Wybór filtrów HEPA odpornych na wysokie temperatury do pieców i tuneli należy rozpocząć od określenia warunków pracy w każdym miejscu montażu filtra, a nie od maksymalnej temperatury znamionowej urządzenia. Należy określić normalną temperaturę roboczą, temperaturę szczytową, czas przebywania, profil chłodzenia oraz częstotliwość cykli, z jakimi element będzie faktycznie miał do czynienia w miejscu montażu, a następnie porównać modele pod kątem tych warunków jako kompletny zestaw składający się z wkładu filtracyjnego, ramy, uszczelki i elementu mocującego. Filtr HEPA to element sklasyfikowany pod kątem skuteczności usuwania cząstek w określonych warunkach testowych; jego przydatność do pracy w wysokich temperaturach to odrębna kwestia dotycząca materiałów i połączeń utrzymujących medium na miejscu, a te dwa rodzaje danych rzadko pochodzą z tego samego testu.

Przypisz zadanie związane z piecem lub tunelem do każdej pozycji filtra

Każda pozycja filtra w procesie wysokotemperaturowym wymaga określenia własnych parametrów temperatury i przepływu powietrza, zanim rozpocznie się jakiekolwiek porównanie modeli. Filtr recyrkulacyjny umieszczony w strumieniu gorącego powietrza oraz zewnętrzny filtr świeżego powietrza lub filtr nawiewowy zainstalowany przed grzejnikami działają w różnych warunkach termicznych w tej samej maszynie, dlatego pojedyncza wartość znamionowa dla pieca lub tunelu stanowi raczej punkt wyjścia niż kompletną specyfikację dla każdego elementu w nim zawartego.

Przyczyna fizyczna jest prosta: temperatura w piecu konwekcyjnym lub tunelu zależy od położenia względem elementów grzejnych, trasy recyrkulacji oraz punktu, w którym wprowadzane jest powietrze z otoczenia. Element znajdujący się na odcinku powrotnym może osiągać temperaturę zbliżoną do wartości zadanej dla procesu; natomiast element przy wlocie powietrza uzupełniającego może osiągać temperaturę znacznie bliższą warunkom panującym w pomieszczeniu. Tunel do depirogenizacji wprowadza dodatkowe zróżnicowanie, ponieważ strefa ogrzewania, strefa chłodzenia oraz laminarny dopływ powietrza nad przenośnikiem mają każda swój własny zakres temperatur i własne zadanie filtrujące.

Należy przeanalizować przebieg kanałów wentylacyjnych i dla każdego położenia filtra odnotować temperaturę powietrza w tym punkcie, wymagany przepływ objętościowy oraz to, czy dane położenie znajduje się w obiegu powietrza procesowego, czy w obiegu świeżego powietrza doprowadzanego z zewnątrz. To właśnie ten zapis pozwala dostawcy przedstawić ofertę dotyczącą konkretnej konfiguracji, a nie tylko pozycji z katalogu, i zapobiega sytuacji, w której filtr przeznaczony do najgorętszej strefy zostałby zamontowany w miejscu, gdzie wystarczyłby standardowy element, lub odwrotnie.

Należy określić cykl termiczny dla całego zespołu

W przypadku stanowiska filtrującego, w którym następuje cykliczne ogrzewanie i chłodzenie, należy określić specyfikację cyklu, a nie tylko maksymalną temperaturę. Należy opisać normalną temperaturę roboczą, temperaturę szczytową, czas utrzymywania się temperatury szczytowej na danym stanowisku, sposób schładzania urządzenia oraz częstotliwość powtarzania cyklu, a następnie poprosić o dokumentację potwierdzającą pełny zakres pracy.

Powodem, dla którego cykle termiczne mają znaczenie, jest zróżnicowana rozszerzalność. Materiał filtracyjny z włókna szklanego, materiał ramy, uszczelniacz łączący wkład filtracyjny z ramą, uszczelka oraz elementy mocujące – wszystkie te elementy rozszerzają się i kurczą w różnym tempie. Podana maksymalna temperatura nośnika informuje o tym, jaką temperaturę może on wytrzymać; nie opisuje ona jednak, jak zachowuje się połączenie między wkładem a ramą ani uszczelnienie przylegające do powierzchni obudowy po wielu cyklach rozszerzania się i kurczenia. Kompatybilność ramy, uszczelnienia i elementów mocujących powinna zatem stanowić część procesu wyboru, a nie być traktowana jako szczegóły techniczne ustalane na późniejszym etapie.

Tunele pracujące w trybie ciągłym i piece okresowe charakteryzują się bardzo różnymi profilami cykli przy tej samej temperaturze nominalnej. Tunel utrzymywany w stałej temperaturze przez cały cykl produkcyjny wymaga długiego czasu przebywania w temperaturze przy niewielkiej liczbie zmian; piec okresowy, w którym temperatura jest kilkakrotnie podnoszona i obniżana w ciągu zmiany, wymaga wielu zmian przy krótszym czasie przebywania w temperaturze. Należy określić, który schemat ma zastosowanie, a także podać metodę schładzania, ponieważ chłodzenie wymuszone powoduje powstanie bardziej stromego gradientu termicznego w całym zespole niż chłodzenie swobodne. Jeśli harmonogram produkcji nie został jeszcze ustalony, należy podać najczęstsze cykle pracy, jakie urządzenie ma obsługiwać, i poprosić dostawcę o wycenę w oparciu o tę wartość.

Należy osobno przeanalizować klasyfikację filtrów HEPA oraz dowody termiczne

Raport dotyczący klasy filtracji oraz dokumentację dotyczącą kompatybilności termicznej należy traktować jako dwa odrębne elementy weryfikacyjne, z których każdy odnosi się do konkretnej oferowanej konfiguracji. Klasyfikacja informuje o skuteczności elementu w zakresie usuwania cząstek w warunkach, w jakich przeprowadzono test; dokumentacja termiczna natomiast wskazuje, czy materiały i połączenia tego elementu są dostosowane do określonej przez Państwa temperatury roboczej i cykli termicznych. Żadna z tych informacji nie zastępuje drugiej.

ISO 29463-1:2024 obejmuje klasyfikację, badania wydajności i oznakowanie filtrów oraz materiałów filtracyjnych o wysokiej wydajności i stosuje się ją łącznie z częściami od 2 do 5. Zakres tej normy ogranicza się do poszczególnych elementów: opisuje ona sposób klasyfikacji filtrów oraz sposób dokumentowania i oznaczania wyników badań, a ramy te stanowią uzupełnienie, a nie zamiennik, dowodów dotyczących zainstalowanych systemów oraz dowodów zgodności termicznej. Kiedy odczytać rekord testowy, należy upewnić się, że podano w nim ten sam model, rozmiar, konfigurację zestawu nośników oraz rodzaj uszczelnienia, co w pozycji z oferty, ponieważ klasa osiągnięta w przypadku jednej wersji nie przenosi się automatycznie na wariant z inną ramą lub innym uszczelniaczem.

Dane dotyczące odporności termicznej powinny być równie szczegółowe. Należy zapytać, do jakiej temperatury i jakich cykli odnosi się podana klasa odporności, czy obejmuje ona zmontowany filtr, czy tylko wkład filtracyjny, oraz jakie materiały ramy, uszczelniacza i uszczelek zakłada ta klasa. A filtr HEPA odporny na wysokie temperatury w przypadku pieca lub tunelu zazwyczaj różni się od standardowego elementu właśnie tymi komponentami, więc zmiana któregokolwiek z nich oznacza zmianę parametrów termicznych.

Porównaj systemy klimatyzacji, przepływ powietrza i elementy fizyczne

Gdy co najmniej dwa zespoły przejdą kontrolę wytrzymałości termicznej, należy porównać je pod kątem warunków pracy, przepływu powietrza i ciśnienia, geometrii uszczelnienia, dostępnej przestrzeni montażowej oraz drogi demontażu przy takich samych warunkach pracy. Są to praktyczne ograniczenia, które decydują o tym, czy element o odpowiedniej wytrzymałości termicznej będzie faktycznie zapewniał szczelność, umożliwiał przepływ powietrza i dał się wymienić w instalacji, a element, który nie spełnia któregokolwiek z tych warunków, uniemożliwia urządzeniu wykonywanie jego zadania.

Kondycjonowanie zależy od konkretnej konfiguracji. Grieve określa wymóg przygotowania wymienionych w instrukcji wewnętrznych filtrów HEPA do pieca, wraz z koniecznością ich czyszczenia i starannego obchodzenia się z nimi, oraz odróżnia te filtry wewnętrzne od zewnętrznych filtrów powietrza świeżego. Jest to instrukcja specyficzna dla danego producenta i konkretnej konfiguracji, a nie zasada mająca zastosowanie do każdego pieca i każdego filtra tunelowego: konfiguracja innego producenta może przewidywać inny sposób przygotowania lub nie przewidywać go wcale. Należy więc zapytać, czy oferowany produkt wymaga przygotowania przed uruchomieniem, a jeśli tak, uwzględnić w porównaniu rzeczywiste instrukcje przygotowania oraz wynikające z nich zadania związane z czyszczeniem i obsługą, ponieważ stają się one zadaniami projektowymi, które wiążą się z określonymi wymaganiami dotyczącymi czasu, dostępu i nakładu pracy.

O kompatybilności wentylatora decydują parametry przepływu powietrza i ciśnienia. Pakiet filtrów o większej głębokości lub większej powierzchni przepuszcza ten sam strumień powietrza przy mniejszym oporze, ale zajmuje więcej miejsca w głębi; natomiast kompaktowy pakiet mieści się w ciasnej komorze, co wiąże się z większym spadkiem ciśnienia. W piecu z obiegiem powietrza krzywa charakterystyki wentylatora, zespół grzejników oraz straty w kanałach wentylacyjnych znajdują się w tej samej pętli, więc zamiana, która zwiększa opór filtra, może zmniejszyć prędkość powietrza nad obciążeniem i wpłynąć na równomierność temperatury, od której zależy proces. Należy porównywać wymagany przepływ powietrza i wartość ciśnienia na tej samej podstawie — ten sam przepływ powietrza, te same warunki testowe — w przeciwnym razie porównanie to nie ma sensu.

Geometria uszczelnienia i obrys to obszary, w których najczęściej pojawiają się problemy przy doborze materiałów. Konstrukcje z uszczelnieniem uszczelkowym, żelowym z krawędzią nożową oraz z zaciskaną powierzchnią wymagają odpowiednio dopasowanej powierzchni obudowy i odpowiedniej siły zacisku, a sam materiał uszczelki lub żelu musi być dostosowany do temperatury roboczej. Należy sprawdzić, czy ogólne wymiary zespołu pasują do dostępnego otworu, uwzględniając kołnierze ramy i elementy mocujące, oraz upewnić się, że element można wyjąć wzdłuż swobodnej ścieżki. Filtr, do którego dostęp można uzyskać jedynie poprzez demontaż przewodów wentylacyjnych lub elementów grzejnych, staje się nieplanowanym kosztem konserwacji przez cały okres eksploatacji maszyny.

Dla porównania załóżmy, że dwa elementy tej samej klasy spełniają określone wymagania dotyczące temperatury i cykli pracy: jeden z głębszym wypełnieniem i uszczelnieniem uszczelkowym, a drugi z płytszym wypełnieniem i powierzchnią dociskaną. Jeśli głębokość komory jest stała, a wentylator ma niewielki zapas mocy, płytszy element o większym oporze może się zmieścić, ale ograniczy przepływ powietrza w obiegu; jeśli dostępna jest odpowiednia głębokość, głębszy element pozwala zachować zapas mocy wentylatora. Decydującymi czynnikami są wymiary komory rozprężnej oraz krzywa charakterystyki wentylatora w temperaturze roboczej, a za oba te parametry odpowiada producent urządzenia.

Przed złożeniem zamówienia należy określić rodzaj instalacji

Należy uzgodnić zakres weryfikacji po montażu, stan, w jakim sprzęt będzie się znajdował podczas testów, oraz dowody stanowiące podstawę do dopuszczenia do eksploatacji przed złożeniem zamówienia, a nie po dostawie. Fabryczne testy filtrów i kontrole po montażu mają różne zakresy: test fabryczny charakteryzuje element w stanie dostarczonym, natomiast kontrole integralności i przepływu powietrza po montażu charakteryzują filtr zamontowany w obudowie, z założonym uszczelnieniem, w zmontowanym systemie powietrza procesowego. Wczesne zdefiniowanie obu tych aspektów zapobiega traktowaniu raportu z testów komponentu jako opisu całego systemu.

ISO 14644-3:2019 określa metody badawcze i aparaturę służącą do pomiaru parametrów eksploatacyjnych zainstalowanych pomieszczeń czystych i stref czystych; stanowi ona standardowy punkt odniesienia w przypadku, gdy w ramach projektu konieczne jest opisanie badań przepływu powietrza oraz integralności filtrów w zainstalowanych systemach. Opublikowane streszczenie normy nie podaje uniwersalnej wartości granicznej dopuszczalności ani nie zawiera procedury badań w wysokiej temperaturze, dlatego należy wyraźnie uzgodnić z dostawcą sprzętu i wykonawcą badań, w jakiej temperaturze będą przeprowadzane kontrole zainstalowanych systemów — w temperaturze otoczenia, w temperaturze roboczej czy w obu — oraz w jaki sposób wyniki będą rejestrowane. Wybór ten ma wpływ na dostęp, dobór przyrządów i harmonogram prac, a ustalenie tych kwestii na etapie specyfikacji jest znacznie tańsze niż na miejscu.

Decyzja o zatwierdzeniu wyników instalacji i dopuszczeniu pieca lub tunelu do użytku produkcyjnego wynika z zatwierdzonej procedury projektowej i należy do wyznaczonej osoby zatwierdzającej. Twoim zadaniem na etapie wyboru jest umożliwienie podjęcia tej decyzji: należy określić, kto przeprowadza test, jaki dokument zostanie sporządzony oraz które strony go podpiszą.

Aby rozmowa z dostawcą była owocna, należy przygotować dane dotyczące temperatury i przepływu powietrza dla poszczególnych pozycji, profil cyklu pracy wraz ze szczytami, czasem przebywania i metodą schładzania, wymaganą klasę filtracji oraz oczekiwany format protokołu testowego dla oferowanego modelu, wymiary komory rozprężnej i sposób uszczelnienia w każdej pozycji, dostęp do wyjęcia elementu oraz zakres weryfikacji po montażu, który zamierzasz zastosować. Mając te informacje, dostawca będzie mógł przedstawić ofertę dotyczącą konkretnej konfiguracji, a nie tylko numeru katalogowego, co pozwoli na porównanie ofert na tej samej podstawie.

Często zadawane pytania

Q: Czy mogę zastosować ten sam filtr HEPA odporny na wysokie temperatury na każdym stanowisku w piecu lub tunelu?
A: Tylko wtedy, gdy proponowany zestaw jest dostosowany do przeznaczenia i pasuje do interfejsów w każdym miejscu. Miejsca recyrkulacji wewnętrznej i doprowadzenia powietrza z zewnątrz mogą charakteryzować się różnymi warunkami. Należy porównać temperaturę, przepływ powietrza i wymagania instalacyjne dla każdego miejsca, zanim uzna się daną konfigurację za uniwersalną dla całego sprzętu.

Q: Jak mam porównać oferty, jeśli w jednej z nich podano jedynie maksymalną temperaturę?
A: Przed podjęciem decyzji należy porównać oba oferty pod kątem tego samego pełnego cyklu pracy. Należy odnotować normalną temperaturę, wartości szczytowe, czas przebywania w danej temperaturze, czas chłodzenia oraz częstotliwość cykli dla danej pozycji, a następnie sprawdzić, czy oferowana konstrukcja ramy, uszczelnienie i sposób mocowania są dostosowane do tego cyklu pracy. Sama wartość maksymalnej temperatury nie pozwala na jednoznaczne rozstrzygnięcie tych porównań.

Q: Czy każdy filtr HEPA stosowany w piecu lub tunelu wymaga przygotowania przed użyciem?
A: Z niniejszego zastosowania nie wynika żaden uniwersalny wymóg dotyczący przygotowania. Przygotowanie jest zalecane w przypadku niektórych konfiguracji, w tym wymienionego przykładu wewnętrznego filtra pieca firmy Grieve, jednak inna konfiguracja może wymagać innego przygotowania. Przed dokonaniem wyboru należy ustalić, które instrukcje mają zastosowanie do konkretnego zestawu, oraz uwzględnić wszelkie wynikające z tego prace związane z czyszczeniem i obsługą.

Q: Czy fabryczny raport z testów filtrów HEPA może służyć jako jedyny dowód na dopuszczenie zainstalowanego systemu do użytku?
A: Nie określa on stanu całego zainstalowanego systemu. Należy oddzielić raport klasyfikacyjny filtra od uzgodnionych kontroli integralności instalacji i przepływu powietrza. Przed złożeniem zamówienia należy określić zakres testów instalacyjnych, warunki, w jakich będą one przeprowadzane, oraz dowody wymagane do dopuszczenia systemu do użytku.