فیلترهای هوای صنعتی از چه موادی تشکیل شده اند و کاربرد آنها چیست؟

فیلترهای هوای صنعتی از چه موادی تشکیل شده اند و کاربرد آنها چیست؟

فیلترهای هوای صنعتی دستگاه هایی هستند که برای حذف ذرات جامد و آلاینده های مولکولی به منظور بهبود کیفیت هوا در یک سیستم یا محیط طراحی شده اند. فیلترهای هوا معمولا یک قاب محکم، نوعی الیاف مخصوص فیلتر چندلایه تشکیل شده اند که برای جلوگیری از نشتی بین قاب و محیط مهر و موم می شوند. بعضی از فیلترها همچنین ممکن است دارای یک محافظ روی فیلتر ، صفحه ای متصل به فیلتر برای محافظت از کاغذها هنگام کار، و یا واشر برای جلوگیری از نشت بین قاب فیلتر و محفظه آن می باشد.

تصویر زیر این مولفه ها را روی یک فیلتر هوا معمولی نشان می دهد.

این تصویر همچنین عملکرد فیلتر هوای معمولی را نشان می دهد: هوا به سمت بالادست جریان می یابد، آلودگی ها از بین می روند و هوای تمیز از سمت پایین دست خارج می شود.

درحالی که اکثر فیلترهای هوا اجزای مشترکی با فیلتر مربع شکل فوق دارند، ممکن است خود فیلترها به اشکال مختلف و متناسب با کیفیتهای منحصر به فرد سیستم فیلتراسیون ساخته شوند. فاکتورهای فرم معمول شامل فیلترهای کیسه ای، فیلترهای کارتریج و فیلترهای حصیری می باشد.

روش های تصفیه

فیلترهای هوا را می توان براساس روش فیلتراسیون در سه گروه مکانیکی، الکترواستاتیک و الکترونیکی طبقه بندی کرد.

فیلتراسیون مکانیکی

فیلترهای مکانیکی به سادگی آلودگی های موجود در محیط فیلتر را گرفته و بسته به اندازه ذرات فیلتر شده می توانند به سه روش مختلف کار کنند:

صافی ذرات هنگامی اتفاق می افتد که ذرات آلاینده بیشتر از فضای بین الیاف فیلتر عبور می کنند و باعث جمع شدن آنها در محیط فیلتر می شوند. صافی برای فیلتر کردن ذرات بزرگتر مانند پرز یا مو موثر است.
رهگیری هنگامی اتفاق می افتد که ذرات به دنبال جریان هوا، با الیاف فیلتر تماس بگیرند و به دلیل نیروی وندر وال، که جاذبه مولکولی موجود را توصیف می کند، در آنجا محبوس شوند.

انتشار جریان هوا هنگام فیلتر کردن ذرات بسیار کوچک موثر است و اغلب توسط فیلترهای HEPA (High-efficiency particulate air) ULPA (Ultra Low Particulate Air) استفاده می شود. در انتشار ذرات به قدری کوچک هستند که به طور نامنظم داخل جریان هوا حرکت می کنند و باعث می شوند که به الیاف فیلتر گیر کنند.

فیلتراسیون الکترواستاتیکی

فیلترهای الکترواستاتیک از الیاف با بارالکتریکی استفاده می کنند که ذرات معلق در هوا را جذب و به دام می اندازد. این فیلترها معمولا از الیاف پلی پروپیلن یا پلی اورتان تشکیل شده است. فیلترهای الکترواستاتیک قادر به فیلتر 94 – 96% از ذرات آلاینده در شرایط مناسب کار هستند.

فیلتراسیون الکترونیکی

فیلترهای الکترونیکی از مجموعه ای از الکترودها داخل شبکه فیلتر تشکیل شده اند. وقتی جریان به الکترودها وارد می شود، ذراتی که به فیلتر وارد می شوند باعث ایجاد قوس ولتایی می شوند و بار مثبت به خود می گیرند. سپس ذرات جذب و در گروهی با بار منفی از الکترودها یا یک پد جمع کننده یکبار مصرف و قابل تمیز کردن، گیر می افتند. فیلترهای الکترونیکی در فیلتر کردن ذرات بسیار کوچک موثر هستند اما در مقایسه با انواع مکانیکی پر سر و صدا و گران هستند و سرویس کردن آنها نیز دشوار است.

اندازه ذرات

همانطور که در بالا بیان شد، اندازه آلاینده هایی که باید فیلتر شوند، تاثیر زیادی در انتخاب نوع فیلتر و نوع کاغذها دارد، به خصوص هنگام کار با فیلترهای مکانیکی. نمودار زیر دامنه اندازه آلاینده های معمول هوا را نشان می دهد.

انواع الیاف فیلتر

یک فیلتر هوا بسته به کاربرد مورد نظر و نوع و اندازه ذره ای که باید فیلتر شود، ممکن است یکی از انواع مختلفی از فیلترهای تصفیه را داشته باشد. انواع الیاف رایج در زیر شرح داده شده است:

•  اکریلیک: از پلیمرهای مصنوعی حاوی حداقل 85% ماده اکریلونیتریل ساخته شده است.
•  کربن فعال /زغال چوب : بعضا به عنوان فیلترهای شیمیایی یاد می شود. کربن فعال نوعی کربن دانه ای بسیار جاذب است که برای فیلتر کردن ذرات کوچک، بوها و سایر آلاینده ها آغشته به روغن استفاده می شود.
•  صفحات آلومینیومی: برای فیلتر کردن ذرات بزرگ و قابل مشاهده استفاده می شود. این فیلترها اغلب در کنار فن هایی که حداکثر جریان هوا را ایجاد می کنند، لازم است استفاده شوند.
•  الیاف فایبرگلاس: از چگالی شیب برای به دام انداختن ذرات کوچک استفاده می کنند.
•  کاغذ: از الیاف فشرده برای فیلتر کردن ذرات کوچک استفاده می کند.
•  کف پلی اورتان:  برای بسیاری از کاربردهای فیلتراسیون ایده آل است. این فیلترها برای استفاده عمومی ایمن هستند، آلرژی زا و سمی نیستند و اغلب به عنوان فیلتر فن استفاده می شوند.
•  الیاف های پلیمری یا پنبه ای: در بسیاری از موارد برای تصفیه هوا معمول هستند این الیاف از پلی استر و پنبه تشکیل شده است که با اتیلن وینیل کلراید یا پلی وینیل استات مخلوط می شود.

الیاف فیلتر را می توان با توجه به تعداد لایه های ماده موجود در آن تعیین کرد. به عنوان مثال، یک فیلتر یک لایه شامل یک لایه الیاف است، در حالی که فیلتر 5 لایه شامل پنج لایه مشابه از آن الیاف است.

MERV (maximum efficiency reporting value)

بعضی از فیلتر ها ممکن است با حداکثر میزان بازدهی ارائه شوند به این نوع فیلتر ها MERV (maximum efficiency reporting value) می گویند، که عملکرد دستگاه های تصفیه هوا و فیلترها را با استفاده از آن درجه بندی می کنند. درجه بندی MERV اغلب به سیستم های بزرگ تصفیه هوا داده می شود که برای تهیه فیلتراسیون کل خانه یا یک ساختار طراحی شده اند، در حالی که فیلترهای کوچک معمول با درجه هوای پاک (Clean air delivery rate) CADR ارائه می شوند. به فیلتری که می تواند آلاینده های کوچکتر را با کارایی بالاتر فیلتر کند، درجه MERV بیشتری داده می شود.

به عنوان مثال فیلتر MERV 20 (بهترین رتبه بندی ممکن) قادر به حذف حداثل 99/99 % ذرات کوچکتر از 0.3 میکرومتر را دارد. این نوع ذرات شامل تمام ذرات دود، گرد و غبار کربن، نمک و ویروس ها را شامل می شود. فیلتر MERV 20 می تواند برای مصارف حیاتی مانند تولید دارو، اتاق های استریل و ساخت وسایل الکترونیکی مناسب باشد. در مقابل فیلتر MERV 4 (کمترین رتبه ممکن) فقط برای حذف برخی ذرات بزرگ از 10 میکرومتر درجه بندی می شود. این ذرات شامل خزه، گرده، کنه ها، ذرات گرد و غبار بزرگ و الیاف را شامل می شوند. فیلتر MERV 4 برای مصارف مسکونی مانند فیلترهای تهویه مطبوع مناسب است.

فیلترهای HEPA

فیلترهای ذرات معلق با کارایی بالا یا همان HEPA فیلترهای تخصصی هستند که مطابق با استانداردهای وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) هستند. به طور کلی فیلترهای HEPA باید قادر به حذف 99.97% ذرات بزرگتر از 0.3 میکرومتر باشند. این فیلترها با فیلترهای ذرات هوای بسیار کم (ULPA) ارتباط نزدیک دارند.

همه فیلترهای HEPA فیلترهای یکبار مصرف و سخت و محکم هستند که به طور معمول دارای محیطی متشکل از الیاف فایبرگلاس بافته شده، دارند. از آنجا که الیاف این نوع فیلترها به صورت نامنظم ساخته می شود به عنوان یک فیلتر عمیق عمل می کند، که ذرات در کل محیط فیلتر حفظ می شوند نه فقط در سطح فیلتر.

کاربردها

فیلترهای هوا را می توان در هر کاربردی که نیاز به استفاده از هوای پاک دارد، به کار گرفت. دستگاه ها و مکانهایی که از فیلتر استفاده می کنند شامل اتومبیل، توربین گاز، تهویه هوا، ساختمانهای صنعتی و تجاری، بیمارستان ها، جاروبرقی و تجهیزات پردازش مواد غذایی می باشد.

در جدول زیر برخی از برنامه های رایج و نیازهای تقریبی فیلترها ذکر شده است:

استانداردهای فیلترهای هوای فشرده

فیلترهای هوا ممکن است با استفاده از استانداردهای مختلف از جمله موارد زیر درجه بندی شوند:

• BS EN 1822 : استاندارد اروپایی برای فیلترهای HEPA/ULPA
• BS EN ISO 16890-1 : فیلترهای هوا برای تهویه عمومی، مشخصات فنی، الزامات و سیستم طبقه بندی براساس کارایی ذرات معلق (ePM)
• ISO 14644 : اتاق های استریل و محیط های مرتبط

منبع:

• www.globalspec.com