Фильтр вентиляции — один из наиболее ответственных элементов любой приточной воздухообменной системы. Качество приточного воздуха во многом зависит от правильного выбора фильтра вентиляции.
Главная функция любой приточно-вытяжной вентиляции – обеспечение помещений чистым, свежим воздухом с целью создания оптимальных санитарных и гигиенических условий для пребывания человека либо для нормального протекания технологических процессов (для промышленных вентиляционных систем).
Фильтрация воздуха необходима для защиты системы вентиляции в целом от попадания частиц пыли и прочих примесей, предохранения внутренней отделки зданий от загрязнений. Часто воздушные фильтры используют для поддержания заданной, в соответствии с технологическими требованиями, чистоты воздуха. Поскольку задачу очистки воздуха приходится решать в самых разных сферах, сами фильтры тоже очень разные.
Классификация воздушных фильтров
По эффективности действия (фильтрующей способности) воздушные фильтры подразделяются на 3 класса:
- грубой очистки (улавливают частицы размером более 10 мкм),
- тонкой очистки (диаметр улавливаемых частиц более 1 мкм),
- «абсолютные» НЕРА-фильтры. Также иногда в отдельный класс выделяют фильтры сверхвысокой очистки (ULPA).
В таблице приведена маркировка фильтров в зависимости от класса их эффективности:
| Степень очистки | Класс очистки | Эффективность очистки, % | ||||||
| DIN 24184 DIN 24185 | ГОСТ Р 51251-99 | EN 779 | В 1822 г. | ГОСТ Р 51251-99 | В 1822 г. | |||
| По методике испытаний* | ||||||||
| да | она | ЯВЛЯЕТСЯ | О | |||||
| Грубая | EU1 | G1 | G1 | J60 | J65 | |||
| EU2 | G2 | G2 | 60…70 | 65…80 | <20 | |||
| EU3 | G3 | G3 | 70…80 | 80…90 | 20…35 | |||
| EU4 | G4 | G4 | 80…90 | 90…95 | 35…45 | |||
| Тонкая | EU5 | F5 | F5 | 90…95 | 45…60 | <20 | ||
| EU6 | F6 | F6 | 95…97 | 60…80 | 60 | |||
| EU7 | F7 | F7 | 97…98 | 80…90 | 45 | |||
| EU8 | F8 | F8 | 98…99 | 90…95 | 60 | |||
| EU9 | F9 | F9 | 99,8 | 95…98 | 75 | |||
| Высокоэффективная (НЕРА) | H10 | H10 | 85 | |||||
| H11 | H11 | 95 | ||||||
| H12 | H12 | 99,5 | ||||||
| H13 | H13 | 99,95 | ||||||
| H14 | H14 | 99,995 | ||||||
| Сверхвысокая (ULPA) | U15 | U15 | 99,9995 | |||||
| U16 | U16 | 99,99995 | ||||||
| U17 | U17 | 99,999995 | ||||||
| Классификация и маркировка воздушных фильтров. Примечание: EN779 и EN1882 – российские стандарты для фильтров грубой, тонкой и особо тонкой очистки соответственно. | ||||||||
В зависимости от принципа работы и применяемых при их изготовлении материалов, фильтры делятся на:
- механические,
- угольные,
- масляные,
- губчатые,
- фильтры HEPA,
- электростатические,
- фотокаталитические и прочие.
От характеристик и типа фильтра зависит и область его применения:
| Степень очистки | ГОСТ Р 51251-99 | Тип фильтра | Применение |
| Грубая | G1 | FVF FVP-I, FVP-II FVPMet-I, FVPMet-II FVK FVKas-III | Фильтры грубой очистки, используемые в помещениях и процессах с низкими требованиями к чистоте воздуха. Предварительная очистка в системах вентиляции и центрального кондиционирования. Применяются при эксплуатации компрессоров, холодильных машин в условиях большой запыленности. |
| G2 | |||
| G3 | |||
| G4 | |||
| Тонкая | F5 | ФВКас-S ФВК-Meltblows ФВК-Meltblows с предфильтром ФВК-Carb ФВКом ФВКом-W | Фильтры тонкой очистки воздуха в системах кондиционирования и вентиляции. Очистка циклового воздуха газотурбинных агрегатов. Применяются в качестве фильтров второй ступени очистки (доочистки). Используются в больничных палатах, административных зданиях, гостиницах, при производстве продуктов питания, лекарств, в электронной, мясомолочной промышленности и т.п. |
| F6 | |||
| F7 | |||
| F8 | |||
| F9 | |||
| Высокоэффективная (НЕРА) | H10 | FVA-I FVA-II FVA-HC FVA-TM-HOOD | Фильтры абсолютной очистки применяются для чистых зон, чистых помещений. В фармацевтической и электронной промышленности, в качестве “финишных” фильтров, для решения проблем санитарии, гигиены и микроклимата в лечебных учреждениях (операционные); на АЭС; при производстве продуктов питания (бродильные отделения),лекарств и т.п. |
| H11 | |||
| H12 | |||
| H13 | |||
| H14 | |||
| Сверхвысокая (ULPA) | U15 | FVA-I FVA-II | Фильтры окончательной очистки воздуха в помещениях с самыми высокими требованиями к чистоте воздуха |
| U16 | |||
| U17 | |||
Фильтры грубой очистки:
Существует несколько вариантов конструкции фильтров грубой очистки:
Фильтр воздушный фэнкойла ФВФ представляет собой проволочную рамку, обшитую материалом толщиной 5 мм, обеспечивающим класс очистки G2.
Фильтр воздушный панельный ФВП (многоразовый) — это рамка из оцинкованного профиля со сменным фильтрующим элементом, который после загрязнения легко заменяется на новый.
Кассетный фильтр ФВКас (одноразовый) отличается увеличенной фильтрующей поверхностью. Это одноразовая конструкция, представляющая собой рамку из оцинкованного профиля и фильтрующий материал, прикрепленный к гофрированной металлической сетке. Класс очистки, который обеспечивают эти устройства — G3,G4.
Фильтр воздушный карманный ФВК обеспечивает класс очистки G4. В качестве фильтрующего материала в нем используется полиэстер. Устройство отличают большая пылеемкость, низкое сопротивление воздушному потоку и долгий срок службы. Различают несколько вариантов исполнения фильтров грубой очистки.
Механические фильтры. Механические фильтры конструктивно являются наиболее простыми, но в то же время и самыми грубыми. Механический фильтр для вентиляционной системы представляет собой обычную сетку из металла, целлюлозы или полимера и предназначены для задержания крупных частиц, в том числе пуха, перьев, листьев и пр. Механические фильтры системы вентиляции предусматриваются не только для поддержания комфортных условий для людей, но и для защиты самой вентиляционной системы и отдельных ее элементов (вентиляторов, калориферов, охладителей и пр.) от мусора. Механические фильтры, или как их еще называют, фильтры предварительной очистки могут быть одноразовыми (по истечению срока эксплуатации просто выбрасываются) либо многоразовыми (могут использоваться повторно после их промывки или продувки воздухом). В вентиляционных системах за фильтром предварительной очистки обычно устанавливают более тонкие фильтры.
Угольные фильтры. Летучие и полулетучие органические соединения лучше других улавливают угольные фильтры. Эффективность их работы определяется количеством фильтрующего материала — чем больше микропор содержится в угле, тем больше газа и запахов можно устранить. Однако эти фильтры боятся высокой влажности и не очень эффективны для удаления формальдегида, сернистого ангидрида и диоксида азота. В таких случаях применяют хемосорбенты, такие как оксид и силикат алюминия, перманганат калия, которые химически разлагают опасные примеси на безвредные вещества. Угольные фильтры в системах вентиляции предусматривают для очистки приточного воздуха не от пыли и взвешенного мусора, а от газовых примесей, аэрозолей и посторонних запахов. Угольная фильтрация эффективна при очистке воздуха от органических соединений с большой молекулярной массой. Эффективность очистки определяется площадью угольного фильтра и количеством в материале микропор. В систему вентиляции угольный фильтр обязательно устанавливается за фильтром предварительной очистки. В противном случае пыль быстро забьет поры, и оборудование выйдет из строя.
Поскольку уголь является хорошим сорбентом, то угольные фильтры очень чувствительны к влаге. Чем выше влажность воздуха, тем хуже угольные фильтры вентиляции справляются со своими обязанностями. Кроме того, угольная очистка неэффективна, если воздух необходимо очищать от органических газов, имеющих низкую молекулярную массу. Для того чтобы повысить эффективность угольного фильтра, его модифицируют хемосорбентами (обычно силикатом или оксидом алюминия, перманганатом калия). Хемосорбенты входят в химическую реакцию с молекулами воды и газа, содержащимися в воздухе, и разлагают их на диоксид углерода.
Угольные фильтры являются одноразовыми. Если угольный фильтр не сменить вовремя, то он сам может стать источником загрязнения приточного воздуха.
Масляные фильтры. В масляных фильтрах фильтрующий слой состоит из металлических сеток, перфорированных пластинок или колец, смоченных минеральным маслом. Приточный воздух, проходя через фильтр, омывает металлическую ленту, и частицы пыли, содержащиеся в воздушной массе, прилипают на масляную пленку. По мере движения ленты под поток приточного воздуха подставляется ее другая часть, а «грязная» тем временем проходит через масляную ванну, где прилипшие частички пыли смываются и оседают в накопителе.
Масляные(губчатые) фильтры могут и не иметь подвижных частей. В этом случае в качестве фильтрующего материала используется пропитанная маслом губка. Фильтрующий слой губчатых фильтров состоит из губчатого пенополиуретана, резины или подобных материалов, подвергнутых обработке, способствующей раскрытию пор. Губчатые фильтры – многоразовые, очищаются в воде или струей сжатого воздуха.
Фильтры тонкой очистки:
Чаще всего для тонкой очистки используются карманные фильтры из полиэстера (F5) или полипропиленовых волокон (F6,F8,F9). Работать с максимальной эффективностью фильтрам класса F6,F8 позволяет использование нитевого сепаратора.
Компакт-фильтры (ФВКом) отличаются малым весом, компактными размерами, простотой установки, более качественной фильтрацией и высокой производительностью — до 5000 м 3/ч.
Фильтрующий модуль. Представляет собой конструкцию, в которой размещено несколько фильтрующих элементов.
Фильтры абсолютной очистки:
К фильтрам этого класса относятся устройства с маркировкой Н10, Н14, U15, U17. В качестве фильтрующего материала в них используется гофрированное стекловолокно.
Фильтры HEPA (TrueHEPA) (от англ. HEPA (High Efficiency Particulate Arresting) — высокоэффективная задержка частиц) изначально разрабатывались для систем вентиляции в медицинских учреждениях и помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздуха. Сейчас эта технология широко используется в промышленных и бытовых воздухоочистителях.
Согласно принятой международной классификации, существует 5 классов HEPA фильтров: Н10, Н11, Н12, Н13 и Н14. Чем выше класс, тем лучше качество фильтрации.
HEPA-фильтр задерживает более 99% всех частиц величиной более 0,3 мкм. Поскольку большинство аллергенов (пыльца, споры грибов, шерсть и перхоть животных, продукты жизнедеятельности пылевых клещей) имеют размеры более 1 мкм, HEPA-фильтры рекомендуется использовать при респираторной аллергии.
Еще более совершенными являются фильтры UPLA (Ultra Low Penetrating Air), способные улавливать до 99,999% частиц диаметром более 0,1 мкм. Принцип их действия тот же, что и у моделей HEPA.
Электростатические фильтры хорошо очищают воздух от пыли и копоти, но не освобождают от летучих органических соединений. Поэтому электростатические фильтры необходимо устанавливать в комплексе с другими фильтрами. Работают они так: в результате столкновений с воздушными ионами, образованными проволочными коронирующими электродами, пылинки получают заряд и затем, под действием кулоновских сил, осаждаются на специальной пластинке. Или по рисунку, работа электростатического фильтра основана на следующем. Приточный воздух проходит первую камеру фильтра, где взвешенным пылевым частицам придается электростатический заряд. Далее воздушный поток проходит вторую камеру, где заряженные частицы притягиваются к пластинчатым электродам.
Преимущества электростатических фильтров: высокая степень очистки и возможность самостоятельно очищать пластины от накопленной пыли.
Фотокаталитические фильтры появились на рынке относительно недавно. Данные фильтры вентиляции используются в системах бактерицидной вентиляции. Под воздействием ультрафиолетового излучения содержащиеся в воздухе органические вещества разлагаются на воду и углекислый газ. Фотокаталитические фильтры вентиляции эффективны для очистки воздуха от бактерий, вирусов и токсических соединений. Фильтр одинаково хорошо избавляет воздух от токсинов, вирусов, бактерий и неприятных запахов.
Эксплуатация воздушных фильтров
Срок службы воздушных фильтров зависит от множества факторов: места расположения воздухозабора, времени года, розы ветров и других. Выход из строя фильтров грубой и, тем более, тонкой очистки опасен попаданием в воздушный поток болезнетворных бактерий, вирусов и грибных спор, которые накапливались на фильтрах в течение всего срока работы.
Рекомендации по замене воздушных фильтров
Кроме того, оседая на теплообменниках, пыль уменьшает их эффективную площадь, что ведет к повышению энергозатрат, значительному снижению КПД процесса теплообмена, и, в дальнейшем, к выходу из строя самого теплообменника. В первую очередь, фильтры необходимо менять потому, что от чистоты воздуха зависит здоровье людей. Если фильтры не очищаются и своевременно не меняются, грязный воздух попадает в помещения и на рабочие места. Взвешенная в атмосферном воздухе пыль может вызвать ухудшение самочувствия, снижение работоспособности, возникновение различных заболеваний, особенно у астматиков и аллергиков.
Наконец, при неправильной эксплуатации воздушных фильтров пыль оседает в воздуховодах и хлопьями вылетает из потолочных диффузоров. А чистка воздуховодов стоит недешево.
Существует несколько способов контроля над загрязнением воздушных фильтров:
- Первый — по перепаду давления (сопротивлению воздушному потоку). При наличии технических средств, таких как: электронный датчик перепада давления воздуха, жидкостный дифманометр или другие аналогичные приборы, замена фильтров происходит по достижении значений падения давления до пределов, указанных в техническом паспорте на фильтр.
Рекомендуемые параметры конечного сопротивления фильтра, после которого происходит разрушение фильтра или вынос грязи с его поверхности, представлены в таблице.
Обращаем Ваше внимание на то, что мощности системы не всегда хватает для эксплуатации фильтров до предельных показателей сопротивления.
| Тип фильтра | Конечное сопротивление фильтра |
| Грубая очистка — панельные (ФВП с материалом из стекловолокна) | 130 Па |
| Грубая очистка — панельные (ФВП с материалом из полиэстера), кассетные фильтры (ФВКас) | 250 Па |
| Грубая очистка — карманные фильтры (ФВК) | 250 Па |
| Тонкая очистка — карманные фильтры (ФВК) | 450 Па |
| Тонкая очистка — компактные фильтры (ФВКомп) | 600 Па |
Следует обратить внимание на то, что мощности системы не всегда хватает для эксплуатации фильтров до предельных показателей сопротивления.
- Второй, наиболее оптимальный способ, — плановая замена фильтров.
Как показывает практика, в условиях города Москвы рекомендуется менять фильтры по следующему графику:
- панельные и кассетные фильтры грубой очистки(ФГО) — каждый месяц летом, раз в 2–3 месяца зимой,
- карманные фильтры грубой очистки(ФГО) — 3–4 раза в год.
- карманные фильтры тонкой очистки(ФТО) надо менять 2–3 раза в год,
- компактные ФТО — 2 раза в год.
При установке нового фильтра заводится таблица, в которую с определенной периодичностью (обычно она составляет от одного дня до недели) заносятся показания стационарного или переносного дифференциального манометра, полученные в результате измерения сопротивления фильтров при работе установки.
Обслуживание воздушных фильтров
Обслуживание воздушных фильтров обычно включает в себя диагностику всей системы вентиляции, составление списка используемых фильтров и графика их замены и утилизации.
При более серьезном подходе приходится также задумываться над оптимизацией существующей системы фильтрации или созданием новой. Контроль же за состоянием фильтров должен проводиться на регулярной основе. Причем, необходимо отслеживать как показания приборов, так и параметры, определяемые визуально. Это помогает избежать неприятностей, связанных с износом замков, плохой фиксацией, неплотным примыканием рамки фильтра и механическими разрывами.
Регулярный контроль состояния системы и своевременная замена фильтров позволяет снизить эксплуатационные расходы — за счет уменьшения затрат на электроэнергию (снижение рабочего давления), сокращения аварийного запаса фильтров (унификация используемых фильтров) и увеличения срока службы фильтров (гарантия безаварийности).
Возможные неисправности воздушных фильтров
Износ фильтров ведет к ухудшению качества подаваемого воздуха и загрязнению оборудования вентиляционной сети. Выявляется по результатам замеров рабочего давления. Причина возникновения — естественный износ, способ устранения — замена фильтров.
Отсутствие герметичности ведет к загрязнению воздуховодов, осаждению грязи на рабочем колесе вентилятора и других элементах системы. Выявляется при осмотре, по результатам замеров рабочего давления. Причина возникновения: нарушения при установке, естественный износ уплотнителя, замков, рамки, отсутствия уплотнителя. Способ устранения: ремонт, замена уплотнителя, замков, рамки.
Несколько слов о регенерации
В целом, возможно проведение частичной сухой регенерации(сухая чистка палесосом, щёткой и т.п.) фильтров грубой очистки (но не более 2–3 раз). Однако необходимо помнить, что при любом способе извлечения пылевых частиц, происходит повреждение структуры волокна, из-за чего значительно ухудшаются его фильтрующие свойства. Срок службы фильтра при этом сокращается примерно вдвое.
Для фильтров тонкой очистки и выше регенерация недопустима вообще, поскольку она неизбежно ведет к повреждению фильтровочного материала.
Несколько практических советов при выборе фильтров:
В последнее время на рынке появилось немало необоснованно дешевых фильтров, как правило, от азиатских производителей, в том числе — тонкой очистки (классов F5, F6, F7, F8, F9). Как показывают данные лабораторных исследований, данный товар не соответствует стандартам качества.
При выборе обратите внимание на материал рамки (качество анодированного металла), способ получения профиля. При использовании гибочного станка кромка имеет заусенцы, ширина «гуляет» от 1 до 3 мм. Поэтому лучше выбрать профиль, полученный на прокатном стане.
Карманный фильтр
Качественный фильтрующий материал визуально трудно отличить от некачественного, но стоит обратить внимание на цвет карманов. В Европе принята следующая цветовая маркировка: F5 – белый или светло-коричневый, F6 – зеленый, F7 – розовый, F8 – желтый, F9 – белый. Окраска не должна быть чересчур яркой. Карманы, выполненные по технологии термической пайки, предпочтительнее прошитых.
Что же касается непосредственно фильтрующего элемента, кармана, то недобросовестный производитель поступает так: берется материал сомнительного качества и происхождения, который завозится в рулонах в виде рукава с впаянными сепараторами, нарезается кусками по 620 мм, одна сторона (редко — три) прошивается — карман готов. В рамку добавляется клей с содержанием силикона, все собирается на каркас — и получается фильтр. Однако сфера применения такого изделия крайне ограниченна — например, в окрасочном производстве автомобильной промышленности, как и во многих других отраслях, недопустимо присутствие силикона.
Еще одна деталь — если внимательно изучить внутреннюю поверхность прошитого кармана, мы увидим шов с множеством игольных дырочек диаметром около 0,5 мм. Суммарная площадь всех отверстий составит 3 см 2. Фактически в нашем кармане имеется заметная прореха! Если учесть, что скорость потока воздуха в месте, где нет сопротивления, многократно увеличивается, то частички пыли полетят именно там. Поэтому настоятельно рекомендую применять фильтры, при изготовлении которых используются не швейные машины, а метод термической пайки.
Гофрированный фильтр G3, G4
Обратите внимание на расстояние между гофрированной волной (оно должно быть не более 3-4 см), на способ поддержания материала в рамке – лучше если это будет проволочная сеточка толщиной не более 1 мм и размером ячейки не менее 20х20 мм, без всяких креплений при помощи степлера, деревянных палочек и прочих конструкторских изысков.
Что касается давлений, то, например, для карманного фильтра 592×592×600/6 класса F7 нормальные значения начального и конечного дифференциального давления Р нач =70Ра, Р кон=450 Ра. Все это справедливо для фильтра, отвечающего европейским нормам и стандартам качества.
Дешевый же фильтр из некачественного материала показывает начальное значение Р нач=60 Ра, конечное давление после нескольких месяцев интенсивной работы держится на уровне Р кон =200 Ра. В случае же использования изделия из некачественного материала, эффективность которого с самого начала не соответствовала заявленной, а потом из-за повреждения волокон снизилась еще больше, количество пыли, попадающей в систему, увеличивается многократно. Это приводит к браку в технологических процессах, выходу из строя оборудования, загрязнению до пожароопасного состояния воздуховодов и многим другим губительным для производства эффектам.
Из-за чего это происходит? По мере накапливания частиц пыли, возрастает сопротивление фильтра, связи волокон материала по каким-то причинам не выдерживают, материал растягивается, становится более пористым. К чему это может привести — проиллюстрируем на следующем примере. Допустим, у нас имеется фильтр 592×592×600/6 класса F7. Номинальная производительность — 3400 м 3 /час, эффективность 85%. Концентрацию пыли в атмосфере примем равной 0,3 мг/м 3 . Простейшие математических расчеты показывают, что за час работы при данной производительности на фильтр попадет 1000 мг пыли, 850 мг из них фильтр задержит, остальные 150 мг окажутся в вентиляционной системе, за сутки в систему попадет 3600 мг пыли. То есть при средней продолжительности работы фильтра до замены 3 месяца в системе оказывается более 300 г пыли.
Наконец, хочется сказать несколько слов о конструкциях, представленных на рынке фильтров. «Некрасивый самолет не полетит» — эта фраза Туполева актуальна и в нашем случае. Не стоит ожидать хорошей работы от фильтра с каркасной рамой из профиля для монтажа гипсокартонных перегородок, карманы которого держатся в раме при помощи ржавой арматурной проволоки, для уплотнения применен строительный уплотнительный материал «вило терм», а в роли аэродинамических держателей (сепараторов) выступают пластиковые крепления для бельевых этикеток…
В заключение хотелось бы посоветовать выбирать поставщика воздушных фильтров, руководствуясь не соображениями цены, а опираясь на понимание процессов, происходящих при фильтрации. Это позволит существенно улучшить состояние оборудования и климат в помещениях, повысит пожарную безопасность и положительно скажется на ходе технологических процессов.