HAVA FİLTRELERİ

HAVA FİLTRELERİ

Hava filtreleri, havadaki istenmeyen partikül ve kirleticileri tutarak ortam hava kalitesini iyileştiren cihazlardır. Genellikle dış ortam ile iç ortam arasındaki hava geçiş noktalarına yerleştirilen, toz ve diğer parçacıkları yakalayan bir filtre ortamına sahip çerçeveli yapılardır. Bazı hava filtrelerinde, filtre elemanına takılan bir conta (sızdırmazlık contası) sayesinde filtre ile cihaz/havalandırma gövdesi arasında kaçak hava akışı önlenerek filtrasyon verimi korunur.

Mekanik Filtreler

Mekanik filtrelerde partikül yakalama mekanizmaları: en küçük parçacıklar Brown hareketi (difüzyon) etkisiyle rastgele titreşerek liflere çarpar ve yakalanır; orta boy parçacıklar hava akışıyla sürüklenirken liflere temas edip yapışır (intersepsiyon); büyük parçacıklar ise hava akımını takip edemeyecek kadar ağır olduklarından liflere doğrudan çarpıp tutulurlar (eylemsel çarpma).

Mekanik hava filtreleri, hava akımını lifli bir filtre ortamından geçirerek toz ve partikülleri fiziksel olarak yakalayan en yaygın filtre tipidir. İnce liflerden oluşan gözenekli filtre malzemesi, hava içindeki partikülleri mekanik filtrasyon prensipleri ile tutar; bu kategoriye HEPA gibi yüksek verimli filtreler de dahildir. Mekanik filtreler, tamamen fiziksel bariyerlerle çalıştığından genellikle yalnızca partikül maddeyi filtreler (gaz halindeki kirleticiler için ayrıca aktif karbon gibi adsorbanlar gereklidir). Bu filtrelerde parçacık yakalama boyuta bağlı üç temel mekanizma ile gerçekleşir:

  • Süzme (eleme): Parçacık boyutu, filtre ortamındaki lifler arasındaki gözenek açıklığından büyük olduğunda parçacık bu aralıktan geçemez ve filtre malzemesinin yüzeyinde tutulur. Bu mekanizma özellikle tüy veya saç gibi daha büyük partiküllerin filtrelenmesinde etkilidir (adeta bir elek gibi çalışır).
  • Yakalama (intersepsiyon): Hava akışıyla taşınan daha küçük partiküller, akım çizgisini takip ederken bir filtre lifine yeterince yaklaştığında lif tarafından yakalanır; parçacık lif yüzeyine temas ettiğinde moleküler çekim kuvvetleri (ör. Van der Waals) sayesinde lifte yapışıp kalır. Bu süreç, orta boyuttaki partiküllerin tutulmasında etkilidir.
  • Difüzyon (yayınım): Çapı çok küçük olan partiküller (özellikle <~0,1–0,3 μm), hava molekülleriyle çarpışmalarının sebep olduğu rasgele hareketler (Brown hareketi) sergiler ve zigzag bir yol izlerler. Bu rasgele difüzyon sonucu parçacıkların filtre liflerine temas etme olasılığı artar ve temas edenler yapışarak tutulur. Difüzyon mekanizması, en küçük partiküllerin yakalanmasında baskındır ve özellikle HEPA/ULPA gibi yüksek verimli mekanik filtrelerde önemli rol oynar (örn. HEPA filtrelerde 0,1 μm altındaki parçacıkların tutulması büyük ölçüde difüzyon ile gerçekleşir).

Mekanik filtreler, tek kullanımlık ise belirli aralıklarla yenisiyle değiştirilerek, yıkanabilir ise periyodik temizlenerek verimli çalışmaya devam edebilir. Ayrıca, filtre ortamında biriken toz tabakası zamanla filtrenin daha küçük partikülleri de tutmasını sağlayarak verimini bir miktar artırabilir; ancak aşırı birikim hava direncini yükseltip sistemi zorlayacağından, üreticinin önerdiği bakım aralıklarına uyulması gerekir.

Elektrostatik Filtreler

Elektrostatik filtreler, hava akımı içindeki parçacıkları statik elektrik kuvvetleriyle yakalayan filtrasyon cihazlarıdır. Bu tip filtrelerde özel olarak tasarlanmış sentetik elyaflar veya polimer yapraklar, hava akışı sırasında sürtünme ile statik elektrik yükü kazanır. Yüklenen filtre malzemesi, havadan geçerken zıt yüke sahip toz partiküllerini mıknatıs gibi kendine doğru çekerek liflere yapıştırır. Bu sayede, mekanik filtrelemeye ek bir yakalama mekanizması eklenmiş olur: Hava akışına çok fazla direnç eklemeden, daha küçük parçacıkların da filtre ortamında tutulması mümkün hale gelir.

Elektrostatik filtreler genellikle HVAC sistemlerindeki standart filtre ölçülerine uygun olarak üretilir ve mevcut mekanik filtrelerin yerine takılabilir. Yıkanabilir (tekrar kullanılabilir) veya tek kullanımlık tipleri vardır. Yıkanabilir elektrostatik filtreler, belirli periyotlarla çıkarılıp su ile temizlenerek tekrar kullanılır. Ancak, bu filtrelerin verimliliği zamanla biriken toz nedeniyle azalabilir; filtre yüzeyinde biriken kir, statik yükün etkisini zayıflatabilir. Nitekim, ortam havasının akışıyla oluşan statik yük başlangıçta yüksek verim sağlasa da, filtrenin kullanımı süresince yükün azalmasıyla küçük parçacıkları yakalama etkinliği düşüş gösterebilir. Bu yüzden elektrostatik filtrelerin düzenli temizliği ve bakımının üretici talimatlarına göre yapılması önemlidir. Ayrıca bazı üreticiler, filtrenin ilk kullanımdaki yüksek performansını korumak için elektrostatik etkiyi kalıcı kılacak özel kaplamalar veya spreyler de geliştirmiştir.

Elektrostatik filtrasyon, genellikle ev ve ofis HVAC sistemlerinde yüksek verimli bir filtreleme sağlamak ve ince tozları tutmak amacıyla tercih edilir. Örneğin, ince polen, toz zerreleri veya duman parçacıkları, elektrostatik yüklü bir filtrenin manyetik çekim etkisiyle başarıyla yakalanabilir. Ancak çok büyük toz parçacıkları söz konusu olduğunda, bu pasif elektrostatik filtreler tek başına yeterli olmayabilir; bu nedenle pratikte elektrostatik filtreler genellikle önlerinde bir mekanik ön filtre ile birlikte kullanılır. Böylece önce büyük partiküller mekanik olarak süzülür, kalan küçük partiküller de elektrostatik etapta tutulur.

Elektronik Filtreler

Elektronik hava filtreleri, elektronik hava temizleyici veya elektrostatik çökeltici (ESP) olarak da bilinen, aktif bir güç kaynağı ile çalışan filtreleme sistemleridir. Bu sistemde hava akımı içinden geçen partiküller, cihaz içinde oluşturulan yüksek gerilimli bir iyonlaştırıcı elektrik alan sayesinde elektriksel olarak yüklenir. Şarj edilen toz parçacıkları hemen ardından gelen zıt yüklü toplayıcı plakalar üzerinde çekilerek biriktirilir ve böylece hava akımından ayrıştırılır. Sonuçta, hava akımı içindeki toz, duman ve diğer kirleticiler cihaz içerisindeki metal plakalar üzerinde toplanırken, temizlenmiş hava ortama geri verilir. Bu prensip, bir mıknatısın zıt kutuplarıyla parçacıkları yakalamasına benzer bir şekilde çalışır.

Elektronik filtreler, genellikle merkezi iklimlendirme sistemlerinin kanal tesisatına entegre edilen üniteler şeklinde tasarlanır. Çalışmak için bir elektrik kaynağına ihtiyaç duyarlar ve sürekli bir yüksek voltaj alanı oluştururlar. Bu cihazların en büyük avantajlarından biri, çok küçük boyuttaki parçacıkları dahi etkili bir şekilde uzaklaştırabilmeleridir; örneğin sigara dumanı, is veya polen gibi ince aerosoller elektronik bir filtrede yüksek oranda tutulabilir. Nitekim mekanik filtrelerin yakalayamadığı boyuttaki partiküller (ör. <0.1 μm ultrafinler) bile, elektronik çökelticilerde yüklenip plakaya çekilerek elimine edilebilir.

Bununla birlikte, elektronik hava temizleyicilerin de dikkat edilmesi gereken yönleri vardır. Her şeyden önce, filtre plakalarının düzenli temizliği önem taşır; plakalar üzerinde biriken toz tabakası zamanla yalıtkan bir katman oluşturarak cihazın etkinliğini azaltır. Üreticiler genellikle bu plakaların 2-3 ayda bir çıkarılıp yıkanmasını veya silinmesini önerir. İhmal edilen bakım, cihazın başlangıçtaki yüksek verimini düşüreceği gibi, aşırı birikme durumunda cihazdan parçacık geri salınımına da yol açabilir. Bir diğer husus, bazı elektronik filtrelerin çalışma prensibi gereği ozon gazı üretebilmesidir. Yüksek gerilimli iyonizasyon sırasında az miktarda ozon yan ürünü oluşabilir ve bu da iç hava kalitesi açısından istenmeyen bir durumdur. Nitekim yapılan araştırmalar, bazı eski tip elektronik filtrelerin iç ortamdaki ozon seviyesini belirgin ölçüde artırabildiğini göstermektedir. Ancak günümüzde birçok üretici, UL 2998 gibi standartlara uyumlu, ozon üretimi ihmal edilebilir düzeyde olan elektronik filtre modelleri geliştirmiştir. Son olarak, elektronik filtreler kimyasal gaz kirleticilerine karşı etkili değildir; uçucu organik bileşikler (ör. boya veya temizlik malzemesi kokuları) veya karbon monoksit gibi gazları yakalamak için yine aktif karbon filtreler gibi ayrı bir aşama gerekecektir.

Elektronik filtre sistemleri, özellikle üst düzey iç hava kalitesi talep edilen ortamlarda (örn. hastaneler, temiz odalar veya sigara dumanının arındırılması gereken mekanlar) kullanılmaktadır. Konut tipi uygulamalarda da merkezi sistemlere takviye olarak elektronik filtreler sunulmaktadır. Genellikle, büyük partikülleri tutan bir mekanik filtre ile birlikte çalışırlar; bu sayede iki kademeli bir filtreleme ile hem büyük hem küçük partiküller yüksek verimde yakalanır. Elektronik filtrelerin başlangıç maliyeti ve bakım gereksinimi, sıradan mekanik filtrelere kıyasla daha yüksek olsa da, sağladıkları üstün ince partikül arındırma kabiliyeti nedeniyle bu maliyet pek çok uygulamada haklı gösterilebilir.

Özel Üretim ve Yerli İmalat

Standart ölçü veya tiplerde bulunmayan hava filtreleri için özel imalat çözümleri de mevcuttur. İhtiyaç duyduğunuz filtre ürününe ait görsel, ebatlar, hedef filtrasyon hassasiyeti (örneğin kaç mikron boyutunu tutacağı) veya teknik çizim gibi bilgiler üreticilere iletilebilirse, yerli üreticiler bu doğrultuda özel üretim yapabilmektedir. En ideal yöntem, halihazırda kullanmakta olduğunuz filtrenin bir numunesini doğrudan üretici firmaya iletmektir; bu sayede filtre, birebir aynı özelliklerde yeniden imal edilebilir. Özellikle endüstriyel uygulamalarda (ör. özel boyutlu katı atık gazı filtreleri, biyogaz tesisleri filtreleri vb.), yerli imalat yoluyla mevcut filtrelerin muadilleri başarılı şekilde üretilerek tedarik süreleri kısaltılabilir ve yedek parça maliyetleri düşürülebilir.