La Costruzione Del Filtro Minipleat

Perché un filtro a pannello con costruzione MiniPleat è la scelta migliore?

Lo sviluppo dei progetti di filtri dell'aria ha subito cambiamenti significativi negli ultimi decenni. Sul mercato sono comparsi nuovi materiali tessili e processi di produzione che hanno permesso di ottenere nuove proprietà di filtraggio e risparmi energetici. Negli ultimi anni l’intero settore si è concentrato principalmente sui nanomateriali, che stanno vivendo una ripresa particolarmente forte nel settore della filtrazione dell’aria. Possiamo quindi aspettarci lo sviluppo di nuovi processi produttivi e applicazioni che questi nuovi materiali potranno offrirci nei prossimi anni. Se allo stesso tempo si riescono a ridurre i costi di produzione, nulla ostacola una loro più ampia applicazione.
Tuttavia, se osserviamo i filtri dell’aria già disponibili gratuitamente sul mercato e comunemente utilizzati nei sistemi di ventilazione, possiamo notare chiare differenze. Questi filtri hanno forme diverse, dimensioni diverse, vengono utilizzati materiali tessili diversi, differiscono nei costi di produzione e, soprattutto, nelle prestazioni di filtrazione.

Perdita di pressione ed efficienza di separazione
La perdita di pressione di un filtro è uno dei parametri più importanti, insieme all'efficienza di separazione del filtro. Sfortunatamente, queste caratteristiche di filtrazione sono correlate e si influenzano a vicenda. Quindi, se abbiamo bisogno di un filtro con un elevato grado di separazione, per produrlo è necessario utilizzare un tessuto con una densità di fibre maggiore, il che significa che catturano meglio le sostanze inquinanti dall'aria.
Tali materiali hanno quindi una densità del materiale maggiore o una grammatura maggiore. Questo aumento del peso superficiale migliora l'efficienza di separazione della filtrazione poiché catturiamo più particelle inquinanti, ma allo stesso tempo aumenta la resistenza del materiale al flusso d'aria e il sistema di ventilazione deve fornire prestazioni più elevate. In generale si può affermare che non è possibile produrre un filtro dell'aria che abbia un'elevata prestazione di separazione e allo stesso tempo una perdita di carico molto bassa.
Forse ora ti starai chiedendo come possiamo ridurre significativamente la perdita di pressione del filtro se vogliamo utilizzare filtri di una classe di filtraggio superiore. La risposta a questa domanda è relativamente semplice: devi r superficie di filtrazione lavoro. Questo è precisamente il parametro fondamentale e cruciale con cui lavorare qualsiasi filtro.
Per una spiegazione più dettagliata non possiamo fare a meno dell'equazione di Darcy e della sua voluta semplificazione, che descrive la relazione tra l'area del filtro e la perdita di carico:

Q = AΔpk k

dove Q è la portata d'aria (m³/s), A è l'area del filtro (m²) e Δp è la perdita di carico (Pa).

La costante k combina la resistenza del filtro (m), la viscosità dinamica (Pas) del fluido e la permeabilità del filtro (mm²).
Questa equazione si applica praticamente a qualsiasi materiale poroso e la sua struttura è descritta dai parametri contenuti nella costante k.
Se ignoriamo altri influssi, come la dinamica del fluido e le turbolenze causate dal flusso d'aria attraverso il filtro, da questa equazione risulta chiaramente che il rapporto tra la superficie del filtro e la perdita di pressione è lineare.
Con lo stesso flusso costante, se ad es. Se ad esempio si aumenta di 10 volte la superficie del filtro, anche la perdita di pressione si riduce di dieci volte. Ma come possiamo inserire un filtro 10 volte più grande nel nostro sistema di ventilazione??

A questo scopo è stata sviluppata la struttura del filtro denominata MiniPleat
Questa struttura del filtro è stata creata come alternativa ai filtri a tasche, la cui perdita di pressione è bassa grazie all'ampia superficie filtrante delle tasche, il che significa che è possibile utilizzare senza problemi anche materiali filtranti di classi filtranti superiori. Lo svantaggio di questi filtri a tasche è che a causa delle tasche voluminose occupano molto spazio nei sistemi di ventilazione, per cui non sono adatti per sistemi compatti come quelli utilizzati negli appartamenti o nelle case unifamiliari. I filtri a tasche vengono quindi utilizzati principalmente in impianti con portate d'aria superiori a 500 m3/h. Con portate inferiori questi filtri vengono utilizzati solo sporadicamente.

La costruzione MiniPleat offre alte prestazioni in una piccola areae
Il termine MiniPleat può essere liberamente tradotto dall'inglese come mini-piega. Si tratta di una costruzione filtrante in cui il mezzo filtrante viene posizionato meccanicamente in pieghe fitte di altezza uniforme predeterminata, le pieghe poi fissate con una speciale colla a caldo. La distanza tra le singole pieghe è dell'ordine di pochi millimetri. Questo design a pieghe fitte consente di inserire più mezzi filtranti in una determinata dimensione del filtro, aumentando significativamente l'area del filtro e ottenendo una riduzione della perdita di pressione.

Un parametro importante nella progettazione di questo filtro è il numero di pieghe per 1 m di lunghezza. Questo parametro è chiamato densità di piega. Il diagramma seguente mostra la relazione tra la relativa area del filtro e la densità di piega.

Se utilizziamo un mezzo filtrante, per esempio Ad esempio, se realizzi un filtro con struttura MiniPleat e un'altezza di 40 mm e 100 pieghe per 1 metro di lunghezza, questo filtro avrà un'area filtrante otto volte più grande della sua dimensione effettiva. La relazione tra il numero di pieghe e l'area del filtro è quasi lineare. Va tuttavia tenuto presente che in caso di densità di piega molto elevate l'area attraverso la quale scorre l'aria immessa viene bloccata, riducendo così la superficie utilizzabile. Questo valore è chiamato densità critica della piega.
 
L'Università Tecnica di Liberec ha effettuato un test su due diversi materiali filtranti per studiare l'influenza della densità delle pieghe sulla perdita di pressione con una velocità del flusso d'aria di 5 m/min. Il diagramma seguente mostra l'influenza della densità delle pieghe sulla perdita di pressione per due media filtranti con diversa densità superficiale del materiale (100 g/m2 contro 35 g/m2) e una superficie filtrante di 20 mm.

Dal diagramma risulta chiaramente che il materiale con la densità superficiale minore subisce una riduzione della perdita di pressione significativamente inferiore rispetto al materiale con la densità superficiale maggiore. La densità critica delle rughe viene raggiunta ad un valore di circa 150 m-1 per il materiale con la densità superficiale più elevata. Dopo aver superato questo valore, la perdita di pressione inizia nuovamente ad aumentare leggermente.
Tuttavia, piegando il materiale filtrante, è possibile ottenere una riduzione della perdita di pressione fino a dieci volte con il materiale con una densità superficiale di 35 g/m² e una riduzione fino a tredici volte della perdita di pressione con il materiale con una densità superficiale di 100 g. /m².

Tutti questi fatti dimostrano chiaramente che variare l'area del filtro è l'unico modo possibile per ottenere una riduzione della perdita di pressione di un filtro dell'aria. Su questo si basa la costruzione del filtro MiniPleat, che riduce molte volte la perdita di pressione posizionando il mezzo filtrante in pieghe fitte. MiniPleat consente l'utilizzo di media filtranti di classe filtrante elevata negli impianti di climatizzazione. Questo è uno dei motivi principali per cui la gamma di filtri dell'aria SafeLuft utilizza il tipo di design MiniPleat per garantire elevate prestazioni del filtro, una durata notevolmente più lunga grazie ad un'area filtrante più ampia e una minore perdita di pressione..

Letteratura e fonti utilizzate
RUKATECH, sro: Documenti interni
TU Liberec, Ing. Jakub Hruza, Ph.D.: Miglioramento delle proprietà di filtrazione dei materiali in fibra