سیستم تصفیه هوا در دستگاه هواساز

یکی از وظایف دستگاه هواساز به عنوان یکی از مهم‌ترین و محبوب­ترین دستگاه‌های تهویه مطبوع، تولید و توزیع هوای مطبوع می­باشد. در تعریف هوا مطبوع می‌توان بیان کرد که هوایی مطبوع محسوب می‌شود علاوه بر داشتن شرایط دمایی مطلوب با توجه به فصل گرما و سرما، یعنی هوای گرم در زمستان و هوای سرد در تابستان، عاری ازهر نوع آلودگی، گردوغبار و ذرات معلق مشکل‌ساز باشند. لذا یکی از شاخص‌ترین ویژگی‌های دستگاه هواساز، کنترل کیفیت هوای توزیع‌شده می‌باشد. تصفیه هوای توزیع‌شده در دستگاه هواساز از جنبه‌های مختلفی دارای اهمیت می­باشد. کیفیت هوای توزیع‌شده در محیط، تأثیر مستقیمی بر سلامت افراد دارا می‌باشد. با توجه به میزان بالای گردوغبار موجود در هوا و هم­چنین افزایش روزافزون آلاینده­ها در کشور شاهد افزایش مشکلات مربوط به سلامتی انسان (مشکلات تنفسی، قلبی و عروقی و …) در درازمدت هستیم.

در هنگام ورود هوا به داخل دستگاه هواساز شرکت مهتاب گستر ذرات گوناگونی از مقیاس قابل‌رؤیت با چشم تا ميکروسکوپى به همراه آن حمل می‌شود. این ذرات ازلحاظ اندازه بازه‌ی وسیعی شامل اندازه دانه شن تا باکتری را شامل می‌شوند. در بسیاری از پروژه­های صنعتی و آزمایشگاهی به‌منظور فراهم ساختن شرایط موردنیاز برای فعالیت­های خاص و دقیقی نیاز است تا هوای توزیع‌شده در محیط دارای کیفیت کنترل‌شده با حداقل میزان گردوغبار، ذرات معلق موجود در هوا و میزان آلاینده و آلودگی باشد. به‌عنوان‌مثال در اتاق تمیز که در خطوط تولید حساس نظیر داروسازی، بیمارستانی و …بکار می‌رود لازم است میزان گردوغبار، میکروب‌های هوازی، ذرات معلق و بخار شیمیایی در سطح پایین و کنترل‌شده‌ای قرار گیرند. هم­چنین کاربری­هایی نظیر کالیبراسیون ابزاری خاص و شرایط آزمایشگاهی خاص نیز ازجمله مواردی محسوب می­شوند که بایستی هوای آن از کیفیت خاصی برخوردار باشد. علاوه بر این تصفیه هوای واردشده به دستگاه تأثیر به سزای در افزایش بازدهی و عمر کارکرد سایر تجهیزات درون دستگاه هواساز دارد. با توجه به موارد ذکرشده اهمیت حضور سیستم­های تصفیه و فیلتراسیون هوا در دستگاه هواساز بدیهی به نظر می­رسد.

سیستم تصفیه هوا

سیستم تصفیه هوا

سیستم تصفیه هوا

 

فیلترها در دستگاه هواساز به‌صورت متوالی در امتداد هم نصب می­شوند تا تصفیه آلودگی و ذرات معلق در هوا را به ترتیب از ذرات درشت تا ریز را انجام دهند. این میزان تصفیه بسته به الزامات شرایط کاری خاص محیط متفاوت خواهد بود. فیلترها قبل از کویل های سرمایشی و گرمایشی نصب‌شده تا علاوه بر پاک کردن هوا از آلودگی‌ها، از تجمع ذرات معلق و رسوب روی کویل ها جلوگیری به عمل آورد. سیستم فیلتراسیون وابسته به نوع هوا ورودی و میزان آلایندگی و نیز وابسته به نوع فیلتراسیون شامل فیلترهای مختلفی می‌باشد. لذا نوع، تعداد و ضخامت لایه‌های فیلتراسیون وابسته به آنالیز هوا ورودی و میزان آلاینده‌ها موجود در هوا متفاوت است.

تأثیر فیلتر­ها بر مصرف انرژی

پارامتر افت فشار هوا یکی از مهم‌ترین پارامترهای تعیین‌کننده توان الکتریکی موردنیاز برای موتور فن هوا رسان در دستگاه هواساز مهتاب گستر می­باشد. این افت فشار به‌وسیله کانال‌ها، فیلترها، واحد بازیافت حرارتی، کویل های سرمایشی-گرمایشی، صداگیر و سایر تجهیزات مورداستفاده در دستگاه هواساز به وجود می‌آید. در شکل زیر فشار استاتیکی کل و مقایسه افت فشار ناشی از تجهیزات مورداستفاده در دستگاه هواساز نشان داده‌شده است. همان‌طور که مشخص است، فیلتر­ها سهم زیادی در افت فشار در دستگاه هواساز دارند. میزان افت فشار در فیلترها با افزایش سطح آلودگی هوا افزایش می‌یابد. لذا فیلترها بایستی در مقدار افت فشار تعیین‌شده توسط استاندارد En13053 تعویض گردند. در غیر این صورت با افزایش کثیفی فیلترها، افت فشار افزایش یافته و سبب افزایش مصرف انرژی می­گردد.

تاثیر فیلتر ها بر مصرف انرژی نمودار تاثیر فیلتر ها

طیقه بندی فیلتر­ها در دستگاه هواساز

هر یک از فیلترها بر اساس استاندارد مشخصی که تعیین‌کننده مقدار عددی مشخصه‌های یک فیلتر هوا در میزان تصفیه ذرات و آلودگی‌ها و هم‌چنین افت فشاری که فیلتر ایجاد می‌کند، طبقه‌بندی می‌شوند. در یک طبقه‌بندی کلی فیلتر­ها به‌صورت زیر تقسیم‌بندی می­گردند.

1- فیلترهای فلزی

2- پیش فیلتر­ها (سطح 2 فیلتراسیون، بر اساس استانداردهای EUROVENT در کلاس G1-G4)

3- فیلترهای میانی (سطح 3 فیلتراسیون، بر اساس استانداردهای EUROVENT در کلاس M5-M6)

4- فیلتر­های نهایی یا فاینال (سطح 4 فیلتراسیون، بر اساس استانداردهای EUROVENT در کلاس F7-F9)

5- فیلترهای ترمینال (بر اساس استانداردهای EUROVENT در کلاس H10-H14)

در دستگاه هواساز فیلتر فلزی، فیلترهای کلاس G1-G4 به‌عنوان پیش فیلتر و فیلترهای کیسه‌ای M5-M6-F7-F8-F9 به‌عنوان فیلتر­ها باکیفیت تصفیه هوای بالا بکار می‌رود. فیلترهای کلاس H10-H14 عموماً در هواسازهای هایژنیک برای کاربرد­های پزشکی، آزمایشگاهی و اتاق تمیز به کار می­روند. نصب فیلتر­­ها در ریل‌های مخصوصی که از ورق گالوانیزه ساخته می­شوند، انجام می­گیرد.

طبق بندی فیلتر ها

در جدول زیر میزان بازدهی کلاس‌های مختلف در تصفیه گردوغبار و همچنین بازدهی برای تصفیه ذرات با اندازه 0.4 میکرون آورده شده است.

حدول بازهی کلاس ها در تصویه گرد و غبار

هم­چنین در جدول زیر برای کلاس‌های مختلف فیلتر­ها، مقدار افت فشار اولیه و نهایی ناشی از کثیف شدن جهت تعویض و هم‌چنین افت فشار توصیه‌شده جهت تعویض فیلترها نشان داده‌شده است.

جدول کلاس فیلتر ها

در شکل زیر متعلقات و لوازم جانبی سیستم فیلتراسیون از جمله تجهیزات جهت اندازه گیری افت فشار هوای عبوری در هنگام عبور از فیلتر و سنجش میزان کثیفی فیلترها نشان داده شده است.

لوازم جانبی سیستم فیلتراسیون

انواع فیلترها در دستگاه‌های هواساز

1-فیلتر فلزی: این فیلترها به‌عنوان پیش فیلتر در اولین مرحله سیستم فیلتراسیون مورداستفاده قرار می‌گیرند. این فیلتر از چندین ورقه مشبک فلزی که به‌صورت چین‌خورده هستند و روی یکدیگر در داخل یک قاب فلزی مستقرشده‌اند. جنس توری‌های بکار رفته در این فیلترها آلومینیومی یا گالوانیزه بوده و قابل شست‌وشو می‌باشند. ذرات معلق با قطر بیشتر از 1 میلی‌متر در این فیلترها تصفیه می‌شوند. فیلتر فلزی توانایی تصفیه هوا شامل ذرات روغن (نظیر هود آشپزخانه‌ها) را دارا می­باشد. این فیلترها به صورت استاندارد در ابعاد 60 60 یا 30 60  سانتی­متر با ضخامت 5 سانتی­متر ساخته می­شوند.

فیلتر فلزی

فیلتر فلزی نوع V-Type

فیلتر فلزی

 

 

کارکرد فیلتر فلزی

2-فیلترهای پنلی (پلتید Pleated): این فیلترهای کلاس G3-G4 به‌عنوان پیش فیلتر در دستگاه هواساز مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فیلترها معمولاً به‌عنوان اولین یا دومین مقطع در جایی که هوا وارد دستگاه می‌شود، قرار می­گیرند. فیلترهای پلیتد غالباً از الیاف پلی‌استر ساخته می‌شوند. انواع دیگر این فیلتر­ها از پلی پروپلین، پلی اورتان و فلزی نیز ساخته می‌شوند. قاب فیلترها از استیل، گالوانیزه، پی‌وی‌سی یا فایبرگلاس ساخته می‌شوند. به لطف ساختار زیگزاگی این نوع فیلترها مساحت سطح بالایی دارند و برای تصفیه ذرات با اندازه بزرگ‌تر از 10 میکرون بکار می‌روند. فیلترهای پلیتد غالباً یک‌بارمصرف بوده و قابل شستشو نمی‌باشد؛ و به‌منظور تصفیه گرد و غبار و جهت افزایش عمر مفید فیلترهای حساس نظیر هپا به کار گرفته می‌روند.

فیلتر پنلی

کارکرد فیلتر پنلی

3-فیلتر­های کیسه‌ای (بگ فیلتر): این فیلتر­های کلاس M5-M6-M7-F7-F8-F9 مطابق با استاندارد EN 779 ، به‌عنوان فیلترها با تصفیه بالا، بعد از پیش فیلترها و قبل از کویل­ها در دستگاه هواساز برای تهویه مطبوع و صنعتی مورد استفاده قرار می­گیرند. پارچه فیلتر برای افزایش سطح فیلتر، به شکل کیسه‌هایی در کنار هم قرار گرفته است. جنس این فیلتر ها از الیاف مصنوعی (قابل شست‌وشو نیست) و جنس قاب این فیلتر ها از استیل، گالوانیزه، پی‌وی‌سی یا فایبرگلاس می‌باشد؛ و برای تصفیه ذرات معلق با اندازه بین 1 تا 10 میکرون مناسب می‌باشند. این فیلتر ها جز دسته فیلتر ها راندمان بالا می‌باشند. هر یک از کلاس­ها دارای راندمان مشخص در فیلتراسیون ذرات معلق بین 1 تا 10 میکرون دارا می­باشد. این فیلتر­ها در کارگاه­ها ، اماکن پاک و بعنوان پیش فیلتر برای فیلترهای هپا و اولپا به کار می­روند. عموماً راندمان این کیسه‌ها از 45 درصد تا 85 درصد متغیر است

فیلتر کیسه ای

شماتیک فیلتر بگ در دستگاه هواساز

شماتیک فیلتر بگ در دستگاه هواساز

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نحوه کارکرد فیلتر کیسه ای

4-فیلترهای کربنی: فیلترهای استاندارد توانایی تصفیه ذرات گازی بد بو درون هوا با اندازه 0.01 میکرون را دارا نمی‌باشند. فیلترهای کربنی برای این تصفیه هوای بدبو و شامل گازهای مضر به کار می‌رود.

فیلتر کربنی فیلتر کربنی

تصفیه هوای کثیف و بدبو توسط فیلتر کربنی

تصفیه هوای کثیف و بدبو توسط فیلتر کربنی

5-فیلتر نوع هپا (HEPA): فیلتر هپا یا فیلترهای ذرات هوا با راندمان بالا (Filter High Efficiency Particulate Air) به‌عنوان فیلترهای نهایی در آخرین قسمت هواساز و بعد از فن قرار می‌گیرند. این نوع فیلتر قادر خواهند بود تا ذرات موجود در جریان هوا را تا قطر 0.3 میکرومتر فیلتر کنند.

فیلتر هپا

فیلتر هپا که عموما کاربرد پزشکی و آزمایشگاهی دارند و در هواسازها جهت استفاده در اتاق­های تمیز، بیمارستان ها، صنایع داروسازی، صنایع تولید کننده قطعات حساس الکترونیکی به کار میروند. بر اساس راندمان فیلتر در تصفیه ذرات بزرگ‌تر از 0.3 میکرون در رده‌های مختلف قرار می‌گیرند. به‌عنوان‌مثال راندمان فیلترهای هپای رده H10 تا H14 از 85% تا % 99.99 می‌باشد. جنس بستر این فیلترها کاغذهای میکرو فایبرگلاس می‌باشد که از درهم‌تنیده شدن الیاف فایبرگلاس تشکیل ‌شده که دارای منافذ بسیار ریزی بوده و ذرات معلق بالاتر از ۰.۰۳ میکرون قادر به عبور از این منافذ نیستند؛ اما اگر یک ورق یا لایه از این فیلتر در یک دستگاه قرار گیرد، به دلیل سطح تماس بسیار کم، میزان هوای تصفیه‌شده بسیار ناچیز می‌شود و همچنین منافذ خیلی زود به‌وسیله گردوخاک مسدود می‌شوند و می‌بایست فیلتر را تعویض کرد. لذا با تا کردن این فیلتر­ها به جلو و عقب سطح بسیار بزرگی از فیلتر در فضای بسیار کوچکی قرار می‌گیرد. به‌این‌ترتیب می‌توان مساحت بیشتری از ورقه‌ها را در یک فضای اندک جای داد و به‌منظور عبور بهتر هوا از آن توسط فویل آلومینیوم از یکدیگر جدا می­شوند.

فیلتر هپا

6-فیلتر اولپا (ULPA): فیلتر اولپا یا فیلترهای ذرات بسیار زیر هوا (Ultra – Low Particulate Air Filter) مشابه فیلترهای هپا در آخرین قسمت هواساز نصب می­شوند. از لحاظ ساختاری فیلترهای اولپا مشابه فیلترهای هپا می‌باشند با این تفاوت که در این نوع فیلترها الیاف‌های فشرده و ظریف‌تری بکار رفته و قابلیت جداسازی ذرات بسیار ریز معلق در هوا را تا 012 میکرون دارا می­باشند.

فیلتر اولپا

کاربرد فیلتراسیون چند مرحله­ای در دستگاه هواساز

استفاده از سیستم فیلتراسیون تک مرحله­ای در دستگاه هواساز به دلیل عدم کارایی مناسب در کیفیت فیلتراسیون معمولا توصیه نمی­شود. استفاده از فیلترها به ترتیب مشخص شده در شکل زیر در مسیر هوای ورودی و هوای برگشتی می تواند پیشنهاد می­شود.

در مسیر هوای ورودی:

  • فیلتر فلزی
  • پیش فیلتر(فیلتر پلیتد)
  • فیلتر کیسه­ای
  • فیلتر کربن(هنگامی که هوا شامل گازهای مضر و بودار باشد)
  • فیلتر هپا ( این فیلتر بایستی در کمترین فاصله نسبت به فضای مورد تهویه و در خروجی کانال قرار بگیرد)

در مسیر هوای برگشتی:

  • فیلتر فلزی
  • فیلتر پلیتد
  • فیلتر کربن

مسیر هوای برگشتی هواساز

هواساز بهمراه کولینگ تاور جزء مهمترین تجهیزات در موضوع تهویه مطبوع می باشند.