Filtri elettrostatici attivi: l’efficienza per gli impianti di ventilazione

Principio di funzionamento

L’impiego dell’elettricità statica per la filtrazione dell’aria risale ai primi anni del ‘900, quando un dispositivo appena brevettato negli Stati Uniti venne impiegato per l’abbattimento dei fumi provenienti da un impianto per la sintesi di acido solforico.

Grazie alla specializzazione per le diverse applicazioni e all’evoluzione dei materiali e dei sistemi di regolazione e controllo, tale principio è oggi disponibile in numerose varianti costruttive di diversa complessità, rivolte a specifiche destinazioni d’uso quali il trattamento dell’aria nel condizionamento (centri commerciali, ospedali, uffici), oppure nell’industria alimentare, tessile, meccanica ed elettronica.

Il principio di funzionamento del filtro elettrostatico o elettronico è basato sul processo di precipitazione elettrostatica, il cui effetto è comparabile con l’attrazione degli oggetti di metallo verso un campo magnetico. Il flusso d’aria che attraversa il filtro elettrostatico, quando entra in contatto con il filtro, viene interessato da due fasi principali:

  1. Cessione di una carica elettrica alle particelle (ionizzazione),
  2. Cattura delle particelle (captazione).

Efficienza di filtrazione ed efficienza energetica

Con il crescente inquinamento atmosferico la domanda per una migliore filtrazione dell’aria è in aumento, proprio mentre si cerca di contenere il più possibile l’incidenza energetica degli impianti in un’ottica di sviluppo sostenibile: queste esigenze appaiono in netto contrasto tra loro, tuttavia i filtri elettrostatici attivi sono in grado di fornire una soluzione efficace.

I filtri elettrostatici “bitensione” presentano un’elevatissima efficienza di filtrazione ottenuta con perdite di carico pressoché nulle e costanti durante la loro normale vita operativa, date dalla geometria costruttiva e legate alla presenza di un prefiltro metallico posto a monte del filtro elettrostatico, con le funzioni di trattenere le particelle più grossolane e distribuire omogeneamente il flusso d’aria.

I filtri elettrostatici attivi presentano tre vantaggi rispetto ai filtri meccanici:

a) La capacità di accumulo di inquinante è notevolmente superiore. Per un filtro elettrostatico con dimensioni 592×592, ad esempio, la capacità di accumulo è di 600 g di polvere DEHS ISO 12103-A2, circa quattro volte superiore rispetto ad un filtro H10. Ciò riduce la frequenza degli interventi di manutenzione e i conseguenti costi per lo smaltimento dei filtri meccanici.

b) I filtri elettrostatici attivi sono rigenerabili e reintegrabili nell’impianto: la loro pulizia avviene attraverso acqua e detergente. Se la manutenzione è svolta correttamente i filtri elettrostatici attivi possono durare molti anni (mediamente 15-20).

c) i filtri elettrostatici attivi presentano delle perdite di carico molto ridotte consentendo un importante risparmio in termini energetici.

Filtrazione delle nano polveri e salute pubblica

Negli ambienti chiusi, possono verificarsi accumuli di polveri introdotte dall’esterno e non adeguatamente eliminate. Il 99,9% di tutte le particelle presenti nell’aria atmosferica è costituito da nanopolveri, con diametro inferiore ad 1μm, la cui inalazione può comportare rischi per la salute. Nell’aria sono poi normalmente presenti anche batteri e virus che sui filtri meccanici possono accumularsi, mentre il filtro elettrostatico è in grado di filtrarli e inattivarli.

Grazie all’elevata efficienza di raccolta delle particelle submicroniche e al suo forte campo elettrico, il filtro elettrostatico ha un’elevata potenza antibatterica ed è attivo su pollini, polveri sottili, muffe, smog, virus, batteri e fumo di tabacco.

I risultati di alcuni test eseguiti presso l’Istituto di Igiene dell’aria ILH di Berlino e il Policlinico San Matteo di Pavia dimostrano che i sistemi filtranti elettrostatici con elettronica incorporata sono in grado di eliminare dall’aria batteri aero-dispersi, lieviti e muffe con un’efficienza che va dal 98,53 % al 99,96 %.

Ritorno dell’investimento

Le altissime prestazioni dei filtri elettrostatici si accompagnano ad importanti benefici economici dovuti a:

  • perdite di carico molto modeste, determinate pressoché unicamente dal prefiltro metallico G2 o G4. Ne consegue un’evidente riduzione del consumo energetico per la ventilazione, con l’efficienza di filtrazione che rimane costante durante tutto il ciclo di funzionamento;
  • durata dei filtri pari alla vita della macchina stessa (15-20 anni): lo sporcamento del filtro elettrostatico viene infatti segnalato da un sensore che permette di programmarne la periodica manutenzione, facilmente eseguibile dall’utente, senza alcuna necessità di sostituzione del setto filtrante come invece avviene con le celle tradizionali.

Grazie a questi vantaggi, il maggior costo iniziale viene ammortizzato in tempi rapidi, nell’ordine degli 1,5-2 anni.