آلودگی هوا و دستگاههای تصفیه هوا

مروری بر

آلودگی هوای کلان شهرها و ویژگیهای دستگاههای تصفیه هوا

معمولا ساختمانهایی که مجهز به هواساز هستند دارای دستگاه های تصفیه هوا در طراحی اولیه هستند و با قرار گیری انواع فیلترها در کانال هوای سیستم های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع هوای کل ساختمان را پاکسازی کنند. ولی در ساختمانهایی که مجهز به سیستم هواساز و تامین هوای تازه نمی‌باشند، ممکن است جهت پاکسازی هوای یک اتاق و یا فضایی معین، بتوان از دستگاه های قابل جا به جایی نیز بهره برد، ولی توجه به این نکته ضرورت دارد که این دستگاهها نمی توانند، در فضاهای اداری و یا فضاهایی که دارای نشت و نفوذ هوا به بیرون می باشند، کارایی مطلوب را در حذف کامل آلاینده ها داشته باشند، در هر صورت بهره‌گیری از سیستمهای تامین و تصفیه هوای تازه از بیرون ضرورت دارد. در ادامه ضمن معرفی آلاینده های هوا، انواع دستگاه های تصفیه هوا و نحوه عملکرد هر یک بررسی می شوند.

مقدمه

به مواد غیر مطلوب و بعضاً مضر موجود در هوای فضای داخلی، آلاینده های هوای فضای داخلی گفته می شود. آلودگی هوای فضای داخلی در زمره پنج مخاطره زیست محیطی مهم تأثیرگذار بر سلامتی به شمار می رود. کنترل و یا حذف منبع تولید آلودگی و تهویه خانه با هوای پاک بیرون بهترین روش مقابله با این مخاطره محسوب می شود، ولی با توجه به شرایط آب و هوایی و همچنین وجود آلاینده ها با مقادیر نامطلوب، ممکن است روش تهویه هوا را با محدودیت مواجه نماید، بنابراین، در صورت ناکارامدی این روش ها، استفاده از دستگاه های تصفیه هوا که به منظور حذف آلاینده ها از هوای داخلی ساخته شده اند، می تواند مفید باشد. 

آلاینده‌های هوای بیرون

می توان گفت مهمترین آلاینده های هوای بیرون که شرایط هوای ناسالم و اضطرار را در اکثر شهرهای بزرگ ایران ایجاد می نماید، ذرات PM2.5 (درات کوچکتر از 2.5 میکرون) می باشد و در شهرهایی که با مشکل ریزگردها و گرد و غبار مواجه می باشند، ذرات PM10 (ذرات کوچکتر از 10 میکرون) نقش اصلی آلودگی هوا را ایفا می نماید.

 ذرات معلق (PM: particulate matter) مخلوطی متشکل از ترکیبات جامد خشک، هسته‌های جامد با پوشش مایع و قطرات ریز مایع می‌باشند. این ذرات کوچک در شکل، اندازه و ترکیبات شیمیایی متفاوت می باشند و می تواند از بسیاری از مواد مختلف مانند فلزات، دوده، خاک و گرد و غبار و ذرات سولفات، نیترات، کربنات و ترکیبات همه آنها ساخته شده باشند. بمنظور درک بهتر ابعاد ذرات معلق در شکل زیر ابعاد ذرات در مقایسه با یک تار موی انسان به ضخامت 60 میکرو متر نمایش داده شده است. مقادیر PM2.5 و PM10 برحسب میکروگرم در یک مترمکعب از هوا ثبت می‌گردد و مقدار آن با µgr/m3 بیان می شود.

-        انتشار NH3 حاصل از فعالیتهای کشاورزی

-        انتشار NOx و SO2 و گازهای احتراق از اشتعال سوخت در وسایل نقلیه و صنایع

 براساس تحقیق انجام شده در انگلستان ساختمانها و خودروها یکی از عمده منابع موثر در تولید PM2.5 می‌باشند، بنظر می رسد که در ایران نیز وضعیت بر همین منوال باشد و در شهری مثل تهران بقیه عوامل اثر کمتری داشته باشند.

منابع تولید ذرات معلق کدامند

 اشتعال انواع سوخت نظیر بنزین، نفت، گازئییل و یا چوب و زغال مهمترین منبع تولید PM2.5 در هوا می‌باشد و مهمترین منبع تولید PM10 گرد و غبار می باشد که ممکن است در اثر وزش باد و بلند کردن ذرات خاک از روی زمین ایجاد گردد.

در حالت کلی عوامل زیر در تولید PM2.5 موثر می‌باشند.

-        انتشار از فعالیت وسایل نقلیه به غیر از گازهای خروجی از اگزوز نظیر لاستیکها، ترمزها، سایش و گرد و غبار خیابانها

-        انتشار گرد و غبار ناشی از فعالیتهایی نظیر ساخت و ساز، تخریب، کشاورزی، حمل و نقل، فعالیتهای صنعتی

-        انتشار گازهای خروجی از دودکش ساختمانهای مسکونی و غیر مسکونی و همچنین پخت و پز

-        سوزاندن و آتش زدن آشغال و زباله‌های شهری

 -        سوزاندن چوب و گیاهان

-        انتشار بیوژنیک مواد آلی فاقد متان (NMVOC)

 

ذرات PM 2.5 و PM10 به راحتی به مجرای تنفسی و ریه نفوذ می‌کنند و می‌توانند اثرات مضر بر سلامتی انسان و وخیم تر شدن بیماریهای قلبی و ریوی گردند. همچنین خطر ابتلا به انواع بیماریها را در افراد مسن و نوزادان و کودکان افزایش دهند.تحقیقات نشان داده است که افزایش آلودگی هوا و قرار گرفتن در معرض غلظت بالای PM با افزایش مراجعات افراد به بیمارستانها و افزایش تعداد مرگ و میر زودرس ارتباط مستقیم دارد. 

میانگین مجاز سالانه PM2.5 در فضای داخلی حداکثر به میزان  12.0 µg/m3 و  میانگین مجاز 24 ساعته  µg/m3 35.0 می‌باشد و مقدار مجاز میانگین سالانه PM10 معادل 150 µg/m3 است.

آلاینده های فضای داخلی

آلاینده های مؤثر بر کیفیت هوای داخل خانه به گروه های زیر دسته بندی می شوند:

·       ذرات معلق شامل گرد و غبار، دود، گرده، شوره بدن حیوانات، دود سیگار، ذرات تولید شده از لوازم احتراق مانند اجاق گاز و ذرات مرتبط با ارگانیسم های کوچک مانند کپک ها، باکتری ها و ویروس ها می شود.

 ·       آلاینده های گازی از فرآیند های احتراق تولید می شوند. برای مثال، اجاق گاز ها، اگزوز ماشین و دود سیگار از جمله منابع تولید این آلاینده ها هستند. همچنین، این آلاینده ها از مصالح ساختمانی، اثاثیه، و استفاده از محصولاتی مانند چسب، رنگ، انواع لاک، محصولات تمیز کننده، و آفت کش نیز ناشی می شوند.

در شرایط اضطرار و هوای ناسالم که مقدار PM2.5بالاست چه کارهایی باید انجام داد.

-        همه افراد لازم است در این شرایط اقدامات مراقبتی برای خود انجام دهند و حتی الامکان فعالیتهای روزمره خود را کاهش دهند. البته بعضی افراد در معرض خظر بیشتری قرار دارند. افرادی که در معرض خطر بیشتری در هنگام افزایش مقدار PM2.5 قرار دارند مشتمل بر مبتلایان به بیماری قلبی و ریوی از جمله آسم و بیماریهای ریوی مزمن و همچنین افراد مسن و کودکان می باشند. همچنین تحقیقات نشان داده است که زنان باردار، نوزادان، افراد مبتلا به چاقی و دیابت مستعد بیماری و در معرض خظر می‌باشند.

-        اگر شما در زمره افراد در معرض خطر بیشتری می باشید (نوزادان و کودکان، افراد مسن، مبتلا به بیماریهای قلبی و ریوی و ...) بهتر است در مورد اینکه منطقه را ترک کنید، فکر کنید و با دکتر خود مشورت کنید. چنانچه مقدار بالای PM2.5 در مدت زمان طولانی ادامه داشته باشد، به هوای داخل خانه نیز نفوذ می کند. هرچند که دیده نمی شود.

-        در داخل حانه که مجهز به سیستم فیلتراسیون هوا و یا سیستم تصفیه هوا می‌باشد، بمانید. ذرات معلق ممکن است به هوای داخلی نفوذ کند، بنابراین اگر در ساختمان شما در محیط با آلودگی بالا قرار دارد، نسبت به خرید سیستم تصفیه هوا اقدام نمایید، لازم است دستگاه تصفیه هوا با فیلترهای مکانیکی پربازده، فیلترهای یونی و موارد مشابه خریداری شود از خرید سیستمهای تصفیه هوای تولید ازن خودداری نمایید، آنها باعث افزایش آلودگی هوای مرتبط با ذرات معلق می شوند.

-        سطح فعالیت بدنی خود را پایین نگه دارید و باید از تنفس سریع و عمیق که بواسطه فعالیتهای بدنی بیشتر ایجاد می شود، ممانعت نمود. بهتر است به روزهای آلاینده به عنوان یک روز خوب برای مطالعه و یا مشاهده تلویزیون نگاه کرد.

-        اگر امکان تهیه سیستم هواساز مجهز به فیلتراسیون برای تمامی خانه نمی باشد، بهتر است نسبت به ایجاد یک اتاق تمیز با سیستمهای تصفیه هوا برای خواب و استراحت اقدام نمایید. انتخاب یک اتاق با در و پنجره کمتر نظیر اتاق خوابها برای این موضوع مناسبتر است.

-        سیستم اسپلیت مجهز به گرمایش و یا تهویه مطبوع خود را روشن کنید. البته توجه داشته باشید که اگر سیستم مجهز به فیلرترهای ذرات معلق PM2.5 نمی باشد، دربچه هوای بیرون آن بسته باشد و هوای داخلی را به گردش دربیاورد. همچنین بهتر است از تمیز بودن فیلترهای داخلی آن اطمینان حاصل شود.

-        سایر اقداماتی که می توان انجام داد به شرح زیر است. بدیهی است که سیستمهای تصفیه هوای داخلی تاثیر زیادی ندارند و نمی توانند به تنهایی اثربخش باشند زیرا ذرات PM2.5 براحتی از بیرون به فضای داخلی وارد می شوند. بنابراین در زمان افزایش PM2.5 لازم است اقدامات مکمل زیر نیز انجام شود.

o      از هرگونه سوزاندن خودداری نمایید نظیر روشن کردن شومینه، شمع و حتی بخور

o      سیگار نکشید 

o      زمانیکه دوباره کیفیت هوای بیرون مناسب شد، پنجره‌ها را بازکنید و هوای داخلی را تعویض کنید.

تاثیر افزایش PM2.5 بر افراد چگونه است.

-         افزایش مقدارPM2.5  حتی در افراد سالم، ممکن است علائم موقت مانند سوزش چشم ها، بینی و گلو؛ سرفه؛ خلط؛ تنگی قفسه سینه، و تنگی نفس را ایجاد نماید در صورت بروز این علائم لازم است به مکانهایی که دارای کیفیت هوای مناسب می باشند، نقل مکان کرد.

-        در افراد مبتلا به بیماری ریوی از جمله آسم و بیماریهای ریوی مزمن ممکن است قادر به تنفس عمیق نباشند و یا شور و نشاط هر روز را نداشته باشند و احساس خستگی غیر معمول کنند، سرفه، ناراحتی قفسه سینه، خس خس سینه و تنگی نفس از دیگر عوامل می باشد. این افراد بهتر است به مکان دیگر منتقل شوند و با پزشک خود درخصوص میزان داروهای مصرفی مشورت نمایند.

-         اطمینان حاصل کنید که به شما جهت دکتر خود را دنبال کنید در مورد مصرف داروهای خود را و پس از طرح مدیریت آسم خود را. اگر شما هر گونه از این علائم، خود را در معرض ذرات و مشاوره دکتر خود را دنبال کنید. با دکتر خود تماس بگیرید اگر علائم باقی بمانند یا بدتر. در شرایط اضطراری، در هر نقطه در چین، شما می توانید 120 شماره گیری نمایید. 

-        درخصوص بیماریهای قلبی و عروقی ممکن است علائمی مشاهده نشود و این تصور که مشکلی وجود ندارد و کاملا بیماری تحت کنترل است، کاملا اشتباه است. علائمی که ممکن است یک مشکل جدی قلبی را نشان دهد عبارتند از: ناراحتی قفسه سینه (فشار ناراحت کننده، احساس پری، فشردن یا درد در مرکز قفسه سینه که بیش از چند دقیقه طول می کشد و یا به تناوب می‌گیرد و ازاد می کند)، همچنین ممکن است احساس درد و یا ناراحتی در یک یا هر دو بازو، پشت، گردن، فک یا معده و یا تنگی نفس، عرق سرد، تهوع و یا سرگیجه نیز بروز نماید. در اینصورت لازم است سریعا به اورژانس مراجعه شود.

آیا ماسکهای معمولی جهت کنترل ذرات PM2.5 تاثیر دارند.

خیر، با توجه به اینکه ماسکهای معمولی برای جلوگیری از نفوذ گرد و غبار به داخل دهان کاربرد دارند، این ماسکها قادر به کنترل ذرات ریز PM2.5 نمی باشند. برای این منظور باید از ماسکهای با دانه‌بندی ریزتر استفاده شود این ماسکهای تحت عنوان NIOSH  شناخته می شوند و معمولا بر روی آنها N-95  ویا  P-100 چاپ شده است. توجه به این نکته ضرورت دارد که برای اینکه حتما ماسک بطور کامل اطراف دهان و بینی را بپوشاند لازم است که دارای دو بند باشد که بر پشت سر قرار گیرد و ماسکهایی که دارای یک بند هستند و یا بندهای آن پشت گوش قرار می گیرد، کارایی لازم را ندارند.

مردم چه کاری برای کاهش PM2.5 می توانند، انجام دهند.

کاهش تولید PM2.5 در شهرهای بزرگ، نیاز به سرمایه گذاری دارد. راهکار اصلی کاهش میزان PM2.5 مصرف سوخت کمتر و افزایش کارایی انرژی در تمام بخشهاست. اگر شما در برنامه های کشور به اجرای چنین سیاستی بطور متمرکز و پیوسته دست پیدا کردید، می توان گفت که مشکل آلودگی هوای کلان شهرها در آینده مرتفع می گردد، در غیر اینصورت شاهد روزهای با وضعیت اضطرار و خطرناک بیشتری در هوای کلانشهرها در سالهای آتی خواهیم بود. شاید تنها کاری که مردم می توانند، انجام دهند، کاهش میزان فعالیت در شرایط اضطرار است و برای رفع کامل مشکل باید دولت برنامه‌ریزی جامع و طرحهای نظارتی سخت گیرانه ای را پیاده کند. به عنوان مثال ساختمان فاقد کیفیت در شهرهای بزرگ ساخته نشود، وسایل نقلیه فاقد کیفیت در شهرهای بزرگ تردد نکنند و صنایع آلاینده به مکانهای دورتری از شهر منتقل شوند، ساختمانها و خودروها در کیفیت مناسب بهره برداری شوند و در زمان بحران لازم است افراد به فراخور مشغله کاری به یکی از روشهای زیر بترتیب اولویت اقدام نمایند.

1-    از شهر خارج شوند.

2-    کار را تعطیل کنند و در خانه بمانند.

3-    سفرهای داخل شهری را کم  کنند و انجام کارهای غیر ضروری را به تعویق بیاندازند 

4-    ساختمان خود را با مصرف انرژی کمتری گرم کنند و حتی المقدور دمای فضاهای داخلی را به سمت 21 درجه سانتیگراد کاهش دهند

دستگاه تصفیه قادر به حذف کدام دسته از آلاینده ها است؟

چندین نوع دستگاه تصفیه وجود دارد که هر کدام برای حذف نوع معینی از آلاینده ها طراحی شده اند و هرکدام با توجه به ویژگیهای مختلف دارای کارایی متفاوتی می باشند. پیش از تصمیم گیری برای استفاده از یک دستگاه تصفیه هوا باید چندین سوال در نظر گرفته شود:

·       دستگاه تصفیه قادر به حذف چه نوع از آلاینده ها است؟

·       عملکرد تصفیه کننده هوا چگونه اندازه گیری می شود؟

·       چه فاکتور های دیگری در ارتباط با دستگاه های تصفیه باید در نظر گرفته شوند؟

به این سوالات در مباحث آتی پاسخ داده می شود.

حذف ذرات

به منظور حذف ذرات از هوا می توان از دو نوع دستگاه تصفیه هوا (فیلتر های مکانیکی هوا و دستگاه تصفیه الکترونیکی) استفاده کرد. فیلتر های مکانیکی هوا بر مبنای حبس ذرات بر روی فیلتر عمل می کنند. فیلتر های هپا (HEPA High efficiency particulate air filters) نمونه ای از این گونه فیلتر ها می باشند. از طرف دیگر، فیلتر های الکترونیکی هوا از جمله رسوب دهنده های الکترواستاتیکی، از فرآیند جاذبه الکترواستاتیکی به منظور حبس گونه های باردار شده ذرات استفاده می کنند. این دستگاه ها، با مکش هوا درون محفظه یونیزاسیون، ذرات موجود را باردار می کنند. سپس، ذرات باردار بر روی مجموعه ای از صفحات دارای بار مخالف با بار ذرات (صفحات موسوم به جاذب) جذب می شوند. ژنراتور های یون یا یونیزه کننده ها، مشابه دستگاه های تصفیه الکترواستاتیکی، یون های باردار تولید می کنند، اما بر خلاف دستگاه های تصفیه الکترواستاتیکی در این دستگاه ها از جاذب استفاده نمی شود. یون های منتشر شده در هوا به ذرات موجود در هوا متصل می شوند تا این ذرات به دنبال باردار شدن، به سطوح مجاور نظیر دیوار ها، اثاثیه و حتی جذب یکدیگر شده و سریعتر فرو می نشینند.

 حذف آلاینده های گازی

فیلتر های هوای فاز گاز با استفاده از ماده ای به نام جاذب (مانند کربن فعال)، از طریق جذب آلاینده ها اقدام به حذف گازها و بوها می نمایند. به طور معمول، این فیلتر ها برای حذف یک یا چندین آلاینده گازی از جریان هوای عبوری از آن ها به کار می روند. بدین ترتیب، از آنجا که این فیلتر ها برای حذف یک و یا تعدادی محدود آلاینده گازی طراحی شده اند، قادر به کاهش غلظت سایر آلاینده ها نخواهند بود. برخی از دستگاه های تصفیه هوا با فیلتر های فاز گاز ممکن است بخشی از آلاینده های گازی و برخی از مخاطرات مرتبط را حداقل به طور موقت حذف کنند. با این حال، از هیچ دستگاه تصفیه ای انتظار نمی رود که تمام آلاینده های گازی موجود در هوای یک خانه معمولی را حذف کند. به عنوان مثال، مونوکسید کربن یک آلاینده گازی خطرناک است که به دنبال احتراق هر نوع سوخت مانند گاز، نفت، نفت سفید، چوب و زغال تولید می شود. اما در حال حاضر، محصولات تصفیه فاز گاز مسکونی موجود قادر نیستند آن را به آسانی حبس کنند و معمولا بهترین روش برای حذف آن، تامین هوای تازه از بیرون و تعویض هوای داخلی است. البته توجه به این نکته ضرورت دارد که اکثر ما هدفمان از خرید دستگاههای تصفیه هوای قابل جابجایی برای غلبه بر آلاینده های حاصل از شرایط هوای ناسالم بیرون می باشد، که در اکثر شهرهای بزرگ عامل اصلی آلاینده ها ذرات معلق PM2.5 می باشد (در شهرهای جنوبی مانند اهواز که ریزگردها وجود دارد عامل اصلی آلاینده ها گرد و خاک و ذرات PM10 می باشد) و گاز منوکسید کربن در ترکیبهای ثانویه ممکن است تبدیل به ذرات PM2.5 شود و در حالت عادی هوای بیرون از بابت آلاینده منوکسید کربن در حال اضطرار قرار نمی گیرد. 

از بین بردن آلاینده ها

برخی از دستگاه های تصفیه هوا از فناوری نور ماورای بنفش (UV) به منظور نابود کردن آلاینده های هوای داخلی بهره می برند. این تصفیه کننده ها شامل تصفیه کننده های تابش ماورای بنفش ضد باکتری (UVGI)  و تصفیه کننده اکسیداسیون فوتوکاتالیستی (PCO) می شوند. ژنراتورهای ازون که به عنوان سیستم های تصفیه هوا به فروش می رسند، در واقع برای از بین بردن آلاینده ها، گاز ازون تولید می کنند؛ که این گاز خود یک عامل تحریک کننده ریه به شمار می رود و استفاده از آن در شرایط اضطرار و هوای ناسالم بیرون اثرات نامطلوب دارد.

·       تصفیه کننده های UVGI از تابش ماورای بنفش تولید شده توسط لامپ های UV برای نابود کردن آلاینده های بیولیوژیکی نظیر ویروس ها، باکتری ها، مواد آلرژی زا و کپک در هوا یا در حال رشد در سطوح تهویه مطبوع (به عنوان مثال، در کویل های خنک کننده، مخازن تخلیه و یا کانال های هوا) بهره می برد. این نوع تصفیه کننده تنها قابلیت استفاده در کنار سیستم های فیلتراسیون را دارد و یه تنهایی قابل استفاده نیست.

·       تصفیه کننده های PCO از یک لامپ UV در کنار ماده ای به نام کاتالیست، که قابلیت واکنش با نور را دارد، بهره می برند. این نوع از تصفیه کننده ها موظف به از بین بردن آلاینده های گازی از طریق تبدیل آن ها به محصولات غیر مضر هستند. اما تصفیه کننده های PCO برای از بین بردن آلاینده ای مشخص طراحی نمی شوند.

·       ژنراتور های ازون از نور UV و یا تخلیه الکتریکی برای تولید ازون استفاده می کنند. ازون، به عنوان یک عامل محرک ریه، می تواند اثر منفی بر روی سلامتی بگذارد. ازون در غلظت های پایین تر از سطح مجاز استانداردهای عمومی سلامت، تأثیر به سزایی بر کنترل آلاینده های فضای داخلی ندارد. بدین ترتیب، ژنراتور های ازون همیشه در کنترل آلودگی فضای داخل کارامد و ایمن نخواهند بود. بنابراین، باید از روش های اثربخش دیگر مشمول بر حذف یا کنترل منبع آلاینده و افزایش تهویه توسط هوای خارج با امکان کاهش آلودگی به صورت ایمن و کارامد استفاده شود.

جدول زیر خلاصه ای از روش های تصفیه هوا و آلاینده مد نظر را نشان می دهد:

محدودیت ها آلاینده مد نظر فناوری تصفیه هوا
در حذف ذرات بزرگتر ناکارامد است. چرا که ذرات بزرگتر زود تر فرونشین می شوند. ذرات فیلتر های هوا فیلتراسیون
به مراتب کمتر از فیلتر های هوای ذرات در منازل استفاده می شود. عمر مفید برای حذف آلاینده ها ممکن است کوتاه باشد. گاز ها فیلتر های فاز گاز
هاگ ها، باکتری ها و کپک ها در برابر نور UV مقاومند. بدین ترتیب، به نور بیشتر و یا زمان بیشتری برای از بین رفتن نیاز است. مواد بیولوژیکی UVGI سایر تصفیه کننده های هوا
کاربرد آن در منازل به دلیل نامؤثر بودن کاتالیست ها در ازبین بردن آلاینده های هوای داخلی منزل با محدودیت مواجه است. گاز ها PCO
به عنوان تصفیه کننده هوا به فروش می رسند در حالی که همیشه ایمن و مؤثر در کاهش آلاینده ها نیستند. به طور پیش فرض ازون تولید می کنند که موجب تحریک ریه می شود. ذرات، گاز ها، مواد بیولوژیکی ژنراتور های ازون

 

علاوه بر آشنایی با انواع مختلف دستگاه های تصفیه کننده، مصرف کننده باید با طرز عملکرد آن ها نیز آشنایی داشته باشد. در ادامه پیرامون طرز عملکرد تصفیه کننده ها بحث شده است.

چگونه عملکرد تصفیه کننده هوا اندازه گیری می شود؟

بسته  به نوع دستگاه و تنظیمات اولیه، راه های مختلفی برای اندازه گیری عملکرد دستگاه های تصفیه هوا وجود دارد. دستگاه های تصفیه هوا یا قابلیت تامین هوای تازه از بیرون را دارند و در مدلهای موضعی و بدون کانال کشی و یا مرکزی در کانال هوای سیستم های HVAC قرار دارند و یا به صورت دستگاه های قابل حمل ساخته می شوند.

حذف ذرات درون کانال

اکثر فیلتر های مکانیکی هوا در حبس ذرات بزرگتر موجود در هوا، مانند گرد و غبار، گرده گیاهان و مواد آلرژی زای سوسک، برخی از کپک ها، و شوره بدن حیوانات مؤثرند. با این حال، به دلیل اینکه این ذرات به سرعت فرونشین می شوند، فیلتر های هوا در از بین بردن آنها به طور کامل از نواحی داخلی خیلی خوب عمل نمی کنند. اگر چه فعالیت های انسانی مانند راه رفتن و جارو کردن می تواند ذرات را دوباره در هوا به جریان بیاندازد، بسیاری از ذرات بزرگتر پیش از آن که امکان حذف آن ها توسط فیلتر هوا باشد،   مجدداً ساکن می شوند. مصرف کننده می تواند با توجه به میزان کارایی فیلتر هوا در حذف ذرات جریان هوای عبوری از آن، فیلتر هوای مورد نظر خود را انتخاب کند. طبق روش ارائه شده توسط ASHRAE، کارایی فیلتر بر اساس حداقل مقدار کارایی گزارش شده (MERV: Minimum efficiency reporting value) برای فیلتر هوای نصب شده در کانال هوای سیستم های HVAC سنجیده می شود. مقادیر MERV ( بازه 1 به عنوان کمترین تا 20 به عنوان بیشترین) اجازه مقایسه فیلتر های هوای ساخته شده توسط شرکت های مختلف را می دهد. 

·       فیلتر های هوای تخت یا پنلی با مقادیر MERV بین 1 تا 4 به طور معمول در سیستم های تهویه و برخی شومینه های مسکونی استفاده می شود. در بیشتر موارد، این فیلتر ها برای حفاظت از تجهیز HVAC از تجمع مواد نامطلوب بر روی سطوح نظیر فن موتور و کویل های حرارتی و برودتی استفاده می شود در حالی که هدف بهبود مستقیم کیفیت هوای داخلی نیست. این فیلتر ها کارایی پایینی در حذف ذرات سبک دارند. همچنین، مشروط بر اینکه ذرات در هوا معلق بمانند و از فیلتر عبور کنند، در زمینه حذف ذرات بزرگتر کارایی متوسطی دارند. برای ذرات کوچکتر موجود در خانه شامل ویروس ها، باکتری ها، هاگ ها، کپک ها، مقدار قابل توجهی شوره بدن سگ و گربه و مقدار کوچکی مواد آلرژی زا کارایی چندانی ندارند. 

·        سطوح گسترش یافته یا تادار

o      فیلترهای بهره وری متوسط با MERV بین 5 تا 13 به طور قابل قبولی در از بین بردن ذرات کوچک تا بزرگ هوا کارآمد می باشند. فیلترهای با MERV بین 7 و 13 تقریباً به اندازه فیلتر HEPA در کنترل بسیاری از ذرات موجود در هوای محیط داخلی مؤثرند. فیلتر های هوا با کارایی متوسط به طور معمول ارزانتر از فیلتر های HEPA هستند. علاوه براین، به علت وجود مقاومت جریان هوای کمتر در این دست فیلتر ها، عملیات فن های تهویه مطبوع ساکت تر و نرخ جریان هوا بالاتر از فیلترهای HEPA است.

o      فیلترهای بهره وری بالاتر با MERV از 14 تا 16، که گاهی اوقات به اشتباه به عنوان فیلتر HEPA از آن ها یاد می شود، در ظاهر به فیلتر HEPA واقعی با ارزش MERV از 17 تا 20 شبیه اند. فیلترهای HEPA واقعی به طور معمول در سیستم های تهویه مطبوع مسکونی نصب نمی شوند. چرا که نصب و راه اندازی یک فیلتر HEPA در یک سیستم تهویه مطبوع موجود احتمالا نیاز به اصلاح حرفه ای سیستم دارد. یک واحد معمولی هواساز مسکونی و کانال هوای مرتبط با آن به دلیل ابعاد فیزیکی و افزایش مقاومت در برابر جریان هوا قادر به جای دادن چنین فیلترهایی نخواهند بود.

در برخی از سیستم های تهویه مطبوع مسکونی ممکن است فن یا موتور ظرفیت کافی برای جای دادن فیلتر های با بهره وری بالاتر را نداشته باشد. بنابراین، اطلاعات تولید کننده تهویه مطبوع باید قبل از ارتقا فیلتر ها به منظور سنجش امکان استفاده از فیلترهای موثر تر بررسی شود. در مورد خانه هایی که به طور ویژه ساخته شده و کارایی بالایی دارند، بعضاً امکان استفاده از فیلتر HEPA واقعی نصب شده در سیستم تهویه مطبوع با طراحی مناسب وجود دارد.

هیچ روش استانداردی برای اندازه گیری اثربخشی سیستم های الکترونیکی تصفیه هوا وجود ندارد. در حالی که این سیستم ها ذرات کوچک را حذف می کنند، ممکن است در حذف ذرات بزرگ بی اثر باشند. تصفیه کننده الکترونیکی هوا می توانند ازون تولید کند که موجب تحریک ریه می شود. مقدار تولید ازون در میان مدل های مختلف متفاوت است. همچنین، تصفیه کننده های الکترونیکی هوا ممکن است به دنبال واکنش ازون با مواد شیمیایی داخل ساختمان ذرات بسیار ریزی تولید کنند. منشأ این مواد شیمیایی محصولاتی نظیر پاک کننده های خانگی، خشبو کننده های هوا، انواع خاصی از رنگ ، کفپوش چوبی یا فرش ها هستند. ذرات بسیار ریز ممکن است با بروز مشکلات سلامتی در برخی از گروه های حساس مرتبط باشند.

حذف آلاینده های گازی درون کانال

اگر چه هیچ اندازه گیری استانداردی برای سنجش اثربخشی فیلتر های هوای فاز گاز وجود ندارد، در حال حاضر ASHRAE در حال توسعه یک روش استاندارد برای انتخاب فیلتر های فاز گاز قابل نصب در سیستم HVAC  می باشد. فیلتر های فاز گاز بسیار کمتر از فیلتر های ذرات هوا در منازل مورد استفاده قرار می گیرند. عمر مفید فیلتر های فاز گاز می تواند به دلیل اشباع شدن سریع مواد فیلتر و نیاز به تعویض فیلتر کوتاه باشد. همچنین این نگرانی نیز وجود دارد که در هنگام پر شدن این فیلترها، آلاینده های به دام افتاده دوباره به هوا باز گردند. در نهایت، امکان جاگیری یک سیستم تصفیه فاز گاز با طراحی و ساخت مناسب درون یک سیستم HVAC و یا تصفیه کننده هوای قابل حمل نا محتمل به نظر می رسد.

نابود کردن ذرات درون کانال هوا

روش استانداردی به منظور اندازه گیری اثر گذاری تصفیه کننده های UVGI وجود ندارد. تصفیه کننده های UVGI معمول مورد استفاده در منازل، تأثیر کمی بر کشتن باکتری ها و کپک ها دارند. نابود کردن بعضی از ویروس ها و اکثر کپک ها مستلزم استفاده از تابش UV با مقادیری بیشتر از مقدار مشاهده شده در خانه ای معمولی است. علاوه براین، هاگ های قارچهای مرده هنوز هم می تواند موجب تولید واکنش های آلرژیک بشود، بنابراین تصفیه کنندهUVGI  ممکن است در کاهش علائم آلرژی و آسم موثر نباشد. 

همچنین روش استانداردی به منظور اندازه گیری اثر گذاری تصفیه کننده های PCO وجود ندارد. کاربرد تصفیه کننده های PCO در منازل به دلیل نامؤثر بودن کاتالیست های موجود در ازبین بردن آلاینده های گازی هوای داخلی منزل با محدودیت مواجه است. برخی تصفیه کننده های PCO  نه تنها موفق به از بین بردن آلاینده ها به طور کامل نمی شوند، بلکه آلاینده های داخلی جدیدی تولید می کنند که ممکن است باعث سوزش چشم، گلو و بینی بشوند.

تصفیه کننده های هوای قابل حمل

سیستم های تصفیه هوای قابل حمل به طور کلی شامل یک فن جهت برقراری جریان هوا و یک یا چندین مورد از دستگاه های تصفیه هوای اشاره شده می شوند. سیستم های تصفیه هوای قابل حمل را می توان از اتاقی به اتاقی دیگر برد و برای تصفیه کردن مداوم و یا محلی هوا مورد استفاده قرارگیرد. در خانه ای که سیستم تهویه مطبوع مرکزی و یا سیستم گرمایش هوای اجباری وجود نداشته باشد، تصفیه کننده های قابل حمل یکی از گزینه های قابل استفاده محسوب می شوند.

تصفیه کننده های قابل حمل هوا توسط قابلیتشان در کاهش آلاینده های موجود در هوا سنجیده می شوند. این کارایی توسط پارامتر نرخ توزیع هوای پاک (CADR: clean air delivery rate) ، ارائه شده توسط انجمن تولید کنندگان لوازم خانگی آمریکا (AHAM: Association of Home Appliance Manufacturers) سنجیده می شود.  CADR یک معیار از نرخ تحویل هوای بدون آلودگی توسط یک تصفیه کننده هوا است که با واحد فوت مکعب در دقیقه بیان می شود. برای مثال، اگر یک تمیز کننده هوا دارای CADR 250 برای ذرات گرد و غبار باشد، می تواند سطح ذرات گرد و غبار را به غلظت هوای به دست آمده با اضافه کردن 250   فوت مکعب هوای پاک در هر دقیقه برساند. در حالی که یک تصفیه کننده هوای قابل حمل ممکن است CADR خود را تحت هر شرایطی به دست نیاورد، مقادیر CADR مقایسه بین سیستم های تصفیه هوا مختلف قابل حمل را میسر می کند. بنابراین در هنگام خرید به اعداد و ارقام غیر واقعی برندهای مختلف در این زمینه توجه نکنید.

بسیاری از دستگاه های تصفیه هوای قابل حمل بررسی شده توسط AHAM مقادیر CADR متوسط تا بزرگی برای ذرات کوچک دارند. اما، در مقیاس اتاق های با اندازه معمول، بیشتر دستگاه های تصفیه هوای قابل حمل موجود در بازار، مقادیر CADR کافی برای حذف ذرات بزرگ نظیر  گرده، هیره و مواد آلرژی زای سوسک را ندارند. برخی از دستگاه های تصفیه هوای قابل حمل که از سیستم های تصفیه الکترونیکی استفاده می کنند، ازون تولید می کنند که این امر موجب التهاب ریه می شود.

آیا تصفیه هوا موجب کاهش اثرات منفی سلامتی می شود؟

توانایی حذف ذرات، از جمله میکروارگانیسم ها، به خودی خود، نشانه ای از توانایی یک دستگاه تصفیه هوا برای کاهش اثرات سوء ناشی از آلودگی های داخلی بر سلامت نیست. استفاده از دستگاه های تصفیه هوا ممکن است به کاهش سطح آلرژن های هوا و یا ذرات کوچکتر کمک کند. با این حال، سیستم های تصفیه هوا ممکن است اثرات سوء بر سلامت افراد گروه های حساس مانند کودکان، سالمندان و افراد مبتلا به آسم و آلرژی را کاهش ندهد. به عنوان مثال، شواهد تأثیر دستگاه های تصفیه هوا در کاهش علائم آسم در ارتباط با ذرات کوچک باقی مانده در هوا ، مانند ذرات ناشی از شوره گربه و برخی آلرژن ها، ضعیف هستند. ذرات بزرگتر، که ممکن است حاوی مواد آلرژی زا باشند، به سرعت قبل از اینکه آنها را بتوان با فیلتراسیون حذف کرد، فرو می نشینند. بنابراین، کنترل موثر آلرژن مستلزم شستن ملحفه ها به صورت هفتگی، جارو کردن مکرر فرش و مبلمان، و گردگیری و تمیز کردن سطوح سخت است. تا کنون مطالعات برجسته ای در خصوص ارتباط فیلتراسیون فاز گاز ، سیستم UVGI و PCO  موجود در خانه با کاهش مشکلات سلامت در گروه های جمعیت حساس ارائه نشده است.

سایر فاکتور های قابل توجه

هنگام تصمیم گیری در مورد استفاده از دستگاه های تصفیه هوا، مصرف کنندگان باید همچنین این موارد را در نظر بگیرند:

نصب و راه اندازی: دستگاه های تصفیه هوای قابل نصب در مجرای هوا، شرایط نصب و راه اندازی خاصی دارند که باید رعایت شود. برای مثال، باید دسترسی کافی برای بازرسی در طول استفاده، تعمیرات، و یا تعمیر و نگهداری وجود داشته باشد.

هزینه های عمده: این موارد شامل خرید اولیه، تعمیر و نگهداری (مانند تمیز کردن یا تعویض فیلتر و قطعات) و بهره برداری (مانند مصرف برق) می شود. توجه به این نکته ضرورت دارد که قیمت تعویض فیلترهای برخی دستگاهها، هم قیمت خود دستگاه است و فیلترهای برخی دیگر بدلیل خدمات ضعیف تامین کننده در بازار موجود نمی باشد، پس در هنگام خرید به این موضوع توجه کنید.

بو: دستگاه های تصفیه هوای طراحی شده برای حذف ذرات از کنترل گازها و برخی بوها ناتوان هستند. بو و بسیاری از آلاینده های سرطان زای گازی حاصل از دود تنباکو همچنان باقی خواهند ماند.

لکه دار شدن دیوار و دیگر سطوح: ژنراتور های یون به طور کلی به نحوی طراحی نشده اند که ذرات باردار تولیدی را حذف کنند. بدین ترتیب، این ذرات ممکن است در سطوح اتاق، دیوار و سایر سطوح رسوب کنند.

سر و صدا: سر و صدا ممکن است یک مشکل در سیستم های تصفیه هوای قابل حمل حاوی فن به شمار برود. اما در مقایسه، سیستم های تصفیه هوای قابل حمل بدون فن معمولا بسیار کمتر از نوع فن‌دار تأثیر گذارند.

نتیجه گیری 

آلودگی هوای فضای داخلی در زمره پنج مخاطره زیست محیطی مهم تأثیرگذار بر سلامتی به شمار می رود. معمولاً، کنترل و یا حذف منبع تولید آلودگی و تهویه خانه با هوای پاک بیرون بهترین روش مقابله با این مخاطره محسوب می شود. با این وجود، با توجه به شرایط آب و هوایی و همچنین وجود آلاینده ها با مقادیر نامطلوب، ممکن است روش تهویه هوا با محدودیت مواجه شود. بنابراین، در صورت ناکارامدی این روش ها، استفاده از دستگاه های تصفیه هوا می تواند مفید واقع شود. در حالی که دستگاه های تصفیه هوا می توانند در کنترل سطوح آلرژن ها، ذرات و یا در برخی موارد آلاینده های گازی سودمند باشند؛ لزوماً ممکن است منجر به کاهش آثار نا مطلوب ناشی از آلاینده های فضای داخلی نشوند، توصیه ما بهره‌گیری از روش ترکیبی تامین هوای تازه از بیرون با انواع فیلتراسیونهای لازم به همراه بهره‌گیری از سیستمهای تصفیه هوای الکترونیکی می باشد.