فلتر الهواء

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Air filter" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (May 2009) (Learn how and when to remove this message)

مرشح الهواء الجزيئي هو جهاز يتكون من مواد ليفية أو مسامية تعمل على إزالة الجسيمات مثل الدخان والغبار وحبوب اللقاح والعفن والفيروسات والبكتيريا من الهواء . قد تعمل المرشحات التي تحتوي على مادة ماصة أو محفز مثل الفحم ( الكربون) أيضًا على إزالة الروائح والمواد الملوثة الغازية مثل المركبات العضوية المتطايرة أو الأوزون . [ 1 ^] تُستخدم مرشحات الهواء في التطبيقات التي تكون فيها جودة الهواء مهمة، ولا سيما في أنظمة تهوية المباني وفي المحركات.

تستخدم بعض المباني، وكذلك الطائرات والبيئات الأخرى التي صنعها الإنسان (مثل الأقمار الصناعية والمكوكات الفضائية ) عناصر فلتر من الرغوة أو الورق المطوي أو الألياف الزجاجية المغزولة . تستخدم طريقة أخرى، مؤينات الهواء ، الألياف أو العناصر ذات الشحنة الكهربائية الساكنة ، والتي تجذب جزيئات الغبار. تميل مداخل الهواء لمحركات الاحتراق الداخلي وضواغط الهواء إلى استخدام إما مرشحات ورقية أو رغوية أو قطنية . لم تعد مرشحات حمام الزيت مفضلة باستثناء الاستخدامات المتخصصة. تحسنت تقنية مرشحات مداخل الهواء لتوربينات الغاز بشكل كبير في السنوات الأخيرة، بسبب التحسينات في الديناميكا الهوائية وديناميكيات السوائل لجزء ضاغط الهواء من توربينات الغاز.

مانع الجسيمات عالي الكفاءة (HEPA)، ^{[2] [3]} كان يسمى في الأصل ممتص الجسيمات عالي الكفاءة ولكن يُطلق عليه أحيانًا أيضًا مانع الجسيمات عالي الكفاءة أو مانع الجسيمات عالي الكفاءة، وهو نوع من مرشحات الهواء. للمرشحات التي تلبي معيار HEPA العديد من التطبيقات، بما في ذلك الاستخدام في الغرف النظيفة لتصنيع الدوائر المتكاملة والمرافق الطبية والسيارات والطائرات والمنازل. يجب أن يفي المرشح بمعايير معينة من الكفاءة مثل تلك التي حددتها وزارة الطاقة الأمريكية (DOE).

تحدد المعايير المختلفة ما يعتبر مرشحًا عالي الكفاءة. يتطلب المعياران الأكثر شيوعًا أن يزيل مرشح الهواء (من الهواء الذي يمر عبره) 99.95٪ (المعيار الأوروبي) ^[4] أو 99.97٪ (معيار ASME) ^[5] من الجسيمات التي يكون حجمها أكبر من أو يساوي 0.3  ميكرومتر .

فلتر هواء المقصورة، والمعروف أيضًا في المملكة المتحدة باسم فلتر حبوب اللقاح، هو في العادة عبارة عن فلتر ورقي مطوي يوضع في مدخل الهواء الخارجي لحجرة الركاب في السيارة. بعض هذه الفلاتر مستطيلة الشكل ومماثلة في الشكل لفلتر هواء المحرك. والبعض الآخر مصمم بشكل فريد ليناسب المساحة المتاحة لمداخل الهواء الخارجي في مركبات معينة.

كانت أول شركة صناعة سيارات تقوم بدمج مرشح يمكن التخلص منه للحفاظ على نظام التهوية نظيفًا هي Nash Motors " Weather Eye "، والتي تم تقديمها في عام 1940. ^[6]

كان فلتر قلب السخان القابل لإعادة الاستخدام متاحًا كملحق اختياري في طرازات ستوديبيكر بدءًا من عام 1959، بما في ذلك سيارات ستوديبيكر لارك (1959-1966)، وسيارات ستوديبيكر جران توريزمو هوك (1962-1964) وشاحنات ستوديبيكر شامب (1960-1964). كان الفلتر عبارة عن إطار من الألومنيوم يحتوي على شبكة من الألومنيوم ويقع مباشرة فوق قلب السخان. تمت إزالة الفلتر وتثبيته من حجرة المحرك من خلال فتحة في جدار الحماية. سد ختم مطاطي طويل ورقيق الفتحة عند تركيب الفلتر. يمكن تنظيف الفلتر بالمكنسة الكهربائية وغسله قبل التركيب.

يمكن أن تؤدي فلاتر الهواء المسدودة أو المتسخة في المقصورة إلى تقليل تدفق الهواء من فتحات التهوية في المقصورة بشكل كبير، فضلاً عن إدخال المواد المسببة للحساسية إلى تيار هواء المقصورة. نظرًا لأن درجة حرارة هواء المقصورة تعتمد على معدل تدفق الهواء الذي يمر عبر قلب السخان أو المبخر أو كليهما، فإن الفلاتر المسدودة يمكن أن تقلل بشكل كبير من فعالية وأداء أنظمة تكييف الهواء والتدفئة في السيارة . ^[7]

بعض مرشحات الهواء في المقصورة تعمل بشكل سيئ، وبعض مصنعي مرشحات الهواء في المقصورة لا يطبعون تصنيف قيمة تقرير الكفاءة الدنيا (MERV) على مرشحات الهواء في المقصورة الخاصة بهم. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يمنع فلتر هواء الاحتراق الجسيمات الكاشطة من الدخول إلى أسطوانات المحرك، حيث قد تتسبب في التآكل الميكانيكي وتلوث الزيت.

تستخدم معظم المركبات التي تعمل بالوقود المحقون عنصر فلتر ورقي مطوي على شكل لوحة مسطحة. يوضع هذا الفلتر عادة داخل صندوق بلاستيكي متصل بجسم الخانق من خلال مجاري الهواء. تستخدم المركبات القديمة التي تستخدم المكربنات أو حقن الوقود بجسم الخانق عادةً فلتر هواء أسطواني، يتراوح قطره عادةً بين 100 ملم (4 بوصات) و400 ملم (16 بوصة). يوضع هذا الفلتر فوق أو بجانب المكربن ​​أو جسم الخانق، وعادةً ما يكون في حاوية معدنية أو بلاستيكية قد تتضمن مجاري هواء لتوفير هواء بارد و/أو دافئ عند المدخل، ومثبت بغطاء معدني أو بلاستيكي. تسمى الوحدة الكلية (الفلتر والغلاف معًا) منظف الهواء .

إن عناصر فلتر الورق المطوي هي الاختيار الحصري تقريبًا لمنظفات الهواء لمحركات السيارات ، لأنها فعالة، وسهلة الصيانة، وفعالة من حيث التكلفة. إن مصطلح "الورق" مضلل إلى حد ما، حيث أن وسائط الفلتر تختلف بشكل كبير عن الورق المستخدم للكتابة أو التعبئة والتغليف، وما إلى ذلك. هناك اعتقاد راسخ بين الموالفين ، والذي عززته الإعلانات عن فلاتر بديلة غير ورقية، بأن الفلاتر الورقية تتدفق بشكل سيئ وبالتالي تحد من أداء المحرك. في الواقع، طالما أن حجم فلتر الورق المطوي مناسب لحجم تدفق الهواء الذي يواجهه تطبيق معين، فإن مثل هذه الفلاتر لا تقدم سوى تقييد تافه للتدفق حتى يصبح الفلتر مسدودًا بشكل كبير بالأوساخ. تستخدم محركات معدات البناء هذا أيضًا. والسبب هو أن الورق منحني في شكل متعرج، والمساحة الإجمالية للورق كبيرة جدًا، في نطاق 50 مرة من فتحة الهواء.

تُستخدم عناصر رغوة البولي يوريثين المبللة بالزيت في بعض فلاتر الهواء البديلة للسيارات. كانت الرغوة تُستخدم في الماضي على نطاق واسع في أجهزة تنقية الهواء في المحركات الصغيرة في جزازات العشب وغيرها من معدات الطاقة، ولكن عناصر فلتر الورق من نوع السيارات حلت إلى حد كبير محل الرغوة المبللة بالزيت في هذه التطبيقات. لا تزال فلاتر الرغوة تُستخدم بشكل شائع في ضواغط الهواء للأدوات الهوائية التي تصل قوتها إلى 5 أحصنة (3.7 كيلو وات). اعتمادًا على درجة وسمك الرغوة المستخدمة، يمكن لعنصر فلتر الرغوة المبللة بالزيت أن يوفر تقييدًا ضئيلًا لتدفق الهواء أو سعة عالية جدًا للأوساخ، وهذه الخاصية الأخيرة تجعل فلاتر الرغوة خيارًا شائعًا في سباقات الرالي على الطرق الوعرة وتطبيقات رياضة السيارات الأخرى حيث سيتم مواجهة مستويات عالية من الغبار . نظرًا للطريقة التي يتم بها التقاط الغبار على فلاتر الرغوة، فقد يتم حبس كميات كبيرة دون تغيير قابل للقياس في تقييد تدفق الهواء.

يتم استخدام شاش القطن المزيت في عدد متزايد من مرشحات الهواء للسيارات التي يتم تسويقها كعناصر عالية الأداء. في الماضي، كان استخدام شاش القطن محدودًا في مرشحات الهواء الأصلية للسيارات. ومع ذلك، منذ تقديم إصدارات Abarth SS، تقوم شركة فيات التابعة بتوريد مرشحات الهواء المصنوعة من شاش القطن كمرشحات أصلية.

شبكة الفولاذ المقاوم للصدأ هي مثال آخر على الوسط الذي يسمح بمرور المزيد من الهواء. تأتي شبكة الفولاذ المقاوم للصدأ بعدد شبكات مختلف، مما يوفر معايير ترشيح مختلفة. في محرك معدّل للغاية يفتقر إلى المساحة لمرشح هواء مخروطي، سيختار البعض تركيب شبكة بسيطة من الفولاذ المقاوم للصدأ فوق التوربو لضمان عدم دخول أي جزيئات إلى المحرك عبر التوربو.

يتكون منظف الهواء في حمام الزيت من حوض يحتوي على بركة من الزيت، وجزء داخلي مملوء بالألياف أو الشبكة أو الرغوة أو وسائط ترشيح خشنة أخرى. يزيل المنظف الجسيمات عن طريق إلصاقها بوسائط الترشيح المنقوعة بالزيت بدلاً من الترشيح التقليدي، حيث تكون الفتحات الموجودة في وسائط الترشيح أكبر بكثير من الجسيمات التي سيتم ترشيحها. عند تجميع المنظف، يقع جسم الجزء الداخلي المحتوي على الوسائط على مسافة قصيرة فوق سطح بركة الزيت. تتداخل حافة الجزء الداخلي مع حافة الحوض. يشكل هذا الترتيب مسارًا متاهة يجب أن يسافر الهواء من خلاله في سلسلة من المنعطفات على شكل حرف U: لأعلى عبر الفجوة بين حواف الجزء الداخلي والحوض، ولأسفل عبر الفجوة بين الجدار الخارجي للجزء الداخلي والجدار الداخلي للحوض، ولأعلى عبر وسائط الترشيح في جسم الجزء الداخلي. يأخذ هذا المنعطف الهواء بسرعة عالية عبر سطح حوض الزيت. لا تستطيع جزيئات الغبار والأوساخ الأكبر والأثقل وزنًا الموجودة في الهواء أن تدور بسبب قصورها الذاتي ، لذا تسقط في الزيت وتستقر في قاع وعاء القاعدة. تلتصق الجزيئات الأخف والأصغر حجمًا بوسائط الترشيح في الإدخال، والتي يتم ترطيبها بواسطة قطرات الزيت التي يتم شفطها هناك بواسطة تدفق الهواء الطبيعي. يعمل شفط الزيت المستمر على وسائط الترشيح على حمل معظم الجزيئات الدقيقة المحاصرة ببطء إلى الأسفل ويقطر الزيت مرة أخرى إلى الخزان حيث تتراكم الجزيئات.

كانت منظفات الهواء ذات الحمام الزيتي مستخدمة على نطاق واسع في تطبيقات السيارات والمحركات الصغيرة حتى اعتماد الصناعة على نطاق واسع لفلتر الورق في أوائل الستينيات. لا تزال مثل هذه المنظفات تستخدم في المعدات التي تستخدم على الطرق الوعرة حيث توجد مستويات عالية جدًا من الغبار، حيث يمكن لمنظفات الهواء ذات الحمام الزيتي أن تحجز قدرًا كبيرًا من الأوساخ نسبة إلى حجمها الإجمالي دون فقدان كفاءة الترشيح أو تدفق الهواء. ومع ذلك، فإن الزيت السائل يجعل تنظيف وصيانة مثل هذه المنظفات الهوائية فوضويًا وغير مريح، ويجب أن تكون كبيرة نسبيًا لتجنب التقييد المفرط عند معدلات تدفق الهواء العالية، وتميل إلى زيادة انبعاثات العادم من الهيدروكربونات غير المحترقة بسبب شفط الزيت عند استخدامها في محركات الاشتعال بالشرارة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

في أوائل القرن العشرين (حوالي 1900 إلى 1930)، تم استخدام منظفات الهواء ذات الحمام المائي في بعض التطبيقات (السيارات والشاحنات والجرارات والمحركات المحمولة والثابتة). كانت تعمل بنفس مبادئ منظفات الهواء ذات الحمام الزيتي تقريبًا. على سبيل المثال، كان جرار فوردسون الأصلي مزودًا بمنظفات هواء ذات حمام مائي. بحلول الأربعينيات من القرن العشرين، حلت تصميمات الحمام الزيتي محل تصميمات الحمام المائي بسبب أداء الترشيح الأفضل. ^[8]

تتضمن عملية مناولة المواد الصلبة السائبة نقل المواد الصلبة (النقل الميكانيكي، النقل الهوائي) والتي قد تكون في شكل مسحوق. تتعامل العديد من الصناعات مع المواد الصلبة السائبة (صناعات التعدين، الصناعات الكيميائية، الصناعات الغذائية) والتي تتطلب معالجة تيارات الهواء التي تهرب من العملية بحيث لا تنبعث منها جزيئات دقيقة، لأسباب تنظيمية أو لأسباب اقتصادية (فقدان المواد). نتيجة لذلك، يتم وضع مرشحات الهواء في العديد من الأماكن في العملية، وخاصة عند استقبال خطوط النقل الهوائية ^[9] حيث تكون كمية الهواء مهمة والحمل في الجسيمات الدقيقة مهم للغاية. يمكن أيضًا وضع المرشحات في أي نقطة من نقاط تبادل الهواء في العملية لتجنب دخول الملوثات إلى العملية، وهو ما ينطبق بشكل خاص على الصناعات الدوائية والغذائية. الظواهر الفيزيائية التي تنطوي عليها عملية التقاط الجسيمات باستخدام مرشح هي في الأساس بالقصور الذاتي والانتشار ^[10]

بموجب معايير التطبيع الأوروبية EN 779، تم التعرف على فئات المرشح التالية:

الاستخدام	فصل	أداء	اختبار الأداء	حجم الجسيمات يقترب من نسبة الاحتفاظ 100٪	معيار الاختبار
مرشحات خشنة (تستخدم كـ أساسي)	ج1	65%	القيمة المتوسطة	>5 ميكرومتر	BS EN779
	جي2	65-80%	القيمة المتوسطة	>5 ميكرومتر	BS EN779
	جي3	80-90%	القيمة المتوسطة	>5 ميكرومتر	BS EN779
	جي4	90%-	القيمة المتوسطة	>5 ميكرومتر	BS EN779
مرشحات دقيقة (تستخدم كـ ثانوي)	م5	40-60%	القيمة المتوسطة	>5 ميكرومتر	BS EN779
	م6	60-80%	القيمة المتوسطة	>2 ميكرومتر	BS EN779
	ف7	80-90%	القيمة المتوسطة	>2 ميكرومتر	BS EN779
	ف8	90-95%	القيمة المتوسطة	>1 ميكرومتر	BS EN779
	ف9	95%-	القيمة المتوسطة	>1 ميكرومتر	BS EN779
نصف HEPA	ه10	85%	القيمة الدنيا	>1 ميكرومتر	BS EN1822
	ه11	95%	القيمة الدنيا	>0.5 ميكرومتر	BS EN1822
	ه12	99.5%	القيمة الدنيا	>0.5 ميكرومتر	BS EN1822
مرشح هواء عالي الكفاءة	ح13	99.95%	القيمة الدنيا	>0.3 ميكرومتر	BS EN1822
	ح14	99.995%	القيمة الدنيا	>0.3 ميكرومتر	BS EN1822
أولبا	تحت 15 سنة	99.9995%	القيمة الدنيا	>0.3 ميكرومتر	BS EN1822
	تحت 16 سنة	99.99995%	القيمة الدنيا	>0.3 ميكرومتر	BS EN1822
	تحت 17 سنة	99.999995%	القيمة الدنيا	>0.3 ميكرومتر	BS EN1822

ظل المعيار الأوروبي EN 779، الذي يستند إليه الجدول أعلاه، ساري المفعول من عام 2012 حتى منتصف عام 2018، عندما تم استبداله بمعيار ISO 16890. ^[11]

• منقي الهواء
• معدل توصيل الهواء النظيف
• أشجار المدينة
• صندوق كورسي-روزنتال
• الفصل الإعصاري
• مزيل الرطوبة
• مرشح جسيمات الديزل
• جامع الغبار
• مرطب الهواء
• مرشح الاصطدام
• جودة الهواء الداخلي
• مرشح ميكانيكي (جهاز تنفس) #معايير الترشيح
• فلتر الأنف
• فلتر الزيت
• مرشح الجيب
• جهاز تنفس
• مكنسة التنظيف
• برج الضباب الدخاني
• قناة عنق البجعة