Il livello di inquinamento nell’area di lavoro dipende dal sistema di ventilazione, dal tipo, dalla disposizione e dall’entità dei carichi termici, oltre che dal tipo e dalla disposizione delle prese d’aria. Ad esempio, livelli di inquinamento del 100% in presenza di una ventilazione mista possono essere ridotti a meno del 10% con modelli di ventilazione alternativi. In caso di inquinamento termico, l’ampiezza di banda va dal 100% fino al 40% circa. La sfida per la progettazione di un sistema di ventilazione consiste nello sfruttare questo potenziale di miglioramento e di risparmio.

Il modo più efficace per illustrare al meglio tali processi è rappresentato dai processi di flusso che aumentano e riducono l’inquinamento. L’Immagine 1 mostra i processi di flusso e di rilascio tipici sull’esempio del principio del flusso di aria stratificat.

Effetto di riduzione dell’inquinamento grazie a: 

• Immissione di aria in entrata direttamente nell’area di lavoro 
• Rilevazione diretta delle sostanze nel luogo di rilascio 
• Flusso termico attorno e sopra ai macchinari di produzione 
• Flusso di spinta sulle pareti del capannone 

Effetto di aumento dell’inquinamento a causa di: 

• Processi di rilascio di sostanze a impulsi che dalle macchine sono diretti verso l’area di lavoro 
• Flussi di aria in entrata e flussi trasversali che disturbano il flusso termico e generano effetti di scarico nell’area di lavoro 
• Flussi di aria in entrata che passano attraverso lo strato contaminato superiore e immettono aria contaminata indotta nell’area di lavoro 
• Flussi di aria in entrata non adeguati che provocano ritorni di aria contaminata dallo strato superiore 
• Flusso in caduta su pareti esterne fredde che induce aria contaminata dallo strato superiore e la immette nell’area di lavoro 

La diffusione di carichi rilasciati di sostanze e di calore è soggetta a molteplici influenze, come il sistema di ventilazione, la modalità di rilascio di calore e sostanze nonché i dispositivi di rilevazione. Per descrivere quantitativamente la loro influenza sul carico termico e di sostanze nell’area di lavoro esistono quattro grandezze di valutazione che sono molto utili per considerazioni di ordine generale sui processi inquinanti, in quanto da esse si possono derivare conoscenze che sono direttamente applicabili per la progettazione della ventilazione di un capannone e per il calcolo del carico inquinante. In particolare, come verrà mostrato nel blog successivo, queste grandezze potranno essere usate per derivare le leggi che governano il calcolo del carico inquinante. Tuttavia, all’atto pratico la misurazione di queste influenze si rivela spesso molto complicata. 

Le procedure complesse vengono descritte con quattro grandezze di valutazione: 
1. Grado di rilevazione 
2. Grado di inquinamento 
3. Grado di inquinamento del sistema 
4. Grado di scarico

Il modo più efficace per ridurre le sostanze inquinanti e la loro diffusione nel capannone è quello di rilevarle alla fonte. L’efficacia e l’efficienza di queste misure sono descritte dal grado di rilevazione che è definito come il rapporto tra il flusso inquinante rilevato direttamente e quello rilasciato, ed è dunque un criterio dell’efficacia del sistema tecnico di ventilazione. Tuttavia, non si tratta di una caratteristica di un dispositivo di rilevazione ma dipende da numerosi parametri tra i quali la modalità di rilascio delle sostanze e i flussi di aria trasversali e di rilevazione. Ciò significa che lo stesso elemento di rilevazione può presentare gradi diversi di rilevazione per sostanze differenti.

Il grado di inquinamento è un criterio di misurazione della qualità della ventilazione. Definisce il rapporto fra la parte di un flusso inquinante che è efficace nell’area di lavoro e la parte rilasciata nel locale e non direttamente rilevata. Rilasciata nel locale significa che una parte degli inquinanti viene incanalata nell’area di lavoro e un’altra parte nello strato superiore. In pratica, la determinazione mediante misurazione di un livello di inquinamento è solitamente molto difficile, se non impossibile, perché il flusso inquinante rilasciato spesso non può essere misurato quantitativamente. 

Der Systembelastungsgrad ist der Qualitätsmassstab zur Beurteilung der Gesamtmass­nahmen aus Luft- und Lüftungstechnik. Er setzt den im Arbeitsbereich wirksamen Laststrom ins Verhältnis zum insgesamt freigesetzten Laststrom. Aus den Beziehungen für die Erfassungs- und Belastungsgrade und einfachen Bilanzbetrachtungen, lassen sich anschaulich Gleichungen für den Stoff-Systembelastungsgrad in Abhängigkeit unterschiedlicher Luftführungen und Lastanteilen herleiten. Sie führen dann bereits in das Gebiet der Lastrechnungen. 

Der Ausspülgrad bezieht sich nur auf die Luftführung Schichten und ist ein Mass für die Stärke der Wechselwirkung zwischen Quer- und Thermikströmungen. Er setzt die aus dem Thermikstrom ausgespülten Stoff- und Wärmelasten ins Verhältnis zu den insgesamt freigesetzten Lasten. Hohe Werte des Ausspülgrads weisen auf einen fast vollständig gestörten, beziehungsweise zerstörten Thermikstrom hin, während niedrige Werte für einen nahezu ungestörten, stabilen Thermikstrom stehen, wie er auftritt bei 

• Hohen Temperaturdifferenzen zwischen Produktionsmaschinen und Umgebungsluft 
• Querströmungen, die nur im Bereich seiner Mantelfläche wirken 

Allgemein nimmt der Ausspülgrad mit zunehmender Anströmgeschwindigkeit und -höhe zu und mit steigender Wärmeabgabe ab. 

Damit zeigt sich, dass zur Anwendung der Luftführung Schichten auch die Randbedingungen der Halle beachtet werden müssen. Lassen sich Querströmungen durch Öffnungen zu benachbarten Hallenschiffen oder Einfahrten, von kurzfristigen Öffnungs- und Schliessvor­gängen abgesehen, nicht zuverlässig vermeiden, so kann eine Schichtlüftung nicht eingesetzt werden.

Für gesundheitsgefährdende Stoffe in der Luft am Arbeitsplatz, wurde der Begriff des Arbeitsplatzgrenzwertes AGW eingeführt. Darunter versteht man den Grenzwert einer zeitlich gewichteten durchschnittlichen Gefahrstoffkonzentration, bei der akute oder chronische schädliche Auswirkung auf die Gesundheit im Allgemeinen nicht zu erwarten sind. Die AGW-Werte sind in der TRGS 900 zusammengefasst und haben die bis 2004 gültigen MAK-Werte abgelöst. Ist für einen Gefahrstoff noch kein AGW-Wert in der TRGS 900 gelistet, so können nach TRGS 402 die bis 2004 geltenden MAK-Werte eingesetzt werden. Die ebenfalls bis 2004 gültigen technischen Richtkonzentrationen, TRK-Werte, dürfen nicht mehr zur Beurteilung herangezogen werden, da eine Gesundheitsgefährdung auch bei Einhaltung der Werte nicht ausgeschlossen werden kann. Zur Beurteilung bildet man den Bewertungsindex I aus der Konzentration eines Gefahrstoffes cARB im Arbeitsbe­reich und dem zugehörigen Grenzwert GW mit I = cARB / GW. 

Wird Erfassungsluft mit Gefahrstoffen aus dem Arbeitsbereich, nach Reinigung in einem Abscheider, wieder ganz oder teilweise dem Arbeitsbereich zugeführt, so spricht man von Reinluftrückführung. Sie kann aus zweierlei Gründen zur Anwendung kommen: 

1. Zur Abwärmenutzung bei geringen Wärmefreisetzungen in der Halle und Zuluftströmen bis etwa 5.000 m³/h, da mit grösseren Luftmengen die Kosten für Investition und Betrieb des Abscheiders den Vorteil der Abwärmenutzung aufwiegen. 

2. Zur Vermeidung des zusätzlichen Anteils des Erfassungsluftstroms im Zuluftstrom bei Schichtlüftung, wobei auch hier eine Kosten-Nutzen Betrachtung über den Einsatz entscheiden muss. 

Bei Reinluftrückführung ist zu beachten, dass der Restgehalt an luftfremden Stoffen so begrenzt sein muss, dass die Konzentration im Arbeitsbereich, gegenüber der bei reinem Außenluftbetrieb nicht nennenswert erhöht wird.

Der allgemeine Staubgrenzwert wurde 2014 für die alveolengängige Fraktion (Feinstaub) auf einen Grenzwert von 1,25 mg/m³ festgelegt. Für nicht krebserzeugende Stäube, die unter den allgemeinen Stoffgrenzwert fallen, ist somit nach Tabelle 1, Zeile 1 eine maximale Rückluftkonzentration von 0,25 mg/m³ einzuhalten. Das gilt unabhängig von den Werten in Tabelle 1.

Für partikelförmige krebserzeugende, erbgutverändernde oder fruchtbarkeitsschädigende Stoffe ist eine Reinluftrückführung nur in Ausnahmefällen zulässig und muss durch die Arbeitsschutzbehörde genehmigt werden. Sind diese Stoffe nicht partikel-, sondern gas- oder dampfförmig ist eine Reinluftrückführung ausgeschlossen.

Der Begriff Reinluftrückführung ist etwas irreführend, denn das, was zurückgeführt wird ist keineswegs „rein“ im Sinne des Wortes, sondern enthält die Schadstoffe in sehr geringer Konzentration. So ist es ohne zusätzliche lüftungstechnische Massnahmen nur eine Frage der Zeit, bis die rückgeführte Reinluft die Schadstoffkonzentration im Arbeitsbereich aufbaut, die schon vor der Erfassung vorhanden war. Zur Vermeidung dessen, werden in Abhängigkeit der jeweiligen Schadstoffart und der Grösse des rückgeführten Reinluftstroms, nicht nur bestimmte Mindestaussenluftanteile nach Tabelle 2, sondern auch eine zusätzliche Raumlüftung vorgeschrieben.

Tabelle2: Aussenluftanteil bezogen auf den Zuluftstrom bei Reinluftrückführung

Unsere effizienten Hallenlüftung Systeme sorgen für beste Luftqualität und ideale Temperaturen in Produktionshallen. 

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