Hava Filtrasyon Teknolojisinde Dönüm Noktası
PuraClean™
 |
 |
 |
 |
 |
 |
©
Copyright 2004 - BAYA
MÜHENDİSLİK
Çetin Emeç Bulvarı, 4.Cadde 73.Sk. No:12/2 06460
A.Öveçler/Ankara- TÜRKİYE
Tel.: +90 (312) 472 26 42 Faks : +90 (312) 472 26 43
E-Posta : baya@baya.com.tr
Robert P. Scaringe, Ph.D., P.E.
John Meyer, M.S.
Mainstream Engineering Corporation
İç mekan havasında bulunan serbest haldeki partiküller; astım, solunum veya akciğer düzensizlikleri bulunan insanlar için büyük risk taşımaktadır. Bu partiküllerin kaynağı çok değişik türlerde olmakla birlikte, büyük bir bölümü sigara dumanı, polen, küf, deri, saç, tüy parçaları, toz, vb... nesnelerden oluşmaktadır.
İç mekan havası; ısıtma, soğutma, havalandırma ve iklimlendirme ( HVAC/R ) sistemleri vasıtası ile mekan içerisinde sirküle ederken, yukarıda bahsedilen partiküller sistem içerisinde –özellikle bakteri ve mantar oluşumu için en elverişli mekan olan soğutma sistemlerinde- birikmektedir. Bakteri, virüs, mantar ve benzeri mikroorganizmaların bu tür sistemlerde üremesi ve gelişmesi, soğutma, ısıtma ve havalandırma yapılan mekanlarda bulunan insanlar için çeşitli rahatsızlıkların kaynağını teşkil eder. Örnek olarak; Legionella Pneumophilia olarak adlandırılan mikroorganizmanın, bu tür ortamlarda bulunabildiği saptanmış ve insanlar üzerinde yarattığı sağlık problemi “Lejyoner Hastalığı” olarak literatüre geçmiştir. Diğer türlerdeki mikroorganizmaların da “hasta ev” veya “hasta bina” sendromu olarak adlandırılan bir başka sağlık probleminin ana kaynağı olduğu bilinmektedir. Bunun yanısıra, bazı insanlar küf ve mantarlara karşı allerjik hassasiyete sahiptir. Bu tür mikroorganizmaların yaşama ortamı olan ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemlerindeki, evaporatör bataryası ve yoğuşma tavasından geçen hava, ortama bu mikroorganizmaların yayılmasına yardımcı olur.
İç mekan havasında serbest halde bulunan bu tür zararlı partiküllerin miktarının azaltılması, HVAC/R sistemlerinde kullanılan filtreler yolu ile sağlanır. Filtre; zararlı partikülleri HVAC/R sistemlerine girmeden bloke ederek tutan, genel olarak fiber benzeri, hava geçişine olanak tanıyan yapıda bir malzemedir. Filtreyi oluşturan fiberler arasındaki mesafe genelde havada bulunan partikül boyutlarından büyük olduğu için, partiküllerin sadece fiberlere çarpan miktarı filtre üzerinde kalır. Filtre tarafından tutulan partikül miktarını artırmak için, filtrenin kalınlığı artırıldığında, veya fiberler arasındaki mesafe daraltıldığında ( filtre gözenekleri küçültüldüğünde ), filtrenin performansında bir artış meydana gelir. Ancak, bu türde bir değişiklik, hava akışına karşı direnci yükselterek hava geçiş miktarının azalmasına sebep olur. Filtreden geçen hava geçiş miktarının azalması, sistem veriminin düşmesi, sistem üzerinde aşırı yük oluşması ve dolayısıyla enerji tüketiminin artması anlamına gelmektedir. Açık olarak görülmektedir ki, filtre performansını ve iç mekan hava kalitesini artırmak için, filtre kalınlığı ve yoğunluğunun artırılması uygun bir yöntem değildir.
Filtrelerin fiber yoğunluğunu artırmadan partikül tutma kapasitesini yükseltmenin bir yöntemi elektrostatik filtrelerdir. Aktif elektrostatik filtreler , plakalar arasında oluşturulan yüksek gerilim alanından faydalanarak, aralarından geçen havada bulunan yüklü parçacıkların elektrostatik çekim kuvveti ile plakalar tarafından yakalanması/tutulması prensibi ile çalışır. Bu tür filtrelerin partikül tutma kapasitesi oldukça yüksektir. Ancak, yüksek performansa sahip olmalarına karşın, bu tür filtrelerin montaj ve işletme maliyetleri oldukça yüksektir ve küçük çaplı evsel veya ticari uygulamalar için yüksek maliyetlerinden dolayı tercih edilmemektedirler.
Aktif elektrostatik filtrelerdeki yüksek gerilim alanını devreden çıkararak ( dolayısıyla maliyeti düşürerek ) elektrostatik partikül tutma avantajını kullanmak amacıyla geliştirilen bir başka yöntem ise pasif elektrostatik filtreler dir. Bir pasif elektrostatik filtrenin çalışma prensibi, hava geçişi esnasında sürtünmeden dolayı oluşan elektrostatik yüklenmenin partikülleri yakalamak için kullanılmasıdır. Savell ( Amerikan Patent No. 5,336,299 ), dielektrik fiberleri arasından geçen havanın yarattığı sürtünme ve dolayısıyla oluşan elektrostatik yüklenmenin, havada bulunan toz partikülleri gibi yüklü parçacıkları tutacak seviyelere ulaşabildiğini bulmuştur. Dielektrik fiberlerinin toz tutma amacıyla kullanılması ve filtre performansının artırılmasına yönelik olarak benzer şekilde, Hodge ( Amerikan Patent No. 5,690,719 ) ve Yanagawa ( Amerikan Patent No. 4,944,778 ve 4,702,752 ) nın çalışmaları da bulunmaktadır.
Pasif elektrostatik filtreler, havada bulunan toz ve diğer partiküllerin elektrostatik kuvvetler yolu ile yakalanması ve filtre fiberleri tarafından tutulması prensibi doğrultusunda, aktif elektrostatik filtrelerle aynı davranışları gösterir. Pasif elektrostatik filtreler, daha öncede belirtildiği şekilde, fiberler arası mesafenin geniş olduğu ve toz/partikül tutma performansının düşük olduğu normal standart filtrelerden çok daha yüksek performans sergilerler. Elektrostatik filtreler kullanıldığında, fiberlerde oluşan çekim kuvveti, havada bulunan toz ve partikülleri kendisine doğru çekerek tutulmalarını sağlayacaktır.
Bununla birlikte, maalesef, elektrostatik filtreler normal standart filtrelerle karşılaştırıldıklarında daha yüksek maliyete sahiptir ve yüksek maliyetlerini en aza indirmek amacıyla tekrar kullanılabilir şekilde üretilmektedirler. Bu tür elektrostatik filtreler $30 ile $100.00 arası maliyete sahip olmakla birlikte, yıkama ve temizleme işleminden sonra tekrar kullanılmak durumundadırlar. Yıkama ve temizleme işlemi, takdir edilmeli ki, zor ve zahmetli bir işlemdir. Yukarıda bahsedilen elektrostatik çekim kuvvetleri sebebiyle bu tür filtrelerin tamamen temizlenmesi de kolay değildir. Bu şekilde tamamen temizlenemeyen filtreler, filtre performansının ilk kullanımdan sonra düşmesine sebep olacaktır.
Elektrostatik filtrelerin bu kullanım zorluğunu göz önünde bulundurarak, bazı üreticiler elektrostatik fiberleri normal fiberlerle karıştırarak elektrostatik özelliğe sahip tek kullanımlık filtreler üretmeye başlamışlardır. Ancak, bu tür filtreler tek kullanımlık olmakla birlikte, tüm filtre yüzeyinin elektrostatik fiberlerden oluşmaması sebebiyle elektrostatik özellikleri son derece zayıftır.
Eşsiz ve patentli bir ürün olan PuraClean Filtre Spreyi, düşük maliyetli, tek kullanımlık, standart filtre yüzeylerini pasif elektrostatik filtre yüzeyine dönüştürmekte ve yüksek maliyetli pasif elektrostatik filtre kullanımına gerek bırakmamaktadır. PuraClean Filtre Spreyi, bir elektrostatik filtrenin sağladığı özelliklerin %100'ünü, pasif elektrostatik filtrelerde olduğu gibi tekrar temizleme ve kullanma gibi zorluklar yaratmadan sağlar. Standart, normal bir filtre yüzeyi, PuraClean uygulanarak son derece yüksek kapasiteli elektrostatik filtre yüzeyi haline dönüşür. Ekonomik olması sebebiyle, PuraClean uygulanmış filtre kirlendiği ve dolduğu zaman tekrar kullanıma gerek kalmadan atılabilir.
PuraClean eşsiz bir üründür ve piyasada benzeri bulunmamaktadır. PuraClean'in tasarım ve üretim çalışmaları, iç mekan hava kalitesini yükseltmek amacıyla başlamamıştı. PuraClean formülasyonu, benzer bir konu üzerinde U.S. Army Medical Core ve NASA için yapılan bir çalışma esnasında tesadüfen bulunmuştur.
Mainstream Engineering mühendisleri ve bilimadamları ilk başlarda, NASA için yürütülen bir çalışmada, gelecek için tasarlanan bir uzay taşıtının iç hava kalitesini yükseltmeye yönelik yöntemler üzerinde çalışıyorlardı. Daha sonraları bu çalışma, Amerikan ordusu için, kimyasal silahların kullanılması sonucu ortama yayılan zararlı kimyasal maddelerin yok edilmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesi doğrultusunda genişletildi.
Bu çalışmaların sonucunda gelinen nokta, patentli bir sıvı kimyasal formulasyondu. Bu formulasyon, normal ve elektrostatik filtre özelliği taşımayan ( metalik filtre, tek kullanımlık elyaf filtre veya köpük filtreler gibi ) filtre yüzeylerine uygulandıktan sonra filtre yüzeyini dielektrik filtre yüzeyi haline getirmekte, ve normal filtreleri pasif elektrostatik filtre özellikleri ile kullanabilme olanağı tanımaktaydı.
Isıtma ve soğutma sistemlerinde sıkça kullanılan standart fiber-filtrelerin, havadaki büyük toz partiküllerinin sadece %20'sini tutabildikleri, dolayısıyla partiküllerin %80'inin filtreden serbestçe geçtiği çok iyi bilinmektedir. Daha yoğun bir filtre filtrasyon kapasitesinin artması anlamına gelmekte ise de, filtre yoğunluğunun artması filtre de oluşan basınç farkının yükselmesi, hava akışının azalması, dolayısıyla sistem veriminin düşmesi ve hava sirkülasyonunun azalması gibi problemler yaratmaktadır.
Yine aynı tür standart, fiber-filtrelerin, duman parçacıkları ve polen gibi daha küçük boyutta bulunan ve astım gibi solunum rahatsızlıkları bulunan insanlar üzerinde olumsuz etki yaratabilecek partiküllerin geçişini engelleyemedikleri de bilinmektedir.
Bununla birlikte, bir çok bilimadamı, pasif ve aktif elektrostatik filtrelerin partikül tutma performansını yükselttikleri konusunda görüş birliği içerisindedir. Ancak, performansın yükselmesi konusunda daha somut ölçümler veya ölçüm kriterleri bulunması gerekmektedir. Bu noktada bir tüketici olarak sormanız gereken, bir filtrenin diğerinden ne kadar daha iyi performansa sahip olduğu, ve bu filtrelerin sistem hava sirkülasyonunu ve dolayısıyla sistem verimini nasıl etkilediğidir. Bu konu ile ilgili olarak, çeşitli test standartları ve ölçüm kriterleri oluşturan kuruluş “The American Society of Heating Refrigerating and Air-conditioning Engineers, Inc.”, kısaltma ismi ile ASHRAE dir.
ASHRAE 52.1 “Gravimetric and Dust Spot Procedures for Testing Air-Cleaning Devices Used in General Ventilation for Removing Particulate Matter” olarak anılan standart test yöntemi, hava filtrelerinin performansının belirlenmesine yönelik test prosedürlerini tanımlamaktadır. Bu test yöntemi, diğer kriterlerin yanısıra, filtrelerin partikül tutma kabiliyetleri ve basınç düşüşlerini ( filtrenin hava akış direnci ) ölçmeye yönelik kriterleri de içermektedir.
Amerika da, ASHRAE 52.1 testlerini gerçekleştirebilecek onaylı laboratuarlar bulunmaktadır. Bunlardan bir tanesi olan Research Triangle Institute ( RTI ) , Mainstream Engineering firması tarafından üretilen PuraClean filtre spreyi ile ilgili olarak, PuraClean uygulanmış ve uygulanmamış standart filtrelerin performans testlerini yapması konusunda yetkilendirilmiştir. RTI'ın yaptığı testlerin sonuçları AX10080101 numaralı raporda belgelenmiştir. Bu rapor aşağıda özetlenmektedir;
Şekil 1. de görülen grafik, PuraClean uygulanmış ve uygulanmamış filtrelerin, 3 ile 8 mikrometre büyüklüğü arasında toz partiküllerine maruz bırakılması sonucunda filtrasyon verimlerini karşılaştırmaktadır. Bu grafik, AX10080101 nolu rapordaki veriler kullanılarak hazırlanmıştır. Şekilden de görüldüğü üzere, PuraClean uygulanmamış filtrede, 8 mikrometre büyüklüğündeki partiküller söz konusu olduğunda, filtre verimi sıfıra düşmektedir. PuraClean uygulanmış filtrenin filtrasyon veriminde ise son derece yüksek bir artış söz konusudur. Bu artış, 3 mikrometrelik partiküller için %200'den başlamakta ve 7 mikrometrelik partiküller için %1.200'lere kadar çıkmaktadır. Yine aynı test sonuçlarına göre, PuraClean uygulanmış filtre yüzeyinin hava akışına karşı bir direnç yaratmadığı da görülmüştür.
Yukarıda bahsedilen ve onaylı bir laboratuar tarafından yapılan performans testinin yanısıra, şirket bünyesinde de daha basit ve anlaşılabilir bir test gerçekleştirilmiştir. Bu testde, standart bir fiber filtrenin yarı yüzeyine PuraClean uygulanmış diğer yarı yüzey ise olduğu gibi bırakılmıştır. Daha sonra bu filtre bir soğutma sistemine yerleştirilerek, kullanılmaya başlandıktan 30 gün sonra kontrol edilmiştir. Şekil 2., yapılan bu pratik testin sonuçlarını göstermektedir.
|
30 Gün Sonra – PuraClean Uygulanmamış Yüzey |
Gerçekleştirilen testlerin sonucunda açık olarak görülmektedir ki, testler ister bağımsız onaylı bir laboratuarda standartlara uygun olarak gerçekleştirilsin, ister çalışan bir soğutma sistemi üzerinde basit bir karşılaştırma testi yapılsın, sonuçlar aynı doğrultuda çıkmaktadır : PuraClean, standart filtrelerin filtrasyon performansını dikkate değer şekilde yükseltmektedir.
PuraClean™ Hava Filtrasyon Teknolojisinde Dönüm Noktası - Makale
