Введение в технологии фильтрации
Где используются технологии фильтрации: Системы кондиционирования и вентиляции.
Цель использования технологий фильтрации: Удаление из воздушной среды примесей, бактерий, биологически активных компонентов и других веществ
Технологии фильтрации
Как известно фильтрация воздуха является важной задачей, которую наряду с другими задачами решают системы кондиционирования и вентиляции. Данная статья помогает ответить на следующий вопрос: зачем необходима фильтрация воздуха в рабочих зонах кондиционируемых помещений? Этот вопрос обусловлен следующим обстоятельством. Когда человек находится на улице, он дышит свежим воздухом, и ему не нужна никакая система дополнительной фильтрации воздуха, кроме той, которая содержится в легких. Первоначальной задачей системы фильтрации воздуха была защита технологического оборудования. Кроме того, системы фильтрации воздуха препятствовали попаданию грязи в помещения и предотвращали загрязнение внутренних элементов отделки. В последние годы здоровье и качество жизни человека являются главным приоритетом в развитие технологий в системах кондиционирования. Поэтому многие производители климатического оборудования уделяют повышенное внимание разработкам, связанным с технологиями фильтрации воздуха. Фильтрация воздуха в помещениях является сложной технической задачей, поскольку в местах связанных с массовым пребыванием людей концентрация вредных веществ и канцерогенов может превышать допустимые для комфортной среды нормы. Кроме того особое внимание к технологиям фильтрации воздуха уделяется в так называемых ”Чистых комнатах” или медицинских объектах.
|
Основной целью системы фильтрации воздуха является удаление из воздушной среды частиц, примесей, а также биологически активных компонентов. Такие компоненты, например: Зола или выхлопные газы могут проникать в помещения с улицы. Другие вещества, такие как табачный дым, пыль, бактерии образуются внутри помещений. |
Рисунок №2
На рисунке №2 показана диаграмма размеров частиц, содержащихся в рабочих зонах кондиционируемых помещений. Как видно из диаграммы, в объеме воздуха размером 1 Кубический Фут (0,028 Кубических метра) может содержаться до 2,5 миллиардов частиц. Не секрет, что каждая частица имеет уникальный размер и вес. Хотя 99% частиц, содержащихся в объеме, имеют размер меньше одного микрона, 70% от общего веса объема приходится на частицы, размеры которых больше одного микрона. Поэтому технология фильтрации и очистки воздуха может включать две составляющие – ступени. Первая ступень удаляет крупные частицы, такие как: пыль, зола и.т.д. Вторая ступень удаляет различные примеси, находящиеся в газообразном состоянии, а также бактерий и другие биологически активные компоненты. Чаще всего для удаления бактерий и биологически активных компонентов из воздушной среды используется химическая обработка воздуха. Угольный фильтр или другой фильтрующий элемент, в состав которого входят химические компоненты на основе углерода может выполнить такую задачу. В любом случае, необходимо помнить, что фильтры, предназначенные для удаления биологически активных компонентов, а также бактерий, нельзя использовать для удаления крупных частиц. И на оборот фильтры, предназначенные для удаления крупных частиц нельзя использовать для удаления биологически активных компонентов.
Эволюция стандартов
| На первый взгляд владелец апартаментов может воспользоваться высокоэффективным фильтром HEPA. Термин HEPA переводится как (High Efficiency Particulate Arresting – высокоэффективная задержка частиц). Однако фильтры HEPA чаще всего применяются в системах очистки воздуха технологических помещений. Ясную оценку необходимости использования фильтров в помещениях различного назначения предоставляют стандарты. Первой попыткой классификации воздушных фильтров был разработанный американским институтом ASHRAE стандарт ASHRAE Standard 52.1, который регламентирует процедуру тестирования воздушных фильтров. Гравиметрические испытания воздушных фильтров в соответствие со стандартом дают возможность определить способность задерживать крупные частицы, оказывающие влияние на работу систем вентиляции и кондиционирования. В стандарте ASHRAE Standard 52.1 были определены критерии для оценки и классификации воздушных фильтров. Одним из таких критериев является MERV (Minimum Efficiency Reporting Value), который можно интерпретировать как Минимальное Значение Эффективности Передачи частиц. |
Таблица №1 Оценка эффективности воздушного фильтра в соответствие со стандартом: ASHRAE 52.2 |
|
Таблица №2 Оценка эффективности воздушного фильтра в соответствие со стандартом: NF EN 779 |
Наряду с разработкой стандартов в США, европейские институты также занимались разработкой стандартов оценки эффективности воздушных фильтров СТАНДАРТЫ ЕВРОПЕЙСКОГО КОМИТЕТА ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ В стандарте NF EN 779 (X 44-012) Европейского Комитета по Стандартизации все фильтры разделены по эффективности и по назначению на 17 классов: Таблица №2 |
На ряду с европейскими и американскими стандартами в России был также разработан стандарт по оценке эффективности воздушных фильтров.
Используемый в настоящее время в России стандарт ГОСТ Р 51251-99 состоит их двух частей. Первая касается фильтров общего назначения и содержит два метода испытаний: один — для фильтров, отделяющих в. основном крупные частицы (более 2 мкм) с использованием эффектов отсеивания, инерции и перехвата. В этом методе говорится о весовом улавливании фильтра. Так как крупные частицы являются также тяжелыми, то величина улавливания всегда большая (80-95% — нормальные значения). Эти фильтры называются фильтрами грубой очистки.
Второй метод предназначен для фильтров, улавливающих все частицы, в том числе и менее 1 мкм. В этом методе говорится об эффективности фильтра по атмосферной пыли. Эти фильтры называются фильтрами тонкой очистки.
|
Стандарт России ГОСТ Р 51251-99 гармонизирован с европейскими стандартами EN 779 и EN 1822. Во второй части стандарта ГОСТ Р 51251-99, касающейся фильтров, обеспечивающих специальные требования к чистоте воздуха, эффективность определяется для частиц MPPS. Частицы размера 0,1-0,3 мкм являются наиболее трудно уловимыми для воздушных фильтров. Размер частиц, соответствующий минимальной эффективности фильтра, называется «размером частиц с максимальной проникающей способностью – MPPS (Most Penetrating Particle Size). Стандарт EN 1822 описывает метод определения эффективности фильтров, а также их классификацию, основываясь на эффективности для частиц MPPS, т. е. фильтры высокоэффективные. |
Таблица №3 Оценка эффективности воздушного фильтра в соответствие со стандартом: ГОСТ Р 51251-99 |
Использование различных фильтров
|
Рисунок №3 Внешний вид фильтра НЕРА, используемый для фильтрации воздуха в чистых помещениях |
Фильтры НЕРА (High Efficiency Particulate Arresting – высокоэффективная задержка частиц) Фильтр класса НЕРА гарантирует удержание 99,97% частиц пыли, цветочной пыльцы и аллергенов размером до 0,3 микрона. Очищенный таким образом воздух возвращается обратно в атмосферу, значительно улучшая экологическую обстановку в окружающем мире. Аббревиатура HEPA расшифровывается как High Efficiency Particle Absorbption. Фильтр HEPA представляет собой волокнистый материал, сложенный в виде гармошки. Волокна имеют диаметр 0.65-6.5 мкм, а расстояние между ними 10-40 мкм. Изготавливаются из бумаги и стекловолокна (одноразового пользования) либо фторопласта (expanded Poly Tetra Fluor Ethylene). Бумажно-стекловолоконные фильтры улавливают частицы размером до 0.3 мкм. Фторопластовые – 0.04-0.06 мкм. Фторопластовые фильтры – моющиеся, поэтому они не требуют замены. |
ULPA – фильтры
| Обозначение ULPA применяют для фильтров, имеющих эффективность фильтрации выше, чем обычные НЕРА-фильтры. Эффективность ULPA-фильтров может достигать 99,999% для частиц диаметром 0,1 – 0,2 мкм. Конструкция и принцип работы этих фильтров аналогичны фильтрам НЕРА. ULPA-фильтры отличаются тем, что их фильтрующая среда содержит большую долю тонких волокон, а перепад давления на фильтре несколько выше. По сравнению с НЕРА-фильтром, имеющим такую же площадь фильтрующего материала, ULPA-фильтр будет иметь большее сопротивление. Так как ULPA-фильтры имеют более высокую эффективность, к ним не применимы методы испытаний, разработанные для НЕРА-фильтров. В этом случае следует использовать лазерные счетчики частиц или счетчики ядер конденсации. |
Рисунок №4 Внешний вид фильтра ULPA , используемый для фильтрации воздуха в чистых помещениях |
Различные подходы в технологиях очистки и фильтрации воздуха предоставляют широкие возможности по оптимизации систем кондиционирования и вентиляции к существующим требованиям проектных решений. Поэтому в дальнейшем Ecvest будет уделять повышенное внимание обзору технологий фильтрации воздуха.