Autor dr inż. Amelia Staszowska
Placówki ochrony zdrowia charakteryzują się specyficznymi wymaganiami dotyczącymi jakości powietrza wewnętrznego. Wynika to z konieczności zapewnienia bezpieczeństwa sanitarnego pacjentów, szczególnie w aspekcie przeciwdziałania zakażeniom szpitalnym, ale także ze względu na potrzebę ochrony personelu medycznego i niemedycznego. Czyste i zdrowe powietrze pomaga zapobiegać rozprzestrzenianiu się patogenów przenoszonych drogą powietrzną, zmniejszając ryzyko zakażeń szpitalnych. Zapewnia również pacjentom komfortowe środowisko hospitalizacji, przyspiesza gojenie ran i minimalizuje objawy ze strony układu oddechowego i alergii.
Odpowiednią jakość powietrza uzyskuje się wykorzystując mniej lub bardziej złożone systemy jego oczyszczania. Sam proces oczyszczania polega na doborze sekwencji metod, które mają na celu usunięcie z powietrza składnika będącego w nadmiarze, rzadziej na wprowadzeniu do powietrza nowych składników poprawiających jego jakość. Podstawą większości metod oczyszczania powietrza są filtry, które można montować w oczyszczaczach stacjonarnych (przenośnych), sufitowych, ściennych lub jako jednostki jako kanałowe lub modułowe z centralami wentylacyjnymi.
Filtry wstępne mają za zadanie chronić całe urządzenie przed przedostaniem się większych zanieczyszczeń, np. kurz, cząstki gleby, pyłki roślin. Brak filtra wstępnego w urządzeniu może doprowadzić do zanieczyszczenia kolejnych elementów, a w efekcie do ich uszkodzenia. Okres użytkowania zależy od wilgotności i poziomu zanieczyszczeń. Im większa wilgotność
i wyższy poziom zanieczyszczenia powietrza, tym krótszy jest czas bezpiecznego użytkowania filtra wstępnego. Filtry wstępne mogą być wielokrotnego użytku. W takim przypadku wystarczy umyć je wodą oraz osuszyć, a następnie zamontować w urządzeniu.
Filtry HEPA (ang. High Efficient Particulate Air filter – wysokoskuteczny filltr powietrza) – skuteczne do zatrzymywani cząstek o wymiarach do 0,3 mikrona (0,3 µm), który odpowiada pyłom zawieszonym z frakcji drobnej (PM2.5), pyłkom roślinnym, cząstkom kurzu oraz mikroorganizmom (bakterie, wirusy i zarodniki grzybów). Filtry HEPA stosowane w oczyszczaczach powietrza powinny mieć klasę H13 lub H14. Zaleca się ich wymianę co 6 miesięcy. Wadą tych filtrów są koszty ich utrzymania (zużycie energii elektrycznej) i konieczność częstych wymian. Stosuje się je w salach operacyjnych, izolatkach i pomieszczeniach czystych.
Filtry ULPA (ang. Ultra Low Penetration Air), inaczej filtry absolutne. Zostały stworzone w celu zapewnienia doskonałej jakości powietrza i niemal sterylnych warunków. Typowy filtr HEPA 13 odznacza się skutecznością w pochłanianiu zanieczyszczeń o wielkości 0,3 mikrona na poziomie 99,95%, podczas gdy filtr ULPA ma średnią skuteczność w pochłanianiu cząstek o wielkości 0,12 mikrona na poziomie 99,999%. Wadą tych filtrów jest ich wysoka cena i koszty zużycia energii elektrycznej.
Filtry elektrostatyczne. Zasada działania filtrów elektrostatycznych opiera się na wykorzystaniu jonizacji cząstek, które następnie są unieruchamiane na powierzchni płyt kolektora. Proces ten wspomagany jest przez filtry wstępne oraz opcjonalne wkłady z węglem aktywnym, które eliminują lotne związki organiczne i ozon, mogący powstawać podczas pracy filtra. Konserwacja tych urządzeń jest stosunkowo prosta – metalowe elementy mogą być myte wodą lub specjalnymi środkami, a po wysuszeniu nadają się do ponownego użytku, co eliminuje potrzebę częstych wymian filtrów. Dzięki temu filtry elektrostatyczne charakteryzują się długim okresem użytkowania oraz niskimi kosztami eksploatacji, mimo ich wyższej ceny początkowej w porównaniu do innych systemów filtracyjnych. Choć filtracja elektrostatyczna wciąż jest mniej popularna niż tradycyjne metody oczyszczania powietrza, to stanowi wysoce efektywną technologię hybrydową, która łączy w sobie procesy filtracji oraz dezynfekcji. Jej skuteczność w usuwaniu pyłów, w tym pyłów drobnych i ultradrobnych, jest porównywalna z filtrami HEPA, z tą przewagą, że nawet w przypadku znacznego obciążenia pyłem nie powoduje wzrostu oporu przepływu powietrza, co przekłada się na niższe zużycie energii. W Polsce filtry elektrostatyczne są znane od ponad dwóch dekad, szczególnie w kontekście obiektów szpitalnych, gdzie wykorzystuje się je w miejscach o wysokim reżimie sanitarnym, np. izolatki. Za jedną z największych zalet filtrów elektrostatycznych jest ich zdolność do nie tylko efektywnego usuwania pyłów, ale także dezynfekcji powietrza. Pyły zawarte w powietrzu często stanowią nośnik dla bioaerozoli, co czyni filtry elektrostatyczne skutecznym narzędziem w walce z mikroorganizmami, takimi jak bakterie i wirusy.
Filtry węglowe wykorzystują proces sorpcji do zatrzymywania zanieczyszczeń powietrza. Najczęściej stosowanym materiałem sorpcyjnym jest węgiel aktywny. Ma on zdolność usuwania większości węglowodorów, aldehydów i kwasów organicznych. Nie jest szczególnie skuteczny w usuwaniu tlenków siarki, siarkowodoru oraz aldehydów o niskiej masie cząsteczkowej, takich jak formaldehyd. Filtry węglowe są skuteczne w usuwaniu nieprzyjemnych zapachów oraz dymu tytoniowego a także ozonu. Ich zaletą jest także prosta konstrukcja oraz bardzo efektywna praca. Filtry węglowe są również rozwiązaniem stosunkowo tanim pod względem zakupu i użytkowania. Mimo to wykazują bardzo wysoką skuteczność w wychwytywaniu szkodliwych gazów. Gdy skuteczność filtra spadnie poniżej akceptowalnej wartości, należy go wymienić na nowy.
Filtry fotokatalityczne. Utlenianie fotokatalityczne (PCO) to jeden z najbardziej aktywnych obszarów badań w dziedzinie oczyszczania powietrza. Fotokataliza jest innowacyjną techniką usuwania chemicznych (lotne związki organiczne, w tym odpowiedzialne za nieprzyjemne zapachy) i biologicznych zanieczyszczeń z powietrza wewnątrz pomieszczeń. PCO to proces polegający na przekształceniu toksycznych substancji organicznych do związków nieorganicznych (w teorii pary wodnej i dwutlenku węgla) przy pomocy fotokatalizatora, w obecności źródła światła. Padające na fotokatalizator światło indukuje reakcje rodnikowe. Fotokatalizatorem mogą być: tlenek tytanu(IV) (TiO2), tlenek cynku (ZnO), siarczek cynku (ZnS), siarczek kadmu (CdS), tlenek żelaza(III) (Fe2O3) lub tlenek cyny(IV) (SnO2). Świtałem wymaganym do uaktywnienia fotokatalizatora jest najczęściej promieniowanie UVA. W sprzedaży dominują filtry oparte na dwutlenku tytanu. Liczne badania wskazują jednak, że stosowanie fotokatalizy łączy się z powstawaniem szkodliwych dla zdrowia produktów ubocznych, w tym np. formaldehydu. Trwałość filtrów fotokatalitycznych jest również dyskusyjna. Producenci nie deklarują jednoznacznie trwałości tych filtrów. Nie ma możliwości ich regeneracji, trzeba je wymienić na nowe jednostki filtrujące co stanowi dodatkowy koszt ich użytkowania. Należy również podkreślić ograniczona trwałość źródła światła aktynicznego czyli lamp UVA. Musze one być wymieniane, lecz nie ma wytycznych jak często. Filtry fotokatalityczne nie są stosowane jako samodzielne rozwiązanie do usuwania związków chemicznych i dezynfekcji powietrza. Zazwyczaj towarzyszą im filtry HEPA i lampy UVC.
Literatura:
1. Bolashikov Z.D., Melikov A.K. 2009. Methods for air cleaning and protection of building occupants from airborne pathogens. Building and Environment, 44, 1378-1385.
2. Charkowska A. 2008, Filtracja i oczyszczanie powietrza , Rynek instalacyjny, vol. 5, 100.
3. Kaiser K., 2012, Filtry powietrza w szpitalnych instalacjach klimatyzacji i wentylacji, Rynek instalacyjny, vol. 3, 38.
4. Lunegas A., Barona A., Hort C., Gallastegui G., V. Platel V., Elias A., 2015, A review of indoor air treatment technologies, Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, vol. 14 (3), 499-522.
5. Zhong L., Haghighat F., 2015, Photocatalytic air cleaners and materials technologies – abilities and limitations, Building and Environment, vol. 91, 191-203.
6. PN-EN ISO 16890-1:2017-01 – Przeciwpyłowe filtry powietrza do wentylacji ogólnej – Część 1: Specyfikacje techniczne, wymagania i system klasyfikacji skuteczności określony na podstawie wielkości cząstek pyłu (ePM).
7. www. epa.gov (Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska)
8. www.camfil.com/pl-pl