Фильтровые навороты

ФИЛЬТРОВЫЕ НАВОРОТЫ

Фильтрация воздуха – один из трёх ключевых аспектов, характеризующих эффективность работы вентиляционной установки (подробнее о трёх основных характеристиках вентсистем можно узнать из нашей статьи «Правильная вентиляция»). Допустим, решились вы при ремонте квартиры установить приточную вентиляции. Встретились со специалистами, тщательно провели зонирование помещения, рассмотрели возможные проекты, оценили производительность установок и выбрали оптимальную, подобрали добросовестного подрядчика. И вот, наконец, ремонт закончен, новенькая приточная вентиляция готова снабжать вас свежим воздухом круглосуточно, - вне зависимости от времени года, без сквозняков и лишнего шума. Но! Стоит вам неправильно подобрать фильтры или не поменять их вовремя, и эффективность системы, а также все ваши материальные, эмоциональные и временны̒е затраты, окажутся равносильны вентилятору на подоконнике.

Бывает такое, конечно. Но, как правило, разумные люди стремятся добиться максимальной отдачи от всего, чем пользуются. И вопросы вентиляции они тоже изучают всесторонне и не ленятся регулярно менять фильтры в установке. Однако зачастую скрупулёзные пользователи впадают в другую крайность, которую можно назвать

ИЗЛИШНЯЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Можно ли отбить мясо для вкусных отбивных огромной двуручной кувалдой? Конечно можно. Но зачем?! Ведь для этой задачи существует специальный аккуратный молоточек. Отличить молоточек от кувалды сможет любой. А вот в вопросах вентиляции не всё так очевидно. В этой статье мы познакомим вас с основными группами и классами воздушных и других типов фильтров и поможем соотнести их эффективность с вашими потребностями. Постараемся объяснить максимально понятно и доходчиво и не загружать вас лишней информацией.

ДЕБРИ ФИЛЬТРАЦИИ

На самом деле, разобраться в этих дебрях вовсе не сложно. Европейские и российские стандарты фильтрации воздуха синхронизированы и выделяют три основные группы воздушных фильтров.

группа ГРУБАЯ ОЧИСТКА
классы G1, G2, G3, G4
Фильтры группы препятствуют попаданию в помещение ВИДИМЫХ ГЛАЗОМ ЗАГРЯЗНЕНИЙ – крупной пыли, насекомых, фрагментов растений, перьев птиц и т.д.

группа ТОНКАЯ ОЧИСТКА
классы M5, M6, F7, F8, F9
Фильтры этой группы не пропускают частицы, величиной от 1 до 10 мкм. К ним относится средняя и мелкая пыль, пух, пыльца растений, споры грибов и даже некоторые бактерии.

группа АБСОЛЮТНАЯ ОЧИСТКА (EPA и HEPA фильтры)
классы E10, E11, E12, H13, H14
Фильтры задерживают любые микроскопические частицы. Улавливается высокоаллергенная пыль (PM2.5), споры плесени, вирусы и бактерии, смог.

В основном фильтры изготавливают из высококачественных полиэстера и стекловолокна. Фильтры выглядят, как ворсистое полотно или пушистая бумага. Чем выше класс фильтра, тем тоньше волокна и тем плотнее они прилегают друг к другу. Казалось бы, чего мудрить: выбрал фильтр тонкой или абсолютной очистки и живи-кайфуй! Но не тут-то было. Многоступенчатыми системами фильтрации некоторые вентиляционные установки оснащаются не просто так…

Представьте себе лесополосу. По одну сторону лесополосы – дачный посёлок, по другую – мегаполис. Со стороны мегаполиса несётся ветер, в котором летит всяческий мусор. В дебрях деревьев застревает крупный мусор – старые газеты, целлофановые пакеты и т.д. А мусор поменьше – пивные банки, пластиковые бутылочки, бумажки, фантики – несёт дальше. Но предусмотрительные жители посёлка посадили не только лесополосу, но ещё и полосу кустарника. И мелкий мусор застревает уже в дебрях кустарника. Жители посёлка любят чистый воздух. Они понимают: когда мусора в дебрях кустарников и деревьев станет слишком много, он станет преградой для воздуха вообще. Поэтому селяне регулярно чистят кусты и лесополосу и заменяют безнадёжно забитые дебри высадкой новых.

Принцип механического удержания загрязняющих частиц используется и в фильтрах. Называется он эффект сита. Во многих случаях, действительно, хватает лишь одной «лесополосы» - одного фильтра в системе. Но если необходима качественная очистка воздуха, применяются ступенчатые системы фильтрации. И описанная выше картина даёт понять, зачем в таких системах нужен второй фильтр: без предварительного задержания крупного сора фильтры тонкой очистки очень быстро забьются. То есть, поток перестанет проходить через них в должном объёме, и производительность вентиляционной системы упадёт. Вы просто перестанете получать свою норму свежего воздуха, заявленную в паспорте установки.

СОПРОТИВЛЕНИЕ – МАТЬ УЧЕНИЯ О ФИЛЬТРАЦИИ

Вдобавок к вышеописанному, фильтры и сами по себе являются преградой для воздуха. В профессиональной терминологии это называется «сопротивлением фильтра». Для обеспечения заявленной производительности установки, она должна оснащаться фильтрами определённых группы и класса. Однако, чем дольше фильтр используется, тем больше он забивается. А значит, повышается и его сопротивление воздушному потоку. Это приводит к дополнительной нагрузке на вентилятор, который будет вращаться «через силу», чтобы прокачать воздух сквозь уплотнившуюся преграду. Как следствие – повышаются шум установки и износ механизма вентилятора. Вдобавок, в какой-то момент воздушный поток продавливает фильтр, нарушает его целостность, и фильтр начинает пропускать мелкую пыль. Вот почему фильтры требуют своевременной замены по истечении указанного в их характеристиках срока эксплуатации.

Для того, чтобы избежать преждевременного засорения, и существует ступенчатая фильтрация. Она заключается в том, что перед фильтрами более тонкой очистки обязательно устанавливаются фильтры более грубой очистки - предфильтры.

Зачастую роль предфильтров выполняют фильтры грубой очистки класса G. В большинстве установок базовым фильтром выступает G4, который задерживает 90% всех видимых загрязнений. А в многоступенчатых системах фильтры класса G предотвращают преждевременное засорение фильтров класса F. Тонкие M5 и M6 являются предфильтрами для фильтров абсолютной очистки EPA. Таким образом, грамотно сбалансированная ступенчатая система фильтрации продлевает срок службы фильтров тонкой и абсолютной очистки.

МИКРОСКОПИЯ

Но эффект сита – не единственный, с помощью которого фильтры улавливают загрязнения. Не существует фильтров, в которых волокна прилегали бы друг к другу столь плотно, что не пропускали бы микроскопические частицы. Их улавливание происходит на основе не столько механических, сколько молекулярных законов. Так действует эффект диффузии, опирающийся на броуновское движение молекул во всех веществах. Находясь в воздушном потоке, микрочастицы совершают ещё и хаотичные движения поперёк потока. Часть из них просто вылетает из потока, врезается и застревает в волокна фильтра.

Но это совсем лёгкие микрочастицы. Частицы потяжелее (диаметром от 0,3 мкм) улавливаются ещё и с помощью эффекта инерции. Воздушный поток огибает волокна фильтра – т.е., совершает микроповорот. Частицы, обладающие большим весом и инерцией, не вписываются в этот поворот, налетают на волокна фильтров и остаются на них.

Тут у вас может возникнуть резонный вопрос: за счёт чего же частицы задерживаются на волокнах фильтра? Ведь их обдувает мощный воздушный поток, - наткнувшись на волокно, частицы должны отрываться от него потоком и лететь дальше. Верно. Но здесь как раз и проявляется самая суть молекулярной природы микрочастиц. На них действует сила Ван дер Ваальса (по фамилии голландского физика). Если коротко описать поведение микрочастиц под действием этой силы, то они притягиваются к объектам (принцип адгезии) и друг к другу (принцип аутогезии), когда расстояние между частицами оказывается равным или меньшим, чем их диаметр.

Надо сказать, что все вышеперечисленные принципы улавливания загрязнений действуют в фильтрах самых разных групп и классов. Но для улавливания именно микрочастиц молекулярных величин предназначены конкретно EPA и HEPA – фильтры абсолютной очистки. Микрочастицы залипают на волокно фильтра, образуя как бы пылевой слой на нём. А затем к этому слою прилипают всё новые и новые частицы. С налипанием каждого нового слоя волокно фильтра становится всё толще, и пролететь мимо него микрочастице становится всё сложнее. Как ни парадоксально, но со временем эффективность EPA/HEPA фильтров становится всё выше. Однако сила их залипания столь велика, что оторвать частицы от волокон фильтра неспособен даже самый мощный пылесос. Поэтому микрочастицы остаются в фильтрах абсолютной очистки, практически, навечно. Бесполезно пытаться очистить фильтровое волокно – после окончательного забивания EPA/HEPA фильтр можно только выбросить.

Чудодейственные свойства EPA/HEPA фильтров в сфере «отлова» микрочастиц привлекают перфекционистов, желающих потреблять исключительно чистый воздух. Хотим предостеречь: есть смысл «гоняться» за HEPA фильтрами, только если вы страдаете острыми приступами дыхательных болезней и аллергии, от которых не знаете, как укрыться. В остальных случаях затраты на дорогостоящие EPA/HEPA фильтры малооправданы. Подробнее узнать о специфике HEPA фильтров и понять, насколько они вам необходимы, вы можете из посвящённой им статьи «На HEPA вам это надо?»

УГОЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ

Вообще угольный наполнитель плохо задерживает мелкие частицы, загрязняющие воздух. Не самым лучшим образом он справляется и с аллергенами, спорами плесени, бактериями и вирусами. Плюс (хотя правильнее сказать минус), забитый до предела фильтр в какой-то момент не выдерживает напора воздушного потока, и происходит «залповый» выброс всей скопившейся в нём пыли внутрь помещения. Внешне вы можете и не заметить этого, но последствия таких выбросов непременно отразятся на вашем самочувствии. «Залповый» выброс пыли – ещё одно напоминание о том, что фильтры нужно менять вовремя.

При кажущейся на первый взгляд непрактичности, уголь обладает одним непревзойдённым свойством: он защищает от газов. Преимущество использования адсорбента состоит в том, что угольные фильтры улавливают летучие органические вещества – ЛОВы. К этим веществам относятся фенол, безнол, аммиак, пары ртути и растворителей, фтороводород и многие другие, которыми богат воздух больших городов, особенно индустриально развитых. Уголь нейтрализует вред и запахи, которые несут эти вещества.

При таком замечательном свойстве угольные фильтры очень недолговечны. Поэтому перед ними обязательно должен устанавливаться предфильтр класса не ниже, чем F7. Но даже в этом случае угольный фильтр «живёт» около 2-3-х месяцев. Тем не менее, разработчики сумели найти способ, многократно продлевающий срок службы угольных фильтров. В основе этого способа лежит фотокатализ.

ФКО

Методу фотокаталитической очистки посвящена отдельная статья нашего блога – «ЗАГРЯЗНЕНИЯ ИДУТ НА ТРИ ВЕСЁЛЫХ БУКВЫ - ФКО». Компания Ventmachine первой в России применила процесс фотокатализа в бытовой вентиляции. Для этого на угольный фильтр тонкой очистки нанесли слой катализатора – диоксида титана, а вблизи фильтра была установлена ультрафиолетовая лампа мягкого излучения в диапазоне А. Результат получился великолепным!

Загрязняющие органические вещества, вирусы и бактерии попадают в уголь, но диоксид титана под воздействием ультрафиолета активизируется и атакует эти частицы. Те расщепляются на безопасные компоненты и улетучиваются. Т.е., вредные частицы и вещества не накапливаются в фильтре и не грозят вырваться в квартиру по окончании срока годности фильтра. Они попросту уничтожаются! Благодаря научному внедрению, инновационные разработки повысили срок службы угольных фильтров с 2 месяцев до 2-2,5 лет.

При этом повысилась и эффективность очистки. Фотокаталитический фильтр, помимо уже имеющихся свойств угольного фильтра, препятствует проникновению в жилище выхлопных газов, спор плесени, аллергенов, формальдегида, эфиров, сероводорода и многих других веществ. Также ФКО надёжно защищает домочадцев от болезнетворных бактерий и вирусов, включая гриппозные, туберкулёзные и COVID.

Конечно, фотокаталитический фильтр более сложен, компонентен, и поэтому намного дороже обычного угольного. Но если умножить стоимость угольного фильтра на частоту его необходимых замен в течение 2,5 лет, то цена фотокаталитического фильтра окажется сопоставимой с получившейся цифрой.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ

Выбирая установки, рассчитанные под использование электростатического фильтра, люди руководствуются, главным образом, двумя аспектами:
1 – отсутствие расходных материалов
2 – эффективная борьба с табачным дымом

Действительно, это сильные доводы в пользу электростатики. Принцип действия такого фильтра заключается в том, что, попадая в него, частицы обретают электрический заряд и притягиваются разнополюсными токопроводящими пластинами. Исчезают неприятные запахи. Сам фильтр практически вечен – он не требует замены. Нужно лишь регулярно протирать пластины, удаляя с них накопленную грязь (предварительно выключив прибор из розетки, конечно).

В то же время электростатический фильтр настолько плохо очищает воздух от загрязнений, что единственная функциональность, ради которой есть смысл его устанавливать, - борьба с табачным дымом и его запахом.

Но у электростатических фильтров есть минус, затмевающий другие несовершенства: они продуцируют озон. Да, на высоте 30 км озоновый слой очень полезен для планеты, защищая её от губительного солнечного ультрафиолета. Кроме того, озон уничтожает бактерии. Но надо знать, что озон ещё чрезвычайно токсичен для человека и относится к веществам наивысшего класса опасности! Озоновое отравление грозит человеку параличом лёгких.

Всё это делает электростатические фильтры обоснованными для больших люксовых домовладений, фешенебельных отелей, казино. Нет, если вы очень хотите оградить себя от табачного дыма, то добьётесь цели. Но сначала поищите и найдите высококачественный электростатический фильтр. А когда найдёте, будьте готовы к тому, что ваша вентиляционная установка будет похожа на трансформаторную будку с каскадом других фильтров, нейтрализующих вырабатываемый озон. Обычные квартирные вентсистемы с электростатическими фильтрами очень нераспространены.

ЛАБИРИНТНЫЕ ФИЛЬТРЫ

Вообще формы лабиринта или гофра придаются фильтру для многократного увеличения впитывающей или поглощающей загрязнения поверхности. О существовании лабиринтных фильтров мы тоже лишь упомянем. Ими оснащаются вытяжки для малярных камер и помещений, где проводятся лакокрасочные работы. Принцип действия отображается в названии этого типа фильтров: распылённые аэрозоли и взвеси порошков втягиваются в вытяжку и проходят через своеобразный картонный лабиринт, на стенках которого и осаждаются. В системах бытовой вентиляции лабиринтные фильтры не устанавливаются.

Пожалуй, мы перечислили все основные группы и классы фильтров, используемых в системах вентиляции. Теперь, зная нюансы применения каждого из них, сможете ли вы определить, какие фильтры лучше всего подойдут для решения ваших проблем, сделают работу установки максимально эффективной и не повлекут лишних затрат?.. Да, тема непростая и объёмная. И, завершая её, уместно будет вспомнить бородатый анекдот о верблюжонке и верблюдице.

- Мама, - спрашивает верблюжонок, - а зачем нам горбы?
- Это чтобы мы могли дольше обходиться без воды, сынок. Помни: мы ведь корабли пустыни.
- Мама, а почему у нас раздвоенные копыта?
- Это для того, чтобы наши ноги лучше держались на песке и не утопали в нём. Нас ведь не зря называют кораблями пустыни.
- Может и не зря… Но зачем нам эти навороты, мама, если мы живём в зоопарке?

Не стесняйтесь сомневаться, интересоваться и задавать вопросы. Помните главное: затраты на приобретение и использование высокоэффективных систем вентиляции должны быть как следует обоснованы. Решение об их выборе и установке должно зависеть от конкретной ситуации и рассматриваться индивидуально, без оглядки «на соседа». Если вам необходима консультация, или у вас остались вопросы, обратитесь к специалистам компании Ventmachine.