Wstęp

Właściwe funkcjonowanie systemu wentylacyjnego w budynku zależy w dużej mierze od regularnej konserwacji, w tym od wymiany filtrów. Filtry są kluczowym elementem centrali wentylacyjnej, ponieważ zatrzymują zanieczyszczenia, takie jak kurz, pyłki, sierść zwierząt, a nawet bakterie. Praca z mocno zabrudzonymi filtrami może prowadzić do przedostawania się zanieczyszczeń do budynku oraz do wzrostu poboru mocy. Jak często zatem należy wymieniać filtry w centralach wentylacyjnych?

Sygnalizacja zabrudzenia filtrów w centrali wentylacyjnej

Zgodnie z rozporządzeniem 1253/2014 od 1 stycznia 2018:

—  Systemy wentylacyjne z filtrem muszą być wyposażone w mechanizm wizualnego ostrzegania o konieczności wymiany filtra

Funkcja ta może być realizowana na 2 sposoby:

 – presostat różnicy ciśnień – sygnalizacja przekroczenia dopuszczalnego spadku ciśnienia – najczęściej stosowana, najtańsza i najbardziej niezawodna opcja. Wadą takiego rozwiązania element zaskoczenia, gdyż układ aktywuje się przy określonej na presostacie różnicy.

– przetwornik ciśnienia – pokazuje w czasie rzeczywistym aktualny spadek ciśnienia na filtrze, dzięki czemu użytkownik może wcześniej przygotować się do wymiany filtrów.

Presostat różnicy ciśnień przed i za filtrem

Ustawienie presostatu różnicy ciśnień na filtrach

Jak powinien być ustawiony presostat różnicy ciśnień? Jaki spadek ciśnienia powinien aktywować sygnalizację zabrudzenia filtrów? Przy jakiej wartości spadku ciśnienia na presostacie powinno się filtr wymienić?

Presostat różnicy ciśnienia posiada regulację załączenia sygnalizacji zabrudzenia filtra, oznacza to, że użytkownik sam może określić przy jakim spadku ciśnienia otrzyma sygnał o konieczności wymiany filtrów. Nie powinno się jednak przekraczać wartości podanych w poniższej tabeli.

Dopuszczalne spadki ciśnień na filtrach

Częstotliwość wymiany filtrów w centrali wentylacyjnej

Nie ma jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, ponieważ zależy to od kilku czynników:

Rodzaj Filtra:

  • Filtry wstępne (filtry wstępne, węglowe): Są to filtry o niższej skuteczności, które zatrzymują większe zanieczyszczenia. Zaleca się ich wymianę co 3-6 miesięcy.
  • Filtry dokładne (HEPA, filtry wysokiej skuteczności): Filtry te zatrzymują mniejsze cząsteczki i są bardziej wydajne. Zazwyczaj wymagają wymiany co 6-12 miesięcy.

Środowisko Pracy:

  • W miejscach o wysokim poziomie zanieczyszczeń powietrza (np. w pobliżu ruchliwych dróg, fabryk lub w miastach), filtry mogą się szybciej zużywać. W takim przypadku należy je wymieniać częściej.
  • W czystszych środowiskach, takich jak obszary wiejskie, filtry mogą wytrzymać dłużej.

Sezonowość:

  • W okresach pylenia roślin, wiosną i latem, filtry mogą szybciej się zatykać. W takim przypadku warto rozważyć częstszą wymianę, aby zapobiec gromadzeniu się pyłków.
  • W zimie, gdy okna są częściej zamknięte, a powietrze jest suchsze, filtry mogą wymagać rzadszej wymiany.

Intensywność Użytkowania Systemu:

  • W budynkach o dużej liczbie użytkowników lub w systemach pracujących 24/7, filtry mogą być bardziej obciążone. W takich sytuacjach zaleca się częstsze kontrole i wymianę filtrów.

Charakterystyka pracy filtra w czasie

Pomiary filtrów w celu wyznaczenia ich charakterystyki dokonuje się w wyspecjalizowanych jednostkach badawczych. Bardzo istotny jest jednak fakt, że spadek ciśnienia na filtrach w centrali wentylacyjnej nie jest liniowy, lecz ma charakter wykładniczy.

Na początku eksploatacji filtra spadek ciśnienia rośnie stosunkowo wolno, ponieważ filtr jest czysty i przepuszcza powietrze z niewielkim oporem. W miarę jak filtr się zanieczyszcza i wzrasta jego obłożenie pyłem, rośnie opór przepływu, co prowadzi do coraz szybszego wzrostu spadku ciśnienia. W pewnym momencie spadek ciśnienia może wzrosnąć gwałtownie, co oznacza, że filtr jest już mocno zabrudzony i wymaga wymiany.

Krzywa wzrostu spadku ciśnienia na filtrze jest więc wykładnicza – początkowo jest łagodna, a następnie gwałtownie rośnie, co odzwierciedla narastające trudności w przepływie powietrza przez zanieczyszczony filtr.

W przypadku filtra opisanego na poniższej charakterystyce wzrost spadku ciśnienia o połowę trwa ok 70% całkowitego czasu pracy filtra.

Przykładowa charakterystyka spadku ciśnienia na filtrze kieszeniowym F7 w funkcji czasu pracy.

Wydajność centrali wentylacyjnej a stopień zabrudzenia filtrów

W przypadku wzrostu różnicy ciśnień na filtrach spowodowanych zabrudzeniem filtrów, zależnie od sposobu sterowania mogą zaistnieć 2 sytuacje:

  • Spadek wydajności centrali wentylacyjnej, tym większy i wyższy stopień zabrudzenia filtra. Zmniejszenie wydajności przy dokładnych filtrach lub kilu stopniach filtracji może wynieść nawet 50%. W takim przypadku następuje istotne pogorszenie warunków w budynku. Przy ogrzewaniu powietrznym, w przypadku ekstremalnych temperatur letnich lub zimowych, może występować problem z utrzymaniem oczekiwanej temperatury wewnątrz budynku, gdyż moc nagrzewnicy i chłodnicy w centrali jest ściśle powiązana z wydajnością centrali. Zbyt mała ilość powietrza nie będzie stanie przenieść określonej mocy grzewczej lub chłodniczej.
  • Utrzymanie stałej wydajności centrali, skutkujące wrostem poboru mocy przez silniki wentylatorów.

W praktyce coraz częściej instaluje się układy automatyki, których zadaniem jest utrzymywanie stałej wydajności centrali wentylacyjnej niezależnie od tego w jakim stopniu filtry są zanieczyszczone. Jest to istotne szczególnie w służbie zdrowia, gdzie kryteria higieniczne wymuszają zapewnienie stałej ilości powietrza niezależnie od stopnia zabrudzenia filtrów.

Funkcję taką najczęściej realizuje się za pomocą czujnika ciśnienia. Układ z takim czujnikiem dąży do utrzymania stałego ciśnienia w kanałach wentylacyjnych. W przypadku wzrostu różnicy ciśnienia na filtrach spada jednocześnie ciśnienie w kanale za centralą wentylacyjną, w takim wypadku układ będzie dążył do zwiększeni ciśnienia w kanale generując sygnał do falownika, lub układu sterowania silnikiem EC, aby zwiększył częstotliwość, zwiększając obroty wentylatorów.

Jednak skutkiem ubocznym takiego rozwiązania jest wzrost poboru mocy przez silniki wentylatorów.

W takiej sytuacji celowym jest postawienie sobie pytania jak często należy wymieniać filtry kierując się ekonomiką pracy centrali?

Kiedy opłaca się wymieniać filtry w centrali wentylacyjnej?

Powiedzieliśmy, że automatyka centrali wentylacyjnej może zapewniać stałą wydajność, niezależnie od stopnia zabrudzenia filtrów i że skutkiem ubocznym takiego sterowania będzie wyższy koszt energii pobieranej przez urządzenie.

Czy opłaca się jednak zmniejszyć wartość ciśnienia sygnalizacji zabrudzenia filtrów i wymienić filtry wcześniej, nie czekając aż osiągną stopień zabrudzenia sugerowany przez producentów filtrów, aby nie dopuścić do zbyt dużego poboru mocy przez centralę?

Aby odpowiedzieć na to pytanie należy rozpatrzeć cenę 3 składników:

Cena energii elektrycznej – zależnie od typu, wielkości i sposobu rozliczania się placówki ceny te mogą być zróżnicowane. Aby zrobić prostą symulację optymalnego pod względem koszów okresu pracy filtra przyjmiemy koszt netto 1 kWh energii elektrycznej wraz ze wszystkimi składowymi ceny (opłata za energię czynną, opłaty dystrybucyjne, opłaty przejściowe, OZE i inne)

                                   1 kWh = 1,1 zł netto

Cena wkładów filtracyjnych – zależnie od klasy filtrów, ich producenta filtrów i skali zakupów ceny także mogą być bardzo zróżnicowane

Na potrzeby poniższej symulacji podajemy orientacyjne koszty wkładów filtracyjnych jakie są oferowane przez dostawców filtrów.

Cena utylizacji zabrudzonych filtrów – w przypadku filtrów należących do odpadów niebezpiecznych należy wziąć pod uwagę koszt utylizacji zużytych wkładów filtracyjnych.

Możliwe kody odpadów, do których można zakwalifikować zabrudzone filtry powietrza to:

– 15 02 02 – obejmuje odpady klasyfikowane jako niebezpieczne – pod tym kodem powinny być klasyfikowane wszystkie filtry pracujące w placówkach medycznych i zakładach produkcyjnych.

– 15 02 03 – obejmuje np. filtry nie stanowiące odpadów niebezpiecznych, pracujące w obiektach mieszkalnych i biurowych. W takim wypadku filtry mogą być przekazane do utylizacji wraz ze standardowymi odpadami.

Na potrzeby niniejszej symulacji zakładamy, że nasze filtry nie stanowią odpadów niebezpiecznych, nie ponosimy dodatkowych kosztów ich utylizacji i nie uwzględniamy tego składnika.

Czy opłaca się wymieniać filtry wcześniej, zanim osiągnął maksymalny spadek ciśnienia?

Uzbrojeni w powyższą wiedzę i przyjęte założenia spróbujmy oszacować, czy opłaca się wymienić filtry wcześniej, zanim powstający na nich spadek ciśnienia osiągnie maksymalną, określoną przez dostawcę filtrów wartość?

A jeśli tak, to w jaki sposób określić punkt w czasie, w którym koszty powstające na skutek pracy centrali z zabrudzonymi filtrami będą większe niż koszty wkładów filtracyjnych? Innymi słowy, czy i kiedy opłaca się wymienić filtry nie czekając do ich maksymalnego zabrudzenia?

Odpowiedź na to pytanie poznasz analizując poniższe tabele.

Kolorem zielonym oznaczone są miesiące pracy, w których koszt nadmiarowego poboru energii elektrycznej jest niższy niż koszt nowych wkładów filtracyjnych, a kolorem czerwonym miesiące, w których ten koszt jest wyższy i dalsza praca centrali jest nieracjonalna z punktu widzenia kosztów eksploatacji.

Rozpatrzyliśmy 2 sytuacje:

  • Centrala pracuje na 1 zmianę, 24 dni w miesiącu z pełną mocą, plus dodatkowo 2 godziny przed i 2 godziny po pracy (łącznie 12 godzin na dobę przez 24 dni w miesiącu).
Orientacyjne okresy zrównania się kosztów wkładów filtracyjnych z kosztami nadmiarowej energii pobieranej wskutek zabrudzenia filtrów – praca centrali na 1 zmianę + przewietrzanie.
  • Centrala pracuje NON STOP, 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. W takim sposób pracują zazwyczaj urządzenia obsługujące ważne części szpitali oraz wszelkie zakłady pracujące na 3 zmiany.
Orientacyjne okresy zrównania się kosztów wkładów filtracyjnych z kosztami nadmiarowej energii pobieranej wskutek zabrudzenia filtrów – praca centrali NON STOP

Kiedy wymienić filtr w centrali wentylacyjnej – kalkulator

Aby ułatwić Ci określenie czasu, po jakim racjonalna jest wymiana filtrów powietrza w centrali wentylacyjnej, nie czekając na ich maksymalne, ostateczne zabrudzenie i wyłączenie centrali przygotowaliśmy kalkulator czasu pracy filtra, po przekroczeniu którego koszty większego zużycia energii elektrycznej będą wyższe niż koszt nowych wkładów filtracyjnych.

Kalkulator otrzymasz w e-mailu, gdy zapiszesz się do naszego newslettera, do którego formularz zapisu znajduje się na samym dole, pod niniejszym artykułem.

Podsumowanie i wnioski

Wymiana filtrów powietrza w centrali wentylacyjnej jest zalecana po 3-6 miesiącach ich pracy. Dokładny czas ich wymiany zostanie zasygnalizowany przez automatykę urządzenia.

W sytuacjach, gdy centrala pracuje więcej niż 1 zmianę warto zastanowić się, czy wcześniejsza wymiana filtrów nie będzie bardziej opłacalna niż praca centrali aż do momentu sygnalizacji konieczności ich wymiany. Innymi słowy czy nie warto zmniejszyć na presostatach różnicy ciśnień wartości przy których następuje alarm przekroczenia spadku ciśnienia, aby nie dopuścić do nadmiernego wzrostu zużycia energii elektrycznej.

Aby dokładnie określić w którym momencie najlepiej wymienić filtr przydatna będzie jego charakterystyka przekazana przez jego producenta.

Powyższy dylemat powinien być rozważony zawsze w sytuacji, gdy automatyka centrali narzuca pracę ze stałą wydajnością.

Jeśli chciałbyś sprawdzić kiedy opłaca się wymienić filtry w Twojej centrali pobierz nasz kalkulator.

Po wprowadzeniu do niego wartości mocy pobieranych przy czystym i zabrudzonym filtrze, a także Twojego kosztu energii elektrycznej i Twojej ceny kompletu nowych filtrów otrzymasz precyzyjną informację po ilu miesiącach powinieneś wymienić filtry, aby nie dopuścić do nadmiernego zużycia energii elektrycznej przez centralę wentylacyjną.

Pobierz kalkulator czasu pracy filtra