Potrzeba filtracji powietrza w budynkach stała się w ostatnim czasie niezwykle pilna. Zarówno ze względu na kwestię złej jakości powietrza zewnętrznego, szczególnie w sezonie grzewczym, jak i ze względu na sytuację związaną z koronawirusem. Na rynku dostępnych jest wiele modeli filtrów różniących się budową, zasadą działania i skutecznością. Jednym z rozwiązań jest filtr elektrostatyczny – poznaj najważniejsze informacje dotyczące rozwiązania, które zyskuje na popularności.
Niniejszy artykuł stanowi syntezę doświadczeń firmy Pro-Vent na temat filtrów elektrostatycznych stosowanych w systemach wentylacji bytowej.
CO TO JEST FILTR ELEKTROSTATYCZNY I JAK DZIAŁA?
Filtry elektrostatyczne wykorzystują proces polegający na separacji wszelkich zjonizowanych zanieczyszczeń pod wpływem silnego pola elektrostatycznego.
W większości przypadków filtry elektrostatyczne składają się m.in. z elektrod ulotowych. Powodują one silną jonizację powietrza. Ponadto, filtry elektrostatyczne składają się również z uziemionych elektrod osadczych. Pod wpływem silnego pola elektrycznego, którego kierunek jest prostopadły do kierunku ruchu przepływającego powietrza, na elektrodach osadczych zbierane są naelektryzowane cząstki stałe i aerozole.
Bardziej szczegółowo, w filtrach elektrostatycznych wykorzystuje się zjawiska:
- wyładowania koronowego do jonizacji powietrza ,
- przyciągania elektrostatycznego naładowanych cząstek w polu elektrycznym.
Stosuje się zamiennie różne nazewnictwo dla filtrów wykorzystujących zjawisko elektrostatyki: filtr elektrostatyczny, filtr elektro-jonizacyjny czy po prostu elektrofiltr.
Ogromną zaletą filtrów elektrostatycznych jest zdolność do usuwania nawet bardzo małych cząstek, praktycznie już od 5 nm, czyli 0,05 µm. Są to wielkości zupełnie nieosiągalne dla typowych filtrów absolutnych stosowanych w wentylacji.
Filtry elektrostatyczne charakteryzują się niższą stratą ciśnienia przepływającego powietrza w porównaniu do filtrów mechanicznych włókninowych. Na przykład filtr absolutny HEPA może wyeliminować 99,97% cząstek o średnicy 0,3 µm. Jednak ze spadkiem ciśnienia o wartość od 240 Pa do nawet 490 Pa! Filtr ULPA może usunąć 99,99% cząstek o wielkości od 0,12 µm – jednak straty ciśnienia są równie duże [1].
PRZYKŁAD
Dla porównania spręż dyspozycyjny rekuperatora MISTRAL PRO 2000 EC dla przepływu 1500 m3/h wynosi 500 Pa. Wynika stąd, że straty ciśnienia dla filtrów włókninowych HEPA i ULPA mogą być na tyle wysokie, że niezbędne będzie stosowanie dodatkowych wentylatorów.
W przypadku dokładnych filtrów włókninowych wysoki spadek ciśnienia jest nieunikniony. To z kolei wymaga dużej utraty energii żeby osiągnąć wysoką wydajność filtracji. Ma to bezpośrednie przełożenie na wysokie koszty tłoczenia powietrza oraz wyraźny wzrost emitowanego hałasu do otoczenia.
Dla filtra elektrostatycznego PRO-VENT CLEAN R straty ciśnienia są niższe niż 70Pa, czyli nawet 7 razy mniejsze niż filtrów włókninowych! Co istotne, opory te niewiele rosną w trakcie eksploatacji filtra.
FILTR ELEKTROSTATYCZNY – OGRANICZENIA W STOSOWANIU
Aby filtr elektrostatyczny był skuteczny niezbędna jest względnie silna jonizacja cząstek. Innymi słowy, duża emisja ładunków elektrycznych z wyładowań koronowych na elektrodach. Wyładowaniom koronowym zawsze towarzyszy znaczna emisja ozonu (O3) i tlenków azotu (NOx) oraz zakłócenia elektromagnetyczne. Należy pamiętać, że zarówno tlenki azotu, jak i ozon należą do głównych zanieczyszczeń powietrza. Zostały tak sklasyfikowane przez WHO (World Health Organization) oraz EEA (European Environment Agency). Podwyższone stężenie ozonu w powietrzu może prowadzić do reakcji zapalnych oczu czy chorób dróg oddechowych. Może on dodatkowo powodować senność, bóle głowy i znużenie oraz spadek ciśnienia tętniczego krwi.
Emisja ozonu (O3) oraz tlenków azotu (NOx) należy do głównych ograniczeń w stosowaniu filtrów elektrostatycznych, w tym szczególnie w budownictwie mieszkaniowym.
Na rynku dostępne są również pomieszczeniowe filtry elektrostatyczne. Konieczność ograniczenia wydzielania ozonu i tlenków azotu powoduje obniżenie skuteczności filtracji nawet do poziomu zaledwie 20% ÷ 50% dla nominalnego przepływu oraz ich pracę w ciągłej recyrkulacji powietrza w pomieszczeniu. Należy pamiętać, że każde pomieszczenie bytowe musi być wentylowane. Wobec tego trzeba dostarczać powietrze świeże zewnętrzne, przynajmniej w ilości minimum higienicznego wynikającego z przepisów.
Dodatkowym ograniczeniem może być konieczność skomplikowanego serwisu elektrody osadczej . Składa się ona ona najczęściej z wielu metalowych części, na których odkładają się zanieczyszczenia, które należy cyklicznie usuwać.
BEZPIECZNA TECHNOLOGIA STOPFIELD® W FILTRZE ELEKTROSTATYCZNYM PRO-VENT CLEAN R
Cechą szczególną całego procesu filtracji, w porównaniu z innymi spotykanymi rozwiązaniami jest to, że w urządzeniu PRO-VENT CLEAN R do skutecznej filtracji wystarczy tylko niewielkie wyładowanie koronowe. Ma to ogromne znaczenie, ponieważ, jak wspomniano wyżej, wyładowaniom koronowym zawsze towarzyszą negatywne zjawiska w postaci produkcji ozonu (O3), tlenków azotu (NOx) oraz zakłóceń elektromagnetycznych.
Skuteczność filtracji powietrza z cząstek stałych z zakresu 0,3 ÷ 100µm wynosi aż 99,95% przy jednoczesnej niskiej emisji ozonu.
Filtr elektrostatyczny PRO-VENT CLEAN R działa na zasadzie elektrycznej aktywacji, a następnie separacji wszelkich zanieczyszczeń. Dodatkowo, w końcowym etapie ujemne aerojony jonizują oczyszczone powietrze.
Powietrze wpływające do urządzenia przechodzi przez elektryczny aktywator. W skrócie, to tam następuje elektryzacja zanieczyszczeń oraz aerozoli. W strefie silnego oddziaływania swobodnych ładunków elektrycznych oraz między innymi jonów aktywnego tlenu unieszkodliwiane są drobnoustroje. Wysoce reaktywne rodniki wodorotlenowe (OH-) będące krótkotrwałymi produktami wytwarzanymi w procesie elektrostatycznych ulotowych procesów wysokonapięciowych dodatkowo dezaktywują toksyczne związki chemiczne, bakterie, wirusy.
Następnie, opatentowana i bezpieczna technologia Stopfield® pozwala na bardzo dokładne oddzielenie i gromadzenie w separatorze praktycznie wszystkich cząstek stałych i aerozoli. Zabudowany w separatorze węgiel aktywny dodatkowo redukuje organiczne gazy i zapachy.
Intensywność procesu filtracji jest regulowana elektronicznie i dostosowana do aktualnego zanieczyszczenia powietrza zewnętrznego.
PRZEZNACZENIE ORAZ KORZYŚCI Z ZASTOSOWANIA PRO-VENT CLEAN R
Filtr elektrostatyczny PRO-VENT CLEAN R jest przeznaczony do współpracy z wentylacją mechaniczną: nawiewną, nawiewno-wywiewną lub rekuperacją. Należy pamiętać, aby montować go w układzie powietrza nawiewanego. PRO-VENT CLEAN R ma niezależną automatykę, dzięki temu może współpracować z rekuperatorami dowolnego producenta.
Bardzo duża chłonność filtra (separatora, na którym odkładają się zanieczyszczenia) przedłuża jego żywotność, co zmniejsza częstotliwość jego wymiany.
Ponadto, umieszczenie w strudze powietrza laserowego miernika zawartości cząstek stałych (PM1, PM2.5, PM10) pozwala na bieżący pomiar jakości powietrza. Możliwe jest także swobodne ustawienie poziomu filtracji oraz wybór jednego z 4 trybów jonizacji powietrza.
Począwszy od momentu wprowadzenia na rynek, filtr elektrostatyczny PRO-VENT CLEAN R, zdobywa szereg wyróżnień i nagród, wśród których można wymienić m. in. wyróżnienie Jerzego Buzka przyznane na targach technik Grzewczych i Zielonych Energii „Instal System 2018”. W 2020 PRO-VENT CLEAN R nagrodzono Złotym Medalem Międzynarodowych Targów Poznańskich MTP 2020. W ostatnim czasie został również laureatem prestiżowego lokalnego konkursu „Opolska Marka 2019” w kategorii „Produkt”.
Bibliografia:
[1] Science of the Total Environment , Antimicrobial nanoparticle-coated electrostatic air filter with high filtration efficiency and low pressure drop, Kyoung Mi Sim, Hyun-Seol Park, Gwi-Nam Bae, Jae Hee Jung