Filtracja i oczyszczanie powietrza (cz. 3.)

W wyniku zaprojektowania i wykonania odpowiedniego systemu filtracji powietrza oraz jego prawidłowej konserwacji obniża się ilość zanieczyszczeń w powietrzu wentylacyjnym, co prowadzi, w porównaniu z systemem o niższej skuteczności filtracji, do:

• efektywniejszej pracy urządzeń uzdatniających powietrze, na których w mniejszym stopniu osadzają się zanieczyszczenia, wytrącone z strumienia przepływającego powietrza,
• zmniejszonej depozycji cząstek wewnątrz przewodów wentylacyjnych,  
• zmniejszonego dopływu do klimatyzowanego lub wentylowanego pomieszczenia zanieczyszczeń pochodzących ze środowiska zewnętrznego takich, jak: pyłki roślin, zarodniki grzybów pleśniowych, cząstki stałe, substancje gazowe oraz drobnoustroje,
• poprawy samopoczucia lub niepogarszania stanu zdrowotnego użytkowników pomieszczeń.
•  

Żeby te cele osiągnąć, niestety nie wystarczy zainstalować jeden lub dwa filtry na wlocie powietrza do instalacji i/lub w centrali klimatyzacyjnej. Wynika to z ograniczonej skuteczności zatrzymywania zanieczyszczeń, filtry te nie są w stanie ochronić ludzi przed niesionymi przez strumień nawiewnego powietrza zanieczyszczeniami, a instalowanie filtrów dokładnych w typowych instalacjach, jak najbliżej pomieszczenia, nie jest jeszcze rozpowszechnione i raczej, w powszechnej opinii, jest uważane za zbędne [1].

W doborze odpowiedniego filtra dla potrzeb instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, mającego chronić urządzenia, obecnie stosowane jest zalecenie zawarte w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [2], w którym stwierdza się, że:

Urządzenia wentylacji mechanicznej i klimatyzacyjnej powinny być zabezpieczone przed zanieczyszczeniami znajdującymi się w powietrzu zewnętrznym, a w szczególnych przypadkach w powietrzu obiegowym (recyrkulacyjnym), za pomocą filtrów:

1. nagrzewnice, chłodnice i urządzenia do odzyskiwania ciepła – co najmniej klasy G4,
2. nawilżacze – co najmniej klasy F6, określonych w Polskiej Normie dotyczącej klasyfikacji filtrów powietrza.

Jak można zauważyć, zgodnie z ideą autorów rozporządzenia, zadaniem tych filtrów nie jest oczyszczanie powietrza ze względu na dobre samopoczucie lub niepogarszanie stanu zdrowotnego użytkowników pomieszczeń.

Jeżeli, ze względu na niską skuteczność nie zostaną zatrzymane drobne frakcje pyłów, jeśli drobnoustroje nie zostaną zatrzymane w inny sposób niż mechaniczny (bo tak pracują włókninowe filtry powietrza, gdyż nie mają zdolności biobójczych), do pomieszczeń może dostać się wiele drobnych pyłów, np. alergizujących oraz wiele gatunków drobnoustrojów, w tym także te potencjalnie patogenne.

Nowe podejście do problemu zestawiania filtrów powietrza w system filtracji można znaleźć w PN-EN 13779:2007 [3]. Zgodnie z tą normą, w zależności od klasy jakości powietrza zewnętrznego dla danej lokalizacji rozpatrywanego obiektu oraz w zależności klasy jakości powietrza wewnętrznego. Trzystopniowa klasyfikacja jakości powietrza zewnętrznego, w zależności od stopnia zapylenia powietrza, oznaczona jest symbolem ODA (w polskim omówieniach tej normy stosuje się skrót ZEW) i numerowana od klasy ODA1 (ZEW1) do ODA3 (ZEW3).

We wcześniejszych wersjach tej normy, np. z 2005 r., sklasyfikowano jakość powietrza zewnętrznego w oparciu o skalę 5-stopniową. Natomiast klasyfikacja jakości powietrza wewnętrznego jest czterostopniowa – od klasy IDA1 (WEW1) do IDA4 (WEW4).

Głównym zatem kryterium doboru filtrów powietrza w instalacji jest spełnienie wymagań dotyczących jakości powietrza wewnętrznego w budynku, z uwzględnieniem stanu zanieczyszczenia powietrza zewnętrznego przez zastosowanie jego klas jakości ZEW. Wymiarowanie sekcji filtracyjnej powinno być wynikiem optymalizacji, uwzględniającej określone warunki w budynku, takie jak czas pracy instalacji w ciągu doby, zanieczyszczenie powietrza zewnętrznego, wewnętrzne źródła zanieczyszczeń itp. Zalecane w normie PN-EN 13779:2007 klasy filtrów zamieszczono w tabeli  3.

Ze względu na konieczność usuwania z doprowadzanego do instalacji powietrza zewnętrznego zanieczyszczeń pyłowych lub gazowych lub obu tych rodzajów zanieczyszczeń jednocześnie, niezwykle istotne jest, aby podczas projektowania systemu filtracji powietrza, dostosować klasy filtrów powietrza do przewidywanego zanieczyszczenia powietrza zewnętrznego. Z drugiej strony, dobór filtrów powietrza musi odpowiadać wymaganiom dotyczącym oczekiwanej czystości powietrza wewnętrznego.

Takie podejście do doboru filtrów powietrza znalazło swoje odzwierciedlenie w normie PN-EN 13779:2007 [3] (tab. 3.). Dla porównania w tej tabeli zamieszczono także wymagania dotyczące doboru filtrów powietrza przedstawione w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych [2].

W PN-EN 13779:2007 [3] zwrócono uwagę na następujące aspekty projektowania, wykonania i eksploatacji systemów filtracji [1]:

• w przypadku stosowania filtrów o klasie F7 lub wyższej zaleca się zwrócić szczególną uwagę na szczelność zarówno budynku, jak również centrali klimatyzacyjnej,
• filtr wstępny jest stosowany w celu oczyszczenia powietrza zewnętrznego, instalowany na wlocie powietrza do centrali pomaga utrzymać w czystości urządzenia, jego zastosowanie wydłuża czas pracy drugiego filtra, ale jednocześnie zwiększa koszty instalacji i eksploatacji systemu,  
• w sytuacji, gdy zastosowano jedynie jeden filtr powietrza, należy go zainstalować za wentylatorem (na wylocie z centrali),  
• w sytuacji, gdy zastosowano dwa lub więcej stopni filtracji, pierwszy filtr powinien znajdować się przed, a drugi – za urządzeniami uzdatniającymi powietrze w centrali, filtry węglowe zaleca się stosować w obiektach zlokalizowanych na obszarach sklasyfikowanych jako ZEW 3; filtry węglowe są także dobrym rozwiązaniem dla obszarów o klasie jakości powietrza zewnętrznego ZEW 2 w przypadku występowania wysokiego stężenia zanieczyszczeń gazowych w powietrzu zewnętrznym,  
• filtry węglowe, poprzedzone filtrem wstępnym, powinny być instalowane przed filtrem klasy F7 lub F8; ze względu na konieczność ochrony filtra węglowego przed zawilgoceniem, wilgotność względna powietrza powinna być niższa niż 80%,  
• w obiektach zlokalizowanych na obszarach o bardzo dużym zanieczyszczeniu powietrza zewnętrznego (ZEW 3), np. region uprzemysłowiony lub teren w pobliżu lotnisk, może okazać się potrzebne zamontowanie filtra elektrostatycznego; w przypadku, gdy wyższe stężenie zanieczyszczeń w powietrzu zewnętrznym występuje okresowo, zaleca się wykonać obejście takiego filtra i prowadzić ciągły monitoring jakości powietrza,  
• wymianę filtra przeprowadza się na podstawie wielkości obłożenia filtra pyłem, wskazanej przez osiągnięcie końcowego spadku ciśnienia powietrza na filtrze; jednak, ze względów higienicznych, filtry stosowane jako pierwszy stopień filtracji nie powinny dłużej pracować niż przez jeden rok; filtry będące drugim lub trzecim filtracji nie powinny być używane dłużej niż przez 2 lata; jeśli przez cały czas pracy instalacji można zagwarantować, że filtry nie będą stosowane w warunkach niedopuszczających do ich zawilgocenia, czas ich użytkowania może zostać przedłużony, aż do momentu, gdy spadek ciśnienia powietrza przepływającego przez dany filtr będzie niższy niż zdefiniowany jako maksymalny; w takim przypadku zaleca się prowadzić kontrole wizualną i monitoring spadku ciśnienia,  
• w celu zminimalizowania ryzyka rozwoju drobnoustrojów, instalacja powinna być tak zaprojektowana, aby wartość wilgotności względnej była niższa od 90%, z wyjątkiem krótkich okresów wyjątkowych warunków pogodowych i aby średnia wartość wilgotności względnej w ciągu trzech dni była niższa niż 80% we wszystkich częściach systemu, włączając filtry powietrza,  
• ze względów higienicznych, powietrze zewnętrzne powinno być oczyszczane przez dwustopniowy system filtracji (przynajmniej dla klas jakości powietrza wewnętrznego WEW1 oraz WEW2); pierwszy filtr na wlocie powietrza (filtr wstępny) powinien być klasy F5, choć preferowana jest klasa F7; jako drugi stopień filtracji powinno zastosować się filtr klasy co najmniej F7, choć preferowana jest klasa F9; jeśli zaprojektowano jednostopniową filtrację powietrza, minimalne wymaganie to zastosowanie filtra klasy F7,

• w przypadku zastosowania recyrkulacji powietrza, aby chronić elementy instalacji przed zanieczyszczeniem należy zastosować filtr powietrza klasy co najmniej F5, jednak zawsze wtedy, gdy jest to możliwe; filtr powietrza obiegowego powinien być tej samej klasy, co filtr umieszczony w głównym strumieniu powietrza,  
• w celu ochrony systemu powietrza wywiewanego i wyrzutowego należy zastosować filtr klasy co najmniej F5,  
• w przypadku zainstalowania regeneracyjnego wymiennika ciepła, powietrze wywiewane z pomieszczenia przed napływem na wymiennik należy oczyszczać za pomocą filtra takiej samej klasy, jaka jest zastosowana w celu oczyszczania powietrza zewnętrznego,  
• filtr pierwszego stopnia filtracji należy wymieniać po 2000 godzinach pracy lub nie rzadziej niż raz na rok,  
• filtr drugiego stopnia filtracji, jak również filtr powietrza wywiewanego lub obiegowego, powinien być wymieniany po 4000 godzinach pracy lub nie rzadziej niż raz na 2 lata,  
• ze względów higienicznych, wymianę filtrów należy przeprowadzać na jesieni po sezonie największego pylenia oraz występowania zarodników grzybów pleśniowych; jeśli wymagania dotyczące wymiany filtrów są bardziej rygorystyczne, filtry mogą być także wymieniane na wiosnę po sezonie grzewczym w celu wyeliminowania zapachowych produktów spalania,  
• wymianę filtrów należy przeprowadzać bardzo ostrożnie – w celu przeciwdziałania uwalniania się zatrzymanych na filtrze zanieczyszczeń; zalecane jest używanie odzieży ochronnej, wymienniki służące do odzyskiwania ciepła zawsze powinny być chronione za pomocą filtra o klasie co najmniej F7; obrotowy wymiennik ciepła powinien być wyposażony w sekcję czyszczącą.  

Natomiast zgodnie z zaleceniami zamieszczonymi w [5] wymienia się następujące higieniczne wymagania dla filtrów powietrza:

• szczelność zamocowania filtra w centralach, określona podczas testu ciśnieniowego 400 Pa, powinna odpowiadać wartościom przedstawionym w PN EN 1886:2001 [4] (tab. 4.),
• uwalnianie włókien z materiału filtracyjnego nie może przekroczyć wartości 0,01/cm³,
• media filtracyjne nie mogą być impregnowane szkodliwymi dla zdrowia ludzi biocydami.  
•  

W części czwartej będą zawarte informacje m.in. dotyczące podstawowych wymagań przy odbiorze instalacji zawierających filtry powietrza.

Literatura

1. Charkowska A., Czystość przewodów wentylacyjnych – wpływ na efektywność działania instalacji i zdrowie człowieka, IX Konferencja pt. „Efektywność Energetyczna urządzeń i instalacji”, Chłodnictwo & Klimatyzacja, Warszawa 2007.
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU Nr 75, poz. 69.).
3. PN-EN 13779:2005 Wentylacja budynków niemieszkalnych – Wymagania dotyczące właściwości instalacji wentylacji i klimatyzacji (ang.).
4. PN EN 1886: 2001 Wentylacja budynków – Centrale wentylacyjne i klimatyzacyjne – Właściwości mechaniczne.
5. Performance Criteria of Buildings for Health and Comfort, ISIAQ-CIB Task Group TG 42, Final Draft January, 2003.

Pełny wykaz literatury w cz. 1.