Ventilatie en koeling verdringen lasrook in nieuwbouw Stork Thermeq

Stork Thermeq, onderdeel van Stork Technical Services, gaat begin 2015 verhuizen naar een nieuw bedrijvencomplex in Hengelo. Dit bestaat uit negen hallen en in vier daarvan zal laswerk worden verricht. Voor de afvoer van de lasrook heeft Colt een verdringingsconcept met adiabatische koeling ontworpen.

Het nieuwe gebouw van Stork Thermeq, producent van onder andere ontgassers, branders met een lage emissie en leverancier van ketelservice, biedt aan de medewerkers een moderne en veilige werkomgeving. Ook in de vier hallen waar laswerk wordt verricht. Zowel RVS laswerk in een hal van circa 875 m2 met een hoogte van 10 meter, als koolstofstaal laswerk op een oppervlak van 7.900 m2 en hoogtes van 10 en 16 meter. In totaal komen in deze hallen vijftig lassers te werken.

Voor de vrijkomende lasdampen gelden een aantal wettelijke regels. Zo mag in de zogeheten leefzone niet meer dan 1 mg/m3 lasdamp vrijkomen. In deze hallen worden echter dermate grote werkstukken gebouwd, dat bronafzuiging niet mogelijk is of het werk belemmert. Daarnaast moet voldaan worden aan de NER-richtlijn die stelt dat de maximale hoeveelheid lasdamp die naar buiten afgevoerd wordt niet meer dan 200 gr/uur mag zijn en bovendien mag de lucht niet meer dan 5 mg/m3 lasdamp bevatten. Met deze regels als uitgangspunt, aangevuld met de wensen van Stork voor een duurzaam en economisch systeem, heeft Colt een vergelijkend onderzoek uitgevoerd naar verschillende mogelijke systemen. Vergeleken zijn ventilatiesystemen, push-pull systemen, systemen met elektrostaten en systemen met patronenfilters, met en zonder recirculatie, met en zonder stof afhankelijke regeling. In het onderzoek is gelet op de uitstoot/uur, de uitstoot/m3, de investering, de energiekosten en de onderhoudskosten per systeem.

De resultaten van het onderzoek waren interessant. Push-pull systemen kunnen in dit soort grote hallen niet aan de 1 mg/m3 eis voldoen dus vallen af. De energiekosten van systemen met patronenfilters zijn beduidend hoger dan die met elektrostaten of ventilatie waardoor ook deze geen economische keuze vormen. De energiekosten van elektrostaten zijn lager, maar vergen een hogere investering en onderhoud. Wanneer men het totaal van investering en exploitatiekosten beschouwd, blijkt 100% ventilatie de meest interessante optie. Op basis hiervan heeft Colt voor Stork een verdringingsconcept met adiabatische koeling ontworpen.

Lasrookafvoer door verdringingsventilatie
Verdringingsventilatie houdt in dat de lasrook verdrongen wordt met behulp van ventilatie. Op laag niveau wordt lucht in de hal gevoerd. Deze vermengt zich met de lucht binnen, warmt op en stijgt daardoor op. Met het opstijgen van de warme lucht wordt de lasrook meegevoerd. Mechanische ventilatoren voeren de lucht naar buiten toe af. Verdringingsventilatie werkt optimaal bij een bepaalde thermiek. Omdat de nieuwe hallen van Stork worden voorzien van vloerverwarming, werkt het systeem in de winter perfect. In de zomer moet de toevoerlucht gekoeld worden om hetzelfde effect te bereiken. De adiabatische koeling is dan ook een wezenlijk onderdeel van dit concept.

Adiabatische koeling
Adiabatische koeling, verdampingskoeling, is gebaseerd op het koelen van lucht door het laten verdampen van water. De energie die nodig is voor het verdampen, wordt onttrokken aan de lucht. De lucht koelt daardoor af. Het is een eeuwenoud principe dat in de natuur veelvuldig voor komt. Het is om een aantal redenen dan ook een duurzame manier van koelen. Zo is het energieverbruik beperkt (vier tot zeven maal zuiniger dan traditionele systemen), het gebruikt geen koudemiddel maar gewoon leidingwater en het koelrendement is hoog (adiabatisch tot 90% effectiviteit). Het grootste bijkomende voordeel is echter voor de werknemers. Zij worden het hele jaar voorzien van verse zuurstofrijke lucht en een behaaglijk klimaat.

Computational Fluid Dynamics (CFD)
CFD is een techniek waarmee met behulp van computersimulatie diverse invloeden vooraf berekend kunnen worden. Zo kunnen luchtstromingen en overdracht van energie voorspeld worden voor nog niet bestaande situaties. Het geeft nauwkeurig inzicht in wat te verwachten valt. De voorspellende waarde is voor de praktijk van groot belang. De werking van het Colt verdringingsconcept voor de nieuwe hallen van Stork is aangetoond met behulp van CFD.