Absoliutaus valymo oro filtrai

Absoliutaus valymo oro filtrai – EPA, HEPA, ULPA

Įsigaliojus standartui EN 1822:2010 „Aukšto efektyvumo oro filtrai (EPA, HEPA ir ULPA)“ Europa žengė svarbų žingsnį švaresnės gamybos ir aplinkos link. Šį standartą sudaro penkios dalys, kurios apibrėžia svarbiausias EPA/ULPA/HEPA filtrų charakteristikas:

1. Klasifikavimas, naudojamų charakteristikų bandymai, ženklinimas (EN 1822-1:2010);
2. Aerozolio gamyba, matavimo įranga, dalelių skaičiavimo statistika (EN 1822-2:2010);
3. Plokščiųjų filtravimo medžiagų bandymai (EN 1822-3:2010);
4. Filtro elementų nesandarumo nustatymas (žvalgos metodas) (EN 1822-4:2010);
5. Filtro elementų efektyvumo nustatymas (EN 1822-5:2010).

Absoliutaus valymo oro filtrai yra naudojami beveik visuose procesuose, kurie reikalauja sterilumo. Jie yra sukurti valyti sausą orą, kurį išvalo ne mažesniu nei 89% efektyvumu:

• EPA – efektyvaus dalelių sulaikymo oro filtrai (efficiency particulate air filters) 0,3 mikrometro dydžio daleles sulaiko nuo 89% iki 99,50% efektyvumu;
• HEPA – aukšto efektyvumo dalelių sulaikymo oro filtrai (high efficiency particulate air filters) 0,3 mikrometro dydžio daleles sulaiko nuo 99,95% iki 99,9995% efektyvumu;
• ULPA – labai mažo dalelių pralaidumo oro filtrai (ultra low penetration air filters) 0,3 mikrometro dydžio daleles sulaiko nuo 99,99995% iki 99,999995% efektyvumu.

Absoliutaus valymo filtrų klasifikavimas nurodytas 1 lentelėje.

1 lentelė. Aukšto ir labai aukšto efektyvumo filtrų klasifikavimas pagal EN 1822 standartą

• Filtro rėmas. Tvirtas ir sandarus filtro rėmas ne tik laiko filtravimo medžiagą savo vietoje, bet taip pat ją apsaugo nuo išorinių veiksnių bei padeda oro srautui pasiskirstyti tolygiai. Filtro rėmas gali būti gaminamas iš įvairių medžiagų, tokių kaip cinkuotas plienas, nerūdijantis plienas, fanera, medžio drožlių plokštės, aliuminis ar plastikas. EPA/HEPA ir ULPA filtrai dažniausiai projektuojami su aliuminio, cinkuoto plieno arba medžio drožlių plokščių rėmu.
• Filtravimo medžiaga. Tai pluoštinė medžiaga dažniausiai gaminama iš tankiai suspaustų stiklo keramikos pluoštų. Ji yra suklostuojama taip, kad susidarytų kuo didesnis filtravimo paviršiaus plotas.
• Separatorius. Separatoriai naudojami tam, kad išlaikytų atstumą tarp klosčių. Jų pagalba filtras įgauna savo maksimalų filtravimo plotą. Separatoriai dažniausiai gaminami „minipleat“ gamybos principu, kai klostės yra suklostuojamos panaudojant „hot melt“ technologiją, kuri atskiria filtravimo medžiagos klostes karštais klijais.
• Rišamoji medžiaga yra naudojama tam, kad filtruojanti medžiaga būtų pritvirtinta prie rėmo. Ji gali būti pagaminta iš kelių skirtingų klijų – epoksidiniai klijai, silikonas arba poliuretanas.
• Tarpinė. Ši, ant rėmo esanti medžiaga užtikrina, kad oras pratekėtų tiesiai pro filtravimo medžiagą, o ne pro nesandarius filtro kraštus. Tarpinės pagalba ne tik sutrumpėja oro tekėjimo kelias, bet ir sumažinama tikimybė, kad dalelės pratekės už filtro.

Kaip EPA, HEPA, ULPA filtrai veikia?

Dėl naudojamos filtro medžiagos, šie filtrai yra labiau panašesni į vandens filtrus, o ne į membraninius. EPA/HEPA/ULPA filtrai pagauna ore esančias daleles keliais būdais:

• Sieto efektas. Pasireiškia tuomet, kai filtruojančios medžiagos porų dydis yra mažesnis už kai kurių dalelių dydį. Nuo oro srauto yra atskiriamos didelės dalelės (>5 mikrometrų skersmens). Tokio dydžio dalelės yra tiesiog per didelės, kad prasiskverbtų pro tarpus esančius filtravimo medžiagoje. Šiame etape dalelės, esančios >5 mikrometro dydžio, pašalinamos 99,9999% efektyvumu. (1 pav.)

1 pav. Dalelių sulaikymas sieto efektu

•  Inercinis susidūrimas. Oro srovės nukreiptos dalelės yra nešamos link filtruojančios medžiagos. Dalelės dėl mažo dydžio turi sukaupusios savyje inercijos ir negali sekti paskui oro srautą, kuris yra nukreiptas aplink filtruojančią medžiagą.  Dėl inercijos poveikio dalelės susiduria su filtro pluoštu, tokiu būdu pašalinamos 0,5–5 mikrometrų dydžio dalelės. (2 pav.)

2 pav. Dalelių sulaikymas inercinio susidūrimo metu

• Tiesioginis sulaikymas. Kai mažesnės dalelės sekdamos oro srovę yra nešamos pro filtravimo medžiagą, jos gali būti sulaikytos medžiagos porose, kai jų dydis prilygsta medžiagos poros dydžiui. EPA/HEPA/ULPA filtruose šis sulaikymo būdas yra efektyvus dėl didelio filtruojančios medžiagos tankio. Šiame etape yra sulaikomos 0.1–1 mikrometro dydžio dalelės imtinai. (3 pav.)

3 pav. Tiesioginis dalelių sulaikymas

• Difuzija. Difuzijos metu pasireiškia labai mažų dalelių šiluminis judėjimas dar kitaip vadinamas – Brauno judėjimu (Brownian motion). Dalelės susiduria su oro sraute esančiomis dujų molekulėmis, juda netvarkingai, chaotiškai, nuolat keičia kryptį, taip padidinama tikimybę, kad dalelės susidurs su filtruojančia medžiaga. (4 pav.)

4 pav. Dalelių sulaikymas difuzijos metu

EPA, HEPA, ULPA filtrai yra testuojami pagal šiuos kriterijus:

• Slėgio kritimas esant nominaliam oro kiekiui;
• Labiausiai prasiskverbiančio dydžio dalelių (0.3 µm skersmens) bendras sulaikymo efektyvumas;
• Sumontuoto filtro nuotėkio testas (atliekamas H13 ir aukštesnės klasės filtrams).

Priežiūra ir keitimas:

Be privalomo testavimo po gamybos proceso EPA/HEPA/ULPA filtrus būtina atsakingai prižiūrėti jų eksploatavimo metu:

• Periodiškai keisti priešfiltrius. Tokiu būdu yra sumažinamas dalelių srautų krūvis tenkantis EPA/HEPA ir ULPA filtrams;
• Naudojantis diferencialiniu slėgio sensoriumi stebėti slėgio kritimą per filtrą. Kai slėgio perkrytis pasiekia arba viršija gamintojo rekomenduojamą slėgio kritimą, filtrai turi būti pakeisti;
• Reikia periodiškai tikrinti ortakius, kad juose nebūtų kietųjų dalelių arba nuosėdų kiekio padidėjimo, kuris galėtų pažeisti EPA/HEPA/ULPA filtrą;
• Periodiškai tikrinti filtro tarpinę, kuri yra viena iš pirmųjų indikacijų apie filtro būsenos pablogėjimą.

EPA, HEPA, ULPA filtrų naudojimas ir teisingas jų eksploatavimas užtikrina švarią aplinką ir gerą žmogaus savijautą.