سیستم‌های فیلتراسیون هوا در هواسازها

سیستم‌های فیلتراسیون هوا در هواسازها و سطوح تمیزی

فیلتراسیون هوا یکی از وظایف اصلی و حیاتی هواساز (AHU) است. این فرآیند نه تنها کیفیت هوای داخل ساختمان (IAQ) را برای سلامت و آسایش ساکنان بهبود می‌بخشد، بلکه از اجزای حساس خود هواساز (مانند کویل‌ها و فن‌ها) نیز در برابر آلودگی محافظت می‌کند.

۱. ضرورت فیلتراسیون هوا

سیستم فیلتراسیون دو هدف کلیدی را دنبال می‌کند:

1. حفاظت از تجهیزات: جلوگیری از تجمع گرد و غبار و کثیفی بر روی کویل‌های سرمایش و گرمایش. این تجمع می‌تواند راندمان انتقال حرارت را به شدت کاهش داده و عملکرد هواساز را مختل کند.

2. حفظ سلامتی و آسایش: حذف آلاینده‌های معلق در هوا از جمله گرد و غبار، گرده‌ها، هاگ‌های قارچی، باکتری‌ها، ویروس‌ها و ذرات دوده، برای جلوگیری از بیماری‌های تنفسی و آلرژی.

۲. انواع فیلترهای مورد استفاده در هواسازها

فیلترها معمولاً از الیاف فایبرگلاس، پلی‌استر یا کاغذ ساخته می‌شوند و بر اساس اندازه ذراتی که می‌توانند به دام بیندازند، طبقه‌بندی می‌شوند.

الف. فیلترهای اولیه (Pre-Filters)

• وظیفه: حذف ذرات بزرگ مانند مو، پرز و گرد و غبار درشت.

• اهمیت: این فیلترها به عنوان خط دفاعی اول عمل می‌کنند تا عمر فیلترهای گران‌تر و با کارایی بالاتر (فیلترهای ثانویه) را افزایش دهند.

• نوع ساختار: معمولاً از نوع پلیسه (Pleated) یا قابل شستشو هستند.

ب. فیلترهای ثانویه/متوسط (Medium Filters)

• وظیفه: حذف ذرات با اندازه متوسط (مانند گرده و هاگ‌های قارچی).

• اهمیت: فیلترهای اصلی در اکثر محیط‌های تجاری و اداری هستند که نیاز به سطح تمیزی استاندارد دارند.

• نوع ساختار: معمولاً از نوع کیسه‌ای (Bag Filter) یا پنلی با عمق زیاد هستند.

ج. فیلترهای نهایی/با راندمان بالا (Final/High-Efficiency Filters)

• وظیفه: حذف ریزترین ذرات (مانند دود، باکتری‌ها و ویروس‌ها) که در محیط‌های بسیار حساس نیاز است.

• اهمیت: برای بیمارستان‌ها، اتاق‌های تمیز (Clean Rooms)، آزمایشگاه‌ها و صنایع دارویی ضروری هستند.

• نوع ساختار: شامل فیلترهای HEPA و ULPA می‌شوند.

۳. استانداردها و طبقه‌بندی سطوح تمیزی

برای سنجش میزان کارایی فیلترها، استانداردهای بین‌المللی مختلفی تعریف شده است. دو استاندارد رایج $\text{MERV}$ و $\text{HEPA}$ هستند:

الف. استاندارد {MERV} (Minimum Efficiency Reporting Value)

این استاندارد، که توسط انجمن مهندسان تهویه، تبرید و تهویه مطبوع آمریکا ({ASHRAE}$) تعریف شده، رایج‌ترین مقیاس برای ارزیابی عملکرد فیلترها است. {MERV}، کارایی فیلتر را بر اساس کمترین کارایی فیلتر در حذف ذرات از $0.3$ تا $10$ میکرومتر نشان می‌دهد.

 ب. فیلترهایHEPA و ULPA (بالاترین سطوح)

این فیلترها فراتر از رده $\text{MERV}$ قرار می‌گیرند و برای محیط‌هایی که نیاز به تمیزی فوق‌العاده دارند، استفاده می‌شوند.

• $\text{HEPA}$ (High-Efficiency Particulate Air):

  • کارایی: حداقل $99.97\%$ از ذرات با قطر $0.3$ میکرومتر (MPPS) را حذف می‌کند.

  • کاربرد: اتاق‌های جراحی، اتاق‌های تمیز استاندارد ($\text{ISO} 7/8$).

• $\text{ULPA}$ (Ultra-Low Penetration Air):

  • کارایی: حداقل $99.999\%$ از ذرات با قطر $0.12$ میکرومتر را حذف می‌کند.

  • کاربرد: صنایع نیمه‌هادی، داروسازی و اتاق‌های تمیز فوق‌العاده تمیز ($\text{ISO} 3/4$).

۴. آرایش فیلترها در هواساز (Multi-Stage Filtration)

در هواسازها، فیلترها معمولاً به صورت سری و چند مرحله‌ای نصب می‌شوند تا راندمان کلی سیستم به حداکثر برسد و هزینه‌ها مدیریت شود:

1. مرحله اول ($\text{MERV 6-8}$): فیلتر اولیه (مانند فیلتر پلیسه) برای حذف ذرات درشت و محافظت از کویل‌ها.

2. مرحله دوم ($\text{MERV 11-14}$): فیلتر ثانویه (مانند فیلتر کیسه‌ای) برای حذف بخش عمده آلاینده‌های آلرژی‌زا و گرد و غبار ریز.

3. مرحله سوم ($\text{MERV 15-16}$ یا $\text{HEPA}$): فیلتر نهایی برای حذف باکتری‌ها و ذرات بسیار ریز، در صورتی که سیستم در یک محیط حساس (مانند کلینیک‌ها یا آزمایشگاه‌های میکروبیولوژی) نصب شده باشد.

نکته مهم

فشار افتراق (Pressure Drop): هرچه راندمان فیلتر بالاتر باشد (مثلاً از $\text{MERV 8}$ به $\text{HEPA}$ برویم)، مقاومت آن در برابر جریان هوا بیشتر است و فن هواساز باید با قدرت بیشتری کار کند تا بر این مقاومت غلبه کند. همچنین، با کثیف شدن فیلترها، فشار افتراق افزایش می‌یابد و باید فیلترها به موقع تعویض شوند.

معرفی کامل هواساز و اجزای داخلی آن

وظیفه کویل‌های آب سرد و گرم در هواساز

اجزای اصلی داکت اسپلیت

اصول عملکرد برج‌های خنک‌کننده