Opracowała: dr inż. Amelia Staszowska
Oczyszczanie powietrza zyskało na popularności wraz z początkiem pandemii Covid-19.
W sprzedaży pojawiły się setki różnych urządzeń, które według producentów i dystrybutorów gwarantowały niemal 100% skuteczność w usuwaniu wszystkich znanych zanieczyszczeń powietrza: pyłów, związków chemicznych i bioarozoli. Brak krajowych regulacji prawnych odnośnie konieczności testowania tego typu urządzeń i ich certyfikowania sprawia, że konsumenci bardzo często czują się rozczarowani po zakupie sprzętu, który nie spełnia ich oczekiwań. Nie inaczej jest również w kontekście wykorzystania oczyszczaczy powietrza w placówkach ochrony zdrowia. Mogą one z powodzeniem służyć do usuwania substancji zapachowych, dezynfekcji powietrza a także usuwania pyłów i dymu chirurgicznego.
Z założenia oczyszczacz powietrza to urządzenie będące zestawem kilku filtrów służących do usuwania z powietrza pyłów zawieszonych, lotnych związków organicznych, bioarozoli. Niektóre jednostki mogą posiadać dodatkowe opcje nawilżania powietrza i produkcji ujemnych aerojonów. W zależności od nastawy wentylatora urządzenie może pracować przy różnych przepływach powietrza. Kluczowym parametrem wyznaczającym skuteczność oczyszczacza jest CADR. Im jego wartość jest większa tym szybciej usunie on zanieczyszczenia. Minimalny akceptowalny CADR to 400.
Urządzenia do oczyszczania powietrza mogą być przenośnymi jednostkami, mogą być opcjonalnie montowane na ścianie, suficie. Dostępne są również rozwiązania montażu jako moduły wpięte w instalację wentylacyjną lub współpracujące z centralami wentylacyjnymi.
Celem niniejszego opracowania jest omówienie powszechnie funkcjonujących mitów związanych z użytkowania jednostek oczyszczających powietrze uwzględniając również ich zastosowanie w placówkach medycznych.
Oczyszczacze posiadają 100% skuteczność w eliminowaniu wszystkich zanieczyszczeń znajdujących się w powietrzu. W rzeczywistych warunkach w pomieszczeniach zanieczyszczenia występują w różnych stężeniach, często zmiennych w czasie. Na szybkość usuwania danej grupy zanieczyszczeń ma wpływ zestaw filtrów w oczyszczaczu, ale również prędkość przepływu powietrza. Żadna jednostka oczyszczająca nie jest w stanie jednocześnie usunąć wszystkich zanieczyszczeń ze skutecznością 100%. W przypadku pyłów zawieszonych i odorów im szybszy przepływ powietrza przez oczyszczacz tym szybciej te zanieczyszczenia zostaną wyeliminowane z powietrza pomieszczenia. Odwrotnie ma się rzecz gdy celem jest usunięcie bioarozoli. Gdy oczyszczacz ma wbudowaną lampę UVC korzystniej jest dla dezynfekcji, aby przepływ powietrza przez oczyszczacz był jak najmniejszy. Wówczas zapewniony jest wymagany czas kontaktu bioaerozolu z promieniowaniem UVC.
Oczyszczacz powietrza może zastąpić system wentylacji w pomieszczeniu. Oczyszczacz nie ma takiej możliwości, jest jedynie wsparciem dla instalacji wentylacyjnej w zakresie poprawy jakości powietrza poprzez obniżenie stężenia zanieczyszczeń w pomieszczeniu.
Oczyszczacz powietrza usuwa dwutlenek węgla. Aktualnie nie ma dostępnych rozwiązań technologicznych w jednostkach oczyszczających powietrze, które pozwalają obniżyć stężenie dwutlenku węgla w powietrzu pomieszczeń.
Lokalizacja oczyszczacza powietrza nie ma wpływu na skuteczność jego pracy. Umiejscowienie oczyszczacza ma decydujący wpływ na jego pracę. Zazwyczaj powinien być on zlokalizowany w centralnym miejscu pomieszczenia lub jak najbliżej źródła zanieczyszczeń.
Otwieranie okien i drzwi nie ma wpływu na pracę oczyszczacza. Do optymalnej pracy oczyszczacza wymagane jest odizolowanie go od wpływu warunków zewnętrznych. Zatem otwarte okna lub drzwi do pomieszczenia, w którym pracuje oczyszczacz znacząco obniżają jego efektywność w usuwaniu zanieczyszczeń.
Oczyszczacz dezynfekuje powierzchnię. Oczyszczacze nie mają takiej możliwości ponieważ lampy UVC są zamontowane w obudowie oczyszczacza, zatem promieniowanie UVC ma jedynie kontakt z powietrzem przepływającym przez wnętrze jednostki. Dyskusyjna jest skuteczność dezynfekcji powierzchni przez urządzenia z filtrami fotokatalitycznymi i plazmowymi.
Oczyszczacz usuwa pyły z powierzchni. Oczyszczacz może jedynie usunąć pyły znajdujące się w powietrzu. Zatrzymywane są one na filtrach: wstępnym, HEPA lub elektrostatycznym.
Filtry elektrostatyczne wymagają okresowej wymiany. Filtry w oczyszczaczach elektrostatycznych są wykonane ze stali nierdzewnej i można je czyścic pod bieżącą wodą z użyciem domowych środków myjących. Nie wymagają okresowej wymiany jak filtry wstępne, HEPA lub węglowe.
Filtry węglowe usuwają wszystkie związki organiczne i nieorganiczne, w tym substancje odorowe. Skuteczność w zatrzymywaniu zanieczyszczeń przez filtry węglowe jest uzależniona od klasy węgla aktywnego w filtrze oraz masy cząsteczkowej zanieczyszczenia i wilgotności powietrza w pomieszczeniu. Skuteczność sorpcji na filtrach węglowych jest niska dla związków niskocząsteczkowych np. amoniaku. Maleje również gdy wilgotność względna powietrza przekracza 60%.
Oczyszczacze z filtrami elektrostatycznymi generują ozon. Istnieje kilka technologii generowania ładunków ujemnych w filtrach elektrostatycznych. Nowe rozwiązania wyeliminowały możliwość powstawania ozonu jak to było w przypadku wyładowań koronowych. W oczyszczaczach elektrostatycznych zawsze powinien być zainstalowany filtr węglowy w celu sorpcji ozonu resztkowego, który może powstawać podczas pracy filtra. Każda jednostka oczyszczacza elektrostatycznego powinna posiadać certyfikat PZH.
Oczyszczacz powietrza z lampą UVC nie pozwala na jego stosowanie w pomieszczeniach z ludźmi. Lampy UVC w oczyszczaczach stacjonarnych są ukryte pod obudową zatem nie emitują szkodliwego promieniowania na zewnątrz i są bezpieczne do użytku w obecności ludzi. Podobnie jest z oczyszczaczami naściennymi, sufitowymi, kanałowymi lub zespolonymi z centralami wentylacyjnymi.
Filtry katalityczne i plazmowe nie generują ubocznych produktów. Skuteczność fotokatalizy i plazmy jest dyskusyjna i nie ma jednoznacznych danych potwierdzających ich dezynfekujące działanie. W warunkach rzeczywistych w powietrzu wewnętrznym zawsze będą powstawać szkodliwe produkty reakcji rodnikowych, w tym rakotwórczy formaldehyd. Dodatkowo filtry fotokatalityczne lub plazmowe nie występują jako samodzielne systemy do oczyszczania powierza w odróżnieniu do np. filtrów elektrostatycznych. Zazwyczaj są poprzedzone filtrami HEPA. Zatem nie ma pewności w jakim stopniu fotokataliza i plama samodzielnie odpowiada za skuteczność eliminacji bioaerozoli i wirusów.
Oczyszczacz jest w stanie usunąć w 100% bakterie, grzyby i wirusy. Stosowane w oczyszczaczach rozwiązania technologiczne nie pozwalają na jednoczesne całkowite wyeliminowanie z bakterii, grzybów, sporów i wirusów. Najwyższą skuteczność wykazują w stosunku do bakterii 90- 99%, niższą dla grzybów – do 70%.
Oczyszczacz usuwa smog. To często funkcjonujący skrót myślowy. Smog jest stanem zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego wywołanego obecnością pyłów zawieszonych i związków chemicznych. Oczyszczacz może obniżyć stężenie tych zanieczyszczeń czyli odpylić powietrze, zdezynfekować lub zdezodoryzować. Nie usuwa jednak smogu.
Oczyszczacz dobiera się do powierzchni lub kubatury pomieszczenia. Najczęściej te dwa parametry stanowią podstawę doboru oczyszczacza, ale najważniejszym kryterium jest uwzględnienie wskaźnika CADR. Informuje on po jakim czasie przy danej kubaturze i założonej ilości wymian powietrza w pomieszczeniu zanieczyszczenia zostaną z niego usunięte. Problematyczne jest jednak to, że producenci i sprzedawcy celowo nie podają wartości tego parametru. Minimalna wartość wskaźnika CADR to 400. Wartości poniżej świadczą o niskiej skuteczności oczyszczacza.
Oczyszczacz powietrza to urządzenie o małym zużyciu energii i kosztach eksploatacji. Zużycie energii jest zależne od trybu pracy oczyszczacza a dokładnie nastawy wentylatora. Im jest ona wyższa tj. wentylator ma większy wydatek, tym zużycie energii jest większe. Dodatkowym kosztem eksploatacji jest konieczność okresowej wymiany filtrów i lamp UVC. Częstotliwość wymian jest uzależniona od sposobu użytkowania i stanu zanieczyszczenia powietrza wewnętrznego i zewnętrznego. W przypadku filtrów wstępnych i HEPA może to być okres raz na kwartał lub pół roku. Dla lamp UVC należy sprawdzić ich żywotność tj. gwarantowany (wyrażony w godzinach) czas efektywnej pracy lampy w zakresie emisji promieniowania o określonej długości fali tj. 222nm lub 254nm. W przypadku lamp UVA stosowanych w fotokatalizie producenci deklarują ich żywotność na 1,5 – 2 lat. Zatem koszty eksploatacji są zmienne dla tej samej jednostki oczyszczacza i zależne od trybu jego użytkowania.
Filtry powietrza w oczyszczaczu można wymieniać co kilka lat. Częstotliwość wymian filtrów jest zależna od sposobu użytkowania oczyszczacza i stopnia zanieczyszczenia powietrza. Im większa częstotliwość pracy i wyższe zanieczyszczenie tym częściej wymienia się filtry. Należy to uwzględnić przy wyborze jednostki oczyszczającej gdyż koszty eksploatacji mogą w krótkim czasie okazać się wyższe niż koszty zakupu samego urządzenia.
Filtry HEPA w oczyszczaczach nie usuwają cząstek o wymiarach mniejszych jak 0,3 mikrona. Filtry HEPA mają potwierdzoną badaniami zdolność usuwania cząstek o średnicy aerodynamicznej mniejszej jak 0,3 mikrona.Obecne w powietrzu bioaerozole zazwyczaj występują pod postacią aglomeratów o wymiarach większych jak 0,3 mikrona.
Ozonator i jonizator powietrza to oczyszczacz powietrza. W klasyfikacji oczyszczaczy powietrza zarówno ozonator jak i jonizator nie są zaliczane do oczyszczaczy powietrza. Stanowią oddzielną grupę urządzeń. Z zasady oczyszczacze to jednostki, które mają zestaw filtrów i/ lub lampę UVC i można je użytkować bezpiecznie bezpośrednio w obecności ludzi w pomieszczeniu. W przypadku ozonatorów i jonizatorów obecność ludzi jest wykluczona ze względu na szkodliwość ozonu i wysokiej koncentracji aerojonów ujemnych (nawet powyżej 10 000 000 jonów/ cm3 powietrza).
Oczyszczacze z efektem Coandy mają większą skuteczność usuwania zanieczyszczeń. Nie ma żadnych wiarygodnych danych badawczych potwierdzających to stwierdzenie. Efekt Coandy poprawia jedynie ukierunkowanie strumienia oczyszczanego powietrza.
Medyczne oczyszczacze powietrza dla placówek ochrony zdrowia. To termin czysto marketingowy. Nie istnieją żadne dostępne opracowania, akty prawne ani normy, które definiowałyby takie urządzenia. W rzeczywistości są to urządzenia oparte na tych samych procesach oczyszczania powietrza co oczyszczacze wykorzystywane w mieszkaniach, szkołach lub biurach. Zazwyczaj oprócz filtrów HEPA mają również lampy UVC pozwalające im dezynfekować powietrze. Urządzenia oczyszczające powietrze w placówkach medycznych oparte na technologii produkcji rodników powinny być zarejestrowane w Urzędzie Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych.
Literatura
- Fujimura H., Nishikawa J., Okamoto T., Goto A., Hamabe K., Sakaida I. Use of portable partitions with high-efficiency particulate air filters in the endoscopy unit. Endosc. Int. Open 2021;9:E278e9. https://doi.org/10.1055/a-1322-2761.
- Chen C., Zhao B., Cui W., Dong L., An N., Ouyang X. The effectiveness of an air cleaner in controlling dropletaerosol particle dispersion emitted from a patient’s mouth in the indoor environment of dental clinics. J. R. Soc. Interface 2010;7:1105e18. https:// doi.org/10.1098/rsif.2009.0516.
- Liu T., Guo Y., Wang M., Hao X., He S., Zhou R. Design of an air isolation and purification (AIP) desk for medical use and characterization of its efficacy in ambient air isolation and purification. Biosaf. Health 2020;2:169e76. https://doi.org/10.1016/j.bsheal. 2020.06.002.
- Mousavi E.S., Pollitt K.J.G., Sherman J., Martinello R.A. Performance analysis of portable HEPA filters and temporary plastic anterooms on the spread of surrogate coronavirus. Building Environ. 2020;183. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.107186.
- Qian H., Li Y., Sun H., Nielsen P.V., Huang X., Zheng X. Particle removal efficiency of the portable HEPA air cleaner in a simulated hospital ward. Building Simul. 2010:1e10. https://doi.org/ 10.1007/s12273-010-0005-4.
- Ereth M.H., Hess D.H., Driscoll A., Hernandez M., Stamatatos F. Particle control reduces fine and ultrafine particles greater than HEPA filtration in live operating rooms and kills biologic warfare surrogate. Am. J. Infect. Control 2020;48:777e80. https://doi.org/ 10.1016/j.ajic.2019.11.017.
- https://www.epa.gov/indoor-air-quality-iaq/guide-air-cleaners-home#QA1