Wyższa temperatura i wilgotność powietrza w okresie letnim daje o sobie znać osobom pracującym na halach produkcyjnych. Kierownicy zakładów głowią się wtedy nad nie lada problemem: jak obniżyć zużycie energii, jednocześnie zapewniając komfort pracy załogi. Czy lepiej zadbać o zadowolenie pracowników, zapewniając klimatyzację hali? A może jednak utrzymać niskie koszty energii, licząc się z obniżeniem komfortu (wzrostem temperatury) środowiska pracy? Na szczęście oba scenariusze można zrealizować jednocześnie.
Od wprowadzenia pierwszych wielkoobjętościowych wentylatorów wolnoobrotowych (HVLS – high-volume, low-speed) sektor ten stale się rozwija. W obecnym klimacie – zarówno gospodarczym, jak i tym rozumianym dosłownie – urządzenia te, charakteryzujące się niskim zużyciem energii, mogą pomóc w przetrwaniu niejednego przedsiębiorstwa. Prawidłowy projekt instalacji wentylatorów HVLS gwarantuje komfortowe samopoczucie, a tym samym wyższą wydajność pracowników. Jednocześnie zaś zdejmuje z zakładu pewien ciężar kosztów zużywanej energii.
Celne wydatkowanie energii
– O ile w wielu zakładach system klimatyzacji nie ma racji bytu, o tyle wentylacja jest konieczna. Zwykle odpowiada za nią jakiś układ wentylacji mechanicznej, wykorzystujący takie elementy, jak kratki wentylacyjne – wyjaśnia Paul Lauritzen, dyrektor sprzedaży w firmie Big Ass Fans. Mimo to wentylowanie pomieszczeń nie rozwiązuje problemu ciepła wydzielanego przez pracujące maszyny i urządzenia. To jeden z obszarów, w których wentylatory HVLS oddają istotne zasługi.
– W typowym projekcie wentylatora HVLS powietrze poruszane jest pionowo w dół od wentylatora do podłogi. Następnie rozprowadzane jest ono promieniowo wokół osi wentylatora. Jeśli przemieszczana jest bardzo duża ilość powietrza, może ono być wypychane na zewnątrz z prędkością, która nie przeszkadza osobom w pomieszczeniu, pokrywając dużą, otwartą przestrzeń – tłumaczy Paul Lauritzen.
Ruch dużej ilości powietrza ułatwia równoważenie jego temperatury. Nie tworzą się wówczas strefy gorąca i zimna, ponieważ mieszanie się powietrza powoduje wyrównywanie jego temperatury, zapewniając względnie stałą temperaturę w całym budynku.
– Istnieje jeszcze problem ciepła unoszącego się do górnej części pomieszczeń i wywołującego w budynku efekt „stojącego” powietrza. Jednak poruszając za pomocą wentylatorów HVLS duże masy powietrza z małą prędkością, znacznie usprawniamy efektywność istniejących systemów wentylacyjnych budynku. Ruch powietrza nie tylko obniża jego temperaturę. Jeśli w zakładzie występują strefy stojącego, silnie ogrzanego powietrza, które unosi się pod sufitem i nie jest odprowadzane przez układy naturalnej wentylacji, duże wentylatory mogą znacznie podnieść skuteczność systemu wentylacji – zapewnia Paul Lauritzen.
Na tym właśnie polega największa zaleta dużych wentylatorów – twierdzi Dan Anderson, kierownik produktu w dziale rozwiązań do kontroli środowiska w firmie Rite-Hite Corp. (stan Milwaukee). Dzięki wprawieniu w ruch tak znacznych mas powietrza miesza się duża część powietrza ogrzanego w wyniku przebiegu procesów technologicznych i unoszącego się do sufitu.
– Przechwycenie powietrza uwięzionego pod sufitem i zepchnięcie go ku dołowi to szansa na ogromne oszczędności. W ten sposób przedsiębiorstwa zapewniają sobie chłodzenie przy niskim zużyciu energii, co przede wszystkim wiąże się z ograniczeniem rachunków za ogrzewanie – przekonuje Dan Anderson.
– Zastosowanie wentylatorów HVLS do rozprowadzania ciepła procesowego i mieszania powietrza w obrębie zakładu prowadzi do znaczących oszczędności – mówi Josh Eddy, kierownik sprzedaży ds. technicznych w firmie Big Ass Fans. – W wielu środowiskach możliwe do uzyskania oszczędności z tytułu ogrzewania sięgają ponad 40%. Z nimi z kolei wiąże się szereg innych oszczędności – twierdzi Josh Eddy.
– Wentylatory HVLS przyczyniają się także do oszczędniejszego zużycia energii w zakładach w trakcie cieplejszych miesięcy. Dzięki delikatnym podmuchom wiatru, wywołującym u pracowników uczucie chłodzenia skóry, możliwe jest podwyższenie nastawy termostatu bez szkody dla komfortu pracy. Podniesienie nastawy termostatu o siedem stopni może zaowocować obniżeniem kosztów chłodzenia o 16–20% – przekonuje Dan Anderson.
Wentylatory HVLS to także alternatywa dla mniejszych wentylatorów szybkoobrotowych. O ile tego rodzaju wentylatory sprawdzają się w sytuacji, gdy konieczne jest chłodzenie małej przestrzeni, nie są dobrym rozwiązaniem w przypadku chłodzenia całego zakładu, a to ze względu na zużycie energii.
– Wentylator HVLS może zastąpić zwykle 30 małych wentylatorów, pracując bardziej efektywnie i zużywając blisko 300 razy mniej energii, aby osiągnąć ten sam cel. Odpowiedni projekt niesie ogromny potencjał oszczędności – uważa Josh Eddy.
– Choćby z perspektywy zużycia energii wentylatory HVLS są bardziej wydajne niż nawet najbardziej wydajny mechaniczny system klimatyzacji. W porównaniu z innymi rozwiązaniami, które mogą wybrać kierownicy zakładów, wentylatory te cechuje niespotykana skuteczność – mówi Paul Lauritzen.
Komfort pracowników
O ile znaczenie wentylatorów HVLS z punktu widzenia oszczędności energii jest oczywiste, równie istotny jest ich wpływ na komfort pracy załogi.
– Problemy z zapewnieniem komfortowej pracy w zakładach mają prawie wszystkie przedsiębiorstwa, jednak w rozmowach z nami klienci poruszają różne kwestie. Nawet w obrębie jednego przedsiębiorstwa, dysponującego podobnymi obiektami użytkowymi, należy każdorazowo konsultować się z kierownikiem konkretnego obiektu. Największym problemem dla jednego kierownika mogą być skargi pracowników, a dla innego zbyt wysokie koszty energii – mówi Josh Eddy.
Wśród problemów wskazywanych w danym zakładzie jeden fakt nie ulega jednak wątpliwości: wzrost temperatury w obiekcie powoduje spadek produktywności pracowników. Zapewniając przyjemny chłód na terenie zakładu, a tym samym komfort pracy załogi, kierownicy mogą liczyć na szybkie i prawidłowe wykonywanie obowiązków. Jednak wystarczy zignorować kwestię przyjaznych warunków pracy, a natychmiast pojawią się kłopoty.
– Wzrost temperatury przede wszystkim skutkuje spadkiem produktywności i dokładności pracowników. Wiele badań, w tym przeprowadzone przez NASA, dowiodło, że przekroczenie temperatury 27°C w miejscu pracy powoduje obniżenie wydajności i precyzyjności pracy zatrudnionych – wyjaśnia Josh Eddy.
– Im wyższa temperatura, tym większy spadek produktywności i dokładności. Nic więc dziwnego, że im gorsze warunki pracy, tym mniejszy pożytek z pracowników – dodaje Josh Eddy. A stąd już prosta droga do słabszych wyników zakładu.
– Warto zakładać, że zadowolenie pracowników przekłada się na ich produktywność, mniejszą liczbę przerw i lepsze wyniki w pracy – tłumaczy Josh Eddy.
Paul Lauritzen dodaje, że komfort pracy wpływa nie tylko na produktywność załogi. Sprzyjające warunki pracy skutkują także zmniejszeniem się liczby wypadków, wybrakowanych wyrobów i błędów podczas produkcji.
– Przedstawiono już dość dowodów na to, że osoby narażone w pracy na wysoką temperaturę nie osiągają takich wyników produkcji, jakie byłyby realne przy zapewnieniu odpowiedniego chłodzenia – przekonuje Paul Lauritzen. – Na całkowitą wydajność zakładu produkcyjnego wpływa pokaźna liczba czynników ekonomicznych, a jednym z nich jest komfort pracy, na który przecież zawsze zwracamy uwagę.
Artykuł pod redakcją Michała Andrzejczaka
Dziesięć mitów na temat wentylatorów HVLS
Rick Oleson, Big Ass Fans
Mimo rosnącej popularności wielkoobjętościowych wentylatorów wolnoobrotowych wśród kadry zarządzającej zakładów produkcyjnych usłyszeć można również głosy sceptyczne. Czas więc rozprawić się z najczęstszymi mitami na temat wentylatorów HVLS.
Mit 1. _Skuteczność wentylatora dotyczy tylko jego bezpośredniego sąsiedztwa.
Działanie wentylatorów HVLS bazuje na ich znacznych rozmiarach – nie na prędkości. To dzięki wielkości mogą one przemieszczać dużą ilość powietrza w sporej przestrzeni. Powolny ruch obrotowy płatów wytwarza skierowany ku dołowi ruch słupa powietrza o średnicy równej średnicy wentylatora, rozpraszany na zewnątrz po zetknięciu z podłogą. Jeden wentylator HVLS może pokryć działaniem obszar o powierzchni ponad 2700 metrów kwadratowych.
Mit 2. _Tak duży wentylator musi zużywać niewyobrażalną ilość energii.
W konstrukcjach wentylatorów HVLS wykorzystuje się zasady aerodynamiki, aby ich obrót odbywał się w sposób możliwie najbardziej wydajny. Takie cechy konstrukcyjne, jak drążone aluminiowe łopaty oraz przechwytujące powietrze rozpraszacze, zapewniają największy możliwy ruch powietrza przy zastosowaniu silnika o mocy zaledwie 1–2 KM.
Mit 3. _Tak duży wentylator musi sporo ważyć.
Waga wentylatora zależy od jego wielkości i wykonania. Wiele wentylatorów nie wymaga dodatkowego mocowania do sufitu.
Mit 4. _Wentylatory hałasują i przeszkadzają w pracy, powodując wzbijanie pyłu i rozrzucanie papierów.
Systemy klimatyzacji na ogół charakteryzują się dużo głośniejszą pracą niż wentylatory HVLS. O ile pył i kurz mogą wzbić się w powietrze tuż po uruchomieniu wentylatora, po pewnym czasie środowisko stabilizuje się, a w powietrzu wyczuwalne są tylko odświeżające podmuchy powietrza.
Mit 5. _Wentylatory tylko przepychają dookoła gorące powietrze.
Podczas upalnych dni wentylatory pracują w górnym zakresie prędkości, aby zapewniać obieg powietrza w obrębie zakładu. W chłodniejszym okresie wentylatory pracują z niską prędkością, aby zepchnąć ciepłe powietrze ku podłodze, nie powodując wychłodzenia pracowników na skutek samego ruchu powietrza.
Mit 6. _Zimą wentylatory muszą obracać się w przeciwnym kierunku.
Użytkownicy wielu typów wentylatorów HVLS mogą zmienić kierunek obrotu za pomocą przełącznika umieszczonego na jednostce sterującej. Przed podjęciem decyzji o zmianie kierunku obrotu wentylatorów w okresie zimowym warto jednak pamiętać, że wystarczy zmniejszyć obroty wentylatorów, aby spychały one ku podłodze gorące powietrze uwięzione pod sufitem, nie wytwarzając ciągu powietrza.
Mit 7. _Ten sam efekt można osiągnąć przy użyciu małych wentylatorów.
Typowy wentylator przemysłowy o średnicy jednego metra jest napędzany silnikiem o mocy 0,5 KM, zużywającym średnio 320 W na jeden wentylator. Używanie 14. rodzaju wentylatorów oznacza zużycie 4,5 kWh, a tym samym średni koszt 0,45 USD za godzinę pracy. Zapewnienie wentylacji tej samej przestrzeni przez jeden wentylator HVLS napędzany silnikiem o mocy 2 KM wiąże się ze zużyciem 1,5 kWh oraz kosztem 0,15 USD za godzinę pracy. Co więcej, jeden wentylator HVLS pracuje ciszej, zapewniając przy tym chłodzenie większej liczbie osób.
Mit 8. _Wolnoobrotowy znaczy stałoprędkościowy.
Wiele wentylatorów HVLS standardowo wyposaża się w napęd falownikowy, umożliwiający sterowanie prędkością obrotową.
Mit 9. _Instalacja wentylatorów HVLS daje tylko jeden rodzaj korzyści.
Klienci donoszą o wielu nieoczekiwanych korzyściach, jakie ujawniły się po uruchomieniu wentylatorów HVLS. Zalicza się do nich mniejsza liczba problemów z kondensacją wilgoci i pleśnią, eliminacja śliskich podłóg oraz większa trwałość opakowań dzięki redukcji wilgotności.
Mit 10. _Energooszczędność jest kosztowna.
Niektóre spośród najważniejszych, odkrytych przez użytkowników korzyści ze stosowania wentylatorów HVLS miały mierzalny wpływ na wyniki zakładu. Korzyści te ujawniły się w dwóch głównych obszarach: poprawa produktywności pracowników oraz oszczędność energii.
Autor: Kevin Campbell
