Очистка воздуха

Атмосферный воздух всегда содержит какие-либо загрязнения, связанные с различными природными процессами на нашей планете (эрозия почв, вулканические загрязнения и т.п.). Более существенным фактором загрязнения атмосферы являются техногенные факторы - последствия жизнедеятельности людей. Они проявляются в росте автомобильного парка, влекущего увеличения выбросов выхлопных газов, особенно в больших городах, а также увеличения промышленных выбросов в атмосферу, вызванных ростом производства в различных странах. Продуктами этих процессов является загрязнения атмосферного воздуха пылью, мелкодисперсными аэрозолями, а также молекулярными (газообразными) загрязнениями.

Все это создает предпосылки необходимости очистки (фильтрации воздуха) перед подачей его в помещение.

Частью инженерных систем зданий являются системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Эти системы обеспечивают забор атмосферного воздуха, его обработку и подачу в помещения. Обработка воздуха включает его нагрев (охлаждение) увлажнение (осушка) и очистку.

Классификация чистоты воздуха

Классификации загрязненности атмосферного воздуха и чистота воздуха в помещения регламентируется ГОСТ Р ЕН 13779-2007 «Вентиляция в нежилых зданиях» аналогичного Европейскому стандарту EN 13779 [ 1 ].

В стандарте также приведены примеры некоторых средних значений загрязненности наружного воздуха (см. таблицу 1) для различных районов.

Таблица 1

Вышеупомянутый стандарт ввел условное деление загрязненности наружного воздуха (табл. 2) на 5 классов и чистоты внутреннего воздуха помещений на 4 класса (табл.3)

Таблица 2

Таблица 3

Введенные классификации носят условный характер, и точное определение каждого класса зависит от характера источника загрязнений и воздействия этих загрязнений. Например, источники загрязнений могут быть:

  • - локализованными или распространенными по всему зданию;
  • - непрерывными или перекрывающимися;
  • - выделяющими частицы (неорганические, жизнеспособные или другие органические) или газы (пары) – органические или неорганические.

Влияние качества воздуха может быть различным, например, для людей с разной степенью адаптации, или влиянием на здоровье, например, влияние на слизистые поверхности, наличие токсичного эффекта, аллергических реакций или фактора концерогенности. Это влияние может иметь индивидуальный характер, например, для здоровья взрослых и детей или больных в лечебных учреждениях.

Классификация воздушных фильтров

Обеспечение необходимой чистоты воздуха в помещении достигается использованием большого разнообразия воздушных фильтров. Необходимо отметить, что все воздушные фильтры для систем вентиляции и кондиционирования воздуха делятся на две большие группы: воздушные фильтры общего назначения и высокоэффективные фильтры специального назначения. Первые подразделяются на 9 классов чистоты от G1 до F9, в соответствии с ГОСТ Р 51251-99 и ГОСТ Р EN 779 (аналог Евростандарта EN 779). Вторые классифицируются от класса Н10 до U17 по проекту ГОСТ Р – ЕН 1822 (аналог Евростандарта EN1822)

Фильтры общего назначения в свою очередь делятся на 2 группы (табл.4)

Таблица 4

Классификация фильтров специального назначения и разделение их также на две группы приведено в табл. 5.

Таблица 5

Рекомендации применения воздушных фильтров общего назначения

Наличие большого разнообразия фильтров по эффективности очистки, т.е. по классам, а их разнообразие по конструктивным особенностям требует рекомендации по их использованию.

Такие рекомендации для фильтров общего назначения даны в [ 1 ] и приведены в табл. 6. Рекомендации по применению фильтров специального назначения будут приведены далее.

Таблица 6

В таблице для разных классов наружного воздуха и разного уровня (классов) чистоты воздуха в помещении предлагаются различные схемы одно и многоступенчатой очистки воздуха.

Необходимо отметить, что рекомендации, приведенные в таблице 4, даны с учетом загрязненности воздуха характерного для большинства Европейских стран. Для нашей страны необходимо вводить некоторые корректировки с учетом более высоких уровней загрязненности атмосферного воздуха, связанного в первую очередь с техногенными факторами (менее жесткие требования к выбросам автомобилей и более слабый контроль вентвыбросов промышленных предприятий).

Переводя предлагаемую схему многоступенчатой очистки на практический язык, ее можно проиллюстрировать на следующих примерах.

Если необходимо очистить воздух, подаваемый в производственные помещения без каких-либо специальных требований, например, подача приточного воздуха в помещения: сборочно-сварочных цехов, металлургических предприятий, где чистота приточного воздуха определяется только гигиеническими требованиями достаточно установка одно ступенчатой системы очистки фильтров грубой очистки класс G3-G4, в качестве которых могут быть использованы выпускаемые предприятием панельные фильтры ФяП класса G3.

Гофрированные фильтры ФяГ классов G3, G4 или карманные фильтры ФяК грубой очистки классов G3; G4 [ 2 ]

Фильтры ФяП или ФяГ используются в условиях габаритных ограничений для их размещения, поскольку они имеют глубину 20-48 мм для (ФяП) и 48 и 100 мм для ФяГ. Малые габаритные размеры по глубине являются также и недостатком этих фильтров, не позволяя существенно развивать фильтрующую поверхность, что сказывается на их сроке службы.

В этом смысле предпочтение имеют карманные фильтры ФяК, которые изготавливаются для классов G3, G4 с глубиной 300 мм, а для увеличения ресурса целесообразно использовать фильтры ФяК с глубиной 600 мм. С экономической точки зрения предпочтительнее использование фильтров с большой глубиной, т.к. это более чем в два раза увеличивает ресурс работы, снижает вдвое затраты связанные с заменой фильтров при увеличении стоимости только на 30-40%.

Для решения задач связанных с очисткой больших объемов воздуха карманные фильтры ФяК могут устанавливаться в специальные фильтрующие камеры-секции карманных фильтров [2], что позволяет очищать воздух объемом до 120 тыс. м 3 /ч.

Первая ступень ( как правило фильтры грубой очистки) системы фильтрации атмосферного воздуха решает и другую задачу - защита технообменных аппаратов от загрязнений, т.к. фильтры 1-ой ступени очистки устанавливаются, как правило, на воздухозаборе, т.е. на входе в приточные установки или кондиционеры. Защита технообменных аппаратов влечет и экономический эффект связанный с исключением дополнительных затрат на их промывку (при отсутствии фильтров) и поддержания их заданного коэффициента теплопередачи в отсутствии загрязнения теплоотдающей поверхности.

Другим общим случаем является очистки приточного воздуха является необходимость обеспечения более высоких требований чистоты воздуха, как например, отели 4-5 звезд, офисные помещения высокого уровня (категория А), спортивные сооружения и т.п.

В этом случае требуемый уровень может быть достигнут использованием фильтров класса F7-F9. Как указано в таблице 6 при невысокой запыленности атмосферного воздуха такие фильтры могут быть установлены в одну ступень, без предварительной очистки.

Однако, как правило, запыленность городов является высокой, что требует установку перед фильтрами класса F7-F9 фильтров предварительной очистки классов G4- F5, т.е. применение 2-х ступенчатой системы очистки приточного воздуха.

Первая ступень очистки призвана защитить вторую более дорогую ступень от загрязнений крупными пылевыми частицами размером 5-10 мкм, что может увеличивать ресурс работы 2-ой ступени более чем в 2 раза.

Для применения в качестве 2-ой ступени фильтров классов F7-F9 предприятие производит широкую номенклатуру воздушных фильтров: ФяК, ФяС-F, ФяС-К, ФяС-F-МП, ФяС-F-ПМП [ 2 ]

Применение фильтров второй ступени очистки из выше перечисленных типов определяется конструктивными и экономическими ограничениями в каждом конкретном случае. Экономически более оправданным является использование карманных фильтров ФяК (F7-F9), т.к. по сравнению со всеми другими фильтрами их отличает невысокая стоимость. К недостатку можно отнести необходимость использования фильтрующий камер большей глубины 600-800мм. При очистке больших объемов воздуха для установки и герметизации фильтров ФяК применяются секции карманных фильтров СКФ.

При ограничении по глубине могут быть использованы фильтры Фяс-К, ФяС-F, ФяС-F-МП, ФяС-F-ПМП.

Фильтры ФяС-К, ФяС-F, ФяС-F-МП имеют глубину 292 мм, а фильтр ФяС-F-ПМП от 28 до 100 мм.

При ограничении объемов для размещения фильтров целесообразно использовать высокопроизводительные фильтры ФяС-F-МП, пропускная способность которых выше обычных фильтров почти на 40%.

Для очистки больших объемов воздуха фильтры ФяС-К могут устанавливаться и надежно герметизироваться в секции карманных фильтров СКФ, а фильтры ФяС-F, ФяС- F-МП в секции складчатых фильтров типа ССФ.

Все выше описанные фильтры обеспечивают очистку воздуха от пылевых частиц и мелкодисперсных аэрозолей. Как указывалось выше атмосферный воздух всегда содержит помимо пылевых частиц и газообразные загрязнения ( табл.1).

В тех случаях, когда концентрации газообразных загрязнений превышают допустимые санитарные нормы или когда к приточному воздуху предъявляются повышенные требования класс IDA1 и IDA2 (табл.6), то в дополнение к пылевым фильтрам необходимо устанавливать газовые фильтры способные очищать воздух от молекулярных загрязнений газов и паров.

Для решения этой задачи производятся ионообменные карманные фильтры типа ИФК, а также угольные фильтры ФяС-С.

Фильтры ИФК способны очищать воздух от газообразных загрязнений кислой (окиси азота, диоксид серы, сероводород и т.п.) или щелочной (пары щелочей, аммиак и т.п.)

Угольные фильтры ФяС-С имеют более широкий спектр улавливаемых веществ, так помимо вышеуказанных неорганических соединений они могут улавливать и органические газообразные соединения, которыми сопровождаются автомобильные выхлопы.

При очистке больших объемов воздуха фильтры ИФК могут устанавливаться в секции карманных фильтров СКФ, а фильтры ФяС-К в секции складчатых фильтров типа ССФ [2].

В тех случаях, когда атмосферный воздух имеет повышенную загрязненность (районы больших городов приближения и крупным автомобильным дорогам, промышленные зоны и т.п.), то целесообразно в приточных системах вентиляции устанавливать угольные фильтры типа СУФ

В многоступеньчатой системе очистки угольные фильтры СУФ следует устанавливать перед последней ступенью очистки (табл.6)

Классификация чистых производственных помещений

Третьим случаем требований чистоты приточного воздуха являются сверхвысокие требования в чистых помещениях несвязанные с условиями гигиенических требований или требований высокой комфортности, а являющиеся неотъемлемыми условиями высокого качества выпускаемой продукции (фармация, микроэлектроника, пищевая промышленность и т.д.) или создания стерильных условий чистоты приточного воздуха в лечебных учреждениях.

Классификация чистых помещений производится в соответствии с количеством частиц определенно размера в единице объема воздуха и регламентируется международным стандартом ГОСТ ИСО 14644-1 (таблица 7)

Классификация чистых помещений по ГОСТ ИСО 14644-1

Таблица 7

В таблице 8 приведено сравнение современного международного стандарта с аналогичными (ранее действовавшими) стандартами России и США.

Классификация чистых помещений по различным стандартам

Таблица 8

В таблице 9 приведена классификация чистых помещений в фармацевтической промышленности, регламентируемая ГОСТ Р 52249-2004 «Правила производства и контроля лекарственных средств». Эта классификация аналогична требованиям Европейских норм GMP.

Таблица 9

В таблицах 10 и 11 приведено разделение помещений в лечебных учреждений на классы по чистоте воздуха согласно ГОСТ ИСО 1444-1. Указанная классификация предлагается в соответствии с ГОСТ Р 52539-2006. «Чистота воздуха в лечебных учреждениях. Общие требования».

Классификация помещений лечебных учреждений

Таблица 10

Основные требования к чистоте воздуха в помещениях лечебных учреждений в оснащенном состоянии

Таблица 11

Рекомендации применения фильтров в чистых помещениях

Приведенные выше классификации чистых помещений описывают основное многообразие требований в различных отраслях.

Обеспечение этих требований достигается применением многоступенчатой системы фильтрации рекомендуемой нами ниже в таблице 12.

Таблица 12

Предложенная схема многоступенчатой очистки приведена для условий высокой начальной запыленности, соответствующей категории ODA4 и ODA5 по ГОСТ EH 13779 (табл. 6). В случае нахождения предприятий в условиях начальной запыленности соответствующей классу ODA3 и выше (табл. 6) фильтры 1-ой ступени очистки могут не устанавливаться.

В представленной многоступенчатой схеме фильтрации приточного воздуха каждая из ступеней защищает последующую, как правило, более дорогую, от крупных аэрозолей, которые эта ступень эффективно может улавливать.

Задачу обеспечения заданного условия чистоты воздуха обеспечивает последняя финишная ступень высокоэффективные HEPA (High Efficiency Particulate Air) фильтры классов Н10-Н14 и сверхвысокоэффективные ULPA (Ultra Low Penetration Air) фильтры классов U15-U17.

Среди номенклатуры фильтров выпускаемых нашим предприятием к фильтрам HEPA относятся фильтры ФяС и ФяС-МП (рис. 14)

Подробное описание и технические характеристики фильтров ФяС вы можете видеть в [ 2 ].

Конструктивно НЕРА фильтры ФяС выпускаются 2-х типов с алюминиевыми и нитевыми сепараторами (рис. 10 и 11).

Корпус фильтра может быть изготовлен из специального алюминиевого профиля, алюминиевого или нержавеющего листа или шлифованной фанеры. Фильтры из алюминиевого профиля могут изготавливаться глубиной 78;150 и 300мм. В тех случаях, когда корпус фильтра изготавливается из фанеры, алюминиевого или нержавеющего листа, глубина фильтров может быть отличной от указанной выше. Фильтрующий материал, включающий алюминиевые или нитяные сепараторы, герметизируется в корпусе путем заливки по всему периметру специальным герметиком 4 (рис.10). Корпус фильтра по всему периметру образует фланец (прижимную поверхность), размер которого для нержавеющего листа 18мм. На этот фланец наклеивается резиновое уплотнение ( с одной или двух сторон).

Необходимо отметить, что при выборе фильтров, устанавливаемых в конструкции самого чистого помещения (потолок, стены), через которые осуществляется подача воздуха в ламинарном режиме (скорость в фильтре не более 0,45 м/с) целесообразна установка фильтров с нитевыми сепараторами.

Выбор фильтра ФяС с учетом его характеристик

Фильтры ФяС с алюминиевыми сепараторами производятся с основными размерами по глубине 150 и 300 (292) мм. Эти фильтры изготавливаются в 2-х вариантах:

  • - базовый, с количеством фильтрующего материала указанным в табл. 5;
  • - экономичный, в котором увеличение площади фильтрующей поверхности по сравнению с базовым фильтром глубиной 150 мм составляет около 1,3 раза, а для фильтров глубиной 300(292)мм – 1,5 раза.

Преимуществами экономичного фильтра является меньшее начальное аэродинамическое сопротивление, а так же увеличенный ресурс работы, который по опыту эксплуатации для фильтров глубиной 150 мм может быть больше в 1,5-1,7 раза, а для фильтров глубиной 300(292) мм в 1,8-2,0 раза по сравнению с базовым вариантом.

Фильтры с нитевыми сепараторами выпускаются в настоящее время только в экономичном варианте с глубиной корпуса 78, а также аналогичный фильтрующий пакет может быть установлен в корпусе глубиной 150 мм для замены фильтров с алюминиевыми сепараторами в экономичном варианте исполнения.

Фильтры ФяС устанавливают непосредственно в конструкции чистого помещения (потолок или стены) или в фильтрующих камерах расположенных где-то ранее по ходу воздуха.

Для установки фильтров ФяС непосредственно в помещении могут использоваться специальные модули воздухораспределительные типа МВ [ 2 ], которые предназначены для встраивания в конструкцию потолка или стен чистого помещения.

Модули имеют конструкцию способную размещать и уплотнять фильтр ФяС. Модули МВ также оснащены штуцерами для контроля сопротивления фильтров процессе эксплуатации с помощью микроманометров и двумя штуцерами для проверки надежной (герметичной) установки фильтров при монтаже.

Конструкция МВ предусматривает патрубок для подключения по вертикали или горизонтали, а также выпускается модуль МВ-ГЩ минимальной высоты, для случаев ограниченного межпотолочного пространства.

На выходе из МВ может устанавливаться или решетка, которая чаще всего используется для ламинарной подачи воздуха в чистые помещения или воздухораспределительная решетка с раздачей воздуха в четыре стороны, при турбулентной подачей воздуха в помещения.

Установка НЕРА фильтров типа ФяС в модулях МВ используется чаще, в связи с тем, что после фильтров очищенный воздух поступает непосредственно в чистое помещение, а не движется по каким-либо каналам перед выходом в помещение. В этом случае эти каналы должны иметь внутреннее покрытие исключающее какую-либо генерацию аэрозольных частиц.

В ряде случаев возникает необходимость установки фильтров ФяС непосредственно в воздуховодах или фильтрующих камерах. При одиночной установке фильтров, в разрыв воздуховодов, чаще используется схема приведенная на рис. 13

При очистке больших объемов воздуха фильтры ФяС могут устанавливаться в секции складчатого фильтра типа ССФ [ 2 ], которая обеспечивает очистку воздуха от 1900 м 3 /ч до 17100 м 3 /ч. Секции ССФ оснащены специальными прижимами для надежного уплотнения фильтров ФяС в конструкции ССФ, а также штуцерами для подключения приборов контроля их сопротивления.

Выпускается также модифированный вариант секции ССФ - ССФ(К), который дооснащен элементами для Рис.12 Модуль воздухораспеределительный типа МВ Рис.14 Высоко- производительный фильтр типа ФяС-МП установки фильтров предварительной очистки типа ФяК с глубиной карманов не более 350 мм или фильтров ФяС-К.

Как указывалось выше выпускаются также высокопроизводительные НЕРА фильтры типа ФяС-МП, имеющие более высокоразвитую фильтрующую поверхность, за счет установки миниплиссированных фильтрующих пакетов в корпусе под острым углом к направлению воздушного потока.

Эти фильтры применяются в стесненных условиях.

Фильтры ФяС-МП могут также устанавливаться в секциях ССФ, с производительностью от 3200 м 3 /ч до 28 800 м 3 /ч.

Для решения очень сложных задач создания сверхчистых помещений классов ИСО3 и ИСО2 применяются выпускаемые ULPA фильтры типа ФяС-U [ 2 ]. Конструктивно эти фильтры изготавливаются с миниплиссированными фильтрующими пакетами и применением нитевых сепараторов.

Эти фильтры устанавливаются непосредственно в чистом помещении или сверхчистых зонах в специальных потолочных конструкциях или модулях.

Заключение

Большое многообразие задач очистки приточного воздуха в системах вентиляции и кондиционировании воздуха породило создание широкой гаммы воздушных фильтров различных конструкций и классов по эффективности очистки.

Предприятие производит полную номенклатуру воздушных фильтров, позволяющих решать любые задачи очистки воздуха от самых простейших до самых сложных.

Мы будем рады оказать вам помощь в решении возникающих перед вами задач.

Ваши запросы вы можете направлять на наш e-mail.

Используемая литература

  1. ГОСТ Р EN 13779-2007 «Вентиляция в нежилых зданиях»
  2. Каталог оборудования предприятия «Фильтры воздушные и пылеуловители» ( «продукция» - « полный каталог»).
142211 г. Серпухов, Московской обл., ул. 1-я Московская, 46. офис 210 телефон (4967) 76-09-40 filter-f@yandex.ru