Кіріспе

Бөлмедегі ауадан ластаушы заттарды алып тастайтын құрылғы. Ауа тазартқыш немесе ауа тазартушы – бұл ішкі ауа сапасын жақсарту үшін бөлмедегі ауадан ластаушы заттарды жоятын құрылғы. Бұл құрылғылар көбінесе аллергиясы және астмасы бар адамдарға пайдалы, сондай-ақ екінші қолдан келген темекі түтінін азайтуға немесе тоқтатуға көмектеседі деп сатылады. Коммерциялық ауа тазартқыштар медициналық, өнеркәсіптік және коммерциялық салаларда қолданылатын ауа таратқыш құрылғысына (ААЖ) немесе ЖЖҚ құрылғысына қосылатын кішкентай дербес құрылғылар немесе үлкен құрылғылар түрінде жасалады. Ауа тазартқыштар өнеркәсіпте де қолданылуы мүмкін, өңдеуге дейін ауадан қоспаларды жою үшін. Мұндай жағдайларда қысымды ауыстырып-қосқыш адсорберлер немесе басқа адсорбция техникалары қолданылады.

Тарих

1830 жылы Чарльз Энтони Дийнге мыс қалқанға иілгіш жағасы мен киім тігілген құрылғы үшін патент берілді. Ауа беру үшін қалпақтың арт жағына бекітілген ұзын былғары шланг қолданылатын, ал бастапқы идея бойынша ол екі есекті сорғымен қанатын сорғылауға арналған. Ылғалды ауа шығу үшін қысқа құбыр қарастырылған. Киім былғарыдан немесе ауа өткізбейтін матадан жасалып, белдіктермен бекітілетін. 1860 жылдары Джон Стенхаус ағаш көмірінің ауаны тазарту қабілетін пайдаланып, екі патент алды (19 шілде 1860 және 21 мамыр 1867 ж. патенттер), соның нәтижесінде алғашқы практикалық респиратор жасалды. 1871 жылы физик Джон Тиндалл Стенхаус респираторының және басқа тыныс алу құралдарының қорғау ерекшеліктерін біріктіріп жасаған өрт сөндірушілерге арналған респираторы туралы жазды. Бұл өнертабыс кейін 1875 жылы толық сипатталды. 1950 жылдары HEPA сүзгілері жоғары тиімді ауа сүзгілері ретінде қолданысқа енді, бұрын 1940 жылдары АҚШ-тың «Манхэттен жобасында» ауадағы радиоактивті заттарды бақылау үшін пайдаланылған. Алғашқы тұрғын үйге арналған HEPA сүзгісін 1963 жылы Германияда Манфред пен Клаус Хаммес ағайындар сатты, олар IQAir корпорациясының алдағы Incen Air корпорациясын құрды.

Пайдалануы мен пайдасы

Шаң, гүл тозаңы, үй жануарларының түктері, көбелек споралары және шаң кенесінің нәжісі аллерген ретінде әрекет ете алады, сезімтал адамдарда аллергияны тудырады. Түтін бөлшектері мен ұшпалы органикалық қосылыстар (ҰОҚ) денсаулыққа қауіп келтіруі мүмкін. ҰОҚ сияқты түрлі компоненттерге ұшырау, "ауру ғимарат синдромының" белгілерін сезіну ықтималдығын арттырады.

COVID-19-ның таралуы

Джозеф Аллен, Гарвардтың қоғамдық денсаулық мектебінің "Дені сау ғимараттар" бағдарламасының директоры, COVID-19 вирусының таралуын азайту үшін мектеп сыныптарында HEPA сүзгісі бар ауа тазартқыштарды пайдалануды ұсынады. Ол: "Жоғары тиімді HEPA сүзгісімен және бөлменің көлеміне сәйкес өлшемдегі портативті құрылғылар ауадағы бөлшектердің 99,97 пайызын ұстап алады" дейді. 2021 жылғы қаңтардағы сұйықтық динамикасының модельдеу зерттеуі көрсеткендей, бірнеше адам бар кезде, мысалы, лифт сияқты жабық кеңістіктерде ауа тазартқыштарды немесе ауа алмастыру жүйелерін іске қосу, теориялық тұрғыдан алғанда, вирус жұқтыру мүмкіндігін арттыруы мүмкін ауа айналымына әсер етеді. Дегенмен, ауруханадағы COVID-19 палаталарында портативті HEPA/UV ауа сүзгілерін сынау нәтижесінде ауа арқылы таралатын SARS-CoV-2 толық жойылды. Қызықтысы, бұл есепте басқа бактериялардың, саңырауқұлақтардың және вирус тінді бөлшектерінің де айтарлықтай азайғаны байқалды, бұл мұндай портативті сүзгілер COVID-19-дың ғана емес, сонымен қатар басқа ауруханалық инфекциялардың таралуын да болдырмауы мүмкін екенін көрсетеді.

Тазарту әдістері

Ауаны тазарту технологиясының екі түрі бар: белсенді және пассивті. Белсенді ауа тазартқыштар ауаға теріс зарядталған иондар шығарып, ластаушы заттардың беттерге жабысуына себеп болады, ал пассивті ауа тазарту құрылғылары ластаушы заттарды жою үшін ауа сүзгілерін пайдаланады. Пассивті тазартқыштар тиімдірек, себебі барлық шаң мен бөлшектер ауадан толығымен алынып, сүзгілерде жиналады. Ауаны тазарту үшін әртүрлі тиімділік деңгейлерімен бірнеше процестер қолданылуы мүмкін. 2005 жылғы мәліметтер бойынша, ең көп қолданылатын әдістер – жоғары тиімділіктегі бөлшектік ауа сүзгілері (HEPA) және ультракөк сәулелі дезинфекция (UVGI) болды.

Сүзгілеу

Ауа сүзгісін тазарту ауадағы бөлшектерді мөлшері бойынша сүзу арқылы ұстайды. Ауа сүзгі арқылы күшпен өткізіледі және бөлшектер физикалық түрде сүзгімен ұсталады. Әртүрлі сүзгілер бар, олардың ішінде ерекше атап айтуға болады: Жоғары тиімділіктегі бөлшектерді ұстайтын (HEPA) сүзгілер 0,3 микрометрлік бөлшектердің кем дегенде 99,97%-ын жояды және әдетте ірі және ұсақ бөлшектерді жоюда тиімдірек болады. Таза бөлмеге кіретін барлық ауаны сүзетін HEPA тазартқыштары HEPA сүзгісін айналып өтетіндей етіп орналастырылуы керек. Шаңды ортада HEPA сүзгісінен бұрын оңай тазаланатын дәстүрлі сүзгі (алдын ала сүзгі) орнатылуы мүмкін, ол ірі ластануларды жойынады, соның салдарынан HEPA сүзгісін жиі тазалау немесе ауыстыру қажеттілігі азаяды. HEPA сүзгілері жұмыс істеу кезінде озон немесе зиянды қосалқы өнімдерді бөліп шығармайды. MERV 14 немесе одан жоғары HVAC сүзгілері 0,3 микрометр және одан ірі ауадағы бөлшектерді жоюға бағытталған. Жоғары тиімділіктегі MERV 14 сүзгісі 0,3-тен 1,0 микрометрге дейінгі бөлшектерді ұстау жылдамдығының кем дегенде 75%-ын құрайды. MERV сүзгісінің ұстау жылдамдығы HEPA сүзгісіне қарағанда төмен болғанымен, орталық ауа жүйесі бірдей уақыт ішінде әлдеқайда көп ауаны қозғалта алады. Жоғары сапалы MERV сүзгісін пайдалану бастапқы капиталдық шығындардың бір бөлігіне түсетін жоғары қуатты HEPA машинасынан гөрі тиімдірек болуы мүмкін. Өкінішке орай, көптеген пеш сүзгілері ауа өткізбейтін тығыздықпен орнатылмайды, бұл ауаның сүзгілердің айналасынан өтуіне мүмкіндік береді. Бұл мәселе жоғары тиімділіктегі MERV сүзгілері үшін ауа кедергісінің артуына байланысты одан да нашарлайды. Жоғары тиімділіктегі MERV сүзгілері әдетте тығыз болады және орталық жүйеде ауа кедергісін арттырады, ауа қысымының төмендеуіне және салдарынан энергия шығындарының өсуіне әкеледі. Әуеде таралатын патогендердің таралуын болдырмау үшін биоцидтермен өңделген тиімді және практикалық ауа сүзгілерін (яғни антимикробтық заттармен жабылған ауа сүзгілерін) жасау бойынша зерттеулер жалғастырылуда.

Тұтынушылардың алаңдаушылығы

Кейбір ауа тазартқыштардың басқа да аспектілері – озон өндіретін құрылымдардан шығатын қауіпті газды қосымша өнімдер, шу деңгейі, сүзгілерді ауыстыру жиілігі, электр энергиясын тұтыну және эстетикалық көрініс болып табылады. Озон өндірісі ауаны иондайтын тазартқыштарға тән. Озонның жоғары концентрациясы қауіпті, бірақ көптеген ауа иондағыштары аз мөлшерде озон шығарады, озон мөлшерінің төмендеуі тиімділікті азайтады. Озон жиналуы, әсіресе осал адамдар үшін денсаулыққа зиянды салдарларға әкелуі мүмкін. Тазартқыштың шу деңгейін көбінесе тұтынушыларға қызмет көрсету бөлімінен алуға болады және ол әдетте децибелмен (dB) өлшенеді. Көптеген тазартқыштардың шу деңгейі әртүрлі болуы мүмкін және желдеткіштің жылдамдығына байланысты өзгеруі мүмкін. Сүзгілерді ауыстыру жиілігі және электр энергиясын тұтыну – кез келген тазартқыштың негізгі жұмыс шығындары. Сүзгілердің көптеген түрлері бар; кейбіреулерін сумен, қолмен немесе шаң сорғышпен тазалауға болады, ал басқаларын бірнеше ай сайын немесе жылдар бойы ауыстыру қажет. Кейде қолайлы сүзгілерді тек өндіруші жоғары бағамен сатады, ал кейбіреулерінде DRM басқаруы бар, сондықтан тек өндіруші рұқсат берген алмастыру сүзгілерін ғана пайдалануға болады. АҚШ-тағы кейбір тазартқыштар Energy Star сертификатына ие және энергияны үнемдеуге бағытталған. HEPA технологиясы ауадағы кең таралған аллергендерді жойлайтын портативті ауа тазартқыштарында қолданылады. АҚШ Энергетика департаменті HEPA талаптарын орындау үшін өндірушілерге қойылатын талаптарды белгілейді. HEPA спецификациясы ауадағы 0,3 микрометрлік ластаушы заттардың кем дегенде 99,97%-ын жоюды талап етеді. "HEPA типті", "HEPA сияқты" немесе "99% HEPA" деп мәлімдеме беретін өнімдер бұл талаптарға жауап бермейді және тәуелсіз зертханаларда сынақтан өтпеген болуы мүмкін. Ауа тазартқыштарының сапасы әртүрлі факторларға қарай бағаланады, оның ішінде таза ауа беру жылдамдығы (ауаның қаншалықты тазартылғанын анықтайды), тиімді аумақ, сағатына ауа алмасу, энергия тұтыну және алмастыру сүзгілерінің құны. Екі маңызды фактор – сүзгілердің қызмет ету мерзімі (айлар немесе жылдармен өлшенеді) және тазартқыш жұмыс істейтін әртүрлі режимдерде туындайтын шу (децибелмен өлшенеді). Бұл ақпаратты көптеген өндірушілерден алуға болады.

Озонның ықтимал қауіптері

Денсаулыққа қатысты басқа да құрылғылар сияқты, кейбір компаниялардың, әсіресе ионды ауа тазартқыштарға қатысты мәлімдемелері де дау тудырады. Көптеген ауа тазартқыштар аз мөлшерде озонды – үш оттегі атомынан тұратын энергетикалық аллотропты – және ылғал болғанда аз мөлшерде NOx шығарады. Иондану процесінің ерекшелігіне байланысты, ионды ауа тазартқыштар көбінесе ең көп озонды бөліп шығарады. Бұл маңызды мәселе, себебі озон – АҚШ-тың денсаулыққа қатысты федералды және штаттық стандарттарымен реттелетін ауаның ластаушы заттарының бірі. Бақыланатын тәжірибелерде озон концентрациясы көп жағдайда, әсіресе нашар желдетілетін бөлмелерде, АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігі белгілеген қауымдық және/немесе өнеркәсіптік қауіпсіздік деңгейлерінен айтарлықтай жоғары болды. Озон өкпеге зиян келтіріп, кеудеде ауыру, жөтел, тыныс алудың қиындауы және тамақ қышымасын тудыруы мүмкін. Сонымен қатар, ол астма сияқты созылмалы тыныс алу ауруларын күшейтеді және тіпті сау адамдардың да тыныс алу инфекцияларымен күресу қабілетін төмендетеді. Астма және аллергиясы бар адамдар озонның жоғары концентрациясынан болатын зиянды әсерлерге көбірек бейім. Мысалы, озон концентрациясының қауіпті деңгейге өсуі астма шабуылының қаупін арттырады. Төмен өнімділік және денсаулыққа қауіп төндіруіне байланысты Consumer Reports озон шығаратын ауа тазартқыштарды қолданудан бас тартуға кеңес береді. Кейбір өндірушілер сыртқы және ішкі озонның әртүрлі екенін жалған мәлімдейді. Озон генераторларын тазалау компаниялары бос бөлмелерде түтін, көңіл және жағымсыз иістерді толық жою үшін қолданады және олар құнды әрі тиімді өнеркәсіптік құрал саналады. Дегенмен, бұл құрылғылар қажетсіз қосалқы өнімдерді де шығаруы мүмкін.

Өнеркәсіп пен нарықтар

2015 жылдан бастап АҚШ-тың тұрғын үйлерде қолданылатын ауа тазартқыштар нарығының жалпы көлемі жылына шамамен 2 миллиард доллар деп есептелді.