C-Watch
Inschrijven op nieuwsbrief Inschrijven op nieuwsbrief

Zoeken op domein

Gebouwschil en afwerking
Intelligente systemen en technieken
Bebouwde stadsomgeving
Bouwproces en ICT

Print

Elektrostatische filters en systemen voor mechanische ventilatie

14/11/2017

Alternatief voor louter mechanische filtratie in balansventilatiesystemen (systeem D) met als doel een verbetering van de kwaliteit van de toegevoerde lucht.

Figuur 1: Visualisatie van  filtratiemechanismen bij mechanische filters Bron: Niosh
Figuur 1: Visualisatie van filtratiemechanismen bij mechanische filters Bron: Niosh

Schets van de gangbare situatie

Binnen de basisventilatiesystemen (zie TV 258) is filtratie van de toevoerlucht enkel mogelijk bij de systemen met een mechanische toevoer (systemen B en D). Balansventilatiesystemen (systemen D) zijn veelal standaard uitgerust met grofmazige, mechanische filters (type G3 of G4, volgens NBN EN 779) die voornamelijk dienen om het systeem en het achterliggende buizennetwerk te beschermen tegen vervuiling. Indien een verbeterde filtratie gewenst is, kan geopteerd worden voor de plaatsing van fijnmazige filtervarianten (bv. F7) bij voorkeur voorafgegaan door een grofmazige voorfilter (G3) (zie ook TV 258 en WTCB dossier 2014/02.11).


Bij mechanische filtratie wordt stofdeeltjes op verschillende manieren tegengehouden, afhankelijk van de grootte van de partikels (zie Figuur 1). Zowel grofmazige als fijnmazige luchtfilters vertonen typisch een dip in efficiëntie met een dieptepunt bij partikels met een grootte rond 0,2µm (zie Figuur 2). Met fijnmazige filters kunnen dan wel meer partikels uit de lucht gefilterd worden, ze veroorzaken ook een grotere drukval en daardoor ook een verhoogd energieverbruik van de ventilatoren. Door middel van een aantal innovatieve filters en systemen tracht men hierop een antwoord te bieden.


 


 


Alternatieve filtratiesystemen

Het merendeel van de alternatieven zijn gebaseerd op elektrostatische principes. Daarbij kan men een onderscheid maken tussen twee systeemtypes:


Passieve Elektrostatisch geladen filters

Aan de basis zijn dit mechanische filters waarvan de filtratie-eigenschappen verbeterd worden door het filtratiemateriaal bij productie een elektrostatisch lading te bezorgen (zogenaamde Electret Filtratiemedia).


Naast de klassieke mechanische filtratiemechanismen, beschikken deze dus over een bijkomend filtratiemechanisme. Het principe ervan is gebaseerd op de aantrekking van een natuurlijke tegengestelde lading tussen de luchtpolluenten enerzijds en het filtratiemateriaal anderzijds. Typisch is de initiële filtratie-efficiëntie van nieuwe mechanische filters lager en neemt deze, omwille van de opbouw van een filtratiekoek toe naarmate de filter ouder wordt. De elektrostatische lading van het materiaal zorgt voor een hogere initiële filtratie-efficiënte. Daarnaast zorgen ze ook voor een betere afvang van kleinere partikels zonder bijhorende hoge drukval zoals dit het geval is bij louter mechanische fijnmazige filters.


Wanneer de filtervezels echter beladen geraken met vuil (opbouw filterkoek) raakt de elektrostatische lading meer en meer afgeschermd en nemen voornamelijk de mechanische principes de overhand.


Een bezorgdheid rond het passieve elektrostatische principe is het vroegtijdige verlies aan elektrostatische lading door contact met chemische polluenten, luchtvochtigheid, … Dit aspect wordt echter wel beproef onder de testnorm NBN EN779.


Het principe van elektrostatisch gelanden filters is niet nieuw, maar kent intussen wel toepassingen bij huishoudelijke ventilatiesystemen. Zo is er een fabrikant die zijn ventilatiesysteem D standaard uitrust met elektrostatische filters.


Actieve elektrostatische filtratie (elektrostatische precipitator)

In tegenstelling tot bij passieve elektrostatisch geladen filters, gaat het hierbij niet om een combinatie van elektrostatische en mechanische filtratie, maar louter om elektrostatische interactie als alleenstaande techniek.


Typisch bestaat een dergelijk systeem, zoals aangegeven in figuur 5, uit twee delen:


  • een ionisatie eenheid die actief de vervuiling in de aangevoerde lucht gaat ioniseren (een lading geven).  Meestal gebeurt dit door een zeer hoog negatief voltage aan te brengen op dunne verticale draden waardoor de lucht geladen geraakt door het principe van corona ontlading. De geladen lucht ioniseert op zijn beurt de erin aanwezige partikels.
  • en een collector gedeelte dat bestaat uit geladen of geaarde platen die parallel staan met de luchtstroom en voor het afvangen van de geladen partikels instaan.

Het principe van elektrostatische filtratie bestaat sinds lange tijd, maar had voornamelijk industriële toepassingen of toepassingen in standalone luchtzuiveraars. Recentelijk zijn er systemen op de markt gekomen die koppelbaar zijn met balansventilatiesystemen (zie figuur 3 en 4). Volgens de technische informatie is de efficiëntie van dit systeem vergelijkbaar met de prestatie van HEPA[1]-filters van klasse EU11 en 12 (NBN EN 1822:2009) (respectievelijk een retentie >95% en >99,5% voor partikels van 0,3µm).


Eén van de neveneffecten bij corona ontlading is het ontstaan van het schadelijke en zeer reactieve ozon (O3). De fabrikanten geven aan dat dit bij hun systemen beperkt is of onder de opgelegde drempelwaarden blijft. Eén ervan geeft aan dat de geproduceerde concentratie zelfs voordelen zou hebben omwille van het antimicrobieel effect ervan op aanwezige organismen in de warmtewisselaar en de kanalen. Een studie van het Amerikaanse Environmental Portection Agency spreekt dit echter tegen omwille van het feit dat ozonconcentraties die lager liggen dan de opgelegde drempelwaarden zelden effectief zijn in het bestrijden van binnenluchtpolluenten. Omwille van zijn reactiviteit is ozon echter instaat om vanuit andere luchtpolluenten, huishoudproducten en binnenhuismaterialen stoffen vrij te zetten die gevaarlijk kunnen zijn voor onze gezondheid. Daarnaast is ook het effect van de ionisatie op de in de toevoerlucht aanwezige gasvormige polluenten bij dergelijk systemen nog een onderbelicht aspect.




[1] HEPA: High Efficiency Particulate Arrestance



Figuur 1: Visualisatie van  filtratiemechanismen bij mechanische filters Bron: Niosh
Figuur 1
Elektrostatische filters en systemen voor mechanische ventilatie - Figuur 1
 
Figuur 1: Visualisatie van  filtratiemechanismen bij mechanische filters Bron: Niosh
Figuur 1: Visualisatie van filtratiemechanismen bij mechanische filters Bron: Niosh
Figuur 2: Grafiek die de bijdrage van de verschillende retentieprincipes aangeeft bij mechanische filtratie in functie van de grootte van de partikels. Bron: Niosh
Figuur 2
Elektrostatische filters en systemen voor mechanische ventilatie - Figuur 2
Figuur 2: Grafiek die de bijdrage van de verschillende retentieprincipes aangeeft bij mechanische filtratie in functie van de grootte van de partikels. Bron: Niosh
Figuur 2: Grafiek die de bijdrage van de verschillende retentieprincipes aangeeft bij mechanische filtratie in functie van de grootte van de partikels. Bron: Niosh
Figuur 2: Grafiek die de bijdrage van de verschillende retentieprincipes aangeeft bij mechanische filtratie in functie van de grootte van de partikels. Bron: Niosh
Figuur 4: Schematische voorstelling van een inpassing van elektrostatische filtratie in een residentieel ventilatiesysteem Bron: Itho Daalderop
Figuur 4
Elektrostatische filters en systemen voor mechanische ventilatie - Figuur 4
Figuur 4: Schematische voorstelling van een inpassing van elektrostatische filtratie in een residentieel ventilatiesysteem Bron: Itho Daalderop
Figuur 4: Schematische voorstelling van een inpassing van elektrostatische filtratie in een residentieel ventilatiesysteem Bron: Itho Daalderop
Figuur 4: Schematische voorstelling van een inpassing van elektrostatische filtratie in een residentieel ventilatiesysteem Bron: Itho Daalderop
Figuur 5: Principeschets van elektrostatische precipitatie
Figuur 5
Elektrostatische filters en systemen voor mechanische ventilatie - Figuur 5
Figuur 5: Principeschets van elektrostatische precipitatie
Figuur 5: Principeschets van elektrostatische precipitatie
Figuur 5: Principeschets van elektrostatische precipitatie
 


Gelijkaardige artikels
Biblio
  • Vokes Air, White paper on synthetic media bag filters and the effect of electrostatic charge
  • Vasco (2016), Brochure Silent Ventilation België
  • Itho Daalderop (2016), PureBlue productbrochure
  • Air Quality Concept (2016) Brochure: ReoClean – elektrostatische Filterkast voor WTW
  • The Camfil Group, Presentatie over de basistechnieken van filtratie
  • National Air Filtration Association (2014), NAFA Guide to Air Filtration 5th edition: Chapter 2: Principles of Air Flow, Air Pressure and Air Filtration
  • National Institute for Occupational Safety and Health (niosh) (2003) Guidance for Filtration and Air-Cleaning Systems to Protect Building Environments from Airborne Chemical, Biological or Radiological Attacks, Cincinnatie, USA
  • NBN EN779 (2012) Stoffilters voor algemene ventilatie-Bepaling van de filterprestatie
  • NBN EN 1822-1 (2009) Luchtfilters met een hoog rendement (EPA, HEPA, ULPA)- Deel 1: Classificatie, beproevingsmethoden, merken
  • WTCB-dossier (2014/02.11) Onderhoud van ventilatiesystemen
  • WTCB TV 258 (2016/08/00) Praktische gids voor de basisventilatiesystemen voor woongebouwen
Auteur
Joris Van Herreweghe (Labo Microbiologie en Gezondheid)
  T +32 (0)2 655 77 11
Contact
WTCB
Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf
www.wtcb.be
Dit artikel is tot stand gekomen binnen de Technologische Dienstverlening Duurzaam Bouwen en Duurzame Ontwikkeling met de steun van het Brussels Hoofdstedelijk Gewest en InnovIRIS, het Brussels Instituut voor Onderzoek en Innovatie.
DISCLAIMER : WTCB biedt de "C-Watch", samen met zijn partnerorganisaties, aan als een innovatieondersteunende dienst, waarbij innovatieve ideeën en producten gepubliceerd worden als inspiratiebron in een eerste stap in het innovatieproces van bouwbedrijven.

De "C-Watch" is geen oplijsting van producten of methodes die hun nut of kwaliteit bewezen hebben, en een publicatie op de "C-Watch" website kan geenszins gezien worden als een kwaliteitsoordeel van WTCB of zijn partnerorganisaties over het desbetreffende product of methode, noch voor producten of methodes in ontwikkelingsfase noch voor deze die reeds op de markt aangeboden worden. Voor meer informatie, klik hier.