معايير تهوية مخازن المواد الكيميائية

معايير تهوية مخازن المواد الكيميائية

تُعتبر مخازن المواد الكيميائية مناطق استراتيجية يجب تصميمها باستخدام منهجيات هندسية خاصة نظرًا للمخاطر العالية التي تحتويها. في هذه المناطق التي تتواجد فيها مواد قابلة للاشتعال، والانفجار، والسُمية أو التفاعل مع بعضها، تعتبر أنظمة التهوية ليست مجرد وسائل تكييف أو راحة، بل لها أهمية حيوية من حيث منع مخاطر الانفجار، وحماية صحة العاملين، والحد من التأثيرات البيئية، وضمان الامتثال القانوني.

في هذا السياق، تُعد حلول HVAC المتكاملة مع تخصصات الهندسة الميكانيكية والطاقة من أهم الأدوات لضمان أمان بيئة المخازن.

الملف التعريفي لمخاطر مخازن المواد الكيميائية

المواد المخزنة في هذه الأنواع من المخازن يمكن أن تكون في صورة غاز، سائل أو صلب. لكن القاسم المشترك بينها هو القدرة على الدخول في تفاعلات خطيرة، والتبخر إلى الجو، وقدرتها على تهديد صحة الإنسان. لذا:

• يمكنها إطلاق مركبات عضوية متطايرة (VOC)،

• تكوين جو قابل للاشتعال والانفجار (ATEX)،

• التسبب في تسمم حاد أو مزمن عند الاستنشاق.

تتطلب هذه المخاطر أن تكون أنظمة التهوية مراقبة، مستمرة، قابلة للتتبع، ومتوافقة مع سيناريوهات الطوارئ.

الأهداف الأساسية لنظام التهوية

يجب أن تقوم أنظمة التهوية في مخازن المواد الكيميائية بالوظائف الحيوية التالية:

• إزالة الغازات السامة والقابلة للاشتعال من البيئة،

• إزالة التبخر السطحي،

• الحفاظ على هواء نقي وقابل للتنفس بشكل مستمر،

• خفض تركيز الغازات القابلة للاشتعال إلى ما دون الحد الأدنى للانفجار (LEL)،

• تقليل مخاطر الحريق والانفجار،

• ضمان إمكانية مراقبة البيئة باستخدام المستشعرات.

معايير تصميم نظام التهوية

أ) معدل تبديل الهواء (ACH) وحساب التدفق الحجمي

يختلف الحد الأدنى لمعدل تبديل الهواء في المخازن حسب نوع المادة المخزنة:

• مخازن السوائل القابلة للاشتعال: 6–10 ACH

• مخازن الغازات السامة: 10–15 ACH

• المواد الكيميائية الحمضية/القاعدية: 8–12 ACH

• المواد الخاملة (منخفضة الخطورة): 2–4 ACH

عند حساب التدفق يجب الأخذ بعين الاعتبار المعايير التالية:

• حجم المخزن (م³)،

• نوع الحاوية/البرميل المستخدم،

• درجة الحرارة ومعدل التبخر،

• سيناريوهات تسرب الغازات الخطرة.

من منظور هندسة الطاقة، يُفضل استخدام أنظمة ذات تدفق متغير (VAV) لتوفير الطاقة حسب أوقات الذروة.

ب) نقاط السحب وارتفاع شفط الهواء

تتصرف المواد الكيميائية وفقًا لوزن جزيئاتها:

• الغازات الخفيفة (مثل الأمونيا) ترتفع → يجب سحب العادم من الأعلى

• الغازات الثقيلة (مثل الكلور وLPG) تهبط → يجب سحب العادم قريبًا من الأرض

• الغازات السامة → لا يجب إطلاق العادم مباشرة في الجو، بل يجب تنقيته

لذا، يجب تصميم نظام العادم بارتفاع و توزيع خاص لكل مادة كيميائية.

أنظمة الترشيح ومعالجة الغازات

عند إطلاق هواء العادم مباشرة في البيئة الخارجية، قد تنشأ مخاطر بيئية. لذا، يجب معالجة انبعاثات الغازات قبل إطلاقها.

أنظمة الترشيح تشمل:

• فلاتر الكربون النشط: للأبخرة العضوية والروائح

• ماصات الغازات الحمضية: مثل HCl، SO₂، NOx

• أنظمة الغسيل الكيميائية (Scrubber): بغسل مائي أو سوائل تفاعلية

• فلاتر الجسيمات (HEPA/G4): لإزالة الغبار، البلورات الكيميائية والرذاذ

يجب صيانة هذه الأنظمة دوريًا، ومراقبتها آليًا بواسطة حساسات فرق الضغط، مع تخطيط للصيانة.

الإجراءات الوقائية ضد مخاطر الانفجار (الامتثال لـ ATEX)

عندما تتراكم الغازات والبخارات القابلة للاشتعال، يصبح جو المخزن منطقة عالية الخطورة للانفجار. لذلك:

• يجب استخدام مراوح ومحركات متوافقة مع توجيهات ATEX (مضادة للانفجار)

• مراوح بلا شفرات مسببة للشرر، مقاومة للكهرباء الساكنة والغازات المسببة للتآكل

• تأريض نظام العادم وحمايته من الصواعق

• تشغيل محركات المراوح تلقائيًا ومتزامنًا مع أجهزة كشف الغاز

هذه الإجراءات ليست فقط لضمان سلامة النظام، بل أيضًا للامتثال القانوني.

الأتمتة، المستشعرات وسيناريوهات الطوارئ

أنظمة HVAC الحديثة لا تقدم فقط وظيفة ميكانيكية، بل تجمع بيانات، ترصد وتتدخل تلقائيًا. لذلك:

• أجهزة كشف الغازات (LPG، الأمونيا، الأسيتون، CO، إلخ)

• أجهزة قياس LEL (الحد الأدنى للانفجار)

• حساسات الحرارة والرطوبة

• إنذارات أعطال مراوح التهوية

• حساسات الضغط ومؤشرات انسداد الفلاتر

يجب دمج هذه مع النظام المركزي للأتمتة.

في حالات الطوارئ:

• تشغيل تلقائي عند زيادة تركيز الغاز،

• إصدار تنبيهات صوتية وبصرية،

• تفعيل نظام تهوية بأقصى تدفق.

تقييم كفاءة الطاقة

تحتاج أنظمة التهوية في المخازن الكيميائية للعمل المستمر، ما يعني استهلاكًا عاليًا للطاقة. يمكن تقليل هذا الاستهلاك عبر:

• استخدام محركات ذات سرعة متغيرة (VSD) للتحكم بسرعة المراوح

• تشغيل متدرج بناءً على حساسات CO₂ أو الغازات

• استرداد الطاقة من خلال وحدات استرجاع الحرارة

• التشغيل المتحكم به بواسطة مؤقتات

بهذه الحلول يمكن توفير من 25% إلى 40% من تكاليف التشغيل السنوية.

التشريعات والمعايير القانونية

تخضع مخازن المواد الكيميائية للعديد من التشريعات والمعايير الوطنية والدولية. يجب تصميم أنظمة التهوية وفقًا لما يلي:

• TS EN 60079 (ATEX): معدات المناطق القابلة للانفجار

• اللوائح الخاصة بحماية المباني من الحريق

• لوائح تصاريح وانبعاثات البيئة

• لوائح قياس جودة الهواء في أماكن العمل

• ASHRAE 62.1 / NFPA 30 / OSHA 1910.106: معايير التهوية في المخازن الكيميائية

عدم الالتزام قد يؤدي إلى غرامات بيئية، مخالفات السلامة المهنية، وحتى خسائر بشرية.

التخزين الآمن يبدأ بتهوية صحيحة

التهوية في مخازن المواد الكيميائية ليست مجرد نظام داعم، بل هي خط الدفاع الأول للسيطرة على المخاطر من المصدر. لضمان نجاح نظام التهوية:

• تحديد معدل تبديل الهواء الصحيح حسب خصائص المخزن،

• إنشاء بنية تحتية مناسبة للترشيح والعادم حسب فئة الخطر،

• دمج أنظمة أمان متوافقة مع ATEX،

• ضمان استمرارية العمل مع مراعاة كفاءة الطاقة.

المفتاح لإدارة مخازن المواد الكيميائية بأمان واستدامة وامتثال قانوني هو أنظمة التهوية المصممة بعناية والمُدارة بدقة.

إيلكر كوران
شركة ألبيرن للهندسة المحدودة