Jakie są metody oczyszczania powietrza?

Szybki rozwój cywilizacji sprawił, że w wielu miejscach nawet czyste powietrze stało się towarem, a jego pozyskanie wymaga poniesienia nakładów na oczyszczenie. Nadmierne stężenie szkodliwych dla zdrowia pyłów i gazów, lokalnie może doprowadzić do pojawienia się smogu, co nawet przy krótkotrwałym przebywaniu w takiej atmosferze prowadzi do problemów m.in. z układem oddechowym człowieka. W wielu regionach długotrwale podwyższony poziom pyłów zawartych w powietrzu stwarza zagrożenie zdrowotne i skłania do podjęcia stosownych działań ochronnych.

Jakie są metody oczyszczania powietrza?
Z artykułu dowiesz się:
  • Czym jest smog?
  • Jakie są metody oczyszczania powietrza?
  • Jaka klasyfikuje się filtry i jaką mają skuteczność?
  • Jakie są domowe urządzenia oczyszczające powietrze?

Czym jest smog?

Smogiem nazywane jest zjawisko atmosferyczne powstałe w wyniku zawieszenia się cząstek zanieczyszczeń w najczęściej wilgotnym powietrzu, tworząc charakterystyczne ciemne zamglenie o różnym nasileniu i ograniczeniu widoczności. Takimi cechami charakteryzuje się tzw. smog londyński powstający głównie w wyniku emisji cząstek stałych (dymu, sadzy) pochodzących z palenisk węglowych.

Specyficzny mikroklimat z ograniczoną cyrkulacją powietrza i inwersją temperaturową sprzyja miejscowemu utrzymywaniu się zanieczyszczeń, których stężenie może wielokrotnie przekraczać dopuszczalne normy. Inną forma smogu jest tzw. smog z Los Angeles, który pojawia się w wyniku reakcji fotochemicznej z lotnymi składnikami zanieczyszczonego powietrza - tlenkami węgla, azotu czy organicznych węglowodorów. W efekcie nasłonecznienia powstają toksyczne związki chemiczne utrzymujące się długo w zanieczyszczonym powietrzu.

W Polsce zjawisko smogowe typu londyńskiego występuje w sezonie grzewczym, np. w Krakowie, gdzie wiele budynków do ogrzewania wykorzystuje kotły i piece węglowe, a konfiguracja terenu sprzyja zastoinom powietrznym i kumulacji zanieczyszczeń. Smog typu Los Angeles pojawia się m.in. w Warszawie w miesiącach letnich, wywołany głównie przez spaliny samochodowe.

Kontrola stopnia zanieczyszczenia powietrza opiera się przede wszystkim na pomiarze stężenia pyłów w dwóch przedziałach wielkości cząstek wyznaczanych wskaźnikami PM2,5 i PM10 - odpowiednio o wielkości 2,5 μm i 10 μm. Norma dopuszczalnego zanieczyszczenia powietrza to utrzymanie wskaźników na odpowiednio niskim poziomie - dla PM2,5 zawartość pyłów nie powinna przekraczać 25 μg/m³, a dla PM10 - 40 μg/m³ (średniorocznie) i 50 μg/m³ (w cyklu dobowym).

W rzeczywistości okresowo wskaźniki te przekraczane są wielokrotnie, co stwarza zagrożenie dla zdrowia ludzi i wywołuje tzw. alarm smogowy w przypadku uzyskania dobowego stężenia PM10 powyżej 300 μg/m³.

Oczywiście głównym kierunkiem działań zmierzających do eliminacji zjawisk smogowych są strategiczne działanie ograniczające emisje zanieczyszczeń, ale do czasu uzyskania znaczącej poprawy stanu powietrza zewnętrznego w wielu miejscach wskazane jest stosowanie indywidualnych bądź obiektowych urządzeń oczyszczających powietrze.

Metody oczyszczania powietrza

Oczyszczanie powietrza dostarczanego do zamkniętych pomieszczeń stanowi często element systemu klimatyzacji obiektu, z reguły w połączeniu z obiegiem mechanicznej wentylacji wyposażonej zazwyczaj w układ rekuperacji. Powietrze wentylacyjne pobierane z zewnątrz przechodzi przez szereg elementów oczyszczających głównie z zanieczyszczeń stałych (pyłów), ale niekiedy również ze szkodliwych związków lotnych, bakterii i zapachów.

Standardowy sposób oczyszczania składa się z filtrów o stopniowanej wielkości zatrzymywanych cząstek stałych, przy czym przepływ powietrza wymuszany jest przez wentylator, ale również może odbywać się samoczynnie, np. w wyniku różnicy ciśnienia wywołanego grawitacyjnie.

Trudniejszym zadaniem jest oczyszczenie powietrza z zanieczyszczeń chemicznych i jako w miarę uniwersalnym rozwiązaniem stosowane są różne warianty przepuszczania powietrza przez warstwę węgla aktywnego. Instalacje oczyszczające mogą być wyposażone w promienniki UV lub urządzenia jonizujące, które redukują szkodliwe związki chemiczne do substancji obojętnych.

 

Filtry - klasyfikacja i skuteczność

Podstawowym urządzeniem zatrzymującym szkodliwe pyły zawarte w powietrzu są filtry o różnej skuteczności zatrzymywania cząstek stałych zależnie od ich wymiarów. Dotychczas elementy filtracyjne klasyfikowane były wg normy EN 779:2012 z podziałem na grupy dokładności filtrowania - zgrubnego o oznaczeniach G1-G4, wstępnego o symbolach M5-M6 oraz dokładnego F7-F9.

Pomijając filtry wstępne (zatrzymują tylko grubsze zanieczyszczenia), dokładność filtrowania określana była procentowym udziałem zatrzymania cząstek stałych o średnicy 0,4 μm, który zależnie od klasy filtru wynosił 35-70% (jako wartość minimalnej skuteczności). Nowa obowiązująca norma EN ISO 16890 wprowadza klasyfikację zależnie od wielkości zatrzymywanych cząstek (w μm) w trzech kategoriach ISO - ePM10, ePM2,5 i ePM1.

Elektro-jonizacyjny filtr antysmogowy Clean R
Elektro-jonizacyjny filtr antysmogowy Clean R. Fot. Pro-Vent.

Zakwalifikowany filtr do określonej kategorii musi zatrzymywać przynajmniej 50% określonej wielkości zanieczyszczeń, a dalsze oznaczenia określają jego rzeczywista skuteczność, np. ISO ePM2,5 95% zapewnia 95% skuteczność dla cząstek o wymiarze 2,5 μm.

Do filtrowania wykorzystywane są różne porowate materiały papier, bibuła, włóknina, materiał, gąbka, przy czym większość z nich wymaga okresowej wymiany. Specyficzną grupą urządzeń filtracyjnych są filtry typu HEPA charakteryzujące się wysoką zdolności do zatrzymywania bardzo drobnych zanieczyszczeń - 0,3 μm, niewielkimi wymiarami w stosunku do powierzchni filtracyjnej oraz możliwością mycia, co zapewnia długi okres użytkowania bez konieczności wymiany.

Technologia ich produkcji polega na utworzeniu porowatej struktury spieczonego szkła o niezwykle rozwiniętej powierzchni filtracyjnej. Filtry te tworzone są również z użyciem włókien z polipropylenu. Podobne własności mają nieco mniej dokładne filtry typu EPA oraz super efektywne filtry ULPA.

Wszystkie te wyroby charakteryzują się dokładnością filtracji na poziomie 85-99,9% i są uszeregowane według rosnącej dokładności filtracji z oznaczeniami E10-E12, H13-H14 i U15-U17. W domowych urządzeniach filtracyjnych stosowane są głównie filtry E11, E12 i H13, a filtry typu ULPA znajdują zastosowanie, np. w sterylnych pomieszczeniach medycznych czy produkcyjnych.

Filtr antysmogowy z filtrem węglowym
Filtr antysmogowy MOCarz Alnor z filtrem węglowym do mechanicznej instalacji wentylacyjnej. Fot. Alnor.

Domowe urządzenia oczyszczające powietrze

Budynki mieszkalne zlokalizowane w centrach miast lub w pobliżu emitentów zanieczyszczeń powietrza w powinny być wyposażone w urządzenia zmniejszające napływ zanieczyszczeń z powietrza zewnętrznego. Sposób oczyszczania należy dostosować do systemu wentylacyjnego pomieszczeń, a niekiedy wykorzystywać urządzenia wywołujące wewnętrzną recyrkulację powietrza.

Powszechnie wykorzystywana wentylacja grawitacyjna lub mechaniczna, wywiewna wymusza zakładanie nawiewników - okiennych lub ściennych pozwalających na napływ zewnętrznego powietrza wentylacyjnego.

Nawiewnik ścienny
Nawiewnik ścienny z kratką regulacyjną wewnętrzną i kratką kwadratową. Fot. Vents.

Nawiewniki te wyposażone w elementy filtracyjne w znacznym stopniu ograniczą przenikanie szkodliwych zanieczyszczeń i jednocześnie ograniczają hałas przenikający ze strumieniem powietrza wentylacyjnego.

Jednak wkłady filtrujące zwiększają opór stawiany przepływającemu powietrzu, zatem nawiewniki będą większe niż standardowe. W przypadku nowych obiektów już na etapie budowy można przewidzieć montaż odpowiednio dużych nawiewników okiennych, np. nadramowych lub montowanych w ścianach. Dostępne są też nawiewniki adaptacyjne instalowane na zewnątrz, które zastępują modele standardowe, wykorzystując istniejący kanał wentylacyjny i część wewnętrzną.

Nawiewnik powietrza nadokienny
Nawiewnik powietrza Insolio zintegrowany z oknem. Fot. Brevis.

W budynkach wyposażonych w mechaniczną wentylację nawiewno-wywiewną bez większych problemów można zapewnić dopływ czystego powietrza, wyposażając instalację w stosowne filtry. W podstawowy wyposażeniu będą to filtry zatrzymujące pyły, ale dodatkowa kolumna filtracyjna z wkładem z węgla aktywnego usunie również zanieczyszczenia chemiczne czy nieprzyjemne zapachy.

Do oczyszczania powietrza w zamkniętym pomieszczeniu niezależnie od funkcjonującej wentylacji wykorzystywane są przenośne oczyszczacze powietrza działające w trybie „recyklingu”. Dzięki nim można nie tylko usunąć zanieczyszczenia napływające z powietrzem zewnętrznym, ale również powstające w pomieszczeniu.

Przenośny oczyszczacz powietrza
Przenośny oczyszczacz powietrza Daikin MC70LVM. Fot. Daikin.

Urządzenia te wyposażone są w zespoły filtrów pozwalające na usunięcie z powietrza m.in. alergenów, roztoczy, a układ jonizacyjny i wkład węglowy usuwają szkodliwe gazowe zanieczyszczenia. Wyznacznikiem efektywności działania tych oczyszczaczy jest wskaźnik CADR określający wielkość strumienia dokładnie oczyszczonego powietrza, który powinien mieć wartość zbliżoną do intensywności wentylacji tego pomieszczenia.

Autor: Cezary Jankowski
Opracowanie: Martyna Nowak-Ciupa
Zdjęcie otwierające: Grzegorz Polak/Fotolia
Zdjęcia w tekście: Pro-Vent, Alnor, Vents, Brevis, Daikin
Film w tekście: TV Budujemy Dom dla Uni-Lux

Komentarze

FILMY OSTATNIO DODANE