Lüftung von Produktionsräumen: Regeln für die Organisation des Luftaustauschs

Die Hauptaufgabe der Belüftung von Produktionsräumen besteht darin, verbrauchte Luft abzuführen und frische Luft zuzuführen. Mit ihrer Hilfe wird in den Werkstätten und Büros des Unternehmens eine angenehme Luftumgebung geschaffen, die den normativen Anforderungen entspricht.

Die Rolle eines effizienten Lüftungssystems kann kaum überschätzt werden. Denn geben Sie zu: Nur bei sauberer Luft, normalen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen kann eine Steigerung der Arbeitsproduktivität erreicht werden.

Um zu verstehen, wie ein ausreichender Luftwechsel im Gebäude organisiert werden kann, muss man sich mit den Typen und Besonderheiten der verschiedenen Lüftungssysteme vertraut machen.

Wir erklären, wie die natürliche und mechanische Belüftung funktioniert, beschreiben die Möglichkeiten der lokalen Belüftung des Arbeitsbereichs und erläutern die Prinzipien der Luftwechselberechnung.

Klassifizierung der Lüftungssysteme

Alle vorhandenen Lüftungssysteme werden nach 4 Merkmalen gruppiert:

1. Nach der Art der Luftbewegung wird die Belüftung unterteilt in: natürliche, mechanische oder künstliche sowie kombinierte, wenn beide Varianten gleichzeitig vorhanden sind.
2. Nach der Richtung des Luftstroms werden die Lüftungssysteme in Zuluft-, Abluft- oder Zu- und Abluftsysteme unterteilt.
3. Nach dem Wirkungsbereich werden die Lüftungssysteme in 3 Gruppen eingeteilt: allgemeine, lokale, kombinierte.
4. Nach dem Zweck werden Arbeits- und Notfallsysteme unterschieden.

Grundlage für die Planung der Belüftung von Arbeitsplätzen in der Produktion sind die in SNiP 41-01-2003 festgelegten Normen. Der natürliche und der mechanische Luftwechsel funktionieren nach unterschiedlichen Schemata.

Während die bei der natürlichen Belüftung ablaufenden Prozesse von thermischem und windbedingtem Druck abhängen und vom Menschen praktisch nicht beeinflusst werden können, ist der erzwungene Luftwechsel nur mit dessen aktiver Beteiligung möglich.

Wirkungsweise des natürlichen Luftwechsels

Die Belüftung von Räumen, die auf die erste Weise erfolgt, ist nichts anderes als einfaches Lüften. Sie erfolgt ohne menschliches Eingreifen und ist möglich, wenn die Umfassungen nicht dicht genug sind und Luft sowohl von außen als auch von innen in den Raum lassen.

Die Richtung wird durch den Druck beeinflusst. Wenn dessen Werte außen höher sind, öffnet sich ein Weg für das Eindringen von sauberer Luft von draußen in den Raum. Andernfalls findet warme Luft aus dem Raum Wege nach außen. Oft laufen diese Prozesse parallel ab.

Der große Vorteil der natürlichen Lüftung besteht darin, dass ihre Einrichtung keine nennenswerten Kosten für Geräte oder Stromversorgung verursacht. Von allen vorhandenen Schemata ist dies das einfachste.

Aktive natürliche Belüftung erfolgt unorganisiert aufgrund zufälliger Umstände. Sie wird unter Bedingungen beobachtet, wenn die Lufttemperatur außerhalb und innerhalb des Gebäudes stark unterschiedlich ist.

Zu diesem Prozess trägt auch das Auftreten einzelner Bereiche mit hohen und niedrigen Druckwerten auf der stark windexponierten Seite des Gebäudes bzw. auf seiner geschützteren Seite bei. In diesem Fall wird Infiltration beobachtet – die Luft strömt von der Luvseite in den Raum und tritt von der Leeseite aus.

Der Luftwechselkoeffizient, der die Intensität des Prozesses charakterisiert, überschreitet bei natürlicher Belüftung 0,5 nicht.

Unorganisierte Lüftung kann keine komfortablen Bedingungen für Menschen und arbeitende Geräte in einer Industriehalle gewährleisten. Hier müssen unbedingt speziell entwickelte Systeme vorhanden sein.

Die organisierte natürliche Belüftung wird durch Aerierung oder mithilfe von Deflektoren realisiert. Sowohl die Zufuhr als auch die Abfuhr der Luft aus dem Raum erfolgt entweder durch Öffnungen in den umschließenden Konstruktionen oder durch Luftabzüge. Bei der Kanalbelüftung ist zwingend ein Deflektor vorhanden.

Wenn man über die Lüftung in der Produktion spricht, meint man nicht nur die Ausrüstung, sondern auch deren Wartung sowie eine ganze Reihe von Maßnahmen zur Schaffung eines gesunden Raumklimas.

Natürliche Belüftung mittels Aerierung

In Werkhallen, in denen die Technologie die Erzeugung großer Wärmemengen vorsieht, erfolgt die Aerierung durch einen Luftaustausch, der über Oberlichter und Fensteröffnungen unter dem Einfluss von Temperatur- und Winddruck stattfindet. In kalten Werkhallen findet die Luftassimilation nur unter Winddruck statt.

Bei der Einrichtung der Aerierung ist die unbedingte Berücksichtigung der Windrose erforderlich, da sonst schädliche Emissionen aus den Schornsteinen benachbarter Betriebe in die Produktionshalle gelangen können. Auch der Austritt von Dämpfen und schädlichen Gasen durch die Oberlichter darf nicht behindert werden.

Die besten Bedingungen für die Belüftung schafft die Lage des Gebäudes auf der Luvseite im Verhältnis zur schädlichen Produktion. Das Öffnen und Schließen der Kippflügel sollte automatisiert sein, damit sie von unten bedient werden können.

Die unterschiedliche Anordnung ermöglicht die Regulierung der Frischluftzufuhr. Die Aerierung ist eine geeignetere Option für große Werkhallen, in denen aufgrund der hohen Kosten keine mechanische Lüftung eingesetzt werden kann.

Mithilfe der Aerierung lässt sich in Einzelfällen auf der Grundlage des natürlichen Zuges ein effektiver Luftaustausch organisieren. Zu diesem Zweck werden Licht-Aerierungs-Oberlichter installiert.

Die empfohlene Höhe der Luftzufuhr in den Raum bei dieser Lüftungsart beträgt mindestens 0,3 m und maximal 1,8 m in der warmen Jahreszeit und mindestens 4 m in der kalten. Die optimale Variante sind Fensterflügel spezieller Bauweise auf 3 Ebenen. Wenn es warm ist, gelangt die frische Luft durch die unteren Kippflügel, während die verbrauchte Luft oben abzieht.

Die mittlere Reihe der Fensterflügel gewährleistet den Luftstrom bei Minustemperaturen. In der Zeit, in der die Luftmasse das Bodenniveau erreicht, hat sie Zeit, sich zu erwärmen.

Wenn ein großes Luftvolumen abgeführt werden muss, ist ein Deflektor beträchtlicher Größe oder mehrere kleinere erforderlich, die in ihrer Leistung dem größeren entsprechen.

In kleinen Produktionsgebäuden werden auf die für die Abluft vorgesehenen Kanäle oder Rohre Deflektoren installiert. Mit ihrer Hilfe wird die verbrauchte Luft aus den Werkhallen, in denen eine allgemeine Abluftanlage vorhanden ist, abgeführt.

Sie werden auch zur Abführung erhitzter Gase von Öfen, Pressen und Brennöfen verwendet. Bei ihrer Installation geht man von der Richtung des vorherrschenden Luftstroms aus.

Künstliche oder mechanische Belüftung

Als fortschrittlicher als die natürliche Lüftung erfordert dieser Lüftungstyp erhebliche finanzielle und betriebliche Investitionen. In einem solchen System können Geräte vorhanden sein, die die Luft nicht nur reinigen, sondern auch ionisieren, befeuchten und erwärmen.

Zum Schema der mechanischen Lüftung gehören: Lufteinlassschacht (1), Kalorifer (2), Luftzufuhr (3), Abluftventilator (4), Luftkanäle der Abluftlüftungsanlage (5), Lüftungskanäle (6), Zyklon (7)

Die mechanische Lüftung kann sowohl als Zuluft- als auch als Abluft- oder kombiniert, d. h. als Zu-/Abluftlüftung, ausgeführt werden.

Ihre Vorteile liegen auf der Hand:

• Gewährleistung der Zufuhr sauberer Luft und deren Behandlung – Erwärmung, Trocknung, Befeuchtung;
• Bewegung der Luftmassen über große Entfernungen;
• Zufuhr sauberer Luft direkt an den Arbeitsplatz;
• Abfuhr verschmutzter Luft und deren Reinigung;
• Unabhängigkeit des Betriebs – die Effizienz des Systems ist unabhängig von den Umgebungsbedingungen.

In der Regel arbeiten die Abluft- und die Zuluftsysteme zusammen, manchmal wird jedoch die Verwendung nur einer dieser beiden Arten empfohlen.

Die Aufgabe der Zuluftlüftung ist es, die Zufuhr von Luft, die sich positiv auf die Gesundheit der Menschen auswirkt, in den Arbeitsraum sicherzustellen.

Sie wird dort eingesetzt, wo die Produktionsprozesse mit hohen Wärmeabgaben einhergehen, die nur geringe Mengen an Schadstoffen enthalten. Die saubere Luft, die durch die Luftkanäle strömt, wird mithilfe von Verteilerdüsen auf die Arbeitsplätze verteilt.

Systeme, die die mit verschiedenen Schadstoffen belastete Luft aus dem Raum abführen, werden als Abluftsysteme bezeichnet. Diese Art des Luftwechsels wird in Produktionsräumen eingesetzt, in denen keine schädlichen Emissionen anfallen und der Mindestwert eines Parameters wie der Luftwechselrate nicht ausgeschlossen werden kann.

Das können Lager-, Neben- oder Sanitärräume sein. Die Luftzufuhr wird durch Infiltration gewährleistet. Mit der effizienten Entfernung der verunreinigten Luft und deren Reinigung kommen Aspirationssysteme gut zurecht.

Bei Bedarf an einem aktiven und zuverlässigen Luftaustausch wird Zu- und Abluftlüftung eingesetzt. Um wenig belastete Räume von den angrenzenden Werkhallen mit erhöhtem Verschmutzungsgrad abzuschirmen, wird in der Anlage ein leichter Überdruck erzeugt.

Das Luftwechsel-Schema in einem Unternehmen wird auf Basis von Berechnungen installiert. Ihre Genauigkeit ist der Schlüssel für einen fachgerechten und effizienten Betrieb des Systems.

In der Planungsphase für die Erstellung einer Zu- und Abluftanlage wird der Luftdurchsatz berechnet, wobei folgende Formel verwendet wird:

Lots = 3600FWo, wobei

F – die gesamte Fläche der Öffnungen in m², Wo – der Durchschnittswert der Geschwindigkeit, mit der die Luft angesaugt wird. Dieser Parameter hängt von der Toxizität der Emissionen und der Art der durchgeführten Vorgänge ab.

Die Ansaugvorrichtungen der Abluft können sich in unterschiedlichen Höhen befinden. Hauptsache, dass die verschmutzten Luftströme ihre natürliche Bewegungsbahn nicht verändern. Emissionen mit einem höheren spezifischen Gewicht als Luft befinden sich immer in der unteren Zone, daher müssen die Vorrichtungen zu ihrer Absaugung ebenfalls dort platziert werden.

In der Herbst-Winter-Periode muss die in den Raum zugeführte Luft erwärmt werden. Um die Kosten zu senken, wird Umluft verwendet, die das Erwärmen eines Teils der gereinigten Luft und deren Rückführung in den Raum vorsieht.

Für den Betrieb einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung müssen 2 Regeln beachtet werden:

1. Von außen müssen mindestens 10 % Frischluft zugeführt werden, und in der rückgeführten Luft darf der Gehalt an Schadstoffen nicht mehr als 30 % des maximal zulässigen Werts betragen.
2. Es ist verboten, Umluft in Betrieben einzusetzen, in denen explosionsgefährdender Staub, krankheitserregende Mikroorganismen oder Emissionen der Gefahrenklassen 1 bis 3 in der Luft vorhanden sind.

Die Wahl der Lüftungsart nach dem Wirkungsbereich hängt vom Gewicht der Emissionen, ihrer Konzentration und der Temperatur ab. Die allgemeine Lüftung ermöglicht es, das gesamte Volumen der verschmutzten Luft abzuführen, unabhängig davon, von welchen Punkten sie zugeführt wird.

Mechanische Lüftung kann sowohl allgemein als auch lokal sein. Erstere kann kanalgebunden oder kanallos sein.

Am weitesten verbreitet ist die kanalgeführte Variante. Hier ist für die Luftbewegung durch spezielle Luftkanäle entweder eine Ejektoranlage vorgesehen oder es wird ein Ventilator verwendet – axialer oder zentrifugaler Bauart.

Wenn keine Luftkanäle vorhanden sind, spricht man von einem kanallosen System. Die Lüftungsgeräte werden in diesem Fall direkt in der Wand oder der Decke montiert. Die Hauptbedingung ist das Vorhandensein einer natürlichen Belüftung.

Die Möglichkeit des Auftretens von Emissionen mit einem hohen Explosionsgrad in einem Raum erlaubt es nicht, Lüftungsgeräte an den Luftkanälen zu montieren, daher werden in diesen Fällen Ejektoren eingesetzt.

Die allgemeine Zu-Abluft-Künstliche Lüftungsanlage wird oft mit der Zentralheizung verbunden. Außerhalb des Gebäudes werden Lufteinlässe für die Zufuhr von Frischluft eingerichtet.

Die Schächte werden über dem Dach und über dem Boden angeordnet. Wichtig ist, dass sich in der Nähe der Luftansaugöffnungen keine Betriebe mit schädlichen Emissionen befinden.

Die Lufteinlassöffnungen selbst müssen mindestens 2 m über dem Boden angebracht sein. Befindet sich die Produktionsstätte in einer Grünzone, muss der Mindestabstand vom Boden bis zum unteren Punkt der Öffnung 1 m betragen.

Das Funktionsprinzip der allgemeinen Zuluftlüftung ist einfach:

• Der Ventilator saugt die Luftmassen durch den Lufterhitzer an;
• die Luft wird erwärmt und befeuchtet;
• die Luftströme gelangen über spezielle Lüftungskanäle ins Gebäude.

Die Menge der zugeführten Luft wird mit dafür vorgesehenen Ventilen oder Klappen geregelt.

Konzentrierte Dämpfe und Gase, die die allgemeine und örtliche Abluft nicht entfernen konnte, werden durch die allgemeine Zuluftlüftung verdünnt. Sie assimiliert auch überschüssige Feuchtigkeit und Wärme.

Die allgemeine künstliche Zu- und Abluftlüftung kann offen oder geschlossen sein. Im ersten Fall handelt es sich um zwei unabhängige Systeme, von denen eines die Luft einbläst und das zweite parallel die vorbehandelte Abluft abführt.

Diese Systeme eignen sich für Werkstätten, in denen Stoffe der Gefahrenklassen 1-2 freigesetzt werden und die Produktion selbst den Kategorien A, B, W angehört.

Neben der Arbeitslüftung muss in potenziell gefährlichen Produktionsräumen auch eine Notlüftung vorhanden sein. Diese wird hauptsächlich als Abluft ausgeführt. Für Räume der Kategorien A, B, E wird das System mit einem mechanischen Antrieb ausgestattet.

Alle Systemkomponenten müssen den Anforderungen der PUE (Regeln für Elektroinstallationen) entsprechen. In Werkstätten der Kategorien W, G, D ist eine natürliche Lüftung zulässig, sofern die Leistung auch bei ungünstigsten Wetterbedingungen gewährleistet ist.

Die Gitter und Stutzen der Notlüftungsanlage werden an den Stellen mit der höchsten Konzentration gefährlicher Stoffe angebracht.

An den Rohren und Schächten der Notlüftung müssen keine Abdeckhauben angebracht werden. Die Öffnungen selbst dürfen nicht an Orten angebracht werden, an denen sich ständig Personen aufhalten. Dies würde das lokale Mikroklima verschlechtern.

Die Aufgabe der Notlüftung besteht darin, die Schadstoffkonzentration während der Evakuierung der Mitarbeiter aus der Werkstatt zu verringern. Je mehr Personen in der Produktion arbeiten, desto mehr Zeit nimmt der Evakuierungsprozess in Anspruch.

Die Zuluft-Notlüftung wird in Werkstätten installiert, in denen im Notfall Dämpfe oder Gase freigesetzt werden, die leichter als Luft sind. Die Umschaltung auf die Notlüftung muss automatisch erfolgen, sobald das normale System ausfällt.

Lokale Belüftung von Räumen

Die örtliche Absaugung entfernt die Abluft an den Stellen, an denen sie verschmutzt wird. Zum Lieferumfang industrieller Absaugungen gehören Abluftventilatoren, Rohrleitungen und Lüftungsgitter.

Die lokale Belüftung, die zum Entfernen von Stoffen der Gefahrenklassen 1 und 2 von der Ausrüstung vorgesehen ist, wird so eingerichtet, dass das Starten der Ausrüstung bei ausgeschaltetem Lüftungssystem unmöglich wird.

In einigen Fällen sind Reserveventilatoren vorgesehen und die lokalen Absaugungen mit Automatik ausgestattet. Diese Belüftung wird in zwei Arten unterteilt: Zuluft- und Abluftbelüftung. Die Zuluftbelüftung wird in Form von Luftschleiern und Luftduschen ausgeführt.

Warmluftschleier

Öffnungen, die über einen längeren Zeitraum (mehr als 40 m pro Schicht) offen bleiben oder relativ häufig (mehr als 5 Mal) geöffnet werden, tragen zur Unterkühlung der Personen im Raum bei. Auch der Betrieb von Trocknungsanlagen, die Schadstoffe abgeben, führt zu negativen Folgen.

In diesen Fällen werden Luftschleier eingerichtet. Sie dienen als Barriere gegen kalte oder überhitzte Luft.

Luft- und Luftwärmeschleier werden so ausgelegt, dass in der kalten Jahreszeit beim Öffnen der Öffnungen die Temperatur in den Werkhallen nicht unter folgende Werte sinkt:

• 14°C — bei Arbeiten, die keine große körperliche Anstrengung erfordern;
• 12°C — wenn die Arbeit als mittelschwer eingestuft wird;
• 8°C — bei schwerer Arbeit.

Wenn sich die Arbeitsplätze in der Nähe von Toren und technischen Öffnungen befinden, werden Abschirmungen oder Trennwände installiert. Die Luftwärmeschleier an Türen, die nach außen führen, müssen aus Luft mit einer maximalen Temperatur von 50°C bestehen, an Toren nicht mehr als 70°C.

Lokale Absaugung mit speziellen Absaugvorrichtungen

Das lokale Abluftsystem erfasst mit Hilfe spezieller Absaugvorrichtungen zunächst gesundheitsschädliche Verunreinigungen in Form von Gasen, Rauch und Staub und führt sie dann ab.

Dabei handelt es sich um eine Art Luftdusche, deren Aufgabe es ist, an einer festgelegten Stelle frische Luft zuzuführen und die Temperatur im Zuluftbereich zu senken. Sie wird in der Produktion eingesetzt, wo die Mitarbeiter hohen Temperaturen und einer Strahlungsintensität von mehr als 300 kcal/m² pro Stunde ausgesetzt sind, die von Heiz- und Schmelzöfen ausgeht.

Solche Anlagen gibt es sowohl stationär als auch mobil. Sie müssen eine Anblasgeschwindigkeit von 1 bis 3,5 m/s gewährleisten.

Die Anwendung einer Luftdusche ist eine Möglichkeit, das Wärmegleichgewicht zwischen dem Menschen und der Umgebung, in der er sich aufhalten muss, herzustellen.

Es gibt auch den Begriff der Luftoase, die dasselbe Gerät darstellt, das in das lokale Lüftungssystem integriert ist. Es schafft in einem bestimmten Teil der Produktionshalle ein Mikroklima mit vorgegebenen Parametern.

Die gereinigte Luft, die in eine bestimmte abgetrennte Zone zugeführt wird, wird in der Regel einer speziellen Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung unterzogen.

Ein Luftoase schafft verbesserte Bedingungen am Arbeitsplatz und neutralisiert die Wirkung schädlicher Stoffe. Oft handelt es sich um separate Kabinen, aber wenn deren Installation nicht möglich ist, wird ein Luftstrom auf die Arbeitsplätze gerichtet.

Wenn man eine lokale Absaugvorrichtung direkt an die Stelle der Freisetzung von raumverschmutzenden Stoffen heranbringt, kann man Luft mit einem höheren Anteil dieser Stoffe entfernen als bei einer allgemeinen Lüftung. Die lokale Lüftung ermöglicht eine deutliche Reduzierung des Luftwechsels.

Berechnung des Luftwechsels

Wenn im Rahmen der Produktionstätigkeit keine schädlichen Stoffe freigesetzt werden, wird die für die Lüftung benötigte Luftmenge nach folgender Formel berechnet:

L = N x Ln, wobei

N ist die Anzahl der Personen, die sich normalerweise im Raum aufhalten, Ln ist das Luftvolumen, das für eine Person benötigt wird, gemessen in m³/h. Laut Norm beträgt dies 20 bis 60 m³/h.

Unter Verwendung eines Parameters wie der Luftwechselrate wird die Berechnung nach folgender Formel durchgeführt:

L = n x S x H, wobei

n ist die Luftwechselrate im Raum (für Produktionsräume n=2), S ist die Raumfläche in m², und H ist seine Höhe in m.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Hier alles über die Feinheiten aller Arten von Lüftungssystemen:

Details zur Installation des Systems:

Welches Lüftungssystem auch immer gewählt wird, es muss zwei Hauptmerkmale aufweisen: eine fachgerechte konstruktive Ausführung und Funktionalität. Nur unter diesen Bedingungen wird in der Produktion ein optimales, gesundheitsförderndes Raumklima aufrechterhalten.

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