Lokalizacja czerpni i wyrzutni w wentylacji przemysłowej

Źle umieszczona wyrzutnia może skierować zanieczyszczone powietrze z powrotem do hali albo do instalacji nawiewnej. Taka reemisja obniża jakość powietrza, utrudnia pracę odciągów i może zwiększać narażenie pracowników na pyły, pary, gazy oraz aerozole powstające w procesie.

Dlatego czerpni i wyrzutni nie należy lokalizować wyłącznie tam, gdzie jest wolne miejsce na dachu lub elewacji. Trzeba ocenić drogę powietrza wokół budynku, rodzaj emisji, kierunek wyrzutu, przeszkody terenowe oraz wszystkie miejsca, przez które obiekt pobiera powietrze.

Według §152 ust. 10 Warunków Technicznych czerpnie i wyrzutnie na dachu należy sytuować poza strefami zagrożenia wybuchem, zachowując między nimi odległość co najmniej 10 m przy wyrzucie poziomym i 6 m przy wyrzucie pionowym, przy czym wyrzutnia powinna znajdować się co najmniej 1 m ponad czerpnią. Dla powietrza zawierającego zanieczyszczenia szkodliwe dla zdrowia lub uciążliwe zapachy - typowego w halach przemysłowych - przepis nakazuje dodatkowo zwiększyć o 100% odległości wyrzutni dachowej od okien (ust. 12–13). Zachowanie tych odległości nie zwalnia jednak z analizy przepływu. Nawet przy prawidłowym odstępie reemisja może wystąpić, gdy wyrzut znajdzie się w strefie zawirowań przy dachu lub elewacji. Zacznij od następujących kroków:

1. Ustal klasę oraz skład usuwanego powietrza. Uwzględnij pyły, pary, gazy i aerozole związane z procesem.
2. Sprawdź dominujące kierunki wiatru, krawędzie dachu, attyki, urządzenia techniczne i inne przeszkody, które mogą zmieniać tor strugi wyrzutowej.
3. Oceń ryzyko powrotu powietrza do czerpni, otwieranych okien, bram, nawiewów technologicznych oraz stref pracy.
4. Dobierz wysokość i kierunek wyrzutu do właściwości emisji oraz geometrii budynku.

Kiedy stosować taką analizę?

Analizę wykonaj przy projektowaniu nowej instalacji, modernizacji odciągów i zmianie procesu technologicznego. Jest szczególnie potrzebna, gdy emisja może wpływać na warunki BHP, ochronę środowiska lub wymagania ATEX (od fr. Atmosphères Explosibles - dyrektywa UE 2014/34/UE dotycząca urządzeń i systemów ochronnych w strefach zagrożenia wybuchem). Poniższe zestawienie porządkuje najważniejsze kwestie:

Odległości i wymagania techniczne dla czerpni i wyrzutni

Odległość między czerpnią a wyrzutnią jest tylko jednym z kryteriów. Równie ważne są wysokość montażu, kierunek wyrzutu, położenie względem krawędzi dachu oraz rodzaj usuwanego medium. Przepis wskazuje wartości minimalne, a nie gotowy przepis na poprawny montaż - instalacja zgodna z wymogiem co do metra nadal może zasysać własne powietrze z powrotem do czerpni.

Projekt powinien uwzględniać jednak również rzeczywiste warunki przepływu powietrza. Odległość w rzucie budynku nie daje pełnego obrazu sytuacji. Struga wyrzutowa może zostać dociśnięta do elewacji, zawrócona przez nadbudówkę albo zassana w kierunku czerpni przez lokalne podciśnienie. Postępuj według poniższych kroków:

1. Zidentyfikuj wszystkie punkty poboru powietrza. Uwzględnij główną czerpnię, nawiewy technologiczne, otwierane okna, bramy oraz pobliskie strefy, w których przebywają pracownicy.
2. Określ właściwości emisji. Pył, para, gaz, aerozol i substancje zapachowe wymagają osobnej oceny ryzyka. Zanieczyszczenia mogą wracać do hali, osiadać na powierzchniach albo oddziaływać na otoczenie.
3. Dobierz sposób wyrzutu. Wylot powinien umożliwiać oddalenie strugi od budynku. Wyrzut boczny przy przeszkodzie budowlanej może tworzyć strefę zawracania.
4. Sprawdź geometrię obiektu. Attyki, nadbudówki, kominy, urządzenia na dachu i sąsiednie budynki mogą powodować zawirowania oraz lokalne podciśnienie.
5. Zapewnij dostęp serwisowy. Czerpnia i wyrzutnia muszą być dostępne do czyszczenia, kontroli technicznej oraz pomiarów przepływu.

Kiedy ponownie ocenić lokalizację czerpni i wyrzutni?

Weryfikację wykonaj przy rozbudowie hali, montażu nowych urządzeń na dachu, zmianie rodzaju emisji i modernizacji odciągów. Zrób to również po pojawieniu się skarg dotyczących zapachów, pyłu lub jakości powietrza nawiewanego.

Dlaczego lokalizacja wpływa na skuteczność wentylacji przemysłowej

Wentylacja przemysłowa działa prawidłowo wtedy, gdy nawiew wspiera przepływ powietrza przez strefę pracy, a odciąg przechwytuje zanieczyszczenia możliwie blisko miejsca ich powstawania. Sama wydajność wentylatora nie przesądza o skuteczności układu.

Jeżeli nawiew rozprasza pył, dym spawalniczy, mgłę olejową lub LZO (Lotne Związki Organiczne), odciąg miejscowy może przestać skutecznie wychwytywać emisję. Zanieczyszczenie ominie punkt zasysania i przedostanie się do innych części hali. Zbyt intensywny lub źle skierowany nawiew może też powodować przeciągi odczuwalne przez pracowników. O skuteczności układu decydują przede wszystkim:

• Jakość powietrza w strefie pracy zależy od tego, czy powietrze przepływa od czystszych obszarów do miejsc objętych odciągiem.
• Skuteczność odciągu miejscowego spada, gdy nawiew zakłóca strugę zasysania przy stanowisku pracy.
• Bezpieczeństwo pracowników wymaga ograniczania narażenia na substancje szkodliwe oraz utrzymania warunków zgodnych z NDS (Najwyższe Dopuszczalne Stężenie - maksymalny poziom substancji szkodliwej dopuszczalny w powietrzu miejsca pracy).
• Zużycie energii rośnie, gdy błędną lokalizację próbuje się kompensować większym wydatkiem powietrza lub intensywniejszą pracą urządzeń.

Czy większa wydajność wentylatora rozwiąże problem złej lokalizacji?

Nie. Większa wydajność może nasilić turbulencje, wychładzać strefy pracy i rozpraszać zanieczyszczenia. Najpierw sprawdź kierunek przepływu oraz współpracę nawiewu z odciągami miejscowymi. Dopiero potem koryguj parametry urządzeń, w tym dobór wentylatora przemysłowego.

Czynniki decydujące o wyborze miejsca montażu

Wybór miejsca montażu powinien wynikać z analizy procesu, bryły budynku i warunków wokół zakładu. Rzut hali nie wystarczy, ponieważ rzeczywisty przepływ powietrza zmienia się pod wpływem wiatru, otwartych bram, pracy innych instalacji oraz przeszkód na dachu. W praktyce warto przejść przez kolejne kroki:

1. Rozpoznaj źródła emisji. Innego podejścia wymaga odciąg pyłu ze szlifowania, innego usuwanie par z procesu chemicznego, a innego wentylacja pomieszczenia o podwyższonej czystości. Uwzględnij temperaturę, wilgotność, zapach i możliwą wybuchowość medium.
2. Przeanalizuj warunki wiatrowe. Wiatr może przyciskać strugę do elewacji, przenosić ją nad dach albo kierować ku otworom budynku.
3. Oceń kształt budynku i otoczenie. Różnice wysokości dachów, ściany sąsiednich obiektów, kominy i urządzenia technologiczne mogą tworzyć obszary przyspieszonego przepływu oraz zawirowań.
4. Sprawdź funkcję pobliskich stref. Czerpnia powinna pobierać powietrze z miejsca oddalonego od emisji z hali, ruchu pojazdów, pylenia materiałów i zapachów z sąsiednich procesów.
5. Uwzględnij eksploatację. Zaplanuj dojście serwisowe, możliwość wykonania pomiarów oraz miejsce na przyszłą rozbudowę instalacji.

Kiedy warunki otoczenia wymagają ponownej oceny?

Analizę powtórz po zmianie zabudowy zakładu, montażu urządzeń na dachu, uruchomieniu nowego źródła emisji albo przebudowie sąsiedniego obiektu. Każda z tych zmian może zmienić kierunek i charakter przepływu powietrza.

Czerpnia a wyrzutnia - zasady rozmieszczenia i wzajemne oddziaływanie

Czerpnia pobiera powietrze do instalacji nawiewnej, a wyrzutnia usuwa powietrze po przejściu przez halę lub proces technologiczny. Te elementy trzeba projektować jako jeden układ. Ich rozdzielenie ma ograniczyć ryzyko ponownego zasysania zużytego powietrza.

Minimalne odległości wynikające z §152 Warunków Technicznych stanowią punkt odniesienia, lecz nie zastępują sprawdzenia kierunku strugi i warunków przy budynku. Reemisja może wystąpić także wtedy, gdy czerpnia i wyrzutnia są fizycznie oddalone, ale przepływ powietrza zawraca w stronę punktu poboru. Zwróć uwagę na następujące zasady:

1. Chroń czerpnię przed lokalnymi emisjami. Nie lokalizuj jej przy wyrzutach, otworach okiennych, bramach ani w miejscach gromadzenia się pyłu, spalin lub zapachów.
2. Skieruj wyrzut poza strefę oddziaływania budynku. Struga nie powinna przemieszczać się wzdłuż dachu ani elewacji.
3. Uwzględnij inne instalacje. Wyrzuty z odpylania, wyciągi technologiczne i wentylacja pomieszczeń sanitarnych mogą pogarszać warunki przy czerpni.
4. Kontroluj układ podczas rzeczywistej produkcji. Obserwuj unoszenie się pary, dymu lub lekkiego znacznika i wykonuj pomiary jakości powietrza po stronie nawiewu.
5. Reaguj na objawy reemisji. Zapachy, pył lub pogorszenie jakości powietrza po uruchomieniu wyciągu wymagają korekty układu, a nie wyłącznie zwiększenia wydajności wentylatora.

Jak rozpoznać, że wyrzut wpływa na czerpnię?

Sygnałem są zapachy, pył lub odczuwalne pogorszenie jakości powietrza po uruchomieniu wyciągu. Potwierdź przyczynę obserwacją przepływu oraz pomiarami przy różnych warunkach pracy instalacji.

Planowanie lokalizacji czerpni i wyrzutni w zakładzie

Plan lokalizacji warto przygotować przed wyborem urządzeń i tras kanałowych. Najpierw należy ustalić, jak powietrze ma przepływać przez halę oraz gdzie mogą pojawiać się zakłócenia. Dopiero potem można dobrać urządzenia do zatwierdzonego układu. Realizuj plan etapami:

1. Wykonaj audyt przepływu powietrza w hali i wokół niej. Na rzucie zaznacz źródła emisji, punkty nawiewu, wyciągi miejscowe, otwory budowlane, trasy transportu oraz miejsca stałej pracy personelu.
2. Ustal scenariusze pracy procesu. Uwzględnij rozruch, produkcję, przerwy technologiczne, otwieranie bram oraz jednoczesną pracę instalacji wpływających na bilans powietrza.
3. Porównaj możliwe lokalizacje. Dla każdej oceń ryzyko zasysania zanieczyszczeń, wpływ na inne strefy oraz możliwość bezpiecznego odprowadzenia powietrza poza obszar pracy.
4. Sprawdź kolizje z konstrukcją budynku i instalacjami technologicznymi. Lokalizacja korzystna pod względem przepływu musi jednocześnie umożliwiać montaż, serwis i rozbudowę.
5. Dobierz parametry instalacji do wybranego miejsca. Zweryfikuj przepływ, opory kanałów, kierunek nawiewu, pracę filtracji oraz warunki wyrzutu dla rzeczywistego medium.
6. Potwierdź założenia po uruchomieniu. Wykonaj pomiary przepływu i obserwuj warunki w strefach pracy. Jeżeli obieg powietrza odbiega od projektu, skoryguj elementy regulacyjne.

Kiedy rozpocząć planowanie lokalizacji?

Rozpocznij je przed przebudową hali, zakupem urządzeń technologicznych lub modernizacją odciągów. Włączenie wentylacji dopiero po zakończeniu inwestycji zawęża wybór miejsc montażu i utrudnia osiągnięcie wymaganych warunków pracy.

Najczęstsze błędy i ograniczenia projektowe

Błędy lokalizacyjne pojawiają się najczęściej wtedy, gdy czerpnię i wyrzutnię traktuje się jak zwykłe zakończenia kanałów. W rzeczywistości oba elementy wpływają na obieg powietrza w hali, jakość nawiewu i warunki w strefach pracy. Do najczęstszych pomyłek należą:

• Wyrzut boczny przy elewacji może powodować przywieranie strugi do ściany i jej powrót w okolice otworów budowlanych.
• Czerpnia w strefie lokalnych emisji pobiera powietrze obciążone pyłem, zapachem albo gazami jeszcze przed wejściem do instalacji nawiewnej.
• Brak uwzględnienia zmian produkcyjnych może sprawić, że nowy odciąg, urządzenie technologiczne lub zabudowa dachu zaburzą wcześniej poprawny przepływ.
• Pominięcie dostępu eksploatacyjnego utrudnia czyszczenie, pomiary i usuwanie usterek. W praktyce sprzyja odkładaniu przeglądów.
• Nieuwzględnienie wymagań ATEX może prowadzić do zastosowania rozwiązania niedopasowanego do pyłu lub par o właściwościach wybuchowych. Lokalizację należy wtedy analizować razem z doborem urządzeń, zabezpieczeń i tras kanałowych - zgodnie z zasadami opisanymi w materiale o wymaganiach ATEX dla odpylania i wentylacji.

Co zrobić, gdy istniejący układ powoduje uciążliwości?

Najpierw potwierdź rzeczywisty kierunek przepływu i miejsca występowania problemu podczas pracy instalacji. Następnie sprawdź możliwość zmiany kierunku wyrzutu, przesunięcia punktu poboru, korekty tras kanałowych lub zastosowania dodatkowych elementów ograniczających niepożądane oddziaływanie strumieni. Pomocne bywa też odniesienie się do obowiązujących norm BHP i wymagań prawnych w wentylacji przemysłowej.

Rozwiązania z naszych realizacji

Wzajemne położenie czerpni i wyrzutni decyduje o tym, czy instalacja nie zasysa z powrotem tego, co przed chwilą wyrzuciła. Przykłady z instalacji, które wykonaliśmy:

• Hala odlewni aluminium - centrala nawiewno-wywiewna Juwent z przeciwprądowym wymiennikiem ciepła o sprawności do 92 procent i dwustopniową filtracją.
• Wentylacja oczyszczalni ścieków w standardzie ATEX - bilans nawiewu do wywiewu ustawiony na 30 do 70, żeby utrzymać kierunek przepływu ze stref czystych do brudnych.
• Odzysk ciepła z lakierni - wymiana powietrza 10 000 m³/h przy powietrzu odpadowym o temperaturze około 35°C i mocy odzysku 64 kW.

To dane z instalacji, które projektowaliśmy. Bilans nawiewu i wywiewu jest narzędziem projektowym: to on ustala kierunek przepływu między strefami, a nie same przegrody.

Źródła

• Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2022 poz. 1225 t.j.), §152 - Internetowy System Aktów Prawnych (ISAP).
• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/34/UE z dnia 26 lutego 2014 r. (ATEX) w sprawie urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w atmosferze potencjalnie wybuchowej - EUR-Lex.
• Dyrektywa 1999/92/WE w sprawie minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i ochrony zdrowia pracowników zatrudnionych na stanowiskach pracy, na których może wystąpić atmosfera wybuchowa - EUR-Lex.