Elektrostatik Filtre Nedir, Nasıl Çalışır?

Elektrostatik filtre, havadaki çok küçük katı ve sıvı parçacıkları önce elektrik yüküyle yükleyen, ardından topraklı plakalara çekerek tutan bir hava temizleme cihazıdır. Teknik literatürde elektrostatik çöktürücü, sahada kısaca ESP (electrostatic precipitator) diye de anılır. Kumaş ya da kâğıt filtre gibi havayı dar gözeneklerden geçirmez; parçacığı hava akımından elektrik kuvvetiyle ayırır. Bu nedenle ince yağ dumanını tutarken akışa çok az direnç gösterir. Restoran mutfaklarında davlumbazdan sonra kanal hattına konan elektrostatik ünite, labirent yağ filtresinin geçirdiği yağ sisini ve isi baca çıkışına ulaşmadan yakalar.

Aşağıda önce çalışma prensibi, sonra cihazın tuttuğu ve geçirdiği kirleticiler, verimi belirleyen etkenler ve egzoz hattındaki yeri anlatılıyor. Ünitenin seçimi, imalatı ve montajı elektrostatik filtre sistemi hizmet sayfasında; hücrelerin bakımı ise elektrostatik filtre nasıl temizlenir yazısında ayrıca ele alınıyor.

Elektrostatik filtre nasıl çalışır?

Mutfak egzozunda kullanılan üniteler çoğunlukla iki kademelidir: parçacıkları yükleyen bir iyonizasyon bölümü ve yüklenmiş parçacıkları toplayan bir plaka paketi. Yükleme ile toplamanın ayrı bölümlerde yapılması, aynı tutma verimini daha düşük gerilimle ve daha az ozon oluşumuyla elde etmeyi sağlar. Termik santral ya da çimento fabrikası bacalarındaki büyük, tek kademeli çöktürücüler bu bakımdan farklı bir sınıftır.

1. İyonizasyon bölümü

Hava önce ince teller ya da sivri uçlu elektrotlar ile topraklı yüzeyler arasından geçer. Tellere uygulanan yüksek doğru akım gerilimi (mutfak tipi ünitelerde genellikle 10 kV'un üzerinde) telin çevresinde korona denen iyonlaşmış dar bir bölge oluşturur. Bu bölgeden geçen yağ damlacığı, is ve duman parçacıkları iyonlarla çarpışarak elektrik yükü kazanır.

2. Toplama (kolektör) bölümü

Yük kazanan parçacıklar, birbirine paralel dizilmiş, sırayla gerilimli ve topraklı alüminyum plakaların arasına girer. Plakalar arasındaki elektrik alanı yüklü parçacığı hava akımından saptırıp plaka yüzeyine çeker. Yağ plakada ince bir film olarak birikir; bir kısmı aşağı akarak toplama tavasına iner. Toplayıcı taraftaki gerilim, iyonizasyon tarafındakinin kabaca yarısı kadardır.

3. Güç kaynağı ve emniyet devresi

Yüksek gerilim ünitenin üzerindeki ya da yanındaki güç kaynağında üretilir. Bu kutuda kapak açıldığında gerilimi kesen emniyet anahtarı (interlok), çalışma ve arıza lambaları ve sürekli ark durumunda gerilimi düşüren koruma devresi bulunur. Doğru kurulmuş bir hatta ünite fanla kilitlenir: fan durduğunda filtreye enerji verilmez, böylece hava akışı yokken plakalar arasında gereksiz boşalma olmaz.

Elektrostatik filtre ne işe yarar? Tuttuğu ve geçirdiği kirleticiler

Elektrostatik filtrenin görevi partikül tutmaktır. Partikül, havada asılı duran katı ya da sıvı parçacıktır ve çoğu gözle seçilemeyecek kadar küçüktür. Koku ise büyük ölçüde gaz hâlindeki moleküllerden gelir; bu moleküller elektrik alanından etkilenmeden plakaların arasından geçer. Cihazdan ne beklenmesi gerektiğini bu ayrım belirler:

Tablonun son iki satırı sahada en sık karıştırılan noktadır. Elektrostatik filtre takılmış bir hatta duman kaybolduğu hâlde koku şikâyeti sürüyorsa cihaz arızalı değildir; o hatta koku kademesi eksiktir. Kokunun nasıl tutulduğu karbon filtre nedir yazısında anlatılıyor.

Egzoz hattında elektrostatik filtrenin yeri

Elektrostatik filtre, kirleticileri kabadan inceye doğru ayıran bir dizinin ortasında durur. Restoran egzozu için yaygın sıralama şöyledir:

1. Davlumbaz ve labirent yağ filtresi: iri yağ damlalarını ve alev sıçramasını keser. Davlumbazın kendisi davlumbaz imalatı sayfasında anlatılıyor.
2. Gerekirse sulu ön kademe: kömür ve odun ateşiyle çalışan mutfaklarda kor ve kül, elektrostatik hücreye ulaşmadan suya bağlanır. Bu kademe sulu baca sistemi nedir yazısında ayrıntılı.
3. Elektrostatik filtre: ince yağ sisi ve is tutulur.
4. Aktif karbon kademesi: koku gazları adsorbe edilir. Karbonun önüne elektrostatik konmasının nedeni, yağın karbon gözeneklerini kapatmasını önlemektir.
5. Fan ve baca: fan çoğunlukla filtrelerin arkasında, emiş tarafında çalışır; çarka temizlenmiş hava ulaştığı için fan daha az kirlenir. Çıkış tarafı çelik baca sistemleri sayfasında.

"Elektrostatik filtreli davlumbaz" olarak bilinen ürünlerde bu kademe davlumbaz gövdesinin içine ya da üstüne yerleştirilir. Küçük hatlarda yer kazandırır; büyük debili hatlarda ise kanal tipi ayrı bir ünite, servis erişimi ve modül sayısı bakımından daha kolay yönetilir. Piyasada kullanılan "elektrostatik baca sistemi" ifadesi de bu kademeyi içeren baca hattını anlatır. Elektrostatik ve karbon kademelerinin bir şaft içinde çelik taşıyıcı üzerinde nasıl dizildiğini restoran baca hattı: elektrostatik filtre ve aktif karbon ünitesi kaydındaki saha fotoğrafında görebilirsiniz.

Verimi belirleyen etkenler

Katalogda yazan verim; belirli bir hava hızında, temiz hücrelerle ve belirli bir sıcaklık aralığında ölçülmüş değerdir. Sahadaki verim şu etkenlere göre bunun altına inebilir:

• Hücreden geçen hava hızı. Parçacığın plakaya ulaşabilmesi için plakalar arasında yeterli süre kalması gerekir; hız arttıkça bu süre kısalır. Bir üreticinin yayımladığı verilere göre hücre yüzünde en çok 2,5 m/s hız öngörülüyor, tek geçişte %95, art arda iki hücreden geçişte %99 verim beyan ediliyor ve en yüksek kapasitede verimin %85'e kadar düştüğü belirtiliyor. Üniteyi tam sınırında seçmek, hücreler kirlendikçe verimin hızla azalması anlamına gelir.
• Hücrelerin kirliliği. Plakalardaki yağ tabakası kalınlaştıkça elektrik alanı zayıflar, plakalar arasında köprüler oluşur ve ark sıklaşır. Temizlik aralığı, verimi en çok etkileyen değişkendir.
• Egzoz sıcaklığı. Mutfak tipi ünitelerde üreticilerin verdiği çalışma sıcaklığı sınırı 60 °C civarındadır. Izgaranın hemen üstündeki sıcak gaz üniteye doğrudan alınmaz; kanal boyunca soğuması ya da önce sulu kademeden geçmesi sağlanır.
• Nem ve su damlası. Hücreye su damlası taşınması ya da kanalda yoğuşan suyun içeri akması kısa devre ve ark demektir. Sulu ön kademeden sonra damla tutucu bu yüzden vazgeçilmezdir.
• Hava dağılımı. Ünitenin girişine dirsek ya da ani daralma hemen bağlandığında hava hücre yüzeyine eşit dağılmaz; bir bölüm aşırı yüklenirken diğeri boş kalır. Girişteki alüminyum ön filtre ve yeterli uzunluktaki düz geçiş parçası dağılımı düzeltir.

Avantajları ve sınırları

Kullanım alanları

Mutfak egzozu dışındaki uygulamalar da aynı prensibe dayanır; değişen, ölçek ve gerilim düzeyidir:

• Restoran, kafe, otel ve yemek üretim mutfakları: ızgara, kızartma, döner, wok ve fırın hatlarının egzozu. Mutfağın bütün havalandırma düzeni restoran havalandırma sistemleri sayfasında.
• Talaşlı imalat atölyeleri: CNC tezgâhlarında kesme sıvısının oluşturduğu yağ sisi, tezgâh başına konan elektrostatik ünitelerle tutulur.
• Klima santralleri ve iç hava temizleyicileri: ince toz ve polen için santralin filtre bölümüne elektrostatik kademe eklenebilir.
• Enerji santrali, çimento ve metal sanayi bacaları: çok daha yüksek gerilimle çalışan, bina büyüklüğünde çöktürücüler. Mutfak tipi ünitelerle prensip dışında ortak noktaları azdır.

Seçimde gereken veriler

Elektrostatik ünitenin boyutu doğrudan egzoz debisinden çıkar: debi büyüdükçe hücre yüzeyi, dolayısıyla modül sayısı artar. Seçim için şu bilgiler toplanır:

• Davlumbaz egzoz debisi (m³/h) ve pişirme tipi: kızartma, ızgara, kömür, döner, fırın.
• Egzozun üniteye ulaştığı noktadaki sıcaklık.
• Ünitenin konacağı yer (tavan arası, şaft, teras ya da çatı) ve servis kapaklarının tam açılabileceği boşluk.
• Arkasına karbon kademesi konup konmayacağı ve baca çıkışının en yakın pencereye uzaklığı.
• Mevcut fanın basınç kapasitesi: elektrostatik ve karbon kademeleri sonradan eklendiğinde eski fan çoğu zaman yetersiz kalır.

Egzoz debisini, elektrostatik modül adedini ve hattın toplam basınç kaybını ön boyutlandırma düzeyinde davlumbaz emiş hesabı aracıyla, fanın çalışma noktasını fan seçim hesabı ile görebilirsiniz. Ünitenin maliyetini modül sayısı, gövde malzemesi, otomatik yıkama donanımı ve montaj yeri belirler; kalemler elektrostatik filtre fiyatları sayfasında açıklanıyor.

Standart ve mevzuat

Ticari mutfaklarda pişirme dumanını arıtan tesisatın tasarım, yapım ve işletme gereklilikleri Avrupa standardı EN 16282-8 (2017) ile tanımlanır; standart teknik emniyet, ergonomi ve hijyen gerekliliklerini ve bunların test yöntemini kapsar, ev mutfaklarını kapsamaz. Türkiye'de mutfak egzozunun kendisi için Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik'in 88. maddesinin ikinci fıkrası belirleyicidir: egzoz diğer sistemlerden bağımsız olur, doğrudan dışarı atılır, çıkış herhangi bir hava giriş açıklığından en az 5 m uzakta bulunur ve mutfak egzoz kanallarına yangın damperi konulmaz. Gıda Hijyeni Yönetmeliği de filtrelere ve temizlenecek parçalara kolay erişim ister; elektrostatik ünitenin servis kapaklarının önü bu yüzden boş bırakılır. Ayrıntılar restoran baca yönetmeliği yazısında.