Belastungen im Arbeitsbereich von Produktionsbetrieben

Die Stoffbelastung im Arbeitsbereich ist abhängig vom Luftführungskonzept, sowie der Art, Anordnung und Grösse der Wärmelasten und darüber hinaus von Art und Anordnung der Luftdurchlässe. So können Belastungen von 100 % bei Mischlüftung mit alternativen Luftführungen bis unter 10 % verringert werden. Bei Wärmebelastung reicht die Bandbreite von 100 % bis etwa 40 %. Die Herausforderung für die Planung einer Lüftung besteht nun darin, dieses Verbesserungs- und Einsparpotential zu nutzen.

Diese Vorgänge lassen sich am besten an Hand der be- und entlastenden Strömungsvor­gänge verdeutlichen. Abbildung 1 zeigt die typischen Strömungs- und Freisetzungsvorgänge am Beispiel des  Luftführungsprinzips-Schichten.

In Produktionshallen findet man vier Strömungsbereiche vor. Diese sind: 
1.der Bereich der Thermikströmung an und über Produktionsmaschinen 
2.der Bereich der freien Konvektion an Aussenwänden und Sheddächern 
3.der Ausbreitungsbereich des Zuluftstroms im Raum 
4.der Bereich der Erfassungseinrichtungen. 

Im Hinblick auf ihren Einfluss auf den Arbeitsbereich lassen sich daraus folgende ent- und belastende Wirkungen der Strömungsvorgänge ableiten: 

Entlastend wirken 

• das Einbringen von Zuluft direkt in den Arbeitsbereich 
• die direkte Stofferfassung am Freisetzungsort 
• die Thermikströmung an und über Produktionsmaschinen 
• Auftriebsströmung an Hallenwänden 

Belastend wirken 

• impulsbehaftete Stofffreisetzungsvorgänge, die von Maschinen direkt in den Arbeitsbereich gerichtet sind. 
• Zuluft- und Querströmungen, die die Thermikströmung stören und zu Ausspülungen in den Arbeitsbereich führen. 
• Zuluftströmungen, die durch die obere belastete Schicht geführt werden und induzierte, kontaminierte Luft in den Arbeitsbereich einbringen. 
• zu geringe Zuluftströme, die zu Rückführungen belasteter Luft aus der oberen Schicht führen. 
• Fallströmung an kalten Aussenwänden, die aus der oberen Schicht belastete Luft induziert und in den Arbeitsbereich einbringt. 

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. 

Il grado di inquinamento del sistema è il criterio di misurazione della qualità per la valutazione delle misure complessive della tecnologia di ventilazione e condizionamento. Definisce il rapporto fra il flusso inquinante efficace nell’area di lavoro e il flusso inquinante totale rilasciato. Dalle relazioni per il grado di rilevazione e di inquinamento nonché da semplici osservazioni dell’equilibrio si possono derivare con chiarezza equazioni per il grado di inquinamento del sistema in funzione dei diversi flussi di aria e percentuali di inquinamento che conducono già nel campo dei calcoli dell’inquinamento. 

Il grado di scarico si riferisce solo al flusso di aria stratificato ed è una misura dell’intensità dell’interazione tra flussi trasversali e termici. Definisce il rapporto fra i carichi termici e inquinanti scaricati dal flusso termico e i carichi totali rilasciati. Valori elevati del grado di scarico indicano un flusso termico quasi completamente disturbato o addirittura distrutto, mentre valori bassi indicano un flusso termico stabile, pressoché indisturbato, come si osserva nel caso di: 

• Differenze di temperatura significative tra macchinari di produzione e aria ambiente 
• Flussi trasversali che agiscono solo nell’area della superficie del mantello 

In generale, il grado di scarico sale con l’aumentare della velocità e dell’altezza del flusso in entrata, e diminuisce con l’aumentare dell’emissione di calore. 

Da ciò si evidenzia che per l’applicazione del flusso di aria stratificato devono essere tenute in considerazione anche le condizioni generali del capannone. Se non è possibile evitare in modo affidabile flussi trasversali attraverso aperture verso ingressi o baie adiacenti del capannone, a eccezione di aperture e chiusure di breve durata, non è possibile utilizzare la ventilazione stratificata.

Per le sostanze nocive alla salute presenti nell’aria sul posto di lavoro è stato introdotto il concetto del valore limite di esposizione professionale (AGW), con cui si intende il valore limite di una concentrazione di sostanze nocive media ponderata nel tempo, in presenza della quale, in generale, non si prevedono effetti nocivi acuti o cronici sulla salute. I valori AGW sono riepilogati nella norma TRGS 900 e hanno sostituito i valori MAK validi fino al 2004. Se per una sostanza nociva non è ancora elencato un valore AGW nella norma TRGS 900, possono essere utilizzati i valori MAK secondo la norma TRGS 402 validi fino al 2004. Per la valutazione non si possono più prendere in considerazione le concentrazioni tecniche indicative (i valori TRK), anch’esse valide fino al 2004, in quanto non può essere escluso un rischio per la salute anche se i valori sono rispettati. Per la valutazione si calcola l’indice di valutazione I dalla concentrazione di una sostanza nociva cARB nell’area di lavoro e dal relativo valore limite GW con I = cARB / GW. 

Se, dopo la depurazione in un separatore, l’aria di rilevazione contenente sostanze nocive proveniente dall’area di lavoro viene rialimentata in tutto o in parte nell’area di lavoro, si parla di ricircolo dell’aria pulita. Può essere impiegato per due motivi: 

1. Per l’utilizzo del calore residuo in presenza di ridotte emissioni di calore nel capannone e flussi di aria in entrata fino a circa 5000 m³/h poiché, con volumi d’aria maggiori, i costi d’investimento e le spese di esercizio del separatore superano il vantaggio dato dall’utilizzo del calore residuo. 

2. Per evitare la percentuale aggiuntiva del flusso di aria di rilevazione nel flusso di aria in entrata nella ventilazione stratificata, dovendo anche in questo caso considerare per l’impiego il rapporto fra costi e benefici. 

Per il ricircolo dell’aria pulita occorre considerare che il contenuto residuo di sostanze estranee all’aria deve essere limitato in modo tale che la concentrazione nell’area di lavoro non venga aumentata significativamente rispetto all’esercizio con aria pura dall’esterno.

Il valore limite generale per le polveri è stato fissato nel 2014 per la frazione alveolare (polvere fine) a 1,25 mg/m³. Per le polveri non cancerogene che sono al di sotto del valore limite generale della sostanza deve pertanto essere rispettata una concentrazione massima nell’aria di ricircolo di 0,25 mg/m³, come indicato nella Tabella 1, riga 1. Ciò si applica indipendentemente dai valori della Tabella 1.

Per sostanze particolate inquinanti cancerogene, mutagene o dannose per la fertilità, il ricircolo dell’aria pulita è consentito solo in casi eccezionali e deve essere approvato dall’autorità per la sicurezza sul lavoro. Se queste sostanze non sono sotto forma di particolato ma sotto forma di gas o vapori, è escluso il ricircolo dell’aria pulita.

Il termine ricircolo dell’aria pulita è in qualche modo fuorviante perché, in realtà, ciò che viene ricircolato non è «pulito» nel vero senso della parola ma contiene sostanze inquinanti in concentrazione molto bassa. Di conseguenza, senza ulteriori misure tecniche di ventilazione è solo questione di tempo prima che l’aria pulita ricircolata accumuli nell’area di lavoro la concentrazione di sostanze inquinanti che era già presente prima della rilevazione. Per evitare ciò, a seconda del tipo di sostanza inquinante e del volume del flusso di aria pulita ricircolato, sono prescritti non solo determinati contenuti minimi di aria esterna secondo la Tabella 2 ma anche una ventilazione ambiente supplementare.

Tabella 2: Percentuale di aria esterna riferita al flusso di aria in entrata nel ricircolo dell’aria pulita

Sistemi economici per la ventilazione di capannoni I nostri efficienti sistemi per la ventilazione di capannoni assicurano la migliore qualità dell’aria e temperature ideali in capannoni di produzione. 

Panoramica dei sistemi per la climatizzazione di grandi ambienti