaczone np. do wytwarzania wody lodowej na potrzeby klimatyzacji, zaleca się stosować wentylację mechaniczną wywiewną. Wentylacja naturalna powinna być stosowana dla małych urządzeń chłodniczych zawierających niewielkie ilości czynnika.

Celem stosowania wentylacji jest nie tylko odprowadzanie ciepła z pomieszczenia, ale również ochrona personelu obsługującego instalację chłodniczą. Wentylacja powinna być wykonywana jako podciśnieniowa i umożliwiać w przypadku rozszczelnienia układu chłodniczego sprawne odprowadzenie czynnika chłodniczego wyemitowanego do pomieszczenia. Należy ją traktować przede wszystkim jako wentylację awaryjną, którą każdorazowo należy załączać przed wejściem do pomieszczenia.

Wydajność wentylacji powinna być dostosowana do potencjalnej wielkości emisji czynnika, a więc ilości zgromadzonego w układzie chłodniczym czynnika oraz kubatury pomieszczenia. Na ogół stosuje się dziesięciokrotną wymianę powietrza na godzinę, jednak w zależności od potrzeb krotność wymian może być nieco inna.

W przypadku sprężania czynników palnych, wybuchowych wentylacja powinna zapobiegać ich występowaniu w powietrzu w stężeniu, które umożliwiałoby zainicjowanie zapłonu. Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać sieci gazowe i ich usytuowanie [5], stanowi w § 91.1, że: Pomieszczenia, w których znajdują się sprężarki gazu ziemnego, powinny być wyposażone w systemy wentylacji naturalnej i wentylacji mechanicznej awaryjnej, zapewniającej wymianę powietrza w ilości uniemożliwiającej przekroczenie dolnej granicy wybuchowości (…). System awaryjnej wentylacji mechanicznej powinien być sprzężony z automatycznym systemem wykrywania metanu.

W przypadku sprężania czynników niebezpiecznych dla zdrowia celem stosowania wentylacji w pomieszczeniu jest uniemożliwienie przekroczenia stężenia powyżej progu uznanego za bezpieczny. Intensywność wentylacji pomieszczeń, w których zachodzi sprężanie zarówno czynników palnych, wybuchowych, jak i niebezpiecznych dla zdrowia, powinna być dostosowana do wartości występującego i mogącego wystąpić w powietrzu pomieszczenia stężenia czynnika.

W niektórych przypadkach ze względów bezpieczeństwa instalacji wentylacyjnej może zostać postawione dodatkowe wymaganie, np. powinna być ona wykonana jako chemoodporna lub przeciwwybuchowa. Obliczanie ilości powietrza wentylacyjnego na podstawie ilości wydzielanych do pomieszczenia zanieczyszczeń wyznaczyć można na podstawie następującej zależności:

    (15)

gdzie:
V. – ilość powietrza wentylacyjnego, m³/h;
F – współczynnik poprawkowy, uwzględniający między innymi skuteczność wentylacji, nierównomierność wydzielania się zanieczyszczeń i ich rozprzestrzeniania się w pomieszczeniu;
W. – emisja zanieczyszczeń, mg/h;
S_dop – dopuszczalne stężenie zanieczyszczeń, mg/m³;
S_n – stężenie zanieczyszczeń w powietrzu nawiewanym, mg/m³.

Oczywiście w zależności od zagrożenia spowodowanego przez czynnik sprężany, a w przypadku awarii mogący się uwolnić do powietrza w pomieszczeniu, przyjmuje się odpowiedni współczynnik korekcyjny.

Wentylacja pomieszczenia centralnej próżni

Znaczna część instalacji próżniowych odprowadza powietrze na zewnątrz pomieszczeń. Wraz z powietrzem uchodzi energia cieplna w nim zgromadzona.

Zdarza się, że odprowadzane powietrze jest powtórnie wykorzystywane. Możliwe jest to jednak tylko wówczas, gdy powietrze odprowadzane jest czyste, pozbawione substancji szkodliwych, niebezpiecznych i drobnoustrojów chorobotwórczych. W celu wykorzystania energii cieplnej zawartej w czynniku wyprowadzanym na zewnątrz możliwe jest zastosowanie przeponowego wymiennika ciepła.

W pomieszczeniach centralnej próżni pracującej z zanieczyszczonym powietrzem, np. instalacji próżni medycznej, zaleca się stosowanie wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej odprowadzającej powietrze na zewnątrz poza strefę przebywania ludzi.

Dzięki doprowadzeniu czystego powietrza do pomieszczenia możliwe jest rozcieńczenie emitowanych w maszynowni zanieczyszczeń i ich wyprowadzenie na zewnątrz, co wpływa na poprawę jakości powietrza wewnętrznego i bezpieczeństwo obsługi. Ze względów bezpieczeństwa wskazane jest, by była to wentylacja podciśnieniowa z możliwością załączania jej pełnej wydajności przed wejściem obsługi do pomieszczenia.

Żeby wentylacja mechaniczna była traktowana jak tzw. wentylacja awaryjna, krotność wymiany powietrza w pomieszczeniu centralnej próżni o powyższym przeznaczeniu powinna być stosunkowo duża, np. min. 10 h^–1. Ma to na celu w razie rozszczelnienia instalacji skuteczne wyprowadzenie zanieczyszczeń potencjalnie wyemitowanych przez instalację próżni do powietrza maszynowni.

Krótki czas przebywania powietrza w pomieszczeniu wskazuje na wysoką sprawność wymiany powietrza, a tym samym usuwania zanieczyszczeń. Należy zauważyć, że szybkość usuwania zanieczyszczeń powietrza z pomieszczenia zależy od krotności wymian. Niestety, w niektórych rozwiązaniach systemów wentylacji mieszającej rzeczywisty czas przebywania powietrza w pomieszczeniu może być znacznie wyższy niż dwu krotność nominalnej stałej czasowej (rys. 7).

Chcąc zapewnić niezbędną ilość powietrza wentylacyjnego dla zachowania właściwych warunków w pomieszczeniu, konieczna jest dokładna analiza ewentualnej wielkości emisji zanieczyszczeń i zaprojektowanie instalacji zdolnej do usuwania największego chwilowego obciążenia powietrza tymi zanieczyszczeniami.

Niestety dla warunków rzeczywistych w przypadkach rozhermetyzowania instalacji próżniowej dokładne określenie wielkości emisji jest na ogół niemożliwe, stąd przyjmuje się, że minimalna godzinowa krotność wymian powietrza dla przypadków awaryjnych nie powinna być niższa niż 10. W warunkach normalnej pracy agregatu próżniowego wydajność wentylacji może być niższa, chyba że na skutek zmniejszonej wentylacji temperatura otoczenia urządzeń byłaby zbyt wysoka.

Podsumowanie

Sprężarka, która nie ma zapewnionej odpowiedniej wentylacji i odpowiedniego chłodzenia, nie będzie prawidłowo działała – będzie się przegrzewać, a to niewątpliwie prosta droga do wystąpienia awarii. Z tego powodu jednym z podstawowych wymagań dotyczących lokalizacji sprężarek jest zapewnienie odpowiednio niskiej temperatury w pomieszczeniu, w którym zostanie zainstalowania.

Powietrze w pomieszczeniu sprężarkowni, w tym powietrze doprowadzane do sprężarki, powinno być zarówno chłodne, jak i czyste, pozbawione substancji niebezpiecznych. Temperatura otoczenia sprężarek chłodzonych powietrzem i olejem nie powinna przekraczać 40°C, chyba że sprężarki dostosowane są do pracy w wyższych temperaturach otoczenia. Powietrze doprowadzane do sprężarki nie powinno mieć temperatury niższej niż 3°C.

Zarówno powietrze zasysane przez sprężarki, jak i powietrze chłodzące wymagają oczyszczania za pomocą filtrów. W służbie zdrowia, farmacji wymaga się dodatkowo, by powietrze dostarczane do sprężarki było wolne od drobnoustrojów chorobotwórczych.

Przed zainstalowaniem sprężarek w pomieszczeniu należy przeanalizować, czy konieczne będzie zastosowanie wentylacji mechanicznej.

Poza zyskami ciepła od urządzeń w projektowaniu wentylacji pomieszczenia centralnej sprężarkowni istotne są również zyski ciepła od nasłonecznienia, dlatego w warunkach europejskich zaleca się instalowanie sprężarek w pomieszczeniach zlokalizowanych od północnej strony budynku.

W pomieszczeniach centralnej próżni należy zastosować system wentylacji, który:

• umożliwi utrzymanie odpowiednich warunków pracy agregatów próżniowych,

• obniży ryzyko wystąpienia takiego stężenia zanieczyszczeń w powietrzu pomieszczenia, które mogłoby zagrażać bezpieczeństwu przebywających w nim osób, np. w przypadku rozszczelnienia instalacji,

• umożliwi wymianę powietrza w celu odprowadzenia wilgoci i zapachów.

Literatura

1. Górski Z., Perepeczko A., Okrętowe maszyny i urządzenia pomocnicze. Tom I, Wyd. Trademar, Gdynia 1997.

2. Janiak M., Krzyżaniak G., Urządzenia mechaniczne w inżynierii środowiska. Cz. 2. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1999.

3. Reymer B. red., Mały poradnik mechanika, Wyd. Nau­kowo-Techniczne, Warszawa 1996.

4. Zagórski J., Zarys techniki cieplnej, WNT, Warszawa 1971.

5. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 26 kwietnia 2013 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać sieci gazowe i ich usytuowanie (DzU 2013, poz. 640).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!