Często zdaje nam się, że filtr kasetowy to jedynie prosta bariera mechaniczna, która ma za zadanie zatrzymać kurz. W rzeczywistości jego działanie opiera się na zaawansowanych zjawiskach fizycznych i precyzyjnie zaprojektowanej geometrii, która pozwala pogodzić dwa wykluczające się parametry: wysoką skuteczność oczyszczania oraz niski opór powietrza.
Konstrukcja wymuszona przez aerodynamikę
W centrum filtra kasetowego znajduje się medium filtracyjne, które rzadko występuje w formie płaskiego arkusza. Aby system działał wydajnie, stosujemy technologię plisowania (Z-line – tutaj przykład takiego filtra: https://filters-international.com/produkt/filtr-kasetowy-z-line-g4-592x592x48-copy). Pofałdowanie materiału w charakterystyczną harmonijkę pozwala na radykalne zwiększenie powierzchni czynnej filtra przy zachowaniu tych samych wymiarów ramy.
Zwiększenie powierzchni ma kluczowe znaczenie dla dynamiki przepływu. Im większa płaszczyzna, przez którą musi przedostać się powietrze, tym mniejsza jest jego prędkość liniowa na styku z włóknami. Dzięki temu cząsteczki zanieczyszczeń mają więcej czasu na kontakt z medium, co bezpośrednio podnosi efektywność filtracji, jednocześnie obniżając spadek ciśnienia (Δp).
Trzy mechanizmy wychwytywania cząstek
Filtr kasetowy nie działa jak zwykłe sito. Gdyby zatrzymywał tylko cząstki większe od prześwitów między włóknami, bardzo szybko uległby całkowitemu zapchaniu. Proces oczyszczania opiera się na trzech głównych zjawiskach:
Osadzanie bezwładnościowe: dotyczy większych i cięższych drobin. Gdy strumień powietrza gwałtownie skręca, omijając włókno materiału, ciężka cząstka pyłu ze względu na swoją bezwładność nie nadąża za ruchem powietrza i uderza prosto we włókno.
Intercepcja (zaczepienie): mniejsze cząstki poruszają się precyzyjnie wzdłuż linii prądu powietrza. Jeśli przelecą na tyle blisko włókna, że odległość będzie mniejsza niż ich promień, zostają do niego przyciągnięte i trwale uwięzione.
Dyfuzja: najdrobniejsze zanieczyszczenia (poniżej 0,1μm) poruszają się chaotycznie (ruchy Browna). Ten nieskoordynowany ruch sprawia, że prędzej czy później uderzają one we włókno materiału filtracyjnego.
Wydajność a koszty eksploatacji w przypadku filtrów kasetowych
Często wydaje nam się, że filtr wymaga wymiany dopiero wtedy, gdy staje się wyraźnie czarny. Z punktu widzenia fizyki przepływów, najważniejszym sygnałem jest jednak wzrost oporu końcowego. Zapchany filtr zmusza wentylatory do znacznie cięższej pracy, co powoduje gwałtowny wzrost zużycia energii elektrycznej.
Właściwa konserwacja i monitorowanie różnicy ciśnień przed i za kasetą pozwala uchwycić moment, w którym dalsza eksploatacja filtra staje się nieekonomiczna. Regularna wymiana wkładów kasetowych to zatem nie tylko kwestia higieny, ale przede wszystkim optymalizacji kosztów utrzymania całego systemu HVAC.
