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12 | 2013

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SPECIAL

SPECIAL Luftreinhaltung/Emissionen Luftschadstoffe erfassen undabführen Schadstofferfassung und Abluftreinigung verursachen in Produktionsbetrieben hohe Kosten. Effiziente Erfassungssysteme können im Zusammenspiel mit der richtigen Raumlufttechnik den Luftbedarf und den Energieverbrauch erheblich senken. Eckehard Fiedler Im Industriebereich werden überwiegend Schichtlüftungssysteme eingesetzt, da mit diesen eine wesentlich effektivere Schadstoffabfuhr erreicht werden kann. Umunter Produktionsbedingungen einen effektiven Schutz vor luftgetragenen Schadstoffen zu realisieren, bietet derMarkt eine ganzeReihe unterschiedlicher Methoden an. Von der vollständigen Einhausung über halboffene Systeme bis zu offenen Absaugungen gibt eseine große Spannbreite vonLösungen, die fürden individuellen Einsatzfall jeweils Vor- und Nachteile haben.Die Richtlinie „VDI2262 –Erfassen luftfremderStoffe“ liefert eine systematischeÜbersicht über die gebräuchlichen Systeme und beschreibt sowohl die physikalischen Hintergründe wie auch die gängigen Auslegungsmethoden. Beispielfall Beizbäder Ein typisches Absaugproblem findet sich bei Beizbädern. Sie können durch Verdunstung und Thermik großflächig gesundheitsschädliche Stoffe austragen. Einen guten und kostengünstigen Schutz gewähren hier mechanische Abdeckungen, die dasBad dicht verschließen. In der Praxis behindern sie aber den Arbeitsablauf so stark, dass darauf häufig verzichtet werden muss. Eine punktuelle oderlinienhafte Absaugung am Beckenrand istzwarkompatibelmit dem Arbeitsablauf, erweist sich inder Praxis aber als sehr störungsanfällig: Schon kleinste Luftbewegungen reichen aus, um große Dampfmengen an der Absaugung vorbei in den Raum transportieren. Wesentlich größere Stabilität lässt sich durch Leitstrahlen erreichen, die Luftmittels einerSperrdüse über das Becken zur Absaugstelle führen. Die Untersuchung der Erfassungsgrade bei Badabsaugungen zeigt allerdings, dass die Sperrstrahlen sorgfältig ausgelegt werden müssen. Die Erfahrung aus unterschiedlichen Projekten der industriellen Schadstofferfassung zeigt, dass häufig individuell hoch angepasste Lösungen für eine effektive Absaugung gefunden werden müssen.Bei derSuche nach geeigneten technischen Lösungen sollte folgende Prioritätenliste eingehaltenwerden: 1. Schadstoffaustritt vermeiden 2. Schadstoffe an derQuelle erfassen 3. Stoffströme gezielt führen und 4. Effektive Belüftung sowie Reduzierung derRaumbelastung Raumlufttechnik-Anlage Raumlufttechnische Anlagen haben einen großen Einfluss aufdie Auslegung 20 UmweltMagazin Dezember 2013

vonErfassungssystemen.Sokönnen sie bedeutende Luftbewegung verursachen. Außerdem verdünnen sie die Schadstoffe im Raum und senken damit die Arbeitsplatzkonzentration. Je effektiver die Lüftungsanlage arbeitet, desto geringer werden die Anforderungen an das Schutzsystem. Mischlüftung Bei der Raumluftführung unterscheidetman zwischenSystemenmit Mischlüftung und solchen mit Quelllüftung. Bei der Mischlüftung wird Zuluft über hoch induktive Systeme in den Raum eingebracht. Häufig werden hierfür Radial- oder Drallauslässe eingesetzt, die Induktionsraten vonrund 30 erreichen. Dies bedeutet, dassdas 30-fache derZuluftmenge im Raum als Sekundärluft umgewälzt wird. Bei einem zweifachen Luftwechsel jeStunde ergibt dies eine Sekundärluftmenge, die dem60-fachen des Raumluftvolumens entspricht. Die Luft wird also in jeder Minute einmal Raum eine Luftschichtung zu erzeugen. Als Luftdurchlässe werden Systeme verwendet, die die Luft impulsarm in Bodennähe oder in geringer Höhe in den Raum einbringen. Von dortverteilt sichdie unvermischte Zuluft über einen großen Raumbereich und füllt den Raum schließlich von untennachoben.Als Vorteilkommen Personen imRaum im Wesentlichen mit reiner Frischluft in Kontakt, Schad- und Geruchsstoffe werden mit der Wärme nach oben abgezogen, ohne denAufenthaltsbereich zu belasten. DieQuelllüftung kann nur im Kühlfall eingesetztwerden, die Zuluftkann aus Gründen der Behaglichkeit minimal mit 20 °C, im Industriebereich mit 18 °C eingebracht werden. Dadie Ablufttemperatur deutlichüber derTemperatur im Aufenthaltsbereich liegt, werden ähnliche Temperaturdifferenzen für die Wärmeabfuhr erreicht wie bei derMischlüftung. die Abluftkonzentration geteilt wird. Der Wert beschreibt also dimensionslos, wie starkdie Luftander Stelle xbereits belastetist.Analog kann man auch einen Wärmebelastungsgrad definieren, der die Temperaturerhöhung der Luft gegenüber der Zuluft auf die TemperaturdifferenzT Abluft -T Zuluft bezieht: 7 Stoffbelastungsgrad µ S =c lokal /c Abluft (VDI 2262) 7 Wärmebelastungsgrad µ W =(Tl okal –T Zulft )/(T Abluft –T Zuluft ) Belastungsgrade liegen inder Regel zwischen0und 1, es istaber auchnicht ungewöhnlich, dass inBereichen von Wärmestau oderTot-Zonen Belastungsgrade über 1auftreten. Niedrige Stoffbelastungsgrade bedeuten, dass eine angestrebte Arbeitsplatzkonzentration mit erheblich kleinerer Luftmenge erreicht werden kann. Da in der Industrie die Luftmengen zur Stoffabfuhr erheblich höher sind als die zur Wärmeabfuhr, lassen sich durch die Wahl desrichtigen Lüftungssystemserhebliche Luftmengen einsparen. Die Schichtlüftung nutzt den Dichteunterschied verschieden temperierter Luft, um im Raum eine Luftschichtung zu erzeugen. komplett umgewälzt, was Wärme und Schadstoffe gleichmäßig im Raum verteilt. Mischlüftungssysteme eigenen sich zum Heizen und Kühlen, je nach Raumhöhe kann die Zuluft mit Untertemperatur bis –12 Keingebracht werden, was eine Wärmeabfuhr mit geringen Zuluftmengen ermöglicht. Quell- oder Schichtlüftung Die Quell- oder Schichtlüftung (siehe Grafik) nutzt den Dichteunterschied der kühleren Zuluft, um im Bild und Grafik: Caverion Deutschland GmbH Belastungsgrade Misch- und Quelllüftung unterscheiden sich deutlich inihren Eigenschaften. Zur Beschreibung eignen sich Belastungsgrade, die darstellen, wie sich Stoff- oder Wärmelasten auswirken. Es handelt sich um lokale Größen, das heißt sie differieren in unterschiedlichen Raumbereichen. In der Regel ist der Belastungsgrad direkt am Luftauslass0,inder Abluftgenau 1,0. Der lokale Belastungsgrad wird berechnet, indem die Konzentration an derStelle xdurch Abluftreinigung In der Regel gilt, dass belastete Luft, die einmal erfasstwurde, auchgereinigt werden muss.Für Raumabluftmussdies im Einzelfall geprüftwerden. Abluftaus einem Erfassungssystem ist aber meist so hoch belastet, dass eine Ableitung ohne Behandlung im Sinne der Luftreinhaltung nicht möglich ist. Deshalb muss im Zusammenhang mit der Schadstofferfassung normalerweise auch die Frage der Abluftreinigung geklärt werden. Für die Abluftreinigung stehen vielfältige Verfahren zur Verfügung. Hohe Stoffkonzentrationen bei der Erfassung eröffnen interessante Perspektiven insbesondere bei der regenerativen Nachverbrennung. Denn bei Konzentrationen abetwa 2g/m³ Abluft können bei brennbaren Schadstoffen, wie Lösemitteln, solche Anlagen autotherm arbeiten. Dasheißt, es wird keine Energie für die Abluftreinigung benötigt. Bei höheren Konzentrationen lassen sich darüber hinaus nicht unerhebliche Wärmemengen aus den Anlagen auskoppeln werden, sodass sich hier eine kostengünstige Quelle für Heiz- oder Prozesswärme ergibt. Dr. Eckehard Fiedler, Caverion Deutschland GmbH, Aachen, eckehard.fiedler@caverion.de UmweltMagazin Dezember 2013 21

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