Электростатический фильтр для очистки воздуха принцип работы. Электростатические фильтры

Зачастую воздух внутри помещения даже более загрязнен, чем снаружи. Воздух, которым Вы дышите, наполнен множеством веществ – от видимой пыли до невидимых химикатов. Самое простое, что Вы можете сделать, чтобы улучшить качество воздуха, – наладить эффективную вентиляцию и выбрать для нее подходящую систему фильтрации.

Для систем вентиляции просто необходимы воздушные фильтры – они блокируют попадание в помещение и в саму вентиляцию уличной пыли, мелкого мусора и многого другого. Чего именно? Зависит от вида прибора и его назначения. Чтобы Вы поняли, какие приборы необходимы для Вашей и как они работают, мы подробно расскажем об их классификации.

Виды воздушных фильтров

Фильтрация частиц

Электростатика – один из самых эффективных способов очищения воздуха от пыли, дыма, копоти, сажи и других загрязнителей. Этот способ применяют не только в быту, но и в лабораториях или цехах, где могут образоваться высокие концентрации вредных для здоровья веществ. Кстати, электростатика используется в очистителе воздуха , а наше профоборудование с электростатистическим блоком размещают в , и многих предприятиях.

Элементы фильтрации представляют собой металлические пластины, а также натянутые между ними металлические нити. Между нитями и пластинами появляется электрическое поле, разряд, а далее – ионный ток. Когда воздух проходит между пластинами, частицы пыли и других загрязнителей приобретают собственный заряд и под воздействием электрического поля притягиваются к пластинам, имеющим противоположный заряд.

Прибор потребляет мало электроэнергии, а значит, эксплуатация обходится дешево – главное, время от времени промывать пластины.

HEPA фильтр Tion

Эффективность HEPA фильтра для воздуха доходит до 99% – он способен удержать мельчайшие частицы пыли, споры плесени, мелкую пыльцу и другие загрязнители. Очистка воздуха происходит благодаря специальному волокнистому материалу, который сложен гармошкой.

Более детально о принципах работы этого фильтра мы рассказали в , так что остановимся лишь на некоторых нюансах. НЕРА фильтр специализируется именно на мелких и мельчайших частицах. Конечно, он задерживает и большие загрязнители, например крупную пыль и пух, но при попадании таких частиц волокна НЕРА фильтра быстро забьются. Чтобы “защитить” НЕРА фильтр и продлить срок его службы, перед ним обычно ставят фильтр грубой очистки, против крупных частиц. Рекомендуем выбирать именно такое оборудование, с двумя фильтрами.

Срок работы HEPA фильтра ограничен: его нужно менять в соответствии с инструкцией.

Существуют и моющиеся модели, но «отмыть» их до конца невозможно, так что рано или поздно новый фильтр Вам все равно понадобится.

Существуют и другие виды воздушных фильтров, например:

• Масляный фильтр для воздуха состоит из колец или сеток, смоченных минеральным маслом. Частицы пыли прилипают к масляной поверхности; таким образом очищается воздух. Такие приборы применяются при сравнительно небольших концентрациях пыли.
• Карманный фильтр для вентиляции представляет собой конструкцию из рамки и фильтрующего материала в виде карманов. Предназначен в основном

Очистка от газов

(1) УФ-лампа => (2) Фотокатализатор => (3) Образование окислителей => (4) Окислители вступают в реакцию с загрязнителями => (5) Загрязнитель разлагается => (6) Образуются вода и углекислый газ

Фотокаталитические фильтры очищают воздух следующим образом: вредные примеси разлагаются и окисляются на поверхности фотокатализатора – вещества, которое, поглощая свет, ускоряет действие химической реакции. Происходит этот процесс под воздействием . Токсичные загрязнители не накапливаются на фотокатализаторе, а разрушаются до безвредных веществ – воды и углекислого газа.

Фотокаталитическое окисление уничтожает не только токсины, но и различные вирусы и бактерии. Также с помощью данного процесса разлагается и большинство посторонних запахов, так как многие из них имеют органическую природу.

Катализатор никак не тратится, поэтому фильтр прослужит Вам долго, главное – вовремя заменять ультрафиолетовую лампу. Отметим, что УФ-лампа – дополнительный источник энергопотребления. К недостаткам фильтра можно отнести и сложность утилизации лампы: правильно это сделать сможет только специалист.

К сожалению, большинство бытовых фотокаталитических фильтров обладают низкой производительностью из-за небольшой поверхности фотокатализатора и недостаточной мощности ультрафиолетового излучения. Кроме того, на процесс окисления нужно время: если загрязнители будут слишком быстро проходить через фильтр, возможно, химическая реакция не успеет завершиться и токсичные вещества не смогут разложиться до конца. Фильтр бессилен против твердых частиц – пыли, шерсти, пуха, пыльцы.

АК-фильтр Tion

Основное предназначение (адсорбционно-каталитического) фильтра – поглощение неприятных запахов и некоторых вредных газов. Принцип его действия основан на свойствах активированного угля. В нем очень много пор, которые притягивают молекулы газов. Для очистки от пыли и других крупных частиц-загрязнителей он не предназначен – для этой задачи необходимо использовать другие фильтры, например НЕРА. Также угольный фильтр необходимо время от времени заменять; частота замены зависит от загазованности воздуха и модели самого прибора.

Классы очистки воздушных фильтров для вентиляционных установок

Мы разобрались, как делятся воздушные фильтры по принципу работы. А какова их классификация по степени очистки воздуха? Существуют фильтры механической (грубой) очистки воздуха, тонкой очистки, высокой (HEPA) и сверхвысокой эффективности. Каждый класс обозначается определенной буквой в соответствии со стандартами. Мы составили таблицу, в которой указали загрязнители, которые удерживает каждый вид фильтров, и сферу их применения.

Класс фильтров	Обозначение	От чего очищает	Применение
Грубой очистки	G1–G4	Крупная пыль, сажа, шерсть, пух, пыльца	Помещения с низкими требованиями к чистоте воздуха; предварительная очистка воздуха
Тонкой очистки	F5–F9	Мелкая пыль и пыльца, споры плесени, бактерии	Системы кондиционирования и вентиляции; производство лекарств, продуктов питания и т.д.; вторая ступень очистки воздуха
Высокой эффективности	Н10–Н14	Мельчайшие частицы пыли, вирусы, бактерии	Помещения с высокими требованиями к чистоте воздуха; электронная и фармацевтическая промышленность; больницы (операционные)
Сверхвысокой эффективности	U15–U17	Особо мелкие загрязняющие частицы	Сверхчистые производственные помещения; окончательная очистка воздуха

Отдельно выделяют воздушные угольные фильтры для вентиляции, работа которых направлена на избавление от неприятных запахов и вредоносных газов.

Наиболее качественная очистка воздуха осуществляется при помощи нескольких фильтров разных классов. Для бытовых нужд класс U не используется.

Работа нескольких классов фильтров на примере очистителя-обеззараживателя Тион В

Эффективность очистки воздуха во многом зависит от фильтрующего материала: чем больше площадь и объем, тем больше частиц он сможет удержать. Для фильтров разных видов используются разные полотна, например, для АК-фильтра нужен угольный материал, для класса F – материал тонкой очистки и т.д.

Некоторые компании производят фильтрующие материалы отдельно. Их можно приобрести, чтобы сделать фильтр своими руками или заменить материал в уже имеющемся приборе, не меняя при этом корпус. Но эффективность таких самодельных приспособлений, конечно, никто гарантировать не может.

Фильтры для приточной вентиляции

Свежий и чистый воздух – не одно и то же. Чтобы превратить свежий воздух в чистый, просто необходимы. Наиболее эффективно очищать воздух может каскад из нескольких фильтров. Кроме того, если Вы проживаете в экологически нестабильном районе (например возле завода или автомагистрали), то стоит приобрести фильтр высокой эффективности.

Для разных типов вентиляции предусмотрены разные классы приборов:

• В центральную вентиляцию можно встроить те фильтры, которые Вы пожелаете сами, однако для установки данного типа вентиляции нужно проводить ремонтные работы.
• вообще редко предусматривает наличие какого-либо фильтра. В основном очищает воздух он только от крупного мусора и насекомых.
• В комплектацию – компактной – входит три прибора: фильтр класса G либо F, угольный и HEPA. Таким образом, осуществляется многоступенчатая очистка воздуха.

Принцип работы бризера

Электрофильтры предназначены для высокоэффективной очистки технологических газов и аспирационного воздуха от твердых или жидких частиц, выделяющихся при технологических процессах в различных отраслях промышленности.

Электрические фильтры применяют в энергетике, черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов, химической и нефтехимической промышленности, и многих других отраслях.

Электрофильтры это высоковольтное электротехническое оборудование, в котором используется коронный разряд для зарядки взвешенных в газе частиц и их улавливания в электрическом поле. Для этого электрофильтры питаются от повысительно-вьпрямительных агрегатов с номинальным выпрямленным напряжением 80кВ, 110кВ и 150кВ.

Основные преимущества очистки газов электрофильтрами следующие:

• электрофильтры имеют широкий диапазон производительности - от сотен до миллионов м 3 /ч
• электрофильтры обеспечивают высокую степень очистки газов - до 99,95 %
• электрические фильтры имеют низкое гидравлическое сопротивление - 0,2 кПа
• электрические фильтры могут улавливать твердые и жидкие частицы размером от 0,01 мкм (вирусы, табачный дым) до десятков мкм.

Конструкция электрофильтров

Электрофильтр состоит из системы коронирующих и осадительных электродов расположенных в корпусе, системы встряхивания электродов, системы газораспределения, диффузора на входе, конфузора на выходе.

Как привило электрофильтры конструктивно представляют набор металлических пластин, между которыми натянуты металлические нити. Между нитями и пластинами создаётся разность потенциалов порядка нескольких киловольт, а в промышленных маштабах десятка киловольт. Данная разность потенциалов приводит к образованию сильного электрического поля между нитями и пластинами. При этом на поверхности нитей возникает коронный разряд, что в сочетании с электрическим полем обеспечивает ионный ток от нитей к пластинам. Загрязнённый воздух подаётся в пространство между пластинами, при этом пыль и мелкие частицы загрязнённого воздуха приобретает электрический заряд, под воздействием ионного тока, после чего под действием электрического поля притягивается к пластинам и оседают на них.

Классификация электрофильтров

В зависимости от вида улавливаемых частиц и способа их удаления с электродов, электрофильтры подразделяются на сухие и мокрые . В сухих электрических фильтрах для очистки поверхности электродов от пыли, используются механизмы встряхивания ударно-молоткового типа. Пыль из сборных бункеров выводится в сухом виде или в виде шлама. В мокрых электрофильтрах уловленный продукт с поверхности электродов, смывается жидкостью или стекает самотеком, а из бункеров удаляется в виде жидкости или шлама.

В зависимости от направления движения газа электрические фильтры делятся на горизонтальные и вертикальные .

В зависимости от формы осадительных электродов электрофильтры делят на две группы: трубчатые и пластинчатые. В трубчатых электрофильтрах в качестве осадительных электродов применяют круглые или шестигранные металлические трубы, а корони- рующими электродами служат проволоки, натянутые по оси труб. В пластинчатых электрофильтрах в каче-стве осадительных электродов используется ряд параллельных поверхностей между которыми подвешены коронирующие провода.

Особенность применения электрофильтров

Электростатический фильтр - устройство, предназначенное для очистки воздуха от самой мелкой пыли, аэрозолей, дыма, частиц сажи, копоти, т. е. любых механических и аэрозольных частиц. Оптимальное решение для удаления из воздуха твердых, жидких и биологических аэрозолей.

Принцип работы электростатического фильтра

Процесс улавливания механических частиц в электростатическом фильтре разделен на несколько стадий:

• зарядка взвешенных частиц электрическим полем;
• движение заряженных частиц к электродам;
• осаждение заряженных частиц на блоке осаждения.

Принцип действия электростатических фильтров основан на притяжении электрических зарядов разной полярности. Загрязненный воздух проходит через блок зарядки аэрозолей, в котором частицы приобретают электрический заряд. Значение этого заряда зависит от конструкции коронатора и размера частицы и может составлять от 10 до 500 зарядов-электрона. Заряженные частицы, находящиеся в воздушном потоке, в результате адсорбции на их поверхности ионов и под влиянием сил электростатического поля движутся с потоком воздуха и оседают на токопроводящих пластинах противоположной полярности.

В процессе работы любого электростатического фильтра всегда образуется озон. Именно озон является источником запаха от электростатических фильтров, который принято называть «воздух, как после грозы». Необходимо отметить, что озон - сильнейший окислитель и даже в небольших количествах является ядом и канцерогеном. В коронаторах, работающих при электростатическом напряжении больше 15 кВ, происходит разрушение прочных молекул N 2 и образуются окислы азота (NO Х).

Профессиональные воздухоочистители Аэролайф

В системах очистки воздуха Аэролайф используются электростатические фильтры, совмещенные с барьерным НЕРА-фильтром. Такая комбинация не дает возможности для вторичного уноса частиц пыли, т. е. все частицы остаются в пылевом фильтре, при этом загрязнители оседают по всему объему фильтрующего элемента, а любые типы микроорганизмов инактивируются.

Преимущества и недостатки технологии:

• С высокой эффективностью удаляет из воздуха твердые и жидкие аэрозоли. Минимальный размер улавливаемых частиц 0,01 мкм.
• Не требует затрат на сменные элементы и расходные материалы.
• Длительный срок эксплуатации при минимальных начальных капиталовложениях.
• Газообразные химические загрязнители не улавливаются электростатическим фильтром.
• Загрязнители накапливаются на осадительных пластинах, которые, в свою очередь, требуют сервисного обслуживания.
• На эффективность фильтрации сильно влияют параметры улавливаемых частиц (слипаемость, химический состав, сыпучесть), а также содержание воды в капельной фазе в обрабатываемом воздушном потоке.
• В процессе работы электростатического фильтра в воздух попадают озон и окислы азота - крайне ядовитые вещества.

Возможность дышать чистым воздухом - это наша физиологическая потребность, залог здоровья и долголетия. Однако, мощные современные производственные предприятия загрязняют окружающую нас среду и атмосферу промышленными выбросами, опасными для человека.

Обеспечение чистоты воздушной среды при выполнении технологических процессов на предприятиях и удаление вредных примесей из нее в быту - вот те задачи, которые выполняют электростатические фильтры.

Первая такая конструкция зарегистрирована патентом США №895729 в 1907 году. Ее автор - Фредерик Коттрелл занимался исследованиями методов отделения взвешенных частиц из газообразных сред.

Для этого он использовал действие основных законов электростатического поля, пропуская газообразные смеси с твердыми мелкодисперсными примесями через электроды с положительным и отрицательным потенциалами. Противоположно заряженные ионы с частицами пыли притягивались к электродам, оседая на них, а одноименные - отталкивались.

Эта разработка послужила прототипом для создания современных электростатических фильтров .

На пластинчатые листовые электроды (принято называть термином «осадительные»), собранные в отдельные секции, и размещенные между ними металлические нити-сетки прикладываются потенциалы противоположных знаков от источника постоянного тока.

Величина напряжения между сеткой и пластинами в бытовых приборах составляет несколько киловольт. У фильтров, работающих на промышленных объектах, оно может быть увеличено на порядок.

Через эти электроды вентиляторами по специальным воздуховодам пропускается поток воздуха или газов, содержащий механические примеси и бактерии.

Под действием высокого напряжения формируется сильное электрическое поле и поверхностный коронный разряд, стекающий с нитей (коронирующих электродов). Он приводит к ионизации прилегающего к электродам воздуха с выделением анионов (+) и катионов (-), создается ионный ток.

Ионы с отрицательным зарядом под действием электростатического поля движутся к осадительным электродам, попутно заряжая встречные примеси. На эти заряды действуют электростатические силы, создающие скопление пыли на осадительных электродах. Таким способом происходит очищение прогоняемого сквозь фильтр воздуха.

При работе фильтра слой пыли на его электродах постоянно увеличивается. Его периодически необходимо удалять. У бытовых конструкций эта операция выполняется вручную. На мощных производственных установках осадительные и коронирующие электроды механически встряхивают для направления загрязнений в специальный бункер, откуда их забирают на утилизацию.

Особенности конструкций промышленного электростатического фильтра

Детали его корпуса могут быть выполнены бетонными блоками или металлическими конструкциями.

На входе загрязненного и выходе очищенного воздуха устанавливаются газораспределительные экраны, которые оптимально направляют воздушные массы между электродами.

Сбор пыли происходит в бункерах, которые обычно создают с плоским днищем и оборудуют скребковым конвейером. Пылесборники изготавливают в форме:

лотков;

перевернутой пирамиды;

усеченного конуса.

Механизмы встряхивания электродов работают по принципу падающего молотка. Они могут располагаться снизу или сверху пластин. Работа этих устройств значительно ускоряет очистку электродов. Лучших результатов достигают конструкции, в которых каждый молоток воздействует на свой электрод.

Для создания высоковольтного коронирующего разряда применяются стандартные трансформаторы с выпрямителями, работающие от сети промышленной частоты или специальные высокочастотные устройства в несколько десятков килогерц. Их работой занимаются микропроцессорные системы управления.

Среди различных типов коронирующих электродов лучше всего работают спирали из нержавеющих сталей, создающие оптимальное натяжение нитей. Они меньше загрязняются, чем все остальные модели.

Конструкции осадительных электродов в виде пластин специального профиля объединяют в секции, создают для равномерного распределения поверхностных зарядов.

Промышленные фильтры для улавливания высокотоксичных аэрозолей

Пример одной из схем работы подобных устройств показан на картинке.

У этих конструкций используется двухкаскадная зона очистки воздуха, загрязненного твердыми примесями или парами аэрозолей. Самые крупные частицы оседают на предварительном фильтре.

В результате происходит коронирующий разряд и зарядка частиц примесей. Продуваемая воздушная смесь проходит через осадитель, в котором вредные вещества концентрируются на заземленных пластинах.

Расположенный после осадителя постфильтр улавливает остатки неосевших частиц. Химкассета дополнительно очищает воздух от оставшихся примесей углекислых и прочих газов.

Осажденные на пластинах аэрозоли просто стекают вниз поддона под действием сил гравитации.

Области применения промышленных электростатических фильтров

Очистка загрязненных воздушных сред используется на:

электростанциях с котлами, сжигающими уголь;

объектах мазутосжигающих производств;

мусоросжигающих заводах;

промышленных котлах химического восстановления;

производственных печах отжига известняка;

технологических котлах сжигания биомассы;

предприятиях черной металлургии;

производстве цветных металлов;

объектах цементной промышленности;

предприятиях переработки сельскохозяйственной продукции и других отраслях.

Возможности очистки загрязненных сред

Диапазоны работы мощных промышленных электростатических фильтров с различными вредными веществами показаны на диаграмме.

Особенности конструкций фильтров в бытовых устройствах

Очистка воздуха в жилых помещениях осуществляется:

кондиционерами;

ионизаторами.

Принцип работы кондиционера демонстрирует картинка.

Загрязненный воздух прогоняется вентиляторами через электроды с приложенным к ним напряжением порядка 5 киловольт. Находящиеся в воздушном потоке микробы, клещи, вирусы, бактерии погибают, а частицы примесей, заряжаясь, пролетают на электроды улавливания пыли и оседают на них.

При этом происходит ионизация воздуха и выделение озона. Поскольку он относится к разряду сильнейших природных окислителей, то все живые организмы внутри кондиционера уничтожаются.

Превышение нормативной концентрации озона в воздухе недопустимо по санитарно-гигиеническим нормам. За этим показателем тщательно следят надзорные органы производителей кондиционеров.

Особенности бытового ионизатора

Прототипом современных ионизаторов послужила разработка советского ученого Чижевского Александра Леонидовича, которую он создал для восстановления здоровья людей, изнуренных в заключении тяжелейшими каторжными работами и плохими условиями содержания.

За счет приложения высоковольтного напряжения к электродам источника, подвешенного к потолку вместо люстры освещения, в воздухе происходит ионизация с выделением полезных для здоровья катионов. Их называли «аэроионами» или «витаминами из воздуха».

Катионы придавали жизненную энергию ослабшему организму, а выделяющийся озон убивал болезнетворных микробов и бактерии.

Современные ионизаторы лишены многих недостатков, которые были в первых конструкциях. В частности, сейчас строго лимитируется концентрация озона, применяются меры к снижению действия высоковольтного электромагнитного поля, используются биполярные устройства ионизации.

Однако, стоит заметить, что многие люди до сих пор путают назначение ионизаторов и озонаторов (производство озона в максимальном количестве), применяя последние не по назначению, чем сильно вредят своему здоровью.

Ионизаторы по принципу своей работы не выполняют все функции кондиционеров и не очищают воздух от пыли.

Для комплектования отсасывателей и вакуумных систем консолей обеспечения медицинскими газами и электропитанием используются следующие бактериальные фильтры:

1. Бактериальный фильтр "Мидисарт 2000", фильтр "Вакусарт"

Многоразовые, автоклавируемые (до 20 циклов). Соединение с вакуумным устройством- в разрыв шланга, соединяющего источник вакуума и аспирационную банку. Штуцеры под шланг внутренним диаметром 6-12 мм.

Фильтр "Мидисарт 2000" применяется для обеззараживания потока отсасываемого воздуха. Материал- ПТФЭ, диаметр фильтра- 64 мм, площадь фильтрующей поверхности- 20 см.кв., диаметр пор- 0,2 мкм.

Фильтр "Вакусарт" применяется для защиты источника вакуума. Материал- ПТФЭ, диаметр фильтра- 64 мм, площадь фильтрующей поверхности- 20 см.кв., диаметр пор- 0,45 мкм.

2. Бактериальный фильтр на основе фильтрующих мембран ММФК

Материал- Ф42Л. Состоит из держателя из автоклавируемого поликарбоната и вкладной одноразовой фильтрующей мембраны от ММФК-0 до ММФК- 4.

Соединение с вакуумным устройством- в разрыв шланга, соединяющего источник вакуума и аспирационную банку. Под шланг внутренним диаметром 8-9 мм. С одной стороны имеет внешний стандартный порт под дыхательный контур с внутренним штуцером под шланг, с другой стороны оснащен просто штуцером под шланг.

Диаметр пор мембраны: ММФК-0-0,05 мкм, ММФК-1-0,15 мкм, ММФК-0-0,25 мкм, ММФК-3-0,45 мкм, ММФК-4-0,65 мкм

3. Бактериальный фильтр электростатический ("Барьербэби")

Одноразовый. Электростатический. С одной стороны имеет внешний стандартный порт под дыхательный контур внутренним диаметром 15 мм, с другой стороны- стандартный порт под дыхательный контур с внутренним штуцером под шланг внутренним диаметром 8 мм.

Соединение с вакуумным устройством- одним концом (портом под дыхательный контур внутренним диаметром 15 мм) на специальный штуцер на корпусе источник вакуума (отсасыватель или регулятор- стабилизатор вакуума), другим концом (внутренним портом)- на шланг внутренним диаметром 8 мм.

Вместо специального штуцера для подключения фильтра можно использовать переходники (переходник под шланг внутренним диаметром 10 мм или переходник под шланг внутренним диаметром 5 мм) . Пример использования фильтра "Барьербэби" с регулятором- стабилизатором вакуума Элема-Н СД3 и аспирационной банкой Элема-Н БП2500, установленными на шине реанимационной консоли Элема-Н КМП1.

4. Бактериальный фильтр электростатический (подключение в разрыв шланга)

Одноразовый. Электростатический. С обоих сторон онащен штуцерами под шланг внутренним диаметром 5- 7 мм.

Фильтр применяется для обеззараживания потока отсасываемого воздуха. Имеет наименьшее сопротивление потоку воздуха из всех применяемых фильтров.