Speciale 134
La filtrazione dell'aria negli impianti di ventilazione
26.06.2018
Articolo
di Maurizio Cudicio

Filtrazione dell’aria e abbassamento della carica batterica: tecnologie utili alla sanitizzazione dell’aria

I filtri descritti finora trattengono in modo meccanico particelle, polveri e batteri, sul mercato sono però disponibili anche delle tecnologie particolari che permettono di modificare la carica batterica e/o la polarizzazione dell’aria che passa attraverso un impianto di ventilazione, migliorando in modo deciso la qualità dell’aria che si respira all’interno degli ambienti confinati e così il comfort abitativo complessivo.


Lampade UV ad effetto germicida


Le lampade UV ad effetto germicida, trovano particolare diffusione nel settore ospedaliero e più in generale in ambito sanitario. Le lampade UV sfruttano la radiazione ultravioletta alla lunghezza d'onda UV-C. A questa lunghezza d’onda viene modificato il DNA o l'RNA dei microorganismi, impedendo loro di riprodursi o di essere dannosi per la salute delle persone.
 
DNA Deoxyribonucleic Acid - Acido desossiribonucleico
Il DNA è la molecola che detiene le informazioni genetiche ed ereditarie dell’individuo.
RNA RiboNucleic Acid – Acido nucleico
L’RNA è l'acido nucleico coinvolto nei processi di codifica, decodifica, regolazione ed espressione dei geni.


Le lampade germicide non devono essere confuse con le normali lampade fluorescenti, in quanto queste ultime sono realizzate con vetro comune, e pertanto permettono l’emissione di una minima quantità di ultra violetti, in questo caso il fosforo contenuto all'interno del tubo di vetro converte la radiazione ultravioletta in luce visibile per illuminare la lampada. Le lampade germicide invece utilizzano un vetro di quarzo purissimo in grado di trasmettere la quantità più elevata possibile di radiazioni ultraviolette.

Le lampade a scarica in vapore di mercurio a bassa pressione sono il sistema maggiormente diffuso in quanto la lunghezza d’onda fondamentale emessa è di 254 nm, che corrisponde alla lunghezza d’onda che presenta la maggiore efficacia germicida. Il massimo rendimento delle lampade a scarica coincide con una specifica pressione dei gas contenuti all'interno del tubo, corrispondente alla temperatura ambiente di 20 °C (evidentemente temperature inferiori comportano rendimenti inferiori).

Ad titolo esemplificativo una tipica lampada UV alla temperatura di 10°C in aria calma, fornisce solo l'88% del rendimento rispetto i 20 °C.

Le lampade germicide, vengono utilizzate sia come sistema di filtrazione nelle Unità Trattamento Aria UTA, sia a bordo dei ventilconvettori e in tutti quei locali  nei quali il livello di purezza dell’aria richiesto è elevato.

I principali vantaggi di tale sistema di filtrazione dell’aria sono i seguenti:
  • Possibilità di installazione come tecnologia retrofit anche su terminali già presenti in ambiente;
  • Alto livello di purezza dell’aria immesso in ambiente;
  • Efficace contro Virus e Batteri;
  • Abbattimento Microbiologico che può raggiungere il  99,999%.

Ovviamente anche in questo caso la loro efficacia è garantita se la lampada è tenuta perfettamente pulita, altrimenti, l’eventuale opacizzazione della superficie dovuta al deposito di polveri o altri elementi può ridurre anche in modo considerevole la loro prestazione.

Non ultimo non va dimenticato che uno dei fattori più importanti che interessano l’inattivazione dei virus
e batteri risiede nel tempo e nelle durata dell’irradiazione dell’agente patogeno stesso.

L’utilizzo delle lampade germicide prevede attenzione soprattutto per quanto riguarda le modalità di installazione del sistema. In molti casi infatti le stesse lampade possono trovare collocazione diretta in ambiente, ma tale soluzione va valutata attentamente in quanto non vanno sottovalutate alcuni elementi importanti che caratterizzano le lampade germicide.

A tale proposito va evidenziato che:
  • Molte sostanze presenti sugli strati superficiali dell’apparecchiatura che ospita le lampade, possono assorbire l’energia radiante soprattutto se le radiazioni ultraviolette sono a corta lunghezza d’onda;
  • Le radiazioni UV possono provocare effetti collaterali indesiderati come congiuntiviti, eritemi e pertanto è da evitare l’esposizione prolungata delle persone alle lampade.

Le lampade UV vengono solitamente installate direttamente all’interno delle Unità Trattamento Aria domestica o sui condotti di ventilazione evitando eventuali problemi alle persone presenti dovute ad esposizioni dirette.

Per garantire il corretto abbattimento della carica batterica è necessario che la velocità dell’aria sia corretta e sia tendenzialmente bassa. E’ evidente pertanto che se le lampade vengono installate all’interno dell’Unità Trattamento Aria la sezione ospitante dovrà avere dimensioni congrue alla velocità di attraversamento richiesta, mentre, nel caso in installazione diretta sui condotti come potrebbe avvenire in caso di adeguamento successivo degli impianti, è necessario modificare la distribuzione aeraulica realizzando un plenum per la riduzione della velocità.

Ultimi fattori che influenzano il reale rendimento e l’efficacia delle lampade germicide sono: la temperatura dell’aria e la velocità di attraversamento della stessa sulle lampade.

In fase di installazione dei sistemi di filtrazione con lampade germicide vanno tenuti in considerazione i seguenti fattori:
  • La distanza tra le lampade non deve essere superiore a 10 cm;
  • E’ necessario sostituire le lampade ogni 3.000 ore di funzionamento;
  • Le lampade devono essere installate perpendicolarmente al flusso d’aria che le investe;
  • E’ necessario provvedere alla pulizia delle lampade e delle pareti riflettenti mensilmente;
  • E’ opportuno che all’esterno dell’Unità Trattamento Aria via sia specifica segnalazione luminosa che avverta il personale incaricato delle operazioni di manutenzione sulle lampade lo stato di accensione/spegnimento delle lampade. Questo per garantire al personale operativo di accedere al vano contenente le lampade in sicurezza, ossia quando le stesse risultano essere spente.


Filtri elettrostatici


Alcuni dei sistemi di filtrazione che negli anni hanno trovato ampia diffusione per la filtrazione dell’aria sui ventilconvettori sono i filtri elettrostatici. Recentemente i sistemi elettrostatici hanno ampliato il loro campo applicativo trovando collocazione ed installazione anche all’interno delle Unità per il Trattamento dell’Aria o direttamente sulle bocchette di immissione dell’aria in ambiente. I filtri elettrostatici si compongono di due elementi:
  • Filtro elettronico attivo a piastre;
  • Scheda elettronica di comando e regolazione.
L’elemento filtrante è composto da una sezione costituita da elettrodi ed elementi isolanti che costituiscono un telaio ionizzante autoportante, e da speciali lamine in alluminio.

In questi filtri l’aria aspirata attraversa prima un pre-filtro meccanico in grado di separare particelle di 50 µm (polvere, insetti, ecc.), per poi sottoporre le particelle più piccole di dimensioni fino a 0,01 µm ad un intenso campo ionizzante nel quale vengono polarizzate per essere attratte dalle superfici di raccolta attraverso un campo elettrico indotto.

Il punto di forza di questi strumenti è che all’uscita di tali filtri l’aria è perfettamente pulita, tuttavia non vengono scelti con ampia frequenza soprattutto perché hanno costi iniziali leggermente più alti rispetto ai normali filtri e richiedono una attenta manutenzione al fine di garantire gli elevati livelli di igienicità. E’ altrettanto vero che grazie al loro utilizzo, è possibile utilizzare ventilconvettori o terminali equivalenti, anche in ambienti dove è richiesto un elevato standard di pulizia, cosa che sarebbe possibile ottenere solo con filtri le cui caratteristiche costruttive porterebbero a perdite di carico inaccettabili per il tipo di apparecchiatura su cui dovrebbero essere installati.

I filtri elettrostatici vanno protetti da eventuali condizioni per le quali possano essere investiti da nebbia o nevischio, soprattutto se collocati sulla sezione di presa aria esterna delle Unità di Trattamento dell’Aria, per non essere danneggiati.
 

Sistemi di ionizzazione


Solitamente gli impianti di climatizzazione montano un sistema di ionizzazione che funge da purificatore d’aria, questo strumento carica elettrostaticamente l’aria immessa in ambiente, rendendola povera di ioni negativi. Gli ioni sono entità molecolari caricate elettricamente, ossia quando un atomo, una molecola o un gruppo di atomi legati assieme tra loro, cede o acquista uno o più elettroni subisce una trasformazione che lo porta ad essere uno ione. Nel caso di aggiunta di elettroni, si avrà uno ione negativo, in caso contrario, lo ione che si genererà sarà positivo.

Per purificare l’aria abbassandone l’elettrostaticità gli impianti di ventilazione meccanica controllata, e più precisamente le Unità Trattamento Aria, possono essere dotate di una speciale ionizzatore, che altro non è che un circuito elettrico che mette a contatto gli atomi dell’atmosfera con un’altissima tensione (circa 10-15 mila volt) portando l’aria in uscita ad essere ricca di ioni, contribuendo a rendere l’aria più pulita.

Gli ioni negativi, infatti, si legano alle particelle in sospensione nell’aria quali polveri, aromi, fumo, pollini e batteri e le caricano elettrostaticamente. A seguito di tale trattamento, la polvere tenderà a legarsi alle superfici che incontra come per esempio le pareti della stanza, anziché diffondersi in ambiente per poi essere respirata dagli occupanti.

Le caratteristiche di rilievo del dispositivo sono:
 
  • Elevata efficienza in quanto sono in grado di abbattere carica microbica, virus e composti organici volatili fino al 99% rispetto alla loro concentrazione iniziale;
  • Sono sistemi che ridotto consumo energetico;
  • Sono in grado di combattere gli odori generati da fumo, cottura di cibi, ecc;
  • Non usa o produce sostanze chimiche che potrebbero essere disperse o veicolate dall’impianto.

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