Фильтрующие материалы для воздушных фильтров. Типы, характеристики, критерии выбора

Фильтрующие материалы

<h1> Фильтрующие материалы для воздушных фильтров. Типы, характеристики, критерии выбора </h1> <h2> Зачем нужно очищать воздух </h2> <p style="text-align: justify;"> Окружающий нас воздух всегда содержит <i>пыль</i> (минеральные и органические частички размером от долей микрона до 50 микрон), которая совсем не нужна в приточных вентиляционных системах для помещений разного назначения: </p> <ul> <li> <p> В местах нахождения людей содержание пыли в воздухе строго нормируется; </p> </li> <li> <p> В промышленности, медицине и других сферах деятельности человека требуются помещения с практически обеспыленным воздухом, «чистые помещения»; </p> </li> <li> <p> Иногда в очистке нуждается выходящий воздух, чтобы он стал безопасным для окружающих; </p> </li> <li> <p> В самих вентиляционных системах накопление пыли может вызвать проблемы. Плотные пылевые отложения уменьшают просвет вентиляционных каналов, отложения на лопастях вентиляторов снижает эффективность их работы (падение производительности). </p> </li> </ul> <p> </p> <p> Грязные воздуховоды будут подавать в помещения загрязненный воздух, что может вызывать болезни у находящихся там людей. </p> <p align="center"> <img alt="Фильтры для очистки воздуха" src="/upload/img/statiy/Картинка1.jpg" v:shapes="Рисунок_x0020_12" title="Фильтры для очистки воздуха"> </p> <p> </p> <p style="text-align: justify;"> Задачу снижения содержания пыли в приточном воздухе до приемлемого уровня решают разнообразные фильтры и системы фильтров (см. статью <a href="https://vent-el.ru/articles/stati/filtry_dlya_ventilyatsii/">«Фильтры для вентиляции»</a>). В большинстве воздушных фильтров воздух очищает специальный наполнитель, <i>фильтрующий материал</i> (ФМ). <i>Это пористый материал, проницаемый для воздуха, но задерживающий частички пыли больше определенного размера.</i> </p> <h2> Классы очистки воздуха </h2> <p> </p> <p style="text-align: justify;"> <i>Санитарные или технические нормы</i> содержания пыли для помещений разного назначения сильно отличаются, для каких-то помещений достаточно очистить воздух от крупной пыли и мусора, для других нужна стерильная чистота. Для решения этих разных задач нужны разные фильтры и фильтрующие материалы, отличающиеся по способности удерживать частицы пыли разных размеров и по эффективности работы (какой процент пыли они удерживают). </p> <p> </p> <p> </p> <p style="text-align: justify;"> Существует общепринятое разделение фильтров и фильтрующих материалов на классы по очищающей способности. <u>Классы объединены в несколько групп:</u> </p> <ul style="text-align: justify;"> </ul> <ul style="text-align: justify;"> <li><i>Грубая очистка.</i> Эти фильтрующие материалы не пропускают частицы размером свыше 10 микрон с эффективностью 65-90%. Это классы <i>G1, G2, G3, G4</i> (по ГОСТ) и <i>EU1, EU2, EU3, EU4</i> (по европейским стандартам DIN). Применяются там, где высокая чистота воздуха не требуется, или в качестве ступени предварительной очистки (первой ступени в многоступенчатых фильтрах);</li> </ul> <ul style="text-align: justify;"> <li><i>Тонкая очистка.</i> Фильтрующий материал улавливает частицы величиной больше 1 микрон с эффективностью 40-95%. Это классы <i>F5-F9, EU5-EU9</i>. Крупные частицы могут быстро забить тонкие поры этих фильтрующих материалов. Чтобы материал тонкой очистки дольше работал, фильтр обычно ставят после предварительной ступени (грубой очистки), как вторую ступень многоступенчатых фильтров.Тонкой очистки достаточно для большинства ситуаций, когда нужен очищенный воздух;</li> </ul> <ul style="text-align: justify;"> <li>Тем не менее, всё более востребованной, в том числе в быту, <i>становится высокоэффективная очистка</i> (НЕРА, High Efficiency Particulate Arresting). Классы H10-H14. Это окончательная ступень очистки для многоступенчатых фильтров, задерживает 85-99.995% частиц размером свыше 0.3 микрона, воздух очищается от всех аллергенов;</li> </ul> <ul style="text-align: justify;"> <li>Существует еще и высшая степень очистки, сверхвысокоэффективная очистка (ULPA, Ultra Low Penetrating Air). Классы U15-U17. Улавливается практически все присутствующие в воздухе микрочастицы – 99.9995-99.999995% частиц размером более 0.1 микрон. Поэтому фильтры классов НЕРА и ULPA называют <i>фильтрами абсолютной очистки.</i></li> </ul> <p style="text-align: justify;"> Область использования фильтров ULPA довольно узкая – некоторые лаборатории и производства, где требуется сверхчистота. </p> <h2> Типы фильтрующих материалов для воздушных фильтров </h2> <p style="text-align: justify;"> Для фильтров разных типов, разной степени очистки нужны и разные фильтрующие материалы. </p> <p style="text-align: justify;"> <u>Общие требования к фильтрующим материалам для вентиляции:</u> </p> <ul> <li> <p> стабильность размеров; </p> </li> <li> <p> термостойкость (в отдельных случаях); </p> </li> <li> <p> лёгкость очистки (когда она возможна); </p> </li> <li> <p> прочность; </p> </li> <li> <p> неподверженность истиранию; </p> </li> <li> <p> устойчивость к засорению (для восстанавливаемых ФМ); </p> </li> <li> <p> эффективность фильтрации; </p> </li> <li> <p> хорошая проницаемость (малое воздушное сопротивление); </p> </li> <li> <p> низкая стоимость. </p> </li> </ul> <p> </p> <p style="text-align: justify;"> Самые распространённые ФМ – это текстиль (Fabrics), тканый и нетканый. </p> <h3>Тканые фильтрующие материалы</h3> <p style="text-align: justify;"> Традиционный материал для грубой очистки воздуха, часто применяются в промышленности в виде мешочных (карманных) фильтров. Их преимущество – низкая стоимость, высокая прочность, <i>возможность многократной очистки.</i> Натуральный текстиль (хлопок, шерсть) всё больше уступают место синтетике, в первую очередь недорогому <i>полиэфиру</i>, имеющему высокую стойкость к истиранию. </p> <p> <u>Преимущества синтетических волокон перед натуральными:</u> </p> <ul> <li> <p> большая скорость фильтрации; </p> </li> <li> <p> лучшая очистка воздуха; </p> </li> <li> <p> уменьшение массы за счет большей прочности; </p> </li> <li> <p> устойчивость к истиранию; </p> </li> <li> <p> более эффективная очистка от пыли (полоскание, стирка, быстрее высыхает); </p> </li> <li> <p> не подвержены гниению; </p> </li> <li> <p> устойчивы к влажности; </p> </li> <li> <p> служат дольше. </p> </li> </ul> <p> <i>Тканые материалы не принимают значительного участия в самом процессе фильтрации. Они обеспечивают основу для первичного накопления слоя пыли («осадочного пирога»). Этот слой, с одной стороны, увеличивает воздушное сопротивление фильтра. С другой стороны, очищаемый воздух проходит через этот плотный слой пыли и волокон, который сам работает как фильтр. То есть низкая сначала эффективность фильтра увеличивается по ходу его загрязнения.</i> </p> <p style="text-align: justify;"> При очистке ткань должна легко избавляться от этого слоя. </p> <p style="text-align: justify;"> Это – типичный пример так называемой поверхностной фильтрации, когда пыль накапливается на поверхности ФМ. По мере загрязнения сопротивление фильтра и механическая нагрузка на него возрастает, что может привести к разрыву ткани при несвоевременной очистке. </p> <p style="text-align: justify;"> Чем тоньше нитка и выше плотность основы, тем более мелкие частицы улавливаются, тем меньше производительность и тем больше падение давления на фильтре. </p> <h3> Объёмные нетканые материалы </h3> <p style="text-align: justify;"> Сейчас занимают большую часть рынка фильтрующих материалов. В основном они применяются для предварительной очистки воздуха, или там, где невысокие требования к воздухоподготовке, но выпускается материал и для тонкой очистки. <u>Их преимущества:</u> </p> <ul> <li> <p> стабильные размеры; </p> </li> <li> <p> хорошее удержание частиц; </p> </li> <li> <p> не закупориваются так быстро, как тканые материалы; </p> </li> <li> <p> постоянная эффективность. </p> </li> </ul> <p> </p> <p style="text-align: justify;"> Используются волокно из различных полимерных и натуральных материалов. Это в первую очередь <i>полиэфир</i> (другое название – <i>полиэстер</i>) – самое <i>распространенное</i> <i>фильтрующее волокно, полипропилен, нитрон; стекловолокно</i>, кокосовое волокно, крафт-бумага и другие. </p> <p style="text-align: center;"> <img alt="Фильтр рулонный ФВР150-2*40-G3" src="/upload/img/statiy/Статья2Картинка2.jpg" v:shapes="Рисунок_x0020_9" title="Фильтр рулонный ФВР150-2*40-G3"> </p> <p style="text-align: justify;"> Фильтрующие качества нетканого материала определяются диаметром волокон, его образующих, и расстоянием между ними (плотности материала). </p> <p style="text-align: justify;"> В объёмных нетканых материалах реализуется <i>фильтрация в глубине фильтрующей среды</i>, противоположность поверхностной фильтрации у тканых ФМ. Расстояния между волокнами здесь значительно больше размера пылинки, но, сталкиваясь с волокном, она прилипает к нему. Чтобы все пылинки нашли своё волокно и прилипли, толщина фильтрующего материала должна быть значительной. Опять же, способность таких ФМ к регенерации хуже, некоторые совсем не могут очищаться и использоваться повторно. </p> <p style="text-align: center;"> <img alt="Фильтрующий материал" src="/upload/img/statiy/Картинка3.png" v:shapes="Рисунок_x0020_15" title="Фильтрующий материал"> </p> <p style="text-align: justify;"> Выпускаемый фильтрующий материал имеет различную толщину (от 5 до 45 мм), которая выражается в <i>поверхностной плотности</i>, от 100 до 400 г/м². Обычно такой фильтрующий материал выпускается в рулонах различной длины и ширины, из которых потом нарезается необходимый размер. Это сырье для производства различных объёмных фильтров, заменяемый материал в панельных фильтрах. </p> <p style="text-align: justify;"> Волокна для ФМ грубой очистки получают, выдавливая расплавленный полимер через тонкие отверстия, фильеры, с последующим вытягиванием. </p> <p> <img alt="Нетканый материал" src="/upload/img/statiy/Картинка4.png" title="Нетканый материал"> </p> <p style="text-align: justify;"> В современных ФМ полимерные волокна скрепляются между собой термически, образуя трехмерную структуру (термоспайка). </p> <h3>Термоскреплённый объёмный фильтрующий материал</h3> <p style="text-align: justify;"> Из волокна полиэфира разные производители называют по-разному: </p> <ul> <li> <p> ФТ, фильтр термоскреплённый ФилТек; </p> </li> <li> <p> ФВР – фильтр воздушный рулонный; </p> </li> <li> <p> ФРНК – фильтр рулонный из нетканых материалов; </p> </li> <li> <p> ФМР – фильтрующий материал рулонный. </p> </li> </ul> <p> </p> <p style="text-align: justify;"> В последнее время очень популярно нетканое полотно с так называемой <i>прогрессивной структурой.</i> Оно образуется из нескольких слоёв различной плотности, соединённых вместе. По ходу потока воздуха плотность увеличивается, толщина волокон уменьшается. Волокна и слои соединены термически. <u>Достоинства такого материала:</u> </p> <ul> <li> <p> <i>высокая пылеёмкость</i> – верхние слои удерживают крупные частицы, мелкие попадают вовнутрь и оседают там. Используется вся толщина фильтра. Так, ФВР-200 (плотность 200 г/м²), класс G3, может удержать 540 г пыли на квадратный метр, в 2.5 раза больше собственного веса; </p> </li> <li> <p> не содержит клея; </p> </li> <li> <p> экологическая безопасность, не выделяет вредных веществ; </p> </li> <li> <p> пожаробезопасность, не поддерживает горение; </p> </li> <li> <p> термостойкость, рабочая температура от -50°С до +100°; </p> </li> <li> <p> лучшие значения прочности, упругости, низкая усадка; </p> </li> <li> <p> <i>высокая химическая стойкость;</i> </p> </li> <li> <p> <i>гидрофобность</i>, может работать при 100% влажности; </p> </li> <li> <p> нет выдувания осколков волокна; </p> </li> <li> <p> низкое начальное воздушное сопротивление. Оно зависит от толщины и плотности материала; </p> </li> <li> <p> <i>невысокая стоимость</i>, так как сам материал (<i>полиэстер, полипропилен</i>) недорогой; </p> </li> <li> <p> не сыпется при раскраивании, легко разрезается и сшивается. </p> </li> </ul> <p> Фильтрующий материал с прогрессивной структурой <i>не подлежит регенерации</i>. Утилизируется как строительный мусор. </p> <h3> Фильтры из стекловолокна</h3> <p style="text-align: justify;"> имеют большую пылеёмкость, и высокую рабочую температуру. Их недостаток – низкая стойкость к механическим воздействиям, опасная для здоровья «стеклянная» пыль при разрушении материала. </p> <h3> Пенополиуретан (ППУ)</h3> Еще один тип ФМ для фильтров грубой очистки воздуха, вспененный материал с открытыми порами (ретикулированный). Это всем нам знакомый поролон. Разные марки (ППУ 10 – ППУ 60) означают количество пор на дюйм: чем их больше, тем тоньше очистка, но больше начальное и конечное сопротивление. Фильтры из ППУ можно промывать и использовать многократно. <p> <img src="/upload/img/statiy/Статья2картинка5.jpg" alt="Пенополиуретан" v:shapes="Рисунок_x0020_1" title="Пенополиуретан"> </p> <h3> Гофрокартон</h3> <p style="text-align: justify;"> Используется в лабиринтных фильтрах. Их ставят в покрасочных камерах для очистки выходящего воздуха от окрасочного тумана, взвешенных в воздухе капелек краски. Воздушный поток, проходя через отверстия в объёмной структуре из картона, многократно меняет направление, и частички краски за счет сил инерции сталкиваются со стенками и оседают на них. Ёмкость таких фильтров и срок их службы в несколько раз больше, чем у нетканых. </p> <p style="text-align: justify;"> </p> <p style="text-align: center;"> <img alt="Лабиринтные фильтры" src="/upload/img/statiy/Статья2Картинка6.jpg" v:shapes="Рисунок_x0020_18" title="Лабиринтные фильтры"> </p> <h3> Фильтрующий материал Мельтблаун </h3> <p style="text-align: justify;"> Который называется по применяемой для его изготовления технологии (<i>MeltBlown</i>, пневмораспыление), формально тоже можно отнести к объёмным нетканым материалам. Но это уже фильтр тонкой очистки из волокон толщиной 1-5 мкм. Его получают выдуванием прошедшего через фильеры расплавленного полипропилена на конвейер, получается плотная структура из хаотически расположенных волокон. </p> <p style="text-align: center;"> <img alt="Фильтрующий материал тонкой очистки MeltBlown" src="/upload/img/statiy/Картинка7.jpg" v:shapes="Рисунок_x0020_4" title="Фильтрующий материал тонкой очистки MeltBlown"> </p> <p style="text-align: justify;"> Его механическая прочность невелика, поэтому такой слой часто соединяется с более прочным воздухопроницаемым материалом – нетканым полотном, текстилем и т.д. </p> <p style="text-align: justify;"> Мельтблаун обладает высокой гидрофобностью, практически не пропускает воду в жидком виде, но пропускает воздух и пары воды. Эффективно задерживает различные микроорганизмы. Применяется в разных областях, в том числе для медицинских масок, промышленных респираторов. </p> <p style="text-align: justify;"> Для фильтров вентиляции используется мельтблаун с плотностью 150-180 г/м². </p> <h3> Материал Петрянова</h3> <p style="text-align: justify;"> (ФПП, фильтрополотно Петрянова), или HEPA-ткань за рубежом, по фамилии изобретателя – академика Петрянова-Соколова Игоря Васильевича, используется во всех <i>абсолютных фильтрах, HEPA и ULPA.</i> Он задерживает частички пыли практически любых размеров. Представляет собой спрессованное сверхтонкое полимерное волокно, иногда на механически прочной подложке. Они работают за счет <i>сил адгезии</i> – молекулярного притяжения, которые очень сильны для мелких частиц. Крупные частицы, больше 5 микрон, просто застревают между волокнами. Более мелкие перемещаются с током воздуха и по инерции натыкаются на волокна фильтра, прилипая к ним. Ещё более мелкие частички уже движутся больше сами по себе, за счет диффузии, но точно так же прилипают к волокнам, где дополнительно фиксируются, слипаясь в конгломераты. </p> <p style="text-align: center;"> <img alt="Ткань HEPA" src="/upload/img/statiy/СтатьяКартинка8.jpg" v:shapes="Рисунок_x0020_21" title="Ткань HEPA"> </p> <h2> Срок службы фильтра </h2> <p style="text-align: justify;"> Рано или поздно любому фильтру потребуется замена или очистка (регенерация). Производитель обычно четко указывает, как определить, что подошел срок замены. Чаще всего это воздушное сопротивление фильтра, измеряемое дифференциальным маномертом. Иногда это видно по поверхности фильтра, если есть доступ. </p> <p style="text-align: justify;"> Срок службы зависит от расхода воздуха через фильтр и загрязненности очищаемого воздуха, от наличия или отсутствия предварительного фильтра перед фильтром тонкой очистки. </p> <h2> Критерии выбора фильтрующего материала для воздушного фильтра </h2> <ul> <li> <p> Назначение фильтра, требуемый класс очистки воздуха. </p> </li> <li> <p> Требуемая производительность (проницаемость ФМ). </p> </li> <li> <p> Концентрация частиц в воздухе. </p> </li> <li> <p> Предполагаемая нагрузка на поверхность фильтра (механическая прочность ФМ). </p> </li> <li> <p> Требования к сроку эксплуатации. </p> </li> <li> <p> Особые требования (габариты, температура, тяжелый доступ к фильтру). </p> </li> </ul>

2021-08-18

2021-08-18

ООО &quot;Вент-Эл&quot;

ООО &quot;Вент-Эл&quot;

Россия

г. Санкт-Петербург

Морская набережная, д.31, к.1

+7 (812) 333 65 15

vent-el.ru

ООО &quot;Вент-Эл&quot;

ООО &quot;Вент-Эл&quot;

Россия

г. Санкт-Петербург

Морская набережная, д.31, к.1

+7 (812) 333 65 15

https://vent-el.ru/

/