Промышленные воздушные фильтры: типы и применение

Воздушные фильтры играют ключевую роль в поддержании исправной работы спецтехники, обеспечивая очистку поступающего воздуха и защищая двигатель от попадания пыли, грязи и других загрязняющих частиц. Эти фильтры не только продлевают срок службы техники, но и помогают повысить ее производительность. Кроме того, воздушные фильтры широко используются в системах вентиляции и кондиционирования для обеспечения чистого воздуха в помещениях.

Воздушные фильтры - это устройства, предназначенные для очистки воздуха, поступающего в двигатель спецтехники. Их основная задача - задерживать пыль, грязь, мелкие частицы и другие загрязнители, которые могут нанести вред внутренним компонентам двигателя. Без фильтров загрязнения могут проникать в систему, вызывая износ, ухудшение производительности и поломки.

В настоящее время количество производств, для которых предъявляются особые требования к чистоте воздуха, существенно выросло. Для таких объектов, в качестве основных очистителей, широко используются НЕРА-фильтры. Также воздушные фильтры (ВФ), предназначенные для комплектации систем очистки вентиляции и кондиционирования (ОВК), изготавливаются и классифицируются согласно ГОСТ 779-2014. Российский стандарт разработан в соответствии с европейскими нормами, в числе которых ЕN 779:2012, ISO 29463:2011 и др.

Как выбрать воздушный фильтр для промышленного применения

Типы воздушных фильтров

Существует много разновидностей воздушных фильтров, отличающихся конструкцией фильтрующего устройства и применяемыми материалами. Существует два базовых параметра, по которым различается оборудование этой категории:

• Грубая очистка. Устройства, предназначенные для начальной очистки и защиты оборудования систем ОВК путем улавливания относительно крупного мусора. Они способны задерживать мелких насекомых, песок, золу, волосы, пыль и другие частицы размерами более 10 мкм. Существует четыре класса фильтров грубой очистки с маркировкой G1, G2, G3 или G4. Первые две группы чаще ставятся для защиты от насекомых.
• Тонкая очистка. Фильтрующие элементы обеспечивают не только защиту оборудования от загрязнений, но и тщательную очистку потока от всевозможных примесей, включая споры, бактерии и другие микроорганизмы в пределах 1-10 микрон. Устройства класса М5 обычно используются для комплектации промышленных систем ОВК и устанавливаются снаружи зданий.
• Полная очистка. В эту категорию входят устройства, способные улавливать дым, бактерии, вирусы и другие частички менее 1 микрона. Они используются для комплектации систем, установленных в помещениях с высокими или сверхвысокими требованиями в плане качества воздуха. В их числе лаборатории, цеха по производству электроники, лекарственных препаратов и др.

Рассмотрим подробнее некоторые типы воздушных фильтров:

1. Фильтры грубой очистки:
• Самые простые устройства многоразового применения на основе металлической, пластиковой, тканевой или композитной сетки. Изготавливаются в виде кассет, панелей или специальных карманов. Размеры ячеек подбираются с учетом решаемых задач.
• Фильтр воздушный панельный ФВП (многоразовый) - это рамка из оцинкованного профиля со сменным фильтрующим элементом, который после загрязнения легко заменяется на новый.
• Кассетный фильтр ФВКас (одноразовый) отличается увеличенной фильтрующей поверхностью. Это одноразовая конструкция, представляющая собой рамку из оцинкованного профиля и фильтрующий материал, прикрепленный к гофрированной металлической сетке.
2. Фильтры тонкой очистки:
• Фильтр воздушный карманный (ФВК) обеспечивает класс очистки G4. В качестве фильтрующего материала в нем используется полиэстер. Устройство отличают большая пылеемкость, низкое сопротивление воздушному потоку и долгий срок службы.
• Фильтрующие элементы пористого типа с содержанием активированного угля обеспечивают поглощение молекул всевозможных газов, пара и газообразных веществ. Способны улавливать запахи. На их эффективность сильное влияние оказывает срок службы, влажность, наличие в воздухе различных примесей. Летучие и полулетучие органические соединения лучше других улавливают угольные фильтры.
• Масляные фильтры - используют масляную пропитку для удержания загрязняющих частиц. В масляных фильтрах фильтрующий слой состоит из металлических сеток, перфорированных пластин, колец и т.п., смоченных минеральным маслом.
• Фильтрующие элементы повышенной эффективности изготовлены в виде гофры для увеличения контактной поверхности. Способны улавливать пыльцу, споры, бактерии и другие микроорганизмы.
3. Фильтры HEPA и ULPA:
• Фильтры HEPA (TrueHEPA) (от англ. HEPA (High Efficiency Particulate Arresting) - высокоэффективная задержка частиц) изначально разрабатывались для систем вентиляции в медицинских учреждениях и помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздуха. Согласно принятой международной классификации, существует 5 классов HEPA фильтров: Н10, Н11, Н12, Н13 и Н14. HEPA-фильтр задерживает более 99% всех частиц величиной более 0,3 мкм.
• Фильтры ULPA (Ultra Low Penetrating Air), способные улавливать до 99,999% частиц диаметром более 0,1 мкм.
4. Специальные фильтры:
• Электростатические фильтры. Улавливание загрязнений происходит с помощью ионных зарядов, генерируемых сеткой электродов. Частицы примесей, которые есть в воздухе, заряжаются и оседают на поверхностях пластинок-анодов. Недостаток таких фильтров в том, что они неэффективны для удаления запахов.
• Фотокаталитические фильтры. Очистка осуществляется с помощью ультрафиолетового излучения, которое разлагает и окисляет всевозможные загрязнения, включая бактерии, вирусы и токсины, а также запахи. Ключевое преимущество фильтров этой категории в том, что их можно использовать для дезинфекции - обеззараживания воздуха.

Кроме того, выделяют следующие типы фильтров:

• Механические
• Губчатые
• Угольные

Схема работы угольного фильтра

Принцип работы воздушных фильтров

Принцип работы воздушных фильтров основан на фильтрации воздуха, проходящего через материал фильтра. Когда воздушный поток попадает в фильтр, крупные частицы загрязнений оседают на внешней поверхности фильтрующего материала, а более мелкие частицы задерживаются в последующих слоях.

В некоторых фильтрах, например, центробежных, используется физический принцип центробежной силы, который направляет крупные частицы в отдельный контейнер, позволяя воздуху продолжать движение к двигателю. Масляные фильтры, в свою очередь, применяют масляную пленку для задержки загрязняющих частиц. Воздух проходит через фильтрующий элемент, который пропитан маслом, и на поверхности этого масла оседают пыль и грязь. Такая конструкция позволяет масляным фильтрам быть многоразовыми - их можно промывать, очищать и повторно использовать.

Классификация воздушных фильтров

По размерам эффективно улавливаемых пылевых частиц в европейских стандартах фильтры делятся на три класса: фильтры грубой, тонкой и особо тонкой очистки. При грубой очистке задерживаются частицы величиной 10 мкм и более, при тонкой - 1 мкм и более, при особо тонкой - частицы меньших размеров, вплоть до 0,1 мкм. Фильтры грубой и тонкой очистки подразделяются на 9 классов чистоты от G1 до F9, в соответствии с ГОСТ Р 51251-99 и ГОСТ Р EN 779 (аналог Евростандарта EN779).

Для определения классов воздушных фильтров действуют международные и европейские стандарты, которые регулярно пересматриваются. С 1998 года фильтры EPA, HEPA и ULPA классифицируются в Европе по стандарту EN 1822. На нём основан международный стандарт ISO 29463, действующий с 2011 года. Российские ГОСТы, классифицирующие высокоэффективные и сверхвысокоэффективные фильтры, также опираются на европейский стандарт.

В России классификация воздушных фильтров закреплена в следующих ГОСТах:

• ГОСТ Р 71490-2024 - для фильтров грубой, средней и тонкой очистки, классификация отличается от европейского и международного стандартов;
• ГОСТ Р 71176-2023 утверждён в 2024 году с датой введения в действие 30.12.2025 г. с правом досрочного применения. На момент написания статьи действуют оба стандарта, классификация фильтров в них совпадает.

Каждый класс фильтров имеет буквенное обозначение и числовой индекс.

Классификация фильтров грубой, средней и тонкой очистки по ГОСТу

Степень очистки	Класс очистки фильтра	Пылезадерживающая способность - А (только для фильтров G)	Средняя эффективность очистки для частиц с размером 0,4 мкм
Грубая	G1	А > 30%	< 40%
Грубая	G2	30% < A < 40%	< 40%
Грубая	G3	50% < A < 40%	< 40%
Грубая	G4	60% < A < 40%	< 40%
Средняя	М5	-	40-60%
Средняя	М6	-	60-80%
Тонкая	F7	-	80-90%
Тонкая	F8	-	90-95%
Тонкая	F9	-	от 95%

Классификация фильтров тончайшей очистки по ГОСТу

Степень очистки	Класс очистки фильтра	Средняя эффективность очистки для частиц с размером 0,1-0,3 мкм (MPPS)
Эффективная (EPA)	E10	от 85%
Эффективная (EPA)	E11	от 95%
Эффективная (EPA)	E12	от 99,5%
Высокоэффективная (HEPA)	H13	от 99,95%
Высокоэффективная (HEPA)	H14	от 99,995%
Сверхвысокая (ULPA)	U15	от 99,9995%
Сверхвысокая (ULPA)	U16	от 99,99995%
Сверхвысокая (ULPA)	U17	от 99,999995%

В таблицах приведены классы очистки фильтров для вентиляции и степень их эффективности в процентах. Фильтры обозначены латинскими буквами, напротив каждой буквы есть цифра от 1 до 17: первая ступень фильтрации - G1, последняя из возможных - U17.

Классификация воздушных фильтров

Критерии выбора воздушного фильтра

При выборе воздушного фильтра необходимо учитывать следующие факторы:

• Тип фильтрации - важно учитывать условия эксплуатации спецтехники.
• Пропускная способность - фильтр должен обеспечивать достаточный объем воздуха, необходимый для работы двигателя.
• Материал фильтрующего элемента - фильтры могут быть изготовлены из бумаги, синтетики, металла или других материалов.
• Размер и совместимость - фильтр должен соответствовать размерам и конструктивным особенностям оборудования.
• Долговечность и стоимость - качественные фильтры могут стоить дороже, но при этом они дольше служат и требуют меньшего ухода.

Влияние качества воздушных фильтров на работу техники

Качество воздушных фильтров напрямую влияет на работу спецтехники, особенно в условиях сложных рабочих сред. Фильтры высокого качества эффективно задерживают пыль, грязь и другие загрязняющие частицы, предотвращая их попадание в двигатель. Это снижает риск преждевременного износа деталей, улучшает работу двигателя и продлевает его срок службы.

Наоборот, использование некачественных или неправильно подобранных фильтров может привести к негативным последствиям. Если фильтр не справляется с задержкой загрязнений, это может привести к повреждению двигателя, увеличению расхода топлива и частым поломкам. Застарелые или неправильно установленные фильтры создают дополнительные нагрузки на двигатель, снижая его мощность и повышая риск перегрева.

Уход и обслуживание воздушных фильтров

Правильный уход и регулярное обслуживание воздушных фильтров - это залог длительной и надежной работы спецтехники. В первую очередь, фильтры следует проверять и очищать в зависимости от условий эксплуатации. В условиях повышенной запыленности или влажности проверку нужно проводить чаще.

Для чистки фильтра важно использовать специальные инструменты и соблюдать рекомендации производителя, чтобы не повредить фильтрующий элемент. При обслуживании также важно следить за состоянием уплотнительных прокладок и креплений фильтра. Утечки воздуха через поврежденные уплотнители могут привести к снижению эффективности фильтрации и попаданию загрязнений в двигатель. После замены или очистки фильтра нужно убедиться в его правильной установке, чтобы избежать неплотного прилегания.

Выбор качественного воздушного фильтра - это залог долговечности и надежной работы спецтехники.