Eksperiments parāda dažādu filtrācijas materiālu atšķirības
Šobrīd daudz tiek runāts par atmosfēras piesārņojumu, ko rada cilvēku rūpnieciskās darbības rezultātā radušās kaitīgās gāzes un citi izmeši. Atmosfēras gaiss laika gaitā dabiskās cirkulācijas rezultātā attīrās, taču telpās esošajam gaisam, ja netiek veiktas nekādas darbības, šādas iespējas nepastāv. Tādējādi laika gaitā kaitīgo vielu koncentrācija telpās arvien pieaug. Vairākums cilvēku lielāko daļu laika pavada tieši telpās – darba vietā, mājās, sabiedriskās ēkās u. c.
Šo problēmu parasti risina, telpas vēdinot, taču tas ne vienmēr ir pietiekami efektīvi. Šādos gadījumos talkā nāk ventilācijas sistēmas. Taču āra gaisa kvalitāte urbanizētā vidē bieži vien ir tālu no vēlamās, tādēļ ēkās, kur iebūvētas ventilācijas sistēmas, nepieciešams attīrīt gan pievadīto, gan izvadīto gaisu. Izplūstošo gaisu attīra, lai nepiesārņotu apkārtējo vidi, bet ieplūstošo – lai nodrošinātu kvalitatīvu gaisu telpās esošajiem cilvēkiem, kā arī – lai saglabātu ventilācijas sistēmas iekārtu darba spējas. Atkarībā no vides un tajā notiekošajiem procesiem, gaisā nepārtraukti cirkulē mikroskopiskas, cietas, lipīgas vai abrazīvas daļiņas, kas uzkrājas ventilācijas sistēmās un saīsina to mūžu. Savukārt cilvēkiem pastāvīga uzturēšanās piesārņotā gaisā var radīt dažādas veselības problēmas, piemēram, galvas sāpes un reiboni, šķaudīšanu, klepu, sausumu acīs, degunā un rīklē, dažādas alerģijas u.c. Tādēļ ventilācijas sistēmās tiek uzstādīti gaisa FILTRI, kas novērš minētās problēmas un nodrošina pastāvīgu tīra gaisa pieplūdi telpās.
Filtrējošie materiāli testos uzrāda atšķirīgus rezultātus
Gaisa filtru klasifikāciju no G1 līdz F9 filtrācijas klasei, kas tiek izmantoti ventilācijas sistēmās, definē standarts LV EN 779:2012 "Gaisa daļiņfiltri vispārīgajai ventilācijai. Filtrēšanas efektivitātes noteikšana". Standartā definētos filtrējošos materiālus izmanto paneļu filtru un kabatu filtru ražošanā. Taču pat vienas klases filtrācijas materiāli uzrāda dažādus rezultātus. Lai sīkāk izpētītu dažādu filtrējošo materiālu uzbūvi, to īpašības, filtrācijas un gaisa caurplūdes spējas, SIA "FILTRI" sadarbībā ar partneriem - RTU Apģērbu un tekstila tehnoloģiju katedru, asociēto profesori Ilzi Baltiņu maģistra darba Materiālu tehnoloģijas un dizaina specialitātes programmas ietvaros un SIA TERMEX servisa grupas speciālistiem veica īpašu eksperimentu.
Eksperimenta mērķis bija veikt dažādu ražotāju M5 un F7 klases filtru materiālu izpēti, analīzi un novērtēt filtru spēju uztvert putekļus. Filtrējošo materiālu testēšana veikta reālos ekspluatācijas apstākļos tirdzniecības centrā. Eksperimenta laikā:
- novērtēta filtru materiālu putekļu uztvertspēja – putekļu daudzums, kas notverts kabatu filtros 36 dienu laikā,
- izmērīts gaisa caurlaidības koeficients tīriem filtriem un pēc 36 dienu ekspluatācijas,
- izpētītas filtra materiālu šķiedras mikroskopā un analizēta putekļu uztveršana pa slāņiem.
Jāatzīmē, ka šāds eksperiments vēl nekad iepriekš nebija veikts.
Filtrējošā materiāla uzbūve un darbības princips.
Eksperimentā izmantotie filtrācijas materiāli darbojas pēc dziļās filtrēšanas principa. Tas nozīmē, ka filtrēšana notiek visā materiāla biezumā, visos tā slāņos, pretstatā filtrējošajiem materiāliem, kas veidoti tā, lai atfiltrējamās daļiņas nenokļūtu materiālā tālāk par tā virskārtu. Dziļā filtrēšana iespējama tādēļ, ka materiāls veidots ar progresīvu struktūru – netīrā gaisa pusē filtrējošo šķiedru labirints ir poraināks, proti, tajā ir lielāks attālums starp šķiedrām, kas ļauj mazāka izmēra daļiņām iekļūt dziļāk materiālā. Materiāla blīvums gaisa plūsmas virzienā pieaug. Šāda materiāla uzbūve ļauj veikt daļiņu "šķirošanu" – lielāka izmēra daļiņas tiek aizturētas jau uz materiāla virsējās kārtas, bet smalkākās daļiņas iekļūst dziļi materiālā. Jāņem vērā, ka materiāli, kas veidoti ar progresīvo struktūru un veic dziļo filtrēšanu, nav reģenerējami un iztīrāmi, tādēļ, sasniedzot maksimālo pieļaujamo piesārņojumu, tie jāmaina.
Eksperimenta gaita un rezultāti
Eksperimenta vajadzībām četrās ventilācijas iekārtās tika ievietoti tīri filtri. Eksperimentam izmantoti SIA "FILTRI" ražotie filtri – pieci dažādi filtra materiāli, kas nosacīti tika apzīmēti A, B, C, D un E. Izvēlētas iekārtas, kuru filtru izmēri ir vistuvāk filtra izmēriem, kādus testē pēc standarta LV EN 779:2012. Eksperimentā novērtēti būtiskākie kritēriji, ar kādiem noteikti un definēti filtrējošo materiālu testēšanas apstākļi un parametri minētajā standartā.
Filtrējošais materiāls (M5 un F7) sastāv no 1 – 5 dažādu materiālu kārtām, materiālu virsmas blīvums atšķiras līdz pat 40 %. Katrai kārtai ir sava funkcija, tās izvietotas ar mērķi uztvert pēc iespējas vairāk putekļu – cieto daļiņu, tajā pašā laikā nodrošinot pakāpenisku spiediena starpības pieaugumu un optimālu gaisa caurplūdi. Filtra materiāla ārējie slāņi - filjērfilamentētie slāņi (1. un 4.) veidoti no šķiedrām, kuru diametrs ir apmēram 10 µm - mikrofilamentētie slāņi. Pirmais slānis netīrā gaisa pusē uztver lielāka izmēra cietās daļiņas, tam cauri izplūst mazāka izmēra daļiņas un tiek uztvertas uz otrā un trešā materiālu slāņa, kas veidoti no šķiedrām ar diametru 4 µm.
Gaisa caurlaidība (mm/s) samazinās robežās no 17.8% līdz 48.4%, pieaugot spiediena starpībai no 40 Pa līdz 100 Pa. Pārliecinoši novērots, ka gaisa caurlaidība mazāk samazinās materiāliem, kas veidoti no 4 kārtām ar apjomīgāku priekšfiltru, bet straujāk pieaug filtrējošajiem materiāliem, kas veidoti no blīvām un plānām filtrējošo materiālu kārtām, kam jau sākotnējā spiedienu starpība tīram materiālam ir salīdzinoši augsta.
Gaisa caurlaidības mērījumi veikti RTU laboratorijā gan tīriem, gan jau piesārņotiem filtrējošo materiālu paraugiem pie dažādu spiedienu starpībām.
Galvenie pētījuma secinājumi
Foto: Eksperiments parāda dažādu filtrācijas materiālu atšķirības; autors: Eksperiments parāda dažādu filtrācijas materiālu atšķirības |
Foto: Eksperiments parāda dažādu filtrācijas materiālu atšķirības; autors: Eksperiments parāda dažādu filtrācijas materiālu atšķirības |
| Tīrs filtrējošais materiāls | Netīrs filtrējošais materiāls |
Filtrējošā materiāla šķiedras 315 x palielinājumā.
- Filtrējošo materiālu spēja savākt daļiņas balstās uz mehānisku saķeršanos un elektrostatisko pievilkšanu. Kaut arī elektrostatiskā pievilkšana būtiski uzlabo filtra spēju filtrēt cietās daļiņas, tas ātri zaudē savu efektivitāti lietošanas laikā, tāpēc ir svarīgi informēt lietotājus par šī efekta esamību.
- Filtrēšanas izmaksu lielāko daļu veido tieši elektroenerģijas patēriņš filtrēšanas laikā, tāpēc svarīgi ieguldīt naudu gaisa filtros ar kvalitatīvu un putekļu ietilpīgu filtrējošo materiālu, ar optimālu filtrējošās virsmas laukumu.
- M5 filtra materiāliem ir lielāks gaisa caurlaidības koeficients nekā F7 klases filtriem. Jo labāka gaisa caurlaidība filtra materiālam, jo mazāks ir elektroenerģijas patēriņš, kas nepieciešams, lai gaiss tiktu izvadīts cauri filtram. Tai pat laikā iespējams, ka vienlaikus filtra materiālam cauri tiek izvadītas arī cietas daļiņas un filtrs sliktāk veic gaisa filtrēšanu.
- Visu F7 klases filtra materiālu C, D un E trešais slānis bija uztvēris visvairāk cieto daļiņu, kas eksperimenta beigās bija gandrīz melns. Šajā filtru slānī uztvertie putekļi ir salīdzinoši mazāka izmēra nekā citos filtru slāņos. Šie slāņi veidoti no īpaši smalkiem (maza diametra) filamentiem un veidoti ar mikrofilamentējuma klājuma veidošanas metodi un pēc izskata un sajūtām ir ļoti līdzīgi cits citam.
- Kabatu filtrus ventilācijas sistēmā jāievieto vertikāli un rūpīgi, lai neaizlocītu kādu filtru kabatu un nodrošinātu maksimāli efektīvu filtra darbību.
- Visobjektīvākais filtru efektivitātes raksturlielums noteikts kā gaisa caurlaidības koeficienta samazinājums procentuāli uz 1 gramu uztverto putekļu uz filtra materiāla kvadrātmetru.
- Filtrēšanas spēju ietekmē filtrējošo materiālu veidojošo šķiedru diametru izmēri un to saliedēšanas metode.
- Analizējot F7 klases filtra materiālus, redzams, ka putekļu uztvertspēju būtiski ietekmē filtrējošās virsmas blīvums. Tam pieaugot, palielinās putekļu uztveršanas spēja.
Kur un kā var izmantot šī pētījuma rezultātus
Šis pētījums dod dziļāku izpratni par filtrējošo materiālu uzbūvi - dažādo materiālu slāņu kombināciju un katra slāņa nozīmi. Pētījuma rezultāti apliecina, ka ar filtrējošajiem materiāliem, kuriem ir lielāks gaisa caurlaidības koeficients, var panākt mazāku spiedienu starpību pieaugumu, līdz ar to lietotāja elektroenerģijas patēriņš ir mazāks. Pētījumā noskaidrots – ar kādām materiālu īpašībām un ar kādu materiālu slāņu kombinācijām var panākt lielāku putekļu uztvertspēju uz materiāla laukuma vienību, līdz ar to ilgāku filtra kalpošanas laiku. Pētījuma rezultāti spilgti atklāj kritērijus, kas jāņem vērā, izvēloties filtrējošos materiālus un materiālu īpašības, kas ietekmē to veiktspēju.
SIA "FILTRI"
Baltā iela 7, LV-1055, Rīga
Tel: +(371) 674 666 74
Fax: +(371) 674 666 52