Systemy HVAC w środowiskach przemysłowych
Grispb – Adobe StockSystemy HVAC w przemyśle to nie tylko kwestia komfortu – to fundament bezpieczeństwa pracy, ochrony procesów technologicznych i zgodności z przepisami. Jeśli w halach generowane są zanieczyszczenia, duże ilości ciepła, wilgotności czy pyłów oraz znajduje się źle dobrana wentylacja lub klimatyzacja, mogą to prowadzić do przestojów, pogorszenia warunków pracy, a nawet zagrożenia zdrowia.
Współczesne zakłady przemysłowe stawiają rosnące wymagania przed systemami klimatyzacji i wentylacji. Od hal produkcyjnych, przez laboratoria, po strefy zagrożone wybuchem – każda przestrzeń wymaga dostosowanego rozwiązania technicznego. Norma PN-EN 16798-1:2019-06, dyrektywa ATEX 2014/34/UE i przepisy BHP narzucają kryteria dotyczące jakości powietrza, jego wymiany i parametrów środowiskowych.
Rodzaje systemów wentylacyjnych w przemyśle
Wentylacja przemysłowa dzieli się zasadniczo na systemy naturalne (grawitacyjne) i mechaniczne. W wentylacji grawitacyjnej wykorzystuje się różnicę temperatur i ciśnienia między wnętrzem a otoczeniem, a także energię wiatru. Jest ona rozwiązaniem tanim i prostym, jednak mało przewidywalnym – jej skuteczność w dużej mierze zależy od warunków atmosferycznych. Z tego powodu znajduje zastosowanie głównie w obiektach budowlanych pomocniczych i magazynach, w których nie występują intensywne emisje zanieczyszczeń.
Zdecydowanie większe znaczenie w przemyśle mają systemy mechaniczne, które zapewniają kontrolowaną i stabilną wymianę powietrza. Najbardziej rozpowszechnione są układy nawiewno-wywiewne. Utrzymują one zrównoważony bilans powietrza, pozwalają regulować temperaturę i wilgotność, a także dostarczać wymagane ilości świeżego powietrza do stref pracy.
W zakładach, w których powstają szkodliwe opary, dymy czy pyły, stosuje się wentylację wywiewną wspartą odciągami miejscowymi. Usuwają one zanieczyszczenia bezpośrednio w miejscu ich emisji, zanim zdążą rozprzestrzenić się po całej hali.
Uzupełnieniem są systemy wentylacji rozcieńczającej, których zadaniem jest obniżenie stężenia zanieczyszczeń w dużych przestrzeniach. Sprawdzają się w halach magazynowych lub logistycznych, gdzie nie występują pojedyncze źródła intensywnych emisji.
W nowoczesnych obiektach przemysłowych coraz częściej wdraża się także wentylację wyporową. Świeże powietrze wprowadza się w strefie pracy ludzi, a zanieczyszczenia unoszą się do góry i są skutecznie usuwane w górnych partiach hali.
Systemy klimatyzacji przemysłowej
Zadaniem klimatyzacji przemysłowej jest zapewnienie bezpieczeństwa i zdrowia pracownikom, kontrola temperatury i wilgotności oraz utrzymanie odpowiedniej jakości powietrza. Systemy te chronią również procesy technologiczne, stabilizują parametry powietrza, a nawet przyczyniają się do wydłużenia żywotności maszyn i urządzeń.
W halach przemysłowych stosuje się przede wszystkim centralne systemy klimatyzacyjne, oparte na dużych centralach wentylacyjno-klimatyzacyjnych z możliwością chłodzenia, ogrzewania, osuszania czy nawilżania powietrza.
W obiektach, w których konieczne jest utrzymanie bardzo stabilnych warunków – takich jak centra przetwarzania danych, przemysł farmaceutyczny, elektroniczny czy spożywczy – wykorzystuje się klimatyzację precyzyjną. Zapewnia ona stałą temperaturę i wilgotność w wąskich zakresach tolerancji.
W halach średnio- i wielkokubaturowych często stosuje się systemy rooftopowe typu „all-in-one” lub układy VRF (variable refrigerant flow – o zmiennym przepływie czynnika chłodniczego), które umożliwiają elastyczne sterowanie temperaturą w poszczególnych strefach. Z kolei chillery i agregaty wody lodowej znajdują zastosowanie tam, gdzie konieczne jest chłodzenie procesowe i równoczesne odprowadzanie ciepła z maszyn produkcyjnych.
Skuteczność systemów i czynniki decyzyjne
Skuteczność systemów HVAC (heating, ventilation, air conditioning – ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja) w przemyśle wynika przede wszystkim z ich właściwego dopasowania do procesu technologicznego i rodzaju emisji. Tam, gdzie występują zanieczyszczenia punktowe, kluczowe są odciągi miejscowe – wychwytują zanieczyszczenia u źródła, zanim rozprzestrzenią się w hali.
Odzysk ciepła jest dziś standardem w instalacjach nawiewno-wywiewnych. W zależności od typu wymiennika i warunków pracy efektywność odzysku mieści się zwykle w przedziale 70–85%. Metody oceny i minimalne wymagania określają m.in. Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1253/2014 dotyczące ekoprojektu systemów wentylacyjnych oraz wytyczne opracowane przez Stowarzyszenie Polska Wentylacja.
W kontekście oceny skuteczności wymienników stosuje się także normę PN-EN 308:2021 Wymienniki ciepła – Procedury badawcze wyznaczania wydajności urządzeń do odzyskiwania ciepła w układzie powietrze-powietrze. Natomiast ogólne wymagania jakości powietrza i parametrów środowiskowych opisano w poszczególnych częściach normy PN-EN 16798:2019 Charakterystyka energetyczna budynków – Wentylacja budynków.
W obiektach o zmiennych uzyskach ciepła i obciążeniach sprawdzają się systemy zmiennego przepływu powietrza (variable air volume – VAV) połączone z wentylacją sterowaną zapotrzebowaniem (demand controlled ventilation – DCV). Automatyczna regulacja wydatku na podstawie czujników (np. CO2, substancji lotnych organicznych, temperatury, wilgotności czy pyłu) utrzymuje parametry środowiskowe i ogranicza koszty eksploatacji.
W wysokich halach przemysłowych ważnym uzupełnieniem są destratyfikatory, które ograniczają straty wynikające z gromadzenia się ciepła pod stropem. Kierując warstwy ciepłego powietrza do stref pracy, zmniejszają zapotrzebowanie na ogrzewanie i stabilizują warunki w okresie zimowym.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Wybór rozwiązania powinien wynikać z: charakteru procesu (spawanie, lakierowanie, obróbka chemiczna lub termiczna), wielkości i wysokości obiektu, rodzaju i stężenia zanieczyszczeń, ograniczeń prawnych (np. strefy ATEX), wymagań dotyczących temperatury i wilgotności, a także strategii energetycznej zakładu (odzysk ciepła, recyrkulacja – tam, gdzie prawo na to pozwala). W efekcie inne podejście sprawdzi się w przemyśle chemicznym, a inne w spożywczym czy przy obróbce metali.
Rozwiązania dla hal o szczególnych wymaganiach
Hale z dużym zadymieniem wymagają zaawansowanych systemów oddymiania i odprowadzania produktów spalania. Wentylatory osiowe oddymiające – zgodnie z normą PN-EN 12101-3:2015-10 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – muszą działać przy określonej temperaturze (np. wentylator klasy F300 przy 300ºC przez 60 min, a F400 przy 400ºC przez 120 min).
W strefach zagrożonych wybuchem konieczne jest stosowanie urządzeń z certyfikacją zgodną z dyrektywą ATEX 2014/34/UE, normami PN-EN 60079-0:2018 Atmosfery wybuchowe oraz przepisami BHP i dyrektywami UE, które dotyczą wentylatorów Ex. W zależności od klasy strefy (np. 0, 1, 2 – gazy; 20, 21, 22 – pyły) dobiera się materiały, konstrukcję silników i izolację, aby zminimalizować ryzyko pojawienia się iskry, podwyższonych temperatur na powierzchni obudowy lub elementów pracujących.
W halach o wysokiej wilgotności konieczne jest korzystanie z z systemów osuszających, wymienników entalpicznych i membranowych/adsorpcyjnych rotorów higroskopijnych. Wymienniki entalpiczne pozwalają odzyskać ciepło i część wilgoci, co zmniejsza zapotrzebowanie na ogrzewanie i poprawia komfort. Technologie hybrydowe automatycznie przełączają tryby w zależności od warunków zewnętrznych i obciążenia hali.
Nowoczesne technologie filtracji
Filtry HEPA (high efficiency particulate air) to standard w aplikacjach, w których wymagana jest najwyższa czystość powietrza. Klasyfikowane według norm EN 1822:2019 i ISO 29463, zatrzymują co najmniej 99,95% cząstek o wielkości 0,3 μm (klasa H13) lub 99,995% (klasa H14). W przemyśle farmaceutycznym, elektronicznym i spożywczym są niezbędne do ochrony procesów i produktów.
Ich skuteczność wynika z połączenia kilku zjawisk fizycznych – przechwytywania, inercji, dyfuzji i przesiewania. Pozwala to zatrzymywać zarówno kurz i pyły, jak i ultradrobne cząstki, w tym bakterie, większość wirusów oraz komórek grzybów i pierwotniaków. Aby przedłużyć żywotność filtrów HEPA, stosuje się zazwyczaj filtrację wielostopniową z filtrami wstępnymi, które wychwytują największe zanieczyszczenia.
Typowa konfiguracja zestawu HEPA obejmuje filtr wstępny (dawniej klasa G4, obecnie ISO ePM10), filtr średni (F7–F9 / ISO ePM2,5–ePM1) i filtr końcowy HEPA. Taki układ pozwala osiągnąć wysoką skuteczność przy optymalnych kosztach eksploatacyjnych.
Coraz większe znaczenie w przemyśle zyskuje także filtracja elektrostatyczna, w której do przyciągania cząstek wykorzystywane są ładunki elektryczne. Rozwiązanie to sprawdza się w usuwaniu aerozoli olejowych, dymów spawalniczych i pyłów metalicznych. Choć wymaga regularnego czyszczenia elektrod, wyróżnia się niskimi kosztami eksploatacyjnymi i wysoką efektywnością przy zatrzymywaniu cząstek submikronowych.
Systemy wentylacji i klimatyzacji w przemyśle grają bardzo ważną rolę – decydują nie tylko o komforcie pracy, lecz przede wszystkim o bezpieczeństwie i ciągłości procesów technologicznych. Dobrze zaprojektowany system HVAC usuwa zanieczyszczenia, stabilizuje temperaturę i wilgotność, a jednocześnie ogranicza zużycie energii. Coraz częściej stosuje się także rozwiązania z odzyskiem ciepła, zaawansowaną filtracją i inteligentną automatyką, które podnoszą skuteczność systemów i zmniejszają koszty eksploatacyjne.
