La filtrazione elettrostatica è oggi considerata uno dei sistemi più evoluti per la captazione di particelle esistenti in un flusso d’aria, in grado di assicurare al tempo stesso una elevata e duratura efficienza con i maggiori benefici nel rapporto qualità-prezzo, considerando anche la sua maggiore durata rispetto a qualsiasi altra tipologia di comune filtro meccanico in materiale fibroso o membrane filtranti. Nella valutazione economica va considerata anche la casistica molto limitata di guasti ed un esiguo costo di gestione, determinato principalmente dal semplice lavaggio con acqua e detergente. All’alta efficienza di filtrazione si unisce anche l’importante azione di disinfezione batterica e di inattivazione virale, che porta l’aria trattata ai più alti livelli di qualità previsti dalle normative. Per questa ragione nuove generazioni di elettrofiltri sono protagonisti di una rinnovata giovinezza riscuotendo successo nelle diverse applicazioni impiantistiche: ventilconvettori, unità canalizzate in linea, equipaggiamento di centrali di tratta-mento aria, dispositivi fissi per ambienti civili.
Il filtro elettrostatico ha un elevato potere germicida dovuto alla sua azione ionizzante con conseguente produzione di piccole quantità di ozono (anche combinate a raggi UV) che contrastano la proliferazione delle sostanze biologiche e contaminanti esistenti sulle superfici delle polveri in transito, ossidandole ed inattivandole.
È importante sottolineare l’inattivazione di questi contaminanti trattenuti ottenuta con questo sistema, in quanto la normale filtrazione meccanica, anche ad elevata efficienza, non la può garantire, con conseguente accumulo di contaminanti vivi che formano vere e proprie colonie costringendo l’operatore, che effettua le operazioni di manutenzione e di sostituzione dei filtri, ad utilizzare particolari accorgimenti per proteggere se stesso e l’ambiente circostante.
Tutti i pollini, gli acari ed i funghi vengono captati, inattivati e trattenuti dall’elettrofiltro in rapporto alla sua efficienza. Per quanto riguarda invece i virus, questi, sebbene siano di dimensioni piccolissime, possono essere comunque intercettati, trattenuti e resi inattivi in quanto si presentano sempre uniti e trasportati da particelle di diametro maggiore.
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO E PARTICOLARITA’ DI UN FILTRO D’ARIA ELETTRONICO
Il filtro d’aria elettronico e/o elettrostatico a piastre attive si contraddistingue dagli altri sistemi filtranti, per le sue peculiari prestazioni filtranti e caratteristiche aerauliche.
Tali sue particolarità possono essere riassunte come segue:
- Elevata efficienza di separazione di microparticelle (< 1 micron)
- Modesta perdita di carico sul circuito aeraulico (< 20 Pa a 2 m/s)
- Contenuto consumo energetico durante il funzionamento
- Nessun costo di sostituzione ma riutilizzo dopo semplice lavaggio
Tutto questo ha permesso il suo diffondersi su piccole e medie unità filtranti per uso domestico e commerciale, in principal modo in depuratori d’aria ambiente funzionanti con sistema a ricircolo d’aria. La modesta perdita di carico generata dal filtro elettronico, la quale è un ostacolo al passaggio dell’aria utilizzando altri media filtranti, ha altresì permesso il suo impiego su unità terminali termiche ventilanti, quali: termoconvettori, condizionatori ecc.
Lo scopo di tale applicazione è unire le proprietà termiche, tipiche di queste unità, a prestazioni filtranti in grado di garantire una migliore qualità dell’aria in circolo, separando dall’aria stessa le microparticelle inquinanti presenti in ambiente, siano esse generate dall’attività delle persone presenti e/o dagli arredi o siano presenti nell’aria esterna di ventilazione. Infatti l’adozione in ambienti indoor di tali apparecchiature, può portare ad una drastica riduzione dei volumi d’aria esterna, pur mantenendo una concentrazione di sostanze inquinanti a livelli tali da non rappresentare un rischio per la salute degli occupanti, anche in presenza di elevati tassi di produzione interna (fumo di tabacco, polveri fini ecc.). Tutto ciò comporta inoltre un considerevole risparmio energetico, dovuto in particolare alla climatizzazione e al trattamento di minori volumi d’aria esterna e quindi ad un più contenuto dimensionamento delle unità termiche impiegate in generale.
I filtri elettronici o elettrostatici si basano sul principio della separazione delle micro-particelle presenti in aria mediante ionizzazione delle stesse e campi elettrici, formati da superfici contrapposte e sottoposte a opportune tensioni elettriche
Schema dell'elettrofiltro tipo FEMEC
Essi sono costruiti in larga parte da sottili lamine metalliche rastremate tra loro a distanze determinate, in funzione della tensione applicata, le quali formano numerosi ed intensi campi elettrostatici.
Le particelle inquinanti che transitano, per reagire alle linee di forza generate dai suddetti campi elettrici e quindi essere attirate e trattenute, come piccole calamite, sulle superfici contrapposte di queste lamine, devono essere precedentemente caricate elettronicamente (ionizzazione). Questa carica è fornita loro tramite un elettrodo polarizzatore (generalmente di segno positivo), il quale essendo contrapposto a due piastre di segno contrario (massa) e alimentato con tensioni elevate, genera un intensissimo quanto difforme campo elettrico ad effetto valanga denominato “scarica corona”. Gli ioni positivi generati in questo modo dalla scarica corona dell’elettrodo polarizzatore, nella loro migrazione verso le piastre laterali intercettano le particelle inquinanti transitanti impartendo loro una carica positiva, la quale favorirà la loro separazione dal flusso dell’aria e la conseguente adesione alle lamine successive aventi polarità opposta (collettore). Il filtro elettronico, data la sua soluzione costruttiva, essendo realizzato con materiali metallici può essere riutilizzato e quindi “rigenerato” tramite semplici operazioni di pulizia mediante lavaggi con comuni detergenti e acqua .
Il filtro è essenzialmente composto da 3 elementi:
- filtro elettronico a piastre brevettato (tipo “Femec”)
- scheda elettronica di comando e potenza
- cavo flessibile di collegamento ad alta tensione
I sistemi sono stati progettati per ridurre la diffusione, negli ambienti indoor, di agenti inquinanti di varia natura, presenti nelle canalizzazioni degli impianti di climatizzazione. Sono perciò indicati per differenti tipologie d’ambiente quali, ad esempio, scuole, ospedali e case di cura e riposo (corridoi, sale d’aspetto, camere di degenza), ambulatori medici, alberghi e dovunque occorra migliorare la qualità dell’aria interna.
Sono molteplici le cause che determinano la presenza di diversi agenti inquinanti nei canali. La principale è la scarsa o inesistente pulizia e manutenzione degli stessi, alla quale si aggiungono altri fattori quali un errato bilanciamento e/o pressurizzazione dei canali, la circolazione dell’aria tra un ambiente e l’altro ad impianto fermo, la mancanza di idonei filtri o i bypass dell’aria attorno alle celle filtranti all’interno della centrale di trattamento dell’aria, la scarsa attenzione nella sostituzione dei filtri, la presenza di condizioni favorevoli in termini di temperatura ed umidità alla proliferazione di organismi di natura batterica, etc.
Il filtro elettronico, come noto, è molto efficace nel trattenere particelle, fibre, sostanze biologiche, etc., anche se di piccolissimo diametro (Inf. 1 micron) pur offrendo all’aria in transito una modesta perdita di carico sia iniziale (filtro pulito) che nel tempo, anche in presenza di sporco sulle sue superfici. L’azione battericida propria dei filtri elettronici contrasta la proliferazione di sostanze biologiche (batteri, muffe, lieviti, etc.) esistenti sulle superfici delle polveri transitanti, anche qualora non vengano trattenute dal filtro (altri mezzi filtranti di tipo “meccanico”, invece, possono offrire un supporto favorevole alla proliferazione di sostanze biologiche). L’elemento filtrante è composto da due sezioni: la prima è costituita dagli elettrodi in tungsteno e da elementi isolanti. La seconda sezione, destinata alla cattura delle particelle inquinanti, è costituita da speciali profili estrusi in alluminio accoppiati e opportunamente distanziati, formanti il collettore di raccolta.
Questa sezione risulta facilmente estraibile per permettere una agevole manutenzione.
Il principio di funzionamento del filtro è estremamente semplice.
Le particelle inquinanti transitano attraverso la prima sezione costituita dagli elettrodi e caricate elettronicamente per via del campo elettrico qui prodotto (ionizzazione). Le particelle vengono quindi
raccolte sulle piastre del filtro che si trovano a polarità opposta.
Per via delle elevate tensioni, all’interno del filtro si genera un intenso quanto difforme campo elettrico ad effetto valanga denominato “scarica corona”.
Gli elettrofiltri hanno invece una elevata azione battericida, dimostrata e certificata dall’Università di Ancona, sia sull’aria in transito, con una efficienza del 93,6 %, sia sul depositato.
Il campo ionizzante ad alta tensione infatti passiva la parte biologica viva presente in dispersione nell’aria e passiva anche tutto ciò che si deposita sul filtro.
Il risultato è che un elettrofiltro non rappresenta più un elemento che amplifica la proliferazione batterica in ambiente anzi, abbatte notevolmente la proliferazione di batteri, germi, muffe, spore, funghi e quant’altro sia biologicamente pericoloso.
Bibliografia:
– Bacteria removal and viability attenuation in a ventilation duct by means of an electrostatic barrier (pubblicatosu Indoor and Built Environment, Agosto 2004)
- Bontempi(1), M. Dottori(2), G. Fava(2), M. L. Ruello(2)
(1)Tecnica Bontempi s.n.c. Calvisano (BS), Italy.
(2)Department of Materials and Environmental Engineering and Physics, Marche Polytechnical University, Italy.
Valutazione dell’efficacia di un elettrofiltro nella riduzione della carica microbica
(Estratto dalla relazione di certificazione rilasciata dall’Università degli Studi di Ancona, Dipartimento di Scienze dei Materiali e della Terra)
Dalle analisi condotte e dalla elaborazione statistica dei dati effettuata mediante il test esatto di Fisher emerge l’efficacia dell’elettrofiltro nella riduzione della carica batterica.
L’utilizzo di sistemi a ricircolo d’aria in ambienti indoor, richiede l’adozione di tecnologie depurative in grado di rimuovere con grande efficacia i principali contaminanti aerodispersi. Nel caso delle microparticelle generate in laboratorio per simulare la presenza di particelle inorganiche presenti in ambienti civili confinati, il filtro adottato ha mostrato un buon comportamento anche per particelle di diametro inferiore a 1mm, comportamento atteso ed in linea con i dati di letteratura.
La tecnologia di filtrazione elettrostatica dell’aria, nelle condizioni operative impiegate, appare in grado di annullare o ridurre il livello di batteri vivi e di minimizzare così il rischio per la nostra salute negli ambienti confinati di vita civile.
L’intero set delle osservazioni sperimentali condotte ha evidenziato infatti una differenza statisticamente significativa nella carica microbica totale, ottenuta tramite filtrazione elettrostatica dell’aria di climatizzazione fornita da un impianto centrale di ventilazione.
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Incrementa l’efficacia della sanificazione dell’aria utilizzando una filtrazione elettrostatica all’interno di un diffusore sviluppato appositamente per alloggiare il filtro elettrostatico e diffondere l’aria così trattata
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
I sistemi di diffusione KLIMAGIEL INDUCTION-JET ad alta induzione diffondono l’aria trattata attraverso dei fori di dimensione e quantità opportunamente calcolati, distribuiti su tutta la lunghezza del diffusore, garantendo così un’elevatissima superficie di scambio e di miscelazione con l’aria ambiente, la quale viene movimentata per attrito e per effetto dell’induzione, ovvero per il principio della conservazione della quantità di moto.
