Projektowanie wyciągów laboratoryjnych do dygestorium

Prawidłowo zaprojektowany wyciąg do dygestorium zwiększa bezpieczeństwo pracy, ogranicza ryzyko zatrucia substancjami chemicznymi, minimalizuje zagrożenie pożarem oraz spełnia wymagania obowiązujących norm laboratoryjnych.

Czym jest wyciąg do dygestorium?

Wyciąg do dygestorium jest podstawowym elementem wentylacji laboratoryjnej odpowiedzialnym za bezpieczne usuwanie toksycznych gazów, oparów chemicznych, pyłów oraz substancji lotnych powstających podczas pracy z odczynnikami. Zadaniem systemu odciągowego jest niedopuszczenie do przedostania się niebezpiecznych zanieczyszczeń do strefy oddychania personelu oraz zapewnienie odpowiednich warunków pracy w laboratorium.

Nowoczesne dygestoria laboratoryjne współpracują z wydajnymi instalacjami wentylacji mechanicznej, które utrzymują podciśnienie wewnątrz komory roboczej. Dzięki temu wszystkie opary są przechwytywane bezpośrednio u źródła emisji i odprowadzane poza budynek lub do odpowiednich układów filtracyjnych.

Gdzie stosuje się wyciągi do dygestoriów?

Systemy odciągowe stosowane są we wszystkich laboratoriach, w których podczas prowadzenia badań lub procesów technologicznych powstają niebezpieczne substancje gazowe i lotne.

Najczęściej wyciągi laboratoryjne wykorzystywane są w:

• Laboratoriach chemicznych
• Laboratoriach analitycznych
• Laboratoriach farmaceutycznych
• Laboratoriach biologicznych
• Laboratoriach uczelni wyższych
• Instytutach badawczych
• Laboratoriach przemysłowych
• Laboratoriach kontroli jakości
• Zakładach petrochemicznych
• Ośrodkach badawczo-rozwojowych

W zależności od charakteru prowadzonych badań instalacja może odprowadzać opary kwasów, zasad, rozpuszczalników organicznych, substancji toksycznych, gazów palnych oraz aerozoli chemicznych.

Dlaczego wyciąg laboratoryjny do dygestorium jest tak ważny?

Podczas pracy laboratoryjnej wiele substancji chemicznych bardzo szybko przechodzi do fazy gazowej. Nawet niewielkie ilości toksycznych oparów mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia pracowników. Zaawansowany system wentylacyjny zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa, zgodność z przepisami oraz chroni przed bezpośrednim kontaktem z niebezpiecznymi substancjami chemicznymi w czasie prowadzenia prac laboratoryjnych.

Odpowiednio zaprojektowany system odciągowy realizuje kilka podstawowych zadań.

Ochrona zdrowia personelu

Najważniejszą funkcją wyciągu jest usuwanie niebezpiecznych substancji bezpośrednio z komory roboczej. Dzięki utrzymywaniu podciśnienia zanieczyszczone powietrze nie wydostaje się do pomieszczenia laboratorium.

Pozwala to ograniczyć ryzyko kontaktu pracowników z toksycznymi gazami oraz substancjami drażniącymi.

Usuwanie agresywnych oparów chemicznych

Wyciąg laboratoryjny skutecznie odprowadza między innymi:

• Opary kwasów
• Opary zasad
• Rozpuszczalniki organiczne
• Alkohole
• Aldehydy
• Ketony
• Substancje łatwopalne
• Toksyczne gazy technologiczne

Dzięki temu możliwe jest bezpieczne prowadzenie procesów chemicznych nawet z wykorzystaniem bardzo agresywnych odczynników.

Ograniczenie ryzyka pożaru i wybuchu

W wielu laboratoriach wykorzystywane są substancje łatwopalne tworzące z powietrzem mieszaniny wybuchowe.

Stała wymiana powietrza oraz szybkie usuwanie oparów znacząco zmniejszają ryzyko zapłonu oraz powstania atmosfery wybuchowej.

Budowa systemu wyciągowego do dygestorium laboratoryjnego

Nowoczesny system wyciągowy składa się z kilku współpracujących ze sobą elementów. Każdy z nich wpływa na skuteczność przechwytywania zanieczyszczeń oraz bezpieczeństwo użytkowników laboratorium.

Szczeliny wyciągowe (baffle)

W tylnej części komory roboczej znajdują się specjalne szczeliny wyciągowe wyposażone w płyty kierunkowe.

Ich zadaniem jest równomierne rozprowadzenie przepływu powietrza na całej wysokości komory roboczej.

Dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu szczelin możliwe jest jednoczesne odprowadzanie:

• Ciężkich oparów opadających na blat roboczy
• Lekkich gazów unoszących się ku górze
• Zanieczyszczeń powstających w centralnej części dygestorium

Takie rozwiązanie znacząco poprawia skuteczność wychwytywania substancji niebezpiecznych.

Wentylator promieniowy

Sercem całej instalacji jest wentylator promieniowy odpowiadający za wytworzenie odpowiedniego podciśnienia.

Najczęściej montowany jest na dachu budynku lub poza laboratorium.

Takie rozwiązanie zapewnia, że cała instalacja kanałowa pracuje pod podciśnieniem, dzięki czemu nawet w przypadku niewielkich nieszczelności agresywne opary nie wydostają się do pomieszczenia.

W laboratoriach chemicznych stosuje się przede wszystkim wentylatory wykonane z materiałów odpornych na działanie substancji chemicznych.

Kanały wentylacyjne

Kanały odprowadzające zanieczyszczone powietrze muszą charakteryzować się wysoką odpornością chemiczną.

Najczęściej wykonuje się je z:

• Polipropylenu (PP)
• Polichlorku winylu (PVC)
• PVDF
• Stali nierdzewnej

Dobór materiału zależy od rodzaju transportowanych gazów, temperatury oraz agresywności chemicznej środowiska pracy.

Układy filtracyjne

Nie każde laboratorium może odprowadzać zanieczyszczone powietrze bezpośrednio do atmosfery.

W wielu przypadkach stosuje się dodatkowe układy oczyszczania powietrza.

Najczęściej wykorzystywane są:

• Filtry z węglem aktywnym do usuwania gazów i rozpuszczalników
• Filtry HEPA zatrzymujące cząstki stałe i aerozole biologiczne
• Filtry wielostopniowe łączące kilka technologii oczyszczania

Dobór rodzaju filtracji uzależniony jest od charakteru prowadzonych badań oraz obowiązujących przepisów dotyczących ochrony środowiska.

Rodzaje wyciągów chemicznych do dygestoriów

W nowoczesnych laboratoriach stosuje się kilka rozwiązań różniących się sposobem regulacji wydajności oraz zużyciem energii.

System CAV (Constant Air Volume)

System CAV utrzymuje stały strumień objętości powietrza niezależnie od stopnia otwarcia okna frontowego dygestorium.

Rozwiązanie to charakteryzuje się prostą konstrukcją i wysoką niezawodnością, jednak powoduje stosunkowo duże zużycie energii, ponieważ wentylator przez cały czas pracuje z pełną wydajnością.

Systemy CAV najczęściej spotykane są w starszych laboratoriach oraz w obiektach o niewielkiej liczbie dygestoriów.

System VAV (Variable Air Volume)

System VAV automatycznie dostosowuje wydajność wyciągu do aktualnego stopnia otwarcia szyby frontowej.

Gdy użytkownik opuszcza okno dygestorium, układ automatyki zmniejsza przepływ powietrza, utrzymując jednocześnie wymaganą prędkość napływu.

Takie rozwiązanie pozwala znacząco ograniczyć zużycie energii oraz obniżyć koszty eksploatacji całej instalacji wentylacyjnej.

Dygestoria z odciągiem szafek podblatowych

Nowoczesne dygestoria laboratoryjne coraz częściej wyposażane są w dodatkowe punkty odciągowe połączone z szafkami służącymi do przechowywania odczynników chemicznych. Dzięki temu opary wydzielające się z magazynowanych substancji są usuwane niezależnie od komory roboczej.

Rozwiązanie to zwiększa bezpieczeństwo użytkowników oraz ogranicza ryzyko gromadzenia się szkodliwych gazów wewnątrz szaf laboratoryjnych.

Norma PN-EN 14175 – wymagania dla dygestoriów laboratoryjnych

Projektowanie instalacji przemysłowej powinno odbywać się zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 14175, która określa zasady projektowania, badania oraz eksploatacji dygestoriów laboratoryjnych.

Norma definiuje między innymi:

• Skuteczność wychwytywania zanieczyszczeń
• Wymagane prędkości napływu powietrza
• Metody badań szczelności
• Testy z wykorzystaniem gazów znacznikowych
• Wymagania dotyczące bezpieczeństwa użytkowników

Jednym z najważniejszych parametrów jest prędkość napływu powietrza przez otwór roboczy dygestorium.

Dla większości zastosowań laboratoryjnych zaleca się utrzymanie wartości od 0,3 do 0,5 m/s, co pozwala skutecznie zatrzymywać opary wewnątrz komory roboczej.

Dobór ilości odciąganego powietrza z dygestorium

Podstawowy strumień objętości powietrza V potrzebny do prawidłowego działania dygestorium oblicza się ze wzoru:Gdzie:

• strumień objętości powietrza [m3/h]
• szerokość otworu roboczego okna [m]
• wysokość otwarcia okna roboczego (zazwyczaj wysokość robocza/bezpieczna) [m]
• zalecana prędkość napływu powietrza w szczelinie okna [m/s]
• przelicznik sekund na godziny

Przyjmowane parametry (Standardy projektowe)

• Wysokość otwarcia okna H : Do obliczeń maksymalnego zapotrzebowania (dla systemów o stałej ilości powietrza CAV) lub punktu krytycznego przyjmuje się tzw. wysokość roboczą, która najczęściej wynosi 0,5m. Rzadziej liczy się dla okna otwartego całkowicie( 0,8 do 0,9m), ponieważ praca przy tak otwartym oknie jest zabroniona
• Prędkość napływu powietrza : Standardowa zalecana prędkość gwarantująca bezpieczeństwo to od 0,3 do 0,5 m/s. Najczęściej w projektach dla typowych prac chemicznych przyjmuje się 0,4 lub 0,5m/s. Dla substancji bardzo toksycznych lub radioaktywnych wartość ta może wzrosnąć do 0,6m/s

System VAV (Zmienny przepływ):, Powyższy wzór definiuje przepływ maksymalny . Jeśli dygestorium posiada system VAV, to układ automatyki będzie zmniejszał obroty wentylatora lub przymykał przepustnicę wraz z opuszczaniem szyby, utrzymując stałą prędkość 0,5m/s.

Bilans powietrza w laboratorium

Skuteczność wyciągu laboratoryjnego zależy nie tylko od wydajności wentylatora, ale również od prawidłowego zbilansowania nawiewu i wywiewu.

Ilość powietrza usuwanego przez dygestoria powinna być kompensowana przez instalację nawiewną. W praktyce laboratoria projektuje się z niewielkim podciśnieniem, dlatego ilość nawiewanego powietrza jest zazwyczaj o około 10% mniejsza od ilości powietrza usuwanego.

Brak odpowiedniego nawiewu może powodować:

• Spadek wydajności dygestorium
• Zakłócenie przepływu powietrza
• Cofanie się zanieczyszczeń do laboratorium
• Trudności z utrzymaniem wymaganej prędkości napływu

Jak dobrać wentylator do wyciągu laboratoryjnego?

Wentylator stanowi najważniejszy element całego systemu wyciągowego. Jego dobór powinien uwzględniać nie tylko wymaganą wydajność, ale również warunki pracy instalacji.

Podczas projektowania należy zwrócić uwagę na kilka podstawowych parametrów.

Wydajność

Wentylator powinien zapewniać obliczony wcześniej strumień objętości powietrza z odpowiednim zapasem umożliwiającym stabilną pracę instalacji.

Spręż

Dobierając urządzenie, należy uwzględnić opory przepływu generowane przez:

• Kanały wentylacyjne
• Kolana
• Przepustnice
• Filtry
• Tłumiki hałasu
• Wyrzutnię dachową

Łączne straty ciśnienia decydują o wymaganym sprężu wentylatora.

Odporność chemiczna

W laboratoriach chemicznych stosuje się wyłącznie wentylatory wykonane z materiałów odpornych na działanie agresywnych substancji.

Najczęściej są to urządzenia wykonane z:

• Polipropylenu (PP)
• PVDF
• Stali nierdzewnej

Dobór materiału zależy od rodzaju transportowanych gazów oraz ich temperatury.

Wykonanie przeciwwybuchowe (ATEX)

Jeżeli w laboratorium wykorzystywane są substancje łatwopalne lub istnieje możliwość powstania atmosfery wybuchowej, instalacja wyciągowa powinna spełniać wymagania dyrektywy ATEX.

W takich przypadkach stosuje się:

• Wentylatory przeciwwybuchowe
• Przewodzące elektrycznie przewody elastyczne
• Odpowiednio uziemione elementy instalacji
• Silniki przeznaczone do pracy w strefach zagrożenia wybuchem

Rozwiązania te minimalizują ryzyko zapłonu mieszanin gazów i par chemicznych.

Najczęstsze błędy przy projektowaniu wyciągów do dygestoriów

Skuteczność działania dygestorium zależy nie tylko od jakości urządzeń, ale również od poprawnego projektu całej instalacji. Nawet niewielkie błędy mogą znacząco obniżyć poziom bezpieczeństwa pracy w laboratorium.

Zbyt mała wydajność wyciągu

Najczęściej spotykanym błędem jest dobór wentylatora o zbyt małej wydajności.

Powoduje to spadek prędkości napływu powietrza oraz możliwość wydostawania się niebezpiecznych oparów poza komorę roboczą.

Brak bilansu nawiewu i wywiewu

Nawet najlepiej dobrany wyciąg nie będzie działał prawidłowo, jeżeli laboratorium nie posiada odpowiednio zaprojektowanej instalacji nawiewnej.

Niedobór powietrza powoduje zakłócenia przepływu oraz zmniejsza skuteczność wychwytywania zanieczyszczeń.

Zastosowanie niewłaściwych materiałów

Wykorzystanie standardowych kanałów stalowych lub zwykłych wentylatorów w instalacjach chemicznych może prowadzić do szybkiej korozji oraz uszkodzenia całego systemu.

Dlatego wszystkie elementy mające kontakt z agresywnymi oparami powinny być wykonane z materiałów chemoodpornych.

Nieprawidłowa lokalizacja wentylatora

Wentylator powinien być montowany możliwie blisko wyrzutni, najczęściej na dachu budynku.

Takie rozwiązanie zapewnia pracę instalacji pod podciśnieniem i ogranicza ryzyko przedostania się zanieczyszczeń do laboratorium.

Brak automatyki VAV

W nowoczesnych laboratoriach coraz częściej stosuje się systemy VAV automatycznie regulujące wydajność wyciągu.

Ich brak powoduje niepotrzebne zużycie energii oraz zwiększa koszty eksploatacji instalacji.

Rozwiązania Mastervent do wyciągów laboratoryjnych

Projektowanie skutecznego systemu wyciągowego do dygestorium wymaga zastosowania komponentów odpornych na działanie agresywnych substancji chemicznych. Firma Mastervent oferuje kompletne rozwiązania przeznaczone do budowy instalacji wentylacji laboratoryjnej – od przewodów elastycznych, przez wentylatory chemoodporne, aż po elementy montażowe.

Elastyczne przewody z serii VENT CLIP przeznaczone są do transportu agresywnych oparów chemicznych oraz gazów procesowych.

W zależności od rodzaju zastosowania dostępne są węże:

VENT CLIP PE

Przewód wykonany z tkaniny polietylenowej przeznaczony do standardowych laboratoriów.

Najważniejsze zalety:

• Odporność na wilgoć
• Dobra odporność chemiczna
• Niewielka masa
• Wysoka elastyczność
• Temperatura pracy do około +85°C

VENT CLIP PTFE

Przewody wykonane z folii PTFE przeznaczone są do najbardziej wymagających zastosowań laboratoryjnych.

Doskonale sprawdzają się podczas odprowadzania:

• Stężonych kwasów
• Zasad
• Rozpuszczalników organicznych
• Agresywnych gazów chemicznych

Materiał PTFE charakteryzuje się bardzo wysoką odpornością chemiczną oraz możliwością pracy w temperaturach sięgających +250°C.

Wersje przewodzące ATEX

Do pracy w strefach zagrożenia wybuchem dostępne są przewody wykonane w wersji przewodzącej elektrycznie.

Odprowadzają one ładunki elektrostatyczne i mogą być stosowane w instalacjach transportujących palne gazy oraz opary rozpuszczalników.

Wentylatory chemoodporne do dygestoriów

Wentylatory chemoodporne odpowiadają za utrzymanie odpowiedniego podciśnienia oraz bezpieczne odprowadzanie zanieczyszczonego powietrza poza laboratorium.

Wentylator VISP

Model VISP został zaprojektowany specjalnie do współpracy z dygestoriami laboratoryjnymi.

Obudowa oraz wirnik wykonane z polipropylenu zapewniają:

• Wysoką odporność chemiczną
• Odporność na korozję
• Długą żywotność
• Stabilną pracę z agresywnymi oparami

Wentylatory CMPT i CMPB

Wentylatory promieniowe serii CMPT oraz CMPB wykonane są z polipropylenu i przeznaczone do transportu niezapylonych, lecz chemicznie agresywnych gazów.

Urządzenia znajdują zastosowanie między innymi w:

• Laboratoriach chemicznych
• Zakładach galwanicznych
• Przemyśle farmaceutycznym
• Instalacjach technologicznych

Wentylatory LFS

W przypadku wymagających aplikacji wykorzystywane są wentylatory wykonane ze stali nierdzewnej.

Urządzenia te sprawdzają się wszędzie tam, gdzie oprócz odporności chemicznej wymagana jest również wysoka odporność mechaniczna lub możliwość pracy przy podwyższonej temperaturze.

Wentylatory przeciwwybuchowe

Do laboratoriów wykorzystujących substancje łatwopalne Mastervent oferuje wentylatory dostępne w wykonaniu przeciwwybuchowym zgodnym z wymaganiami dyrektywy ATEX.

Rozwiązania te przeznaczone są do pracy w strefach zagrożonych wybuchem gazów oraz par cieczy łatwopalnych.

Akcesoria montażowe do wentylacji substancji chemicznych

Do budowy bezpiecznego i szczelnego systemu odciągowego z dygestorium, firma Mastervent oferuje dedykowane elementy połączeniowo-instalacyjne, armaturę regulacyjną oraz osprzęt montażowy o podwyższonej odporności chemicznej. komponenty te są kluczowe, aby agresywne opary kwasów czy rozpuszczalników nie uszkodziły instalacji i nie wydostały się do pomieszczenia laborantów.

Podsumowanie

Wyciąg do dygestorium jest jednym z najważniejszych elementów wyposażenia każdego laboratorium chemicznego, analitycznego i badawczego. Jego zadaniem jest skuteczne usuwanie toksycznych oparów, gazów oraz aerozoli bezpośrednio z miejsca ich powstawania, co znacząco zwiększa bezpieczeństwo pracy personelu i ogranicza ryzyko skażenia środowiska laboratoryjnego.

Prawidłowe projektowanie systemu wyciągowego wymaga określenia wydajności instalacji, doboru odpowiedniego wentylatora, materiału kanałów oraz przewodów elastycznych odpornych na działanie agresywnych substancji chemicznych. Równie ważne jest zachowanie właściwego bilansu nawiewu i wywiewu oraz stosowanie rozwiązań zgodnych z wymaganiami normy PN-EN 14175.

Nowoczesne systemy VAV, chemoodporne wentylatory oraz odpowiednio dobrane komponenty instalacyjne pozwalają stworzyć wydajną, bezpieczną i energooszczędną instalację wyciągową, która zapewnia skuteczną ochronę użytkowników laboratorium przez wiele lat eksploatacji.