Изучив разнообразные опросы, можно сделать заключение, что очень часто люди выражают недовольство к качеству подаваемого в помещения воздуха в давно построенных зданиях, где в вентсистемах предусмотрено механическое побуждение воздуха. Следствием данного фактора есть падение производительности труда. Посредством системы вентиляции в помещение могут попадать различные загрязнители, такие как: пыль различных фракций, дым, разнородные газы, биологически активные элементы (аллергены, бактерии и вирусы) - все это может стать причиной инфекционных заболеваний, обострения аллергии и т.п. Сегодня можно прямо говорить, что существует прямая связь между качеством воздуха (его загрязненностью) и уровнем заболеваемости - вплоть до повышения уровня смертности - эта нелицеприятная информация доказывается множественными эпидемиологическими исследованиями.

В системах вентиляции с механическим побуждением воздуха принято применять воздушные фильтры, которые являют собой барьер для проникновения загрязнителей внутрь вентагрегатов, в коммуникации воздуховодов и предотвращают повышение потребления энергоресурсов на потребности вентиляции. Наличие фильтров позитивно сказывается и на показателях параметров внутренней атмосферы обслуживаемых помещений. При всех преимуществах, данные устройства могут иметь и недостатки. Так, воздушные фильтры легко могут превратиться в загрязнителей подаваемого воздуха. Причиной подобного явления есть не соответствие нормам регламентов эксплуатации и обслуживания систем вентиляции и кондиционирования воздуха, остутствие ухода за фильтрами и невыполнение мероприятий по их замене.

Влияние воздушных фильтров на параметры чистоты воздуха с точки зрения субъективной оценки

Результатом исследований, проведённых относительно 20-ти зданий, явилось то, что фильтр, а вернее микро частицы, скопившиеся в нем за время эксплуатации, являются основными элементами загрязняющими воздух, доставляемый системами вентиляции.

Шести недель эксплуатации воздушных фильтров достаточно для того, чтобы количество недовольных качеством воздуха потребителей достигло 20% от общей массы. Это при условии, что, на практике, ресурс эксплуатации фильтров составляет до года, т.е. до 12-ти месяцев.   

В данном случае, очевидным становиться мнение, что для улучшения качественных параметров воздуха, необходимо увеличить воздухообмен, т.е. повысить кратность. Но, практика показала, что увеличение потока воздуха, проходящего через фильтр, который отработал определенное время, непременно влечет за собой увеличение насыщенности атмосферы помещений загрязнителями, которые уже успели скопиться в материале и на поверхности данных фильтров

Опираясь на свежие исследования, можно говорить о том, что снижение качества воздуха негативно влияет на производительность труда и может стать причиной экономического ущерба.

Был проведен следующий эксперимент - отработанные воздушные фильтры были заменены на новые, что по субъективной оценке персонала, привело к росту производительности труда на 5,7%. Другое же исследование было проведено на основе сравнения длительности разговоров служащих колл-центра, в зависимости от изменения интенсивности воздухообмена, при условиях применения совершенно новых фильтров и фильтров, которые использовались ранее в течение полугода. При замене старых фильтров новыми наблюдалось сокращение времени разговоров на 10%. Еще 6% помогало выиграть повышение интенсивности воздухообмена при использовании тех же новых фильтров. Далее, в систему вставляли старые фильтры, что приводило к резкому ухудшению производительности служащих на 8%. Сопутствующим эффектом было и ухудшение качества микроклимата в помещении колл-центра.

Принимая во внимание сказанное ранее, можно сделать вывод, что причиной ухудшения качественных параметров воздуха могут быть воздушные фильтры. Но, стоит отметить, что в данном явлении остается ряд не изученных моментов. Уверенно, лишь, можно говорить, что в приведенном процессе участие принимают биологически активные элементы, которые переносятся на поверхность фильтров атмосферным воздухом. 

Поверхность фильтра и химические реакции, на ней происходящие

В процессе эксплуатации на поверхности фильтра оседают различные частицы как органические, так и не органические по своему происхождению. На пример: сажа, микробы, взвешенные частицы грунта, пыльца, соли неорганического характера и т.д. 

Так же материалом фильтра адсорбируются (поглощается) мало летучие и летучие органические соединения. Некоторые из них могут выделяться и отрываться от поверхности фильтра, а в последствии являться загрязнителями воздуха. От количественного и качественного состава частиц пыли зависит интенсивность процесса загрязнения. Так же, при сравнении фильтров предварительной и тонкой очистки, выяснилось, что первые являются большими загрязнителями.   

На поверхности фильтрующего материала определенные органические вещества начинают вступать в химические реакции. Примером является окисление озоном, который содержится в атмосферном воздухе. Но с течением времени загрязненный фильтр поглощает все меньше озона, по причине снижения числа соединений, вступающих в реакцию. 

Согласно данным одного из исследований, проведенного Техническим университетом Дании, озон пропускали через 3 различных воздушных фильтра. Первоначально фильтрами поглощалось 30-50% озона. Концентрация озона составляла в воздушном потоке 75 ppb (миллиардных долей). Спустя час данный показатель опускался до 5-10%. Далее, на двое суток данные фильтры помещались в азот, в атмосферу, где содержание азота не превышает 5 ppb или в воздушную среду, нагретую до 100 градусов Цельсия. Следствием подобных манипуляций стало частичное восстановление возможности фильтров к поглощению озона. Причиной тому есть перемещение, за время 48 часов покоя, способных окисляться частиц из тощи на поверхность фильтрующего материала.

Логично предположить, что способность поглощать озон - это позитивное качество, но не стоит забывать, что за частую исходный реагент не столь опасен, как продукт химической реакции.

Наглядно это демонстрирует следующий эксперимент. Три одинаково запыленных фильтра, были применены для очистки воздуха в 3-х однотипных помещениях. Люди, которые находились внутри данных помещений, должны были высказать свое мнение о качестве воздуха в процессе эксперимента. Сперва, совпадение оценок можно было наблюдать по всем помещениям. Далее, один из фильтров поместили, на двое суток, в атмосферу азота, другой - в состоянии покоя - в воздух и третий находился в атмосфере озона, с его содержанием на уровне 10 ppb. В последствии, людей попросили заново оценить качество воздушной среды в комнатах. Как и предполагалось - лучшим оказался тот фильтр, который был помещен в азот, а худшим стал фильтр, ранее побывавший в атмосфере озона. Спустя два часа эксплуатации фильтров, был произведен очередной опрос. Наблюдалось постепенное повышение качества воздуха, но аутсайдером все же оставалась фильтрующая вставка, побывавшая во взаимодействии с озоном. Выводом из эксперимента стало то, что качество воздуха ухудшается при протекании процессов окисления, но в последствии - после дополнительного вентилирования - начинает повышаться. Видимо, в состоянии статики активность выделений органических веществ на покровном слое фильтрующего элемента замедляется. Так, в данном случае, происходит накопление продуктов окисления в плоскости самого фильтрующего материала. Следствием же возобновления воздушного потока через фильтр - является увеличение выделений окисленной органики. С практической точки зрения можно сказать, что системы вентиляции должны быть подвержены периодической продувке. И, это мероприятие должно проводиться при отсутствии персонала в помещениях (по ночам, в выходные или праздничные дни). 

Экономический эффект

С одной стороны, очистка воздушными фильтрами, подаваемого в помещения воздуха, приводит к уменьшению поступления обращений персонала за медицинской помощью. Что в свою очередь сократит затраты на мед обслуживание персонала. Так же, при нормальной фильтрации, сокращаются затраты труда и финансовых средств на профилактическое обслуживание систем вентиляции, уборку помещений, отсутствует ущерб для отделочных материалов.

С другой стороны, если плохое состояние фильтра является причиной ухудшения качества воздуха, то возникают затраты, связанные со снижением производительности труда персонала.

Инженерные решения

Для проведения испытаний были отобраны: карманный фильтр из стекловолокна класса очистки F7 (~MERV 13); такой же фильтр при условии наличия ступени предварительной очистки фильтром класса G4 (~MERV 8); разнообразная компоновка фильтров из стекловолокна F7 и фильтров на основе активированного угля (данные фильтры были установлены как перед секцией фильтра тонкой очистки, так и после нее); фильтрующая вставка карманного фильтра с содержанием гранул активированного угля; панельный (кассетный) фильтр с синтетическими волокнами и гранулами активированного угля и фильтр из стекловолокна класса очистки F5 (~MERV 10–11).

Все эти фильтры, на протяжении 5-ти месяцев, были подвержены нагрузкам одинаковой интенсивности (расход воздуха равный 1300 м. куб./ч, скорость воздушного потока 2 м/с). В последствии, все экземпляры были подвергнуты исследованиям в лабораторной среде в специальной системе вентиляции. На основании данного мероприятия была проведена оценка качества воздуха, проходящего через них. Лучшие результаты показали системы фильтрации с примесями активированного угля - после эксплуатации, в течение пяти месяцев, данных фильтров им стало свойственно поглощать озон, при этом не являясь источником загрязнителей. 

Заключение

Закономерным результатом функционирования вентсистем является накопление грязи в воздушных фильтрах. Загрязнители на прямую влияют на качество подаваемого воздуха, путем передачи ему летучих продуктов химических реакций, что имеют место быть на покровном слое фильтров. Наиболее эффективным решением устранения химических загрязнителей можно назвать применение фильтров с содержанием гранул активированного угля в основе фильтрующего материала или двухступенчатой системы очистки с обычными и угольными фильтрами.

Перевод статьи Gabriel Bek?, доктор наук (Ph. D.), исследователь Международного центра энергии и микроклимата помещений при Техническом университете Дании (г. Лингби)