Wentylacja hali magazynowej – przepisy, dobór wydajności i modernizacja

Czy hala magazynowa musi mieć wentylację i co mówią przepisy?

Wymianę powietrza należy zapewnić w magazynie, w którym przebywają ludzie, nie ma otwieranych okien albo jest ona potrzebna ze względów zdrowotnych, technologicznych lub bezpieczeństwa. W praktyce dotyczy to zdecydowanej większości użytkowanych hal, choć instalacja w obiekcie przeznaczonym wyłącznie do składowania będzie wyglądać inaczej niż w magazynie ze stanowiskami kompletacji, pakowania czy ładowania urządzeń.

Podstawę prawną stanowią przede wszystkim dwa akty:

• Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Zgodnie z § 147 wentylacja i klimatyzacja powinny zapewniać odpowiednią jakość środowiska wewnętrznego, w tym właściwą wielkość wymiany powietrza, jego czystość, temperaturę, wilgotność względną i prędkość ruchu. Ten sam paragraf wskazuje, w jakich pomieszczeniach należy zapewnić wentylację mechaniczną lub grawitacyjną.
• Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26 września 1997 r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy. § 32 nakazuje uzależnić wymianę powietrza od funkcji pomieszczenia, bilansu ciepła i wilgotności oraz zanieczyszczeń stałych i gazowych. W pomieszczeniu, w którym wydzielają się substancje szkodliwe, wentylacja ma zapobiegać przekraczaniu wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń.

Przepisy nie wskazują jednego systemu, który można automatycznie zastosować w każdym magazynie. Określają natomiast rezultat, jaki trzeba osiągnąć. Powietrze doprowadzane mechanicznie powinno być oczyszczone, a nawiew nie może powodować przeciągów, wyziębienia, przegrzewania ani kierować strumienia bezpośrednio na stanowiska pracy.

Nie należy też uznawać otwierania bram przeładunkowych za zaplanowaną wentylację hali. Ilość napływającego powietrza zależy wtedy od pogody, temperatury zewnętrznej i organizacji dostaw. Zimą powstają przy tym znaczne straty ciepła, a głębiej położone części magazynu nadal mogą pozostawać niedostatecznie wentylowane.

Jaka krotność wymian powietrza jest wymagana w magazynie?

Nie ma jednej ustawowej krotności wymian powietrza dla wszystkich hal magazynowych. Najpierw określa się wymagany strumień na podstawie warunków występujących w obiekcie, a dopiero później sprawdza, jakiej krotności odpowiada uzyskany wynik. Taki sposób postępowania wynika z przepisów uzależniających wymianę od funkcji pomieszczenia, ludzi, wilgotności, ciepła i zanieczyszczeń.

Krotność informuje, ile razy w ciągu godziny strumień wentylacyjny odpowiada całej kubaturze pomieszczenia. Oblicza się ją ze wzoru:

n = Q / V

gdzie:

• n oznacza krotność wymian wyrażoną w h⁻¹,
• Q jest strumieniem powietrza w m³/h,
• V oznacza kubaturę hali w m³.

Przykładowo, gdy magazyn ma kubaturę 40 000 m³, a instalacja dostarcza i usuwa 20 000 m³ powietrza w ciągu godziny, krotność wynosi 0,5 h⁻¹. Sam wynik nie przesądza jednak, że instalacja została dobrana prawidłowo.

Krotność nie odpowiada bowiem na kilka ważnych pytań:

• Czy świeże powietrze dociera do stanowisk pracy i alejek między regałami, czy krąży głównie pod dachem?
• Czy strumień wystarcza do usunięcia obliczonej ilości ciepła, wilgoci albo konkretnego zanieczyszczenia?
• Czy temperatura i wilgotność odpowiadają wymaganiom przechowywanych produktów?
• Czy rozmieszczenie nawiewu nie wywołuje przeciągów w strefie pracy?
• Czy w części magazynu nie powstaje emisja, którą trzeba przechwycić za pomocą odciągu miejscowego?

Wartości podawane w tabelach projektowych mogą być punktem odniesienia, ale nie zastępują analizy konkretnej hali. Nie powinny być również przedstawiane jako ustawowe minimum, jeżeli dany przepis takiej liczby nie zawiera.

Jak dobrać wydajność wentylacji hali magazynowej?

Sama powierzchnia magazynu nie wystarczy do określenia potrzebnej wydajności. Hala o powierzchni 3000 m² i wysokości 5 m ma zupełnie inną kubaturę niż obiekt o tej samej powierzchni, lecz wysokości 12 m. Jeszcze większe różnice pojawiają się wtedy, gdy zmienia się liczba ludzi albo sposób wykorzystania wnętrza.

Przed wykonaniem obliczeń trzeba zebrać następujące informacje:

• Kubatura i wysokość hali. W wysokim magazynie nawet niewielka krotność oznacza duży strumień powietrza. Trzeba przy tym ustalić, czy cała kubatura ma być obsługiwana jednakowo, czy bardziej zasadne będzie wydzielenie stref.
• Liczba osób i charakter pracy. Projektant powinien znać obsadę najliczniejszej zmiany, czas przebywania pracowników w magazynie oraz położenie stanowisk kompletacji, pakowania i kontroli dostaw.
• Rzeczywisty sposób użytkowania obiektu. Inne warunki panują w części służącej wyłącznie do składowania zamkniętych opakowań, a inne tam, gdzie towary są przepakowywane, etykietowane lub przygotowywane do wysyłki.
• Rodzaj przechowywanego asortymentu. Elektronika, papier, tekstylia, żywność, leki czy surowce przemysłowe mogą mieć odmienne wymagania cieplno-wilgotnościowe. Jeżeli parametry muszą pozostawać w wąskim zakresie, sama wentylacja może wymagać uzupełnienia chłodzeniem, ogrzewaniem, osuszaniem lub klimatyzacją.
• Źródła ciepła, wilgoci i zanieczyszczeń. W bilansie uwzględnia się między innymi ludzi, oświetlenie, urządzenia transportowe, mokre towary oraz procesy powodujące powstawanie pyłów, par i zapachów.
• Bramy i rytm przeładunków. Częste otwieranie bram zmienia warunki cieplne w strefie dostaw, ale nie gwarantuje wymiany powietrza w pozostałej części obiektu.

Dopiero po zestawieniu tych danych można określić potrzebny strumień, wybrać urządzenia i zaplanować ich rozmieszczenie. Dobór wyłącznie „na metry kwadratowe” jest zbyt dużym uproszczeniem, zwłaszcza w wysokich i podzielonych regałami magazynach.

Jak zaplanować wentylację magazynu wysokiego składowania?

Wysokość obiektu i układ regałów wyraźnie wpływają na przepływ powietrza. Nawet instalacja o dużej wydajności może działać słabo w strefie ludzi, jeżeli nawiew i wywiew zostały rozmieszczone bez uwzględnienia zabudowy magazynowej.

Podczas projektowania warto sprawdzić:

• Przebieg alejek i ciągów regałowych. Wysokie regały tworzą przeszkody dla przepływu poprzecznego. W rezultacie w niektórych alejkach mogą powstawać obszary o znacznie słabszej wymianie.
• Różnice temperatur na różnych wysokościach. Cieplejsze powietrze gromadzi się pod dachem, podczas gdy stanowiska pracy znajdują się przy posadzce. Ma to znaczenie zarówno dla komfortu pracowników, jak i kosztów ogrzewania.
• Zasięg nawiewu. Struga powinna pokonać odpowiednią odległość, lecz nie może powodować uciążliwego ruchu powietrza w miejscach, w których pracują ludzie.
• Rozmieszczenie źródeł ciepła. Ładowarki, urządzenia, oświetlenie i strefy intensywnej pracy mogą powodować lokalne różnice temperatur, których nie widać w uśrednionym bilansie dla całej kubatury.
• Możliwość sterowania strefowego. Magazyn nie zawsze jest wykorzystywany równomiernie. Część kompletacyjna może pracować przez całą zmianę, podczas gdy inne obszary pozostają czasowo nieużywane.

Nie należy przy tym utożsamiać wentylacji z destratyfikacją. Mieszanie powietrza może zmniejszyć różnicę temperatur między dolną a górną częścią hali, ale nie dostarcza powietrza zewnętrznego i nie usuwa wilgoci ani zanieczyszczeń. Destratyfikator nie zastąpi więc prawidłowo dobranej instalacji nawiewno-wywiewnej.

Wentylacja grawitacyjna czy mechaniczna w hali magazynowej?

Wentylacja grawitacyjna może pozostać w hali, jeżeli rzeczywiście zapewnia odpowiednią wymianę w przewidzianych warunkach użytkowania. Gdy nie jest to możliwe, § 148 ust. 1 Warunków Technicznych nakazuje zastosować wentylację mechaniczną wywiewną albo nawiewno-wywiewną.
Skuteczność naturalnego przepływu zależy między innymi od różnicy temperatur, wysokości przewodów, wiatru i zapewnienia nawiewu. W okresach przejściowych system może pracować znacznie słabiej niż zimą. Problemy często ujawniają się również po uszczelnieniu obiektu, wymianie bram lub ociepleniu przegród, ponieważ powietrze nie napływa już w sposób, na którym opierała się wcześniejsza instalacja.
Przy zmianie sposobu wentylowania trzeba pamiętać o § 148 ust. 2. W pomieszczeniu, w którym zastosowano wentylację mechaniczną lub klimatyzację, nie można równolegle stosować wentylacji grawitacyjnej ani hybrydowej. Wyjątek dotyczy urządzeń klimatyzacyjnych, które nie pobierają powietrza zewnętrznego.
Oznacza to, że nowych rekuperatorów nie powinno się po prostu dołożyć do hali i pozostawić wszystkich dotychczasowych otworów bez analizy. Projekt musi wskazać, które elementy zostaną zamknięte, przebudowane lub włączone do nowego układu.

Czy odzysk ciepła w hali magazynowej jest obowiązkowy?

Nie każda hala musi mieć rekuperator, ale przy ogólnej wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej obowiązek odzysku ciepła pojawia się już przy stosunkowo niewielkiej wydajności.
Zgodnie z § 151 ust. 1 Warunków Technicznych w instalacjach ogólnej wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej lub klimatyzacji komfortowej o wydajności co najmniej 500 m³/h należy zastosować urządzenie odzyskujące ciepło o sprawności temperaturowej minimum 50% albo recyrkulację, jeżeli jest ona dopuszczalna. Dla wentylacji technologicznej decyzja powinna wynikać z uwarunkowań procesu i rachunku ekonomicznego. Wymagania tego można nie stosować w instalacjach używanych krócej niż 1000 godzin rocznie.
W ogrzewanym magazynie odzysk ciepła ma także wymiar ekonomiczny. Powietrze zewnętrzne doprowadzane zimą trzeba podgrzać, a im większy strumień, tym większe zapotrzebowanie na energię. Rekuperator przekazuje część ciepła z wywiewu do nawiewu, ale sam nie jest źródłem ogrzewania. Przy niskich temperaturach zewnętrznych nadal może być potrzebna nagrzewnica lub współpraca z instalacją grzewczą.
Recyrkulacja nie będzie dopuszczalna w każdym magazynie. Aktualne brzmienie § 38 ust. 3 przepisów BHP wyklucza ją między innymi przy szkodliwych czynnikach biologicznych, niebezpiecznych czynnikach chemicznych, materiałach wydzielających uciążliwe zapachy, ryzyku nagłego wzrostu stężenia substancji oraz w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.

Modernizacja wentylacji hali magazynowej – od czego zacząć?

Modernizacja nie powinna rozpoczynać się od wyboru nowego wentylatora. Najpierw trzeba ustalić, dlaczego dotychczasowa instalacja nie zapewnia oczekiwanych warunków. Przyczyną może być zbyt mały strumień, niedrożność kanałów, niewłaściwy rozdział powietrza albo zmiana sposobu użytkowania obiektu.

Co powinien obejmować audyt wentylacji?

Zakres oceny należy dopasować do stanu hali, jednak najczęściej potrzebne są:

• inwentaryzacja wentylatorów, kanałów, nawiewników, wywietrzników oraz automatyki wraz z oceną ich stanu technicznego;
• pomiary rzeczywistych przepływów i porównanie ich z dokumentacją, jeżeli zachował się aktualny projekt;
• sprawdzenie temperatury i wilgotności w różnych częściach hali, a nie tylko w jednym punkcie;
• wskazanie miejsc, w których występuje zastój powietrza, przeciągi, kondensacja lub wyraźne różnice temperatur;
• analiza rozmieszczenia regałów, bram, tras wózków, tryskaczy, oświetlenia i pozostałych instalacji pod dachem;
• rozpoznanie źródeł pyłów, par, gazów i zapachów oraz ocena, czy mają charakter rozproszony, czy miejscowy;
• sprawdzenie konstrukcji dachu i ścian pod kątem nowych otworów, obciążeń oraz dostępu serwisowego;
• uwzględnienie stref pożarowych i pozostałych wymagań ochrony przeciwpożarowej.

Jakie warianty modernizacji można rozważyć?

Wyniki audytu pozwalają porównać rozwiązania o różnym zakresie ingerencji:

• Regulacja i naprawa obecnego systemu – wystarczająca wtedy, gdy urządzenia mają odpowiednią wydajność, lecz część kanałów jest niedrożna albo strumień został źle rozdzielony.
• Wymiana centrali lub wentylatorów – uzasadniona, gdy sieć kanałów nadal nadaje się do wykorzystania, ale urządzenia są zużyte, energochłonne lub nie pozwalają dostosować pracy do zapotrzebowania.
• Przebudowa wybranych fragmentów instalacji – potrzebna po zmianie układu regałów, wydzieleniu nowych stanowisk albo utworzeniu części kompletacyjnej.
• Zastąpienie wentylacji grawitacyjnej układem mechanicznym – rozważane, gdy naturalny przepływ jest zbyt słaby, niestabilny lub został ograniczony wskutek uszczelnienia budynku.
• Montaż jednostek decentralnych – przydatny w hali, w której prowadzenie kanałów przez całą kubaturę powodowałoby liczne kolizje i szeroki zakres robót.
• Uzupełnienie systemu o odciągi miejscowe – konieczne, jeżeli zanieczyszczenie powstaje w jednym miejscu i powinno zostać przechwycone, zanim rozprzestrzeni się po magazynie.

Przy porównaniu wariantów należy patrzeć szerzej niż na sam koszt zakupu urządzeń. Znaczenie mają również zużycie energii, możliwości regulacji, dostęp serwisowy, zakres prac budowlanych oraz wpływ inwestycji na bieżące działanie obiektu.