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

Instalacje HVAC laboratoriów chemicznych – wyposażenie techniczne. Wentylacja ogólna.

Wentylatory
Instalacje HVAC laboratoriów chemicznych – wyposażenie techniczne. Wentylacja ogólna.
Instalacje HVAC laboratoriów chemicznych – wyposażenie techniczne. Wentylacja ogólna.
arch. redakcji
Ciąg dalszy artykułu...

Wentylatory

W instalacjach wentylacyjnych laboratoriów często stosuje się wentylatory promieniowe z uwagi na występujące wysokie prędkości powietrza i straty ciśnienia. Wiąże się to jednak z większym zużyciem energii elektrycznej do napędu tych wentylatorów. Polskie przepisy [13] nakładają obowiązek stosowania wentylatorów o współczynnikach SFP (mocy właściwej) w zakresie 0,8–1,6 kW/(m3/s). W przypadku stosowania dodatkowych elementów w instalacji wentylacyjnej dopuszcza się zwiększenie mocy właściwej wentylatorów o 0,3–0,6 kW/(m3/s) w zależności od rodzaju zastosowanego urządzenia [13].

Rozróżnia się następujące klasy sprawności silników (wg normy [15]): standardowe o klasie IE1 (nie mogą być już stosowane), silniki o podwyższonej sprawności IE2 i IE3 oraz silniki o najwyższej sprawności i klasie IE4. Im większa moc silnika wentylatora, tym wymagana jest wyższa klasa sprawności. Obecnie coraz bardziej popularne stają się silniki EC (elektronicznie komutowane), których zaletą jest niski poziom hałasu oraz wysoka sprawność (do 90%, klasa IE2 do IE4 włącznie w zależności od modelu) i mniejsze zużycie energii w porównaniu do silników AC. Można również stosować silniki PM motors – synchroniczne o magnesie stałym (sprawność pomiędzy IE3 i IE4).

Materiałem najczęściej stosowanym do budowy wentylatorów chemoodpornych jest wzmocniony propylen, czasami również PVC. Przykładami mogą być wentylatory pokazane na rys. 8. Ich cechą charakterystyczną jest obudowa wirnika wykonana najczęściej z jednego elementu, co powoduje, że urządzenia te są hermetyczne. Ma to duże znaczenie przy przetłaczaniu związków chemicznych, które mogą tworzyć mieszaniny wybuchowe z powietrzem. Maksymalna temperatura pracy to około 40°C.

Wentylatory chemoodporne mogą być również wykonane ze stali kwasoodpornej lub nierdzewnej. Stosowane są przede wszystkim do szaf wentylowanych na chemikalia lub do digestoriów, a najwyższa temperatura ich pracy może wynosić nawet 150°C.

Wersje przeciwwybuchowe wentylatorów chemoodpornych charakteryzują się jednolitą obudową wykonaną przede wszystkim z blachy stalowej z domieszką grafitu, dzięki czemu przystosowane są do pracy w strefach zagrożonych wybuchem.

Rys. 8. Wentylatory chemoodporne, od lewej: FRv, FDvF, kanałowy i promieniowe Mietzsch [21]
Rys. 8. Wentylatory chemoodporne, od lewej: FRv, FDvF, kanałowy i promieniowe Mietzsch [21]

Akustyka

Wysokie prędkości powietrza w kanałach (z uwagi na duże strumienie i konieczność minimalizacji przestrzeni zajmowanej przez instalacje) skutkują powstawaniem hałasu. Oprócz przepływu powietrza źródłem hałasu są również silniki wentylatorów, a także regulatory VAV, których konstrukcja wiąże się z przewężeniem przekroju i lokalnym zwiększeniem prędkości przepływu powietrza. Dlatego w pobliżu regulatorów VAV powinno się montować tłumiki akustyczne (w kanałach od strony pomieszczenia) oraz obudowy tłumiące na regulatory.

O ile obudowy dla regulatorów przeznaczonych do wentylacji bytowej są popularnym rozwiązaniem, o tyle w przypadku regulatorów w wykonaniu chemoodpornym (laboratoryjnym) nie znaleziono tego typu rozwiązań. Tłumiki akustyczne, podobnie jak pozostałe elementy wentylacji technologicznej narażone na działanie substancji chemicznych, również powinny być wykonane z materiałów chemoodpornych. Na rynku znaleźć można także inne elementy instalacji wentylacyjnej w wykonaniu chemoodpornym chroniące przed hałasem, jak np. obudowy czy podstawy tłumiące do wentylatorów dachowych (rys. 9).

Rys. 9. Elementy instalacji wentylacyjnej chroniące przed hałasem w wykonaniu chemoodpornym, od lewej: tłumiące podstawy dachowe, tłumik akustyczny tworzywowy, obudowy wentylatorów dachowych [21]
Rys. 9. Elementy instalacji wentylacyjnej chroniące przed hałasem w wykonaniu chemoodpornym, od lewej: tłumiące podstawy dachowe, tłumik akustyczny tworzywowy, obudowy wentylatorów dachowych [21]

Konfiguracja elementów wyposażenia laboratoriów – wentylacja ogólna

Samo wykorzystanie wysokiej klasy urządzeń technicznego wyposażenia laboratorium nie gwarantuje uzyskania pożądanego efektu skutecznej wentylacji oraz nie chroni przed niekontrolowanym rozprzestrzenieniem się zanieczyszczeń. Systemy te mogą być skuteczne jedynie w połączeniu z odpowiednimi układami automatyki, których zadaniem jest sterowanie pracą poszczególnych urządzeń, z uwzględnieniem warunków ograniczających. Do projektanta instalacji HVAC należy sprecyzowanie wymagań stawianych automatyce oraz opracowanie algorytmów sterowania pracą poszczególnych urządzeń, gwarantujących ich prawidłową współpracę. W aspekcie projektowania laboratorium ważne jest nie tylko właściwe zaprojektowanie instalacji wentylacji ogólnej oraz technologicznej, ale również lokalizacja względem siebie poszczególnych elementów systemu wentylacyjnego. Na podstawie wytycznych, m.in. [2, 5, 6, 7, 9 i 14], można sformułować następujące wskazówki do projektowania instalacji wentylacji w laboratoriach chemicznych:

  • należy stosować wyłącznie wentylację mechaniczną (najlepiej w połączeniu z nieotwieralnymi oknami – ograniczenie ryzyka niewłaściwego użytkowania),
  • należy stosować 100% świeżego (zewnętrznego) powietrza nawiewanego do pomieszczeń,
  • należy dobierać regulatory VAV i zdefiniować odpowiednie scenariusze pracy pomieszczenia, uwzględniające zmiany w bilansie powietrza konieczne do utrzymania wymaganej różnicy ciśnień,
  • minimalna wartość utrzymywanego podciśnienia jest trudna do określenia, ponieważ zależy m.in. od szczelności powietrznej pomieszczenia, natomiast maksymalna nie powinna przekraczać 50 Pa [11] (z uwagi na trudności w otwarciu drzwi przy wyższej różnicy ciśnień),
  • należy przewidzieć tryb pracy dyżurnej w okresach mniejszej intensywności użytkowania pomieszczeń laboratorium (dwukrotne zmniejszenie strumienia powietrza powoduje teoretycznie ośmiokrotne obniżenie mocy wentylatora; w praktyce redukcja ta wynosi od 40 do 80%),
  • w celu zapewnienia oszczędności energii należy stosować czujniki ruchu (obecności) oraz algorytm aktywujący tryb „obecności” w przypadku działającego digestorium niezależnie od obecności personelu,
  • usytuowanie nawiewników i wywiewników powinno zapewniać przepływ powietrza w kierunku od strefy najmniej zanieczyszczonej do strefy o potencjalnie najwyższym ryzyku zanieczyszczenia,
  • z uwagi na zaburzenia pochodzące od nawiewników wysokość pomieszczenia powinna wynosić min. 2,7 m (zalecane 3 m),
  • należy zapewnić dobry rozdział powietrza (kryterium efektywności wentylacji), tzn. przepływ całego strumienia powietrza nawiewanego przez strefę roboczą (np. dzięki usytuowaniu nawiewu i wywiewu w przeciwległych narożnikach pomieszczenia) i usuwanie zanieczyszczeń oraz zysków ciepła bezpośrednio w miejscu ich emisji (wentylacja miejscowa technologiczna),
  • zaleca się stosowanie wywiewu ogólnego w pobliżu digestoriów i nawiewu po przeciwnej stronie pomieszczenia (w celu obniżenia prędkości powietrza przed oknami digestoriów), w strefie ok. 1,5 m od digestorium nie powinno się umieszczać nawiewników [7],
  • prędkość przepływu powietrza przez pomieszczenie powinna wynosić od ok. 20% [9] do 30% [5] prędkości przepływu powietrza w oknie, aby wentylacja ogólna nie pogarszała skuteczności działania wentylacji technologicznej, przy czym prędkość powietrza w odległości 40 cm od okna digestorium nie powinna przekraczać 0,2 m/s [14],
  • poziom hałasu od instalacji wentylacji ogólnej nie powinien przekraczać 55 dB(A).
Rys. 10. Wytyczne Uniwersytetu w Washington (USA) [7] zalecają wykorzystanie numerycznej mechaniki płynów (CFD) do projektowania przepływu powietrza w pomieszczeniach laboratoriów

W drugiej części artykułu przedstawione zostaną elementy technicznego wyposażenia pomieszczeń laboratoriów chemicznych związane z wentylacją technologiczną: digestoria, filtry/skrubery, ssawki, okapy oraz szafy wentylowane.

Literatura

1. Ekberg L., Melin J., Required Response Time for Variable Air Volume Fume Hood Controllers, „The Annals of occupational hygiene”, Vol. 44, No. 2, 2000, p. 143–150.
2. Handbook HVAC, Chapter 14, Laboratories, ASHRAE 2007.
3. Joniec W., Nawiewniki, „Rynek Instalacyjny” nr 3/2010, p. 38–39.
4. Kaiser K., Wentylacja i klimatyzacja laboratoriów, Grupa Medium, Warszawa 2014.
5. Laboratory Design Handbok, TSI incorporated, 2005.
6. Laboratory safety design guide, Environmental Health & Safety University of California, Second Edition, 2007.
7. Ratcliff M., Laboratory safety design guide, Environmental Health & Safety University of Washington, 2009.
8. Rosiński M., Odzyskiwanie ciepła w wybranych technologiach inżynierii środowiska, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2008.
9. Standford Laboratory Standard and Design Guide.
10. Sudoł W., Sypek G., Wentylacja VAV pomieszczeń laboratoryjnych, „Chłodnictwo i Klimatyzacja”, s. 74–77.
11. Szymański M., Górzeński R., Szkarłat K., Instalacje HVAC laboratoriów chemicznych – projektowanie, „Rynek Instalacyjny” nr 4/2015, s. 72–75.
12. Zając A., Organizacja wymiany powietrza, „Rynek Instalacyjny” 11/2008, s. 78–80.
13. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690, z późn. zm.).
14. EN-14175 Fume Cupboards Part 5. Recommendation for installation and maintance.
15. IEC 60034-30:2008 Standard on efficiency classes for low voltage AC motors.
16. PN-EN 1507:2007 Wentylacja budynków. Przewody wentylacyjne z blachy o przekroju prostokątnym. Wymagania dotyczące wytrzymałości i szczelności.
17. PN-EN 12237:2005 Wentylacja budynków. Sieć przewodów. Wytrzymałość i szczelność przewodów z blachy o przekroju kołowym.
18. PN-EN 14175 Wyciągi laboratoryjne. Cz. 3 i 4.
19. PN-EN 14470 Cz. 1. Bezpieczne ogniowo szafki magazynowe, bezpieczne szafki na płyny łatwopalne.
20. PN-EN 14470 Cz. 2. Ognioodporne szafki magazynowe, bezpieczne szafki na butle ze sprężonym powietrzem.
21. Materiały producentów i dystrybutorów: Amargo, Asesos, BerlinerLuft, Chemotech, Chemowent, Danfoss, Fläkt Woods, Floresvalles, Friatecna, Halton, Heatex, Kchservices, Koettermann, Mietsch, Nederman, Schako, Swegon, Trox, Wesemann, Smay, Fuken, Maxair, Waldner.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   25.11.2015
dr inż.  Łukasz Amanowicz
dr inż.  Łukasz Amanowicz
dr inż. Łukasz Amanowicz, Instytut Inżynierii Środowiska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechniki Poznańskiej więcej »
dr inż.  Radosław Górzeński
dr inż.  Radosław Górzeński
Polityka Poznańska, Instytut Inżynierii Środowiska więcej »
dr inż.  Katarzyna  Ratajczak
dr inż.  Katarzyna  Ratajczak
Instytut Inżynierii Środowiska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechniki Poznańskiej więcej »
dr inż.  Michał Szymański
dr inż.  Michał Szymański
Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Środowiska więcej »

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