Wiosna jest szczególnie niekorzystnym okresem dla kierowców-alergików. W tym czasie zaczyna wzrastać w powietrzu koncentracja pyłków roślinnych, wywołujących nieprzyjemne reakcje, np. katar sienny, kaszel, duszności. Najnowsze badania wykazały, że alergicy wykazują wyraźnie wyższe (o prawie 30%) ryzyko spowodowania kolizji drogowej.

Jednak nie tylko pyłki roślinne stwarzają uciążliwość dla podróżujących. Jest to także swoisty koktajl cząstek sadzy, kurzu, zarodników i trujących gazów (jak np. benzen, ozon, dwutlenek węgla, tlenki azotu), który niezależnie od pory roku atakuje drogi oddechowe pasażerów przebywających w zamkniętym nadwoziu. Badania udowodniły, że w kabinie samochodu - bez skutecznie działającej filtracji zasysanego powietrza - stężenie unoszących się substancji szkodliwych jest 6 razy większe niż na zewnątrz samochodu. Zanieczyszczone powietrze w kabinie może prowadzić do obniżenia koncentracji, wystąpienia zmęczenia i bólu głowy.

O komfort i dobre samopoczucie we wnętrzu samochodu dbają filtry kabinowe (nazywane także filtrami przeciwpyłkowymi), stosowane coraz częściej jako standardowe wyposażenie pojazdów. Nowoczesne filtry potrafią zatrzymywać do 95% wszystkich szkodliwych składników, w tym gazowych. Filtr kabinowy jest umieszczany w kanale dolotowym powietrza przed dmuchawą (rys. 1).

Rodzaje filtrów kabinowych

Filtry kabinowe można podzielić na dwa podstawowe rodzaje:
- filtry standardowe (filtry cząstek)
- filtry kombi (filtry z węglem aktywnym)

Filtr standardowy jest wykonywany z celulozy, dwuwarstwowej bibuły poliestrowej lub z włókniny (rys. 2) i zatrzymuje zanieczyszczenia (kurz, pył, cząstki organiczne, sadzę) o średnicy 1-5 µm (u niektórych producentów nawet o średnicy 0,5 µm) ze skutecznością sięgającą 95%, a w przypadku pyłków - nawet 100% (rys. 4). Specjalna technika fałdowania przegrody zwiększa powierzchnię filtra, nie zmieniając jego wielkości.

Filtr kombi różni się od filtra standardowego tym, że dzięki wprowadzeniu dodatkowej warstwy węgla aktywnego potrafi powstrzymać także szkodliwe gazy (np. ze spalin, tlenki azotu, dwutlenek siarki, węglowodory i ozon). Pod tym względem jego skuteczność sięga 95%. Filtr kombi jest zbudowany ze specjalnego materiału, na który składa się: medium filtracji cząstek (najczęściej wykonane z włókniny), kilka warstw węgla aktywnego oraz materiał nośny dla uzyskania większej sztywności przegrody filtracyjnej (rys. 5). Warstwa węgla aktywnego, działając jak gąbka, wiąże nieustannie gazy w najdrobniejszych porach, które są 10 000 razy mniejsze od włosa ludzkiego. W ten sposób usuwa także nieprzyjemne zapachy, związane np. z przejeżdżaniem przez tunel.

Węgiel aktywny jest produktem czysto naturalnym, otrzymywanym z węgla, torfu, drewna lub łupin orzechów kokosowych. Porowata struktura powstaje podczas zwęglania surowca. Bardzo drobne pory są następnie zamykane dziegciem i poddawane działaniu gorącej pary (o temperaturze 500-800ˇC). Dziegieć ulatnia się z porów i odpowiednio je powiększa. Powierzchnia porowata odznacza się znaczną powierzchnią filtracyjną. Dla wyobrażenia sobie wielkości tej powierzchni można podać, że 1 gram węgla aktywnego ma łączną powierzchnię porów 1000 m2. Jeżeli filtr kombi zawiera od 100 do 300 g węgla aktywnego, to jego powierzchnia filtracyjna odpowiada ponad 20 boiskom piłkarskim. W filtrach typu kombi jest stosowany węgiel aktywny pochodzący z łupin orzechów kokosowych, ponieważ jest on szczególnie wytrzymały na ścieranie.

Filtr kombi można zakładać w miejsce filtra standardowego, zamontowanego fabrycznie w samochodzie.

Rys. 1. Układ doprowadzenia powietrza do kabiny w samochodzie z klimatyzacją: 1 - kratka wentylacyjna z wbudowanym separatorem wody, 2 - kanał dolotowy powietrza recyrkulacyjnego, 3 - klapa, 4 - przefiltrowane powietrze dostarczane do kabiny, 5 - komora mieszania, 6 - nagrzewnica, 7 - parownik układu klimatyzacji (jeżeli występuje w samochodzie), 8 - dmuchawa, 9 - filtr kabinowy, 10 - zanieczyszczone powietrze zewnętrzne	Rys. 2. Przykład dwuwarstwowego medium filtracyjnego, składającego się z drobnych włókien z tworzywa sztucznego wykonanych metodą pneumotermiczną (tzw. włóknina meltblown) i poliestrowej włókniny otrzymanej metodą „spod filiery” (tzn. formowanej z płynu przędzalniczego). Obie warstwy są łączone ultradźwiękami i naładowane elektrostatycznie (powiększenie 500:1, fot. MANN+HUMMEL)
Rys. 3. Budowa standardowego filtra kabinowego (na przykładzie filtra MANN FILTER): 1 - przegroda filtracyjna specjalnie fałdowana, 2 - materiał piankowy zapewniający szczelne mocowanie filtra w obudowie	Rys. 4. Wykres skuteczności oczyszczania standardowego filtra kabinowego (rys. Filtron)
Rys. 5. Budowa filtra kabinowego typu kombi (na przykładzie filtra MANN FILTER): 1 - warstwy węgla aktywnego, 2 - medium filtracji cząstek, 3 - materiał nośny	Rys. 6. Zasada filtracji powietrza przez filtr typu kombi (rys. MSI)
Rys. 7. Obraz mikroskopowy filtra typu kombi z cząstkami węgla aktywnego (fot. MSI): 1 - przekrój przez filtr, widoczne cząstki węgla aktywnego osadzonego we włókninie, 2 - cząstka węgla aktywnego, 3 - powierzchnia cząstki węgla aktywnego w dużym powiększeniu	Rys. 8. Obraz mikroskopowy zanieczyszczeń zatrzymywanych przez filtr kabinowy. Pyłki kwiatowe pokazane na fotografii dolnej mają wielkość 30 um (fot. MANN+HUMMEL)
Rys. 9. Wygląd filtra kabinowego silnie zanieczyszczonego. Filtry powinno się wymieniać co 15 000 km przebiegu (fot. Bosch)	Rys. 10. Moduł HVAC z systemem fotokatalitycznej filtracji powietrza opracowany przez firmę Valeo. Lampa UV ma moc 8 W i średnicę 10 mm (rys. Valeo). Oznaczenia: 1 - moduł HVAC, 2 - czujnik jakości powietrza, 3 - panel sterowania, 4 - przemiennik sterujący lampą UV, 5 - filtr fotokatalityczny
	Rys. 11. Miejsce umieszczenia filtra fotokatalitycznego w module HVAC (fot. Valeo)

Wymiana filtra kabinowego

Filtr kabinowy, podobnie jak filtr powietrza, ma ograniczoną trwałość i musi być regularnie wymieniany (rys. 9). Po pewnym okresie eksploatacji filtry zatykają się, tzn. nie mogą przyjmować dalszych zanieczyszczeń i tracą swoją funkcjonalność. Producenci filtrów zalecają wymianę filtra kabinowego raz w roku lub co 15 tys. km. Należy pamiętać, że filtr przepełniony osłabia skuteczność przewietrzania kabiny, opóźniając niekiedy osuszenie zaparowanych szyb, a także rozsiewa nieprzyjemny zapach. Ponadto zbyt mały przepływ powietrza przez filtr zmusza do większego wysiłku dmuchawę, która musi pokonywać zwiększony opór zatkanego filtra. Jeśli filtr kabinowy jest uszkodzony, to parownik bardziej zanieczyszcza się, co przekłada się na mniejszą sprawność klimatyzacji, a nawet jej przedwczesną awarię.

Wymianę filtra kabinowego zaleca się zawsze, gdy:
- szyby pozostają zaparowane, pomimo włączenia dmuchawy na najwyższy stopień
- klimatyzacja lub dmuchawa zaczynają działać mniej wydajnie
- zaczyna czuć stęchlizną
- u pasażerów pojawia się szybko zmęczenie
- dochodzi do szybkiego zabrudzenia tapicerki i poszycia kokpitu

Zapełnionego filtra kabinowego nie powinno się czyścić, np. wytrząsając lub przedmuchując sprężonym powietrzem, ponieważ w ten sposób mikroskopijne cząstki zanieczyszczeń wnikają jeszcze głębiej w strukturę filtra. Pogarsza to jeszcze przepływ powietrza przez filtr. Dodatkowo istnieje niebezpieczeństwo przedarcia medium filtracyjnego i uszkodzenie warstwy z węglem aktywnym.

Filtry kabinowe są najczęściej łatwo dostępne od strony komory silnika, chociaż w najnowszych samochodach są lokalizowane niekiedy w okolicach tablicy rozdzielczej. Niektórzy producenci filtrów kabinowych zamieszczają w internecie kompletne instrukcje wymiany filtrów dla różnych modeli samochodów. Instrukcje takie można ściągnąć m.in. ze stron: www.mann-filter.com, www.wixconnect.com, www.hastingsfilter.com/products/cabair.html.

Filtry fotokatalityczne

Osobnego omówienia wymagają filtry fotokatalityczne, które niedługo staną się standardem w nowoczesnych układach klimatyzacji. Stanowią one właściwie cały system filtracji powietrza, wchodzący w skład tzw. modułu HVAC (Heater Ventilation Air Conditioning), czyli modułu ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (rys. 10). System opiera się na kombinacji światła ultrafioletowego (UV) oraz warstwy filtracyjnej z dwutlenku tytanu (TiO2), umieszczonej na filtrze cząstek z węglem aktywnym. Fotokataliza to termin oznaczający przyspieszenie reakcji chemicznej pod wpływem światła. Dwutlenek tytanu, odpowiednio rozdrobniony do wielkości nanocząstek, ma świetne właściwości fotokatalityczne (w jego obecności pod wpływem światła szybciej zachodzą reakcje chemiczne). Światło UV powoduje w nanocząstkach półprzewodnika, jakim jest dwutlenek tytanu, wybijanie elektronów i powstawanie aktywnego tlenu (O2) i rodników wodorotlenowych (OH). Ten proces jest podobny do fotosyntezy, w której chlorofil wyłapuje światło słoneczne, żeby zmienić wodę i dwutlenek węgla w tlen i glukozę. Uformowany rodnik wodorotlenowy (OH) jest silnym utleniaczem i jest dostatecznie mocny, aby utleniać i rozkładać różnego rodzaju zabrudzenia organiczne, np. tłuszcze, oleje, spaliny, gazy zapachowe, bakterie. Filtry fotokatalityczne mają właściwości samoczyszczące, bakteriobójcze, antystatyczne, dezodorujące i czyszczące powietrze. Automatycznie regenerują węgiel aktywny zawarty w medium filtracyjnym. Ich zaletą w stosunku do filtrów typu kombi jest zachowanie wysokiej skuteczności zatrzymywania gazów przez bardzo długi czas użytkowania (rys. 11). Wysoką sprawność (70%) filtr fotokatalityczny osiąga już po 6 min pracy układu wentylacji w trybie recyrkulacji (obiegu zamkniętego). Z zastosowaniem czujnika jakości powietrza w kabinie możliwa jest automatyczna praca systemu filtracji.