Techniki oczyszczania powietrza wentylacyjnego

Techniki oczyszczania powietrza wentylacyjnego

„Świeże” powietrze napływające do obiektów w Polsce nie zawsze zasługuje na tę nazwę. W powietrzu znajduje się m.in. bioaerozol, w tym zarodniki grzybów, bakterie i wirusy oraz cząstki pyłu zawieszonego. Dlatego jeśli obiekt już jest wyposażony w system wentylacji mechanicznej, warto zastosować techniki oczyszczania powietrza zewnętrznego.

Szczególnie groźne, ze względu na silny negatywny wpływ na układ oddechowy, są cząstki o wielkości poniżej 2,5 μm (tzw. PM2.5), a wśród nich te zawierające benzopiren. W Polsce dopuszczalne średniodobowe stężenie pyłów PM 2,5 wynosi 25 μg/m3, zaś średnioroczne – 20 μg/m3 (od 2020 r.). W polskich przepisach określono też dopuszczalną zawartość benzopirenu w pyle PM10 – zaledwie 1 ng/m3 (0,001 μg/m3). Napływające do pomieszczeń z zewnątrz czynniki biologiczne – głównie zarodniki grzybów, ale też bakterie i wirusy – wpływają na funkcjonowanie układu oddechowego. Jednym z zasadniczych problemów jest to, że nasilają objawy astmy i alergii – zarodniki grzybów są silnymi alergenami.

Nic dziwnego, że inwestorzy – szczególnie ci odpowiadający za jakość powietrza, którym oddychają osoby wrażliwe, np. dzieci, osoby chore lub starsze – poszukują rozwiązań, które zapewnią odpowiednią jakość powietrza wentylacyjnego.

Jak uzupełnić istniejący system wentylacyjny?

W ostatnich latach na rynku karierę robią mobilne oczyszczacze powietrza, oparte o kompleksowe rozwiązania usuwania i dezaktywacji zanieczyszczeń z pomieszczeń. Ich dużą zaletą jest możliwość pracy w dowolnym pomieszczeniu, niezależnie od zastosowanego systemu wentylacyjnego. Chętnie zatem stosuje się je na przykład w mieszkaniach w budynkach wielorodzinnych, z wentylacją grawitacyjną. Jednak każde pomieszczenie musi mieć własny oczyszczacz, który dodatkowo pracuje na powietrzu obiegowym (tym, które do pomieszczenia już napłynęło). Natomiast jeśli w obiekcie już działa system wentylacji mechanicznej opartej o centralę wentylacyjną (np. rekuperacyjną), lepiej zastosować modułowe rozwiązanie systemowe.

W działającej instalacji wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej montuje się po prostu dodatkowy podzespół, którego rolą jest wyłącznie oczyszczanie powietrza. Z użytkowo-eksploatacyjnego punktu widzenia rozwiązanie to ma dwie zalety. Po pierwsze, wystarczy jeden moduł na całą instalację, montowany centralnie (zwykle na kanale za centralą wentylacyjną) i nie wpływający na aranżację pomieszczeń. Po drugie, moduł ten pracuje na powietrzu zewnętrznym. Do pomieszczeń dopływa zatem powietrze już oczyszczone.

Techniki oczyszczania powietrza stosowane w rozwiązaniach modułowych

Na rynku można spotkać moduły, stosujące różne techniki oczyszczania powietrza.

Pierwszym sposobem jest oczyszczanie powietrza na mechanicznych filtrach włókninowych (tkaninowych). Najczęściej, ze względu na wysoką skuteczność, stosuje się filtr HEPA (High Efficiency Particulate Absorber). Filtr ten usuwa z powietrza bakterie, aerozole, dym czy pyły PM 2,5. Skuteczność filtra HEPA określa się zgodnie z normą  PN-EN 1822:2009 Wysokoskuteczne filtry powietrza (EPA, HEPA i ULPA). Zgodnie z jej zapisami, filtr HEPA usuwa cząsteczki o średnicy 0,3 μm ze skutecznością 99,97%. Jest to ta średnica cząstek, dla których filtr działa najsłabiej. Moduł z filtrem HEPA wymaga zwykle dodatkowego, własnego wentylatora.

Wiem więcej: filtry HEPA w instalacjach wentylacji mechanicznych

Drugim sposobem, choć działającym tylko na aerozol biologiczny, jest zastosowanie promieni UV. Pod względem dezynfekcji powietrza najskuteczniejsze jest promieniowanie UV-C o długości fali 250-280 nm (optimum: 265 nm). Moduł ma formę zamkniętej w odpowiedniej obudowie lampy, w której najczęściej wykorzystuje się światło o długości fali 254 nm. Lampę UV najlepiej montować jeszcze przed centralą – wówczas dodatkowo chroni się wymienniki centrali przed rozwojem mikroorganizmów.

Więcej wiadomości: lampy UV-C w instalacjach wentylacyjnych

Trzecim rozwiązaniem są tzw. elektrofiltry, czyli rozwiązania wykorzystujące własności pola elektrycznego. W takim urządzeniu działają dwa mechanizmy, oba jednak oparte o to, że przepływające cząstki uzyskują ładunek elektryczny w procesie tzw. wyładowań koronowych. Po pierwsze, pole elektryczne wytwarzane przez urządzenie ładuje cząstki zanieczyszczeń fizycznych (pyłów). Dzięki temu są one przyciągane do odmiennie naładowanych elementów filtra (zależnie od rozwiązania technicznego – elektroda lub separator). Po drugie, w polu elektrycznym powstają silnie aktywne cząstki OH-, tzw. wolne rodniki. Wchodzą one w reakcję z białkami w komórkach grzybów i bakterii czy otoczce wirusa. „Kradnąc” cząstki wodoru (H+) z białka, powodują degenerację komórki lub wirusa – patogen traci swoje zjadliwe własności. Produktem ubocznym reakcji jest woda (H2O – powstaje z połączenia grupy OH- i wodoru, H+).

Dodatkowe informacje: elektrofiltr w rekuperacji

Techniki oczyszczania – problemy użytkowe

Żadna z technik oczyszczania powietrza nie jest wolna od ograniczeń.

W przypadku filtrów HEPA zasadniczym problemem jest zwiększenie oporów przepływu instalacji. Duży opór na filtrze HEPA jest pochodną jego skuteczności (bardzo mały prześwit oczek tkaniny) i jest nieunikniony. Moduły z filtrem HEPA powinny więc mieć własny wentylator. Alternatywna praca wentylatora centrali na biegu wyższym niż przewidywał projekt może spowodować głośniejszą pracę i szybsze zużycie tego podzespołu. Dodatkowa moc pobierana przez wentylator – niezależnie, czy własny moduł HEPA, czy wyższy bieg wentylatora w centrali – powoduje większe zużycie energii. Problem ten można częściowo zniwelować, w okresach niższego zanieczyszczenia powietrza stosując by-pass (czyli nie korzystając z modułu). Drugim zagadnieniem jest konieczność stosunkowo częstej wymiany filtra, który nie należy do rozwiązań tanich.

Lampy UV – poza tym, że nie usuwają z powietrza pyłu zawieszonego – nie są obojętne dla zdrowia człowieka. Promieniowanie UV-C, zależnie od stężenia, może podrażniać lub uszkadzać powierzchnię skóry czy oczu. Dlatego tak ważne jest, by lampa UV jako podzespół w instalacji była zamknięta w specjalnej obudowie. Nie może występować zagrożenie bezpośredniego oddziaływania na ludzi, np. technika dokonującego przeglądu instalacji. Drugim problemem jest ograniczona żywotność lamp (do 10 tys. godz. roboczych).

W przypadku elektrofiltra należy wskazać na dwa zagadnienia. Po pierwsze, urządzenie do działania wymaga niewielkiej (ok. 20 W) ilości prądu, co oznacza konieczność doprowadzenia zasilania oraz wyższe (choć nieznacznie) zużycie prądu. Drugim zagadnieniem jest usuwanie zgromadzonych w filtrze zanieczyszczeń. Jeśli mają być usunięte z elektrody osadczej, jest to uciążliwe pod względem eksploatacyjnym. Dlatego lepszym rozwiązaniem jest separator, który łatwo może wymontować i opróżnić sam użytkownik. Ostatnim, najpoważniejszym problemem jest powstawanie w procesie wyładowania koronowego ozonu. Ozon w ilościach większych niż 100 μg/m3 (zalecenie WHO) podrażnia spojówki i błony śluzowe dróg oddechowych. Może to powodować problemy z oddychaniem, funkcjonowaniem płuc oraz nasilaniem dolegliwości istniejących chorób układu oddechowego (np. astmy). Dlatego urządzenia do elektrofiltracji powinny zapewniać jak najniższą emisję ozonu.

Warto przeczytać także:

2 Thoughts to “Techniki oczyszczania powietrza wentylacyjnego”

  1. Jacek Janota-Bzowski

    trzeba poprawić jednostkę na µm:
    „Zgodnie z jej zapisami, filtr HEPA usuwa cząsteczki o średnicy 0,3 mm ze skutecznością 99,97%.”
    Pozdrawiam

    1. redakcja SI

      Dziękujemy za uwagę. Jednostka została poprawiona.

      Pozdrawiam,
      Joanna Ryńska / redakcja Strefy Instalatora

Leave a Comment