Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Instalacje HVAC laboratoriów chemicznych - projektowanie

HVAC systems for chemical laboratories - designing
Fot. freeimages.com

Głównym celem stosowania wentylacji w pomieszczeniach laboratoriów chemicznych jest ochrona zdrowia i życia pracowników poprzez zapewnienie odpowiedniej jakości powietrza. W pierwszej kolejności należy się skupić na przeznaczeniu i sposobie użytkowania laboratorium oraz możliwościach hermetyzacji procesów.

Instalacje ogrzewania i klimatyzacji laboratoriów zasadniczo nie odbiegają znacząco od rozwiązań stosowanych w innych obiektach, ale w szczególnych przypadkach mogą występować specyficzne wymagania funkcjonalne. Poprawnie zaprojektowany i wykonany układ ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC) laboratorium powinien zapewnić bezpieczne i komfortowe środowisko pracy ludziom przy minimalnym, możliwym do uzyskania zapotrzebowaniu na energię.

O ile w laboratoriach przemysłowych sposób użytkowania i procesy technologiczne są najczęściej ściśle określone, to w obiektach naukowo-dydaktycznych występują problemy ze zdefiniowaniem tych parametrów. Powoduje to często konieczność stosowania rozwiązań uniwersalnych, nie zawsze optymalnych.

Rozwiązania instalacji HVAC laboratoriów chemicznych

W nowoczesnych budynkach z laboratoriami chemicznymi stosuje się wentylację mechaniczną ogólną i technologiczną. Wentylacja ogólna nawiewno-wywiewna realizuje w sposób ciągły bilansowanie strumieni powietrza w pomieszczeniu, a często również regulację temperatury w laboratorium. Wywiewna wentylacja technologiczna (procesowa) obsługuje digestoria (DG), ssawki (SS), okapy (OK), szafy na odczynniki (SO) i szafy na butle ze sprężonymi gazami (SGT) – rys. 1.

Stosowanie nawiewno-wywiewnej wentylacji mechanicznej jest naturalnym wymaganiem wynikającym z oszczędności energii, wytycznych technologicznych itp. Podyktowane jest również potrzebą precyzyjnej regulacji strumieni i ciśnień pomiędzy strefami o różnym stopniu czystości jak również kontrolowania kierunków przepływu i prędkości powietrza w samym pomieszczeniu. W tym celu w laboratoriach stosuje się najczęściej również nieotwieralne okna zewnętrzne.

Warto przeczytać: Nowe regulacje dla izolacji przewodów HVAC >>

Sposób rozdziału powietrza jest istotny ze względu na duże strumienie w stosunku do kubatury pomieszczenia. Powietrze nawiewane powinno być w 100% powietrzem zewnętrznym. Elementy nawiewne należy lokalizować możliwie daleko od wyciągów laboratoryjnych, żeby zminimalizować ryzyko zakłóceń przepływu powietrza w rejonie wyciągów (zmniejszenie ich skuteczności – zagrożenie bezpieczeństwa użytkowników) [1, 2].

Zgodnie z wymaganiami norm [3, 4] prędkość powierza przed digestoriami nie powinna być większa niż 0,2 m/s. Zalecany jest przepływ wyporowy [5], jednak często stosowane są nawiewniki wirowe o dużym stopniu indukcji. Opcjonalnie stosować można kanały tekstylne równomiernego wydatku jako elementy nawiewne.

Wybór sposobu nawiewu zależy także od rozwiązania chłodzenia (wysokość obciążeń chłodniczych i wynikająca z nich wielkość strumienia powietrza oraz temperatura nawiewu). Ze względu na znaczne strumienie powietrza wskazana jest analiza potrzeby zastosowania nawilżania dla okresu zimowego.

Wywiew powietrza w ramach wentylacji ogólnej realizowany jest górą i dołem (odciągi przypodłogowe), w zależności od charakterystyki stosowanych w laboratorium substancji (gęstość par i gazów w stosunku do powietrza). Technolog powinien określić strumień powietrza odciąganego znad podłogi. Zgodnie z zaleceniem [5] dla odciągów przypodłogowych, wyposażonych zwykle w regulatory CAV, strumień nie powinien być mniejszy niż 2,5 m3/(h · m2).

Rozmieszczenie urządzeń technologicznych, mebli i elementów wentylacyjnych powinno zostać skoordynowane międzybranżowo i uwzględniać wytyczne projektowania laboratoriów, jak np. [1, 2], w celu eliminacji zakłóceń na skutek niekontrolowanych przepływów powietrza, ruchu ludzi i innych procesów. Centrale wentylacyjne i wentylatory wywiewne stosuje się zwykle w wykonaniu chemoodpornym. W nowoczesnych systemach wymagana jest płynna regulacja prędkości obrotowej wentylatorów podyktowana pracą w układach zmiennoprzepływowych.

Ze względu na rolę bilansu powietrza należy stosować układy automatycznego utrzymywania zadanych strumieni (proporcji strumieni), niezależnie od stanu pracy poszczególnych urządzeń technologicznych w laboratorium oraz stopnia zanieczyszczenia filtrów.

 

 

W układach wentylacji laboratoriów chemicznych rzadko możliwe jest zastosowanie obrotowych wymienników odzysku ciepła (sprawność temperaturowa ok. 80%) ze względu na częściowe mieszanie się strumieni powietrza wywiewanego z nawiewanym. W niektórych przypadkach możliwe jest stosowanie wymienników krzyżowych (sprawność ok. 55%) lub przeciwprądowych (ok. 80%) ze względu na niewielkie nieszczelności.

Najpewniejszym rozwiązaniem pod względem odseparowania strumieni są układy z czynnikiem pośrednim – glikolowe (sprawność 45%), ewentualnie pompy ciepła lub rurki cieplne. Na rynku dostępne są również rekuperatory w wykonaniu specjalnym (np. rurkowe z tworzyw sztucznych) o sprawności temperaturowej ok. 35–60%.

Wentylacja technologiczna

Najistotniejszym elementem wentylacji technologicznej laboratorium są digestoria. Komora robocza może mieć różną wielkość – do dyspozycji mamy digestoria bezblatowe (przechodnie), z obniżonym blatem, z normalną wysokością blatu (ok. 900 mm). Ze względu na materiały i komponenty, z których zbudowane są digestoria, podzielić je można na przeznaczone do prac ogólnych, o podwyższonej odporności chemicznej oraz w wykonaniu przeciwwybuchowym. Z kolei ze względu na konstrukcję okna dzielimy je na otwierane pionowo, poziomo i kombinowane.

Digestoria mogą być stałoprzepływowe (CAV) i zmiennoprzepływowe (VAV) [4]. Digestoria typu VAV, pracując okresowo ze zmiennymi strumieniami powietrza, zapewniają bezpieczeństwo użytkowania i oszczędność energii (minimalizacja energii do napędu wentylatora i obróbki termicznej powietrza). Należy pamiętać o zmniejszaniu efektywności odzysku ciepła przez załączenie digestorium.

Jednostkowe strumienie powietrza dla digestoriów mieszczą się w zakresach 100–200 m3/h na 1 mb. szerokości otworu roboczego przy oknie zamkniętym i 400–1000 m3/(h · m) przy oknie otwartym. Celem jest uzyskanie minimalnej prędkości powietrza w otwartym oknie, zwykle na poziomie 0,5 m/s, co jednak przy wysoko efektywnych digestoriach nie jest warunkiem koniecznym [4].

Przeczytaj także: Rozwiązania HVAC szyte na miarę >>

Stopień zanieczyszczenia powietrza może w pewnych przypadkach powodować konieczność zastosowania urządzeń filtracyjnych, skruberów itp. przed wprowadzeniem powietrza do atmosfery. Przed filtrami dokładnymi (wysokosprawnymi) lub węglowymi wskazane jest stosowanie wstępnych filtrów ochronnych niższej klasy.

Digestoria jednego typu można w obrębie pomieszczenia łączyć we wspólną linię wyciągową zakończoną wentylatorem dachowym (podciśnienie w całej instalacji zabezpiecza przed przeciekami zanieczyszczonego powietrza do budynku). Nie zaleca się łączyć we wspólne linie digestoriów różnych typów (ogólnych, przeciwwybuchowych, wzmacnianych), jak również tego samego typu, ale z różnych pomieszczeń (zmieszanie strumieni zawierających różne substancje chemiczne może spowodować niekontrolowane reakcje, których produkty mogą się okazać silnie agresywne, wybuchowe itp.).

Szafy wentylowane na odczynniki chemiczne oraz na butle z gazami technicznymi pracują 24 godziny na dobę ze stałymi strumieniami powietrza (CAV). Szafy jednego typu najkorzystniej łączyć we wspólne linie wywiewne. Urządzenia te powinny być zgodne z normą PN-EN 14470. Strumienie powietrza dla szaf wynoszą zwykle od kilku do kilkudziesięciu m3/h. Okapy i ssawki to typowe odciągi miejscowe stosowane szeroko w instalacjach przemysłowych.

Przy projektowaniu i wykonywaniu wentylacji należy mieć na uwadze odporność chemiczną elementów instalacji, zapewniającą trwałość i bezpieczeństwo użytkowania, jak również wymagania funkcjonalne zapewniające łatwą eksploatację instalacji i urządzeń. Konieczne jest zwykle zastosowanie tłumików akustycznych i obudów tłumiących urządzeń oraz elementów regulacyjnych.

Ogrzewanie i klimatyzacja

W zależności od parametrów, takich jak charakter obiektu, jego wielkość (liczba pomieszczeń), przeznaczenie laboratoriów itp., wybrać można systemy wentylacyjne centralne lub zdecentralizowane.

W systemach centralnych możliwe jest ogrzewanie pomieszczeń za pomocą nagrzewnic strefowych, a w systemach zdecentralizowanych poprzez nagrzewnice poszczególnych central wentylacyjnych. Mimo że w pewnych przypadkach można wykorzystać układy wentylacji do ogrzewania pomieszczeń, rozwiązanie to jest przeważnie nieuzasadnione ekonomicznie.

Teoretycznie można rozważyć stosowanie klimakonwektorów (grzanie i/lub chłodzenie) poddających obróbce powietrze obiegowe, jednak dodatkowe strumienie powodować mogą przekroczenia zalecanych prędkości w strefach roboczych, dlatego rozwiązanie to nie jest praktykowane.

Rozdzielenie funkcji wentylacji od ogrzewania i chłodzenia jest zatem jednym z bardziej istotnych założeń mających na celu elastyczną i oszczędną eksploatację obiektu.

Czytaj dalej: Bilanse projektowe >>

   20.05.2015

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
9/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dofinansowanie ogrzewania i fotowoltaiki
  • - Eksploatacja gruntowych pomp ciepła
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl