Wstęp

Wentylacja mechaniczna we współczesnym energooszczędnym budownictwie jest standardem i trudno wyobrazić sobie dziś jakikolwiek zakład przemysłowy, obiekt użyteczności publicznej, a coraz częściej także domy jednorodzinne bez central wentylacyjnych i rekuperacji.

Jednak celem wentylacji nie jest wymiana powietrza dla samej jego wymiany. Celem jest użycie wentylowanego powietrza jako środka transportu.

Powietrze jest jedynie nośnikiem. Tym, co naprawdę transportuje wentylacja, są: energia, wilgoć oraz zanieczyszczenia. To właśnie one stanowią rzeczywisty ładunek, który instalacja wentylacji ma usuwać z pomieszczeń i zastępować je powietrzem czystym powietrzem.

Zmiana tego sposobu myślenia pozwala lepiej rozumieć zarówno projektowanie, jak i eksploatację instalacji wentylacyjnych.

Powietrze jest środkiem transportu

Tak, jak w transporcie lądowym, morskim czy powietrznym celem w samym sobie nie jest pokonywanie kilometrów, ale przeniesienie ładunków z jednego miejsca do innego, tak podobnie jest z wentylacją.

Powietrze jest jedynie środkiem transportu. Sam jego przepływ nie stanowi celu. Celem jest usunięcie nadmiaru ciepła, odprowadzenie wilgoci lub pozbycie się zanieczyszczeń powstających w procesach technologicznych.

Dlatego sama informacja o ilości wymian powietrza i wydajności centrali wentylacyjnej mówi w rzeczywistości niewiele.

Jeśli w wentylacji bytowej przyjmujemy 30 m3 powietrza na osobę to wynika to z biologii ludzkiego ciała. Taka ilość powietrza jest potrzebna aby utrzymać komfort higieniczny w pomieszczeniach, czyli zapewnić usunięcie z pomieszczeń produktów ubocznych naszej obecności.

Tak, jak każdy człowiek emituje ciepło, parę wodną i CO2, tak w przemyśle elementy te są emitowane przez procesy technologiczne.

Zatem jedynym właściwym podejściem do wentylacji mechanicznej jest potraktowanie jej jako nośnika do stworzenia wewnątrz pomieszczeń oczekiwanego środowiska, czyli usunięcie wraz z powietrzem nadmiaru czynników, których nie chcemy i zastąpienie ich powietrzem tych czynników pozbawionym.

Ile ciepła, pary wodnej i CO2 produkuje człowiek?

Komfort higieniczny w wentylacji bytowej wynika z fizjologii ludzkiego ciała: potrzebujemy odpowiedniej temperatury, wilgotności i czystości powietrza, żeby czuć się dobrze.

Każdy z nas jest mini grzejnikiem, gdyż zależnie od naszej aktywności emitujemy od 100 W (praca siedząca), do nawet 700 W (intensywny wysiłek fizyczny) ciepła.

Podobnie ma się sytuacja z wilgocią, którą emitujemy: wraz z każdym oddechem i przez skórę wpuszczamy do otoczenia pewną ilość pary wodnej, która wynosi od 40 do 100 g na godzinę.

Innym bardzo ważnym produktem ubocznym naszej obecności jest CO2: człowiek podczas oddychania zużywa tlen i wraz z powietrzem wydycha około 15-35 litrów CO2 na godzinę zależnie od aktywności.

Zawartość CO2 w powietrzu zewnętrznym wynosi ok. 400 ppm CO2, a granica CO2 przy której człowiek czuje się dobrze, nie powoduje senności i spadku koncentracji to stężenie na poziomie poniżej 1000 ppm.

30 m3/h to ilość wyznaczona doświadczalnie i obliczeniowo wymagana aby odpowiednio „rozcieńczyć” powietrze wewnątrz i uzyskać parametry komfortu, zatem ilość ta wynika z fizyki i obliczeń.

Emisja ciepła, pary wodnej i zanieczyszczeń w przemyśle

Tak jak w wentylacji bytowej źródłem czynników, które usuwa wentylacja jest człowiek, tak w przemyśle są nimi maszyny i procesy technologiczne.

Każda linia produkcyjna, urządzenie elektryczne, silnik, piec technologiczny, sprężarka, tak jak człowiek generują określone ciepło. Jeżeli energia ta nie zostanie odebrana, temperatura w pomieszczeniu będzie rosła.

Jeśli proces technologiczny generuje 100 kW zysków ciepła, to zadaniem wentylacji jest odebranie tych 100 kW i wyprowadzenie ich poza pomieszczenie.

Tak samo jest z parą wodną emitowaną do pomieszczeń wraz z procesami technologicznymi.

W branży przetwórstwa spożywczego, szczególnie w branży mięsnej i rybnej są to bardzo duże ilości pary wodnej, a konieczna dla bezpieczeństwa żywności niska temperatura powietrza bardzo ogranicza zdolność powietrza w kwestii ilości przeniesionej wraz z nim pary wodnej.

Dlatego głównym problemem i zadaniem dla wentylacji w branży spożywczej jest poradzenie sobie z nadmierną wilgotnością.

Każde mycie posadzki, proces technologiczny w którym używa się wody, a także wysoka wilgotność samych produktów spożywczych powoduje odparowanie wilgoci do otoczenia.

Jeżeli para wodna nie zostanie usunięta, pojawiają się problemy dobrze znane służbom utrzymania ruchu:

  • wykraplanie wilgoci na ścianach i sufitach,
  • pogorszenie warunków higienicznych,
  • rozwój pleśni i mikroorganizmów,
  • korozja urządzeń,
  • zawilgocenie izolacji

W takich przypadkach głównym zadaniem wentylacji nie jest transport energii, lecz właśnie transport wilgoci.

Transport pary wodnej i zanieczyszczeń – problem o który potyka się wiele zakładów spożyczwych

W branży przetwórstwa mięsnego i rybnego jako bezpieczną granicę wilgotności względnej uznaje się wartość 65-70%, gdyż taka wartość zapobiega lub bardzo ogranicza kondensację pary wodnej na zimnych powierzchniach.

Warto również podkreślić, że większość bakterii obumiera lub traci zdolność rozwoju przy wilgotności ok. 50% i niższej.

Zatem w tym przypadku powietrze ma za zadanie przenieść energię, parę wodną i zanieczyszczenia z wewnątrz na zewnątrz i poprzez ich rozcieńczenie zapewnić wewnątrz zakładu warunki wymagane przez procesy technologiczne.

Tylko takie spojrzenie na wentylację – jako na środek transportu a nie cel sam w sobie pozwala dostosować ilość powietrza i jego parametry do zakładu przemysłowego i zapewnić właściwe środowisko wewnątrz zakładu.

Jednak aby móc je dostosować musimy wiedzieć jakie ilość energii, pary wodnej i jakie ilości zanieczyszczeń powstają w zakładzie.

Większość problemów związanych z wentylacją i utrzymaniem warunków higienicznych wynika z błędnie przyjętych założeń na etapie projektowania i braku tej podstawowej wiedzy na temat produktów ubocznych procesów technologicznych prowadzonych w zakładzie.

W zakładach spożywczych, w kubaturze jednego budynku znajdują się zarówno pomieszczenia o bardzo niskiej temperaturze i niskiej oczekiwanej wilgotności (np. chłodnie, mroźnie, pomieszczenia rozbioru, napełniania), a także pomieszczenia, w których panuje wysoka temperatura i wilgotność (np. myjnie, wędzarnie).

Konieczność przemieszczenia surowca wewnątrz zakładu eliminuje możliwość całkowitego odizolowania od siebie tych pomieszczeń, dlatego bardzo trudne, a wręcz niemożliwe jest jednoznaczne wskazanie przyczyn nadmiernej wilgotności w jednym pomieszczeniu nie analizując także pomieszczeń sąsiednich.

Działanie po omacku, na zasadzie dodania kolejnego urządzenia wyciągowego, czy wentylacji miejscowej, często jeszcze pogłębia problem i utrudnia znalezienie jego właściwej przyczyny zamiast go rozwiązać.

Dlatego w sytuacji, gdy stwierdzimy problemy z kondensacją i niemożnością odprowadzenia party wodnej z jakiegoś pomieszczenia, zanim podejmiemy jakiekolwiek działania naprawcze należy przeprowadzić audyt systemu wentylacji by określić dokładnie co jest źródłem problemów.

Najważniejsze to postawić właściwe pytania

Przy analizie działania wentylacji należy zmienić sposób zadawania pytań.

Zamiast pytać:

  • ile powietrza nawiewamy?
  • o jakiej temperaturze i wilgotności?
  • ile wymian powietrza zapewnić poprzez wentylacje?

warto zapytać:

  • ile mocy chłodniczej musi przenieść powietrze?
  • ile wilgoci musi usunąć?
  • ile zanieczyszczeń i do jakiego stopnia powietrze ma rozcieńczyć?
  • skąd i dokąd odbywa się ten transport?
  • gdzie znajdują się punkty największej emisji energii, pary wodnej i zanieczyszczeń?

Dopiero odpowiedzi na te pytania pozwalają ocenić, czy instalacja rzeczywiście realizuje swoje zadanie oraz jaka i z użyciem jakich urządzeń wentylacja spełni swoje zadanie.

Podsumowanie

Powietrze nie jest celem działania wentylacji.

Jest jedynie nośnikiem.

Zadaniem wentylacji jest przemieszczanie energii, wilgoci i zanieczyszczeń pomiędzy miejscem ich powstawania a otoczeniem.

Zmiana tej perspektywy pozwala lepiej rozumieć działanie instalacji HVAC, trafniej diagnozować problemy eksploatacyjne oraz projektować systemy, które nie tylko poruszają powietrze, ale przede wszystkim skutecznie rozwiązują problemy użytkownika.

Jeśli masz problemy w utrzymaniem właściwego środowiska w Twoim zakładzie zapraszamy do kontaktu.