Hepa фильтр что это такое: Hepa — Википедия – характеристики, принцип работы, мифы и факты.

Содержание

Отличие HEPA-фильтров между классами h20, h21, h22, h23, h24 — Сбаир

НЕРА-фильтры делают воздух чище, избавляя от даже самых маленьких частиц пыли, аллергенов. Фильтры отличаются друг от друга и разделяются на пять групп. В чём их отличие и как правильно выбрать фильтр, расскажем в нашей статье.

Содержание

— Какие существуют фильтры.
— Всё о «НЕРА»-фильтрах.
— Отличие «НЕРА»-фильтров
— Какие существуют фильтры.

Для начала поясним, для чего необходимы фильтры, о которых пойдёт речь. Дело в том, что воздух загрязнён различными вредными веществами с предприятий, от машин и т.п. Фильтры прекрасно помогают сделать воздух чище, освободив его от вредных примесей.

Подобные фильтры разделяют на группы. Важным свойством при распределении является степень очищения воздуха.

О каждой группе рассказано в существующих международных и национальных госстандартах.

Подробнее о них:

1. ГОСТ en 779-2014, а так же en 779:2012 «О фильтрах общего значения. Разъяснение их тех. свойств»;

2.  ГОСТ en 1822-1-2010 «Фильтры высокой эффективности очищения воздуха, такие как «epa», «heap», «Ultra»;

3. ГОСТ 51251-99 «Фильтры очищения воздуха. Их систематизация, маркирование».

Различают фильтры:

— с невысокими требованиями к чистоте воздуха (грубое очищение).

Подобные фильтры помогают очищать воздух от больших частиц, таких как песок. Избавляет от шерсти животных, живущих дома. Подразделяются на четыре группы: G1,2,3,4, (ГОСТ) и EU1,2,3,4 (европейский стандарт). В данном случае, большее количество пыли удерживает фильтр самого высокого класса (от 61% до 91%).

— с высоким требованием к чистоте воздуха (тонкое очищение).

Такие фильтры предназначены для очистки воздуха от пыльцы, грибов микроскопического строения, то есть от мелкой пыли. Так же делятся на группы, их всего пять: F5,6,7,8,9; (ГОСТ) и EU5,6,7,8,9; (европейский стандарт). Удерживают от 81% до 96%. Больше пыли удержит фильтр самого высокого класса.

— фильтры высокой эффективности. К ним относятся – НЕРА.

НЕРА избавляют от пыли, вещества антигенной породы, микроорганизмов и плохих ароматов, делая воздух, которым мы дышим, чище и безопаснее. Их всего пять классов: Н10,11,12,13,14 (по ГОСТу и по европейскому стандарту). Не пропускают от 86% до 99,6% пыли и вредных веществ. Большее количество пыли не пропускает самый высокий класс.

— ULPA — высокоэффективные фильтры.

Прекрасно очищают воздух, но в отличие от НЕРА-фильтров имеют возможность удерживать частицы ещё меньшего размера: опасные мельчайшие микробы, частицы высокой радиоактивности. Подразделяются на 3 класса. Это U15,16 и 17.  Удерживают от 99,1 % до 99,96%. Большее количество вредных частиц будет задерживать фильтр самого высшего класса.Всё о НЕРА-фильтрах.


Аббревиатура «НЕРА»— это сокращённо от английского выражения — «high efficiency particulate arresting». На русский язык переводится как «задержка частиц высокой эффективности».  Такие фильтры можем увидеть, например, в вентиляционном оборудовании.

Состоит он из корпуса пластикового или, изготовленного из металла, и очищающего материала, выполненного в виде гармошки. Толщиной очищающее волокно примерно от 0,5 микрон до 5 микрон. Между волокнами очень маленькое расстояние поэтому когда вентилятор прогоняет воздух через встроенный фильтр, опасные частицы пыли остаются в этих волокнах.

Фильтр НЕРА имеет возможность не пропускать частицы от 0,029 микрон. Такой фильтр с лёгкостью может справиться, к примеру, даже с пылевыми клещами. Конечно, с течением времени, необходимо фильтр менять. Это связано с тем, что в фильтре накапливается большое количество пыли, что сказывается на эффективности его работы. Менять фильтр нужно один или два раза в год. Два раза рекомендуется менять фильтр, если в квартире проживает аллергик.

Отличие по классам НЕРА-фильтров


НЕРА-фильтры подразделяются на 5 классов.  Мы уже говорили выше о том, что большее количество частиц задерживают фильтры самого высокого класса.

Класс Результативность очистки
Фильтр h20 Не меньше, чем 86%
Фильтр h21 Не меньше, чем 96%
Фильтр h22 Не меньше, чем 99,6%
Фильтр h23 Не меньше, чем 99,96%
Фильтр h24 Не меньше, чем 99,996%

Н 12, а так же Н 13 можно установить у врача, на заводе, выпускающем электронные устройства. Фильтр класса Н14 используются не для очистки воздуха, так как им тяжело пользоваться. В квартире или в небольшом офисе мы рекомендуем устанавливать класс Н11. В таких помещениях множество загрязняющих веществ это пыльца растений, шерсть, клещи домашней пыли. Их длина около 1 микрона. Фильтры НЕРА любого класса с лёгкостью от них избавят воздух в вашем помещении.

Если вы решили приобрести НЕРА-фильтры, рекомендуем вам учесть:
  • Величину: лучше купить фильтр больших параметров, так как фильтры небольшие быстро заполняются собранными частицами.
  • Имеющиеся складки.  Они должны быть расположены одинаково по всей площади фильтра. Тогда воздух будет идти по фильтру беспрепятственно.
  • Систему многоступенчатой очистки. Не так быстро засоряются и работают долгое время приборы, в которых встроены несколько фильтров.

Facebook

Вконтакте

Одноклассники

Google+

что такое и зачем он нужен?

Наслаждаться свежим и чистым воздухом мечтает любой человек, проживающий в городе. Ни для кого не секрет, что наша экология становится все хуже с каждым годом. В первую очередь на нее влияют выхлопные газы автомобилей, пыль, выбросы промышленных предприятий и др. вредные вещества. Чтобы избавиться от вредного климата многие применяют различные методы очистки. На помощь приходят фильтры! Чаще всего это оборудование, в состав которого входит высокоэффективный фильтр HEPA (класс фильтрации high efficiency particulate arrestance – высокоэффективное удержание частиц).

HEPA фильтр состоит из особого материала, волокна которого располагаются таким образом, чтобы задерживать частицы загрязнителей из воздуха. Сразу представляются сито или решетка, которые пропускают загрязнители до определенного размера и не пропускают более крупные частицы. HEPA фильтр устроен по-другому. Материал фильтра сложен в виде «гармошки», состоит из волокон разной толщины, которые располагаются хаотичным образом. Но самое главное, он очищает от крупных и более мелких частиц, чем расстояния между волокнами. На эффективность фильтрации влияют и сами волокна: материал, диаметр и плотность их укладки.

HEPA фильтр: принцип работы

Конечно, эффект сита все-таки присутствует, благодаря ему удерживаются более крупные частицы. Системы очистки воздуха с фильтрацией такого класса используются для задержания частиц размером от 10 мкм и меньше. Естественно, HEPA фильтр может задерживать и более купные частицы пуха, пыли и др. Однако применять его таким образом совсем не эффективно, так как крупные загрязнители в скором времени заполнят волокна фильтра и не будут пропускать воздух. В таком случае необходима замена фильтра на новый, а это уже расточительство! Поэтому обычно его дополняют префильтром, который задерживает крупные частицы, тем самым продлевая жизнь основного фильтра.

Система очистки в HEPA-фильтрах строится на 3-х процессах:

Диффузия. Мельчайшие частицы диаметром < 0,1 мкм. Они меньше расстояния между волокнами, постоянно находятся в хаотичном движении из-за своих маленьких масс. В процессе, когда поток воздуха проходит через волокна фильтра, мельчайшие частицы выбиваются за счет своего нелинейного перемещения и опадают на волокна.

Инерция. Частицы побольше и потяжелее с диаметром более 0,3 мкм попадают в волокна фильтра по инерции. Поток воздуха обходит препятствия-волокна, в то время как более крупные частицы не успевают так быстро менять направление движения, в результате чего задерживаются в фильтре.

Зацепление. Частицы с промежуточным размером, крупнее для диффузии и меньше для инерции, огибают волокна вместе с воздухом. Но благодаря структуре микроволокон они касаются и цепляются за волокно, далее к ней цепляется следующая частица и т.д. Таким образом происходит очистка от загрязнений среднего размера.

На деле все три процесса работают одновременно и воздействуют на все загрязнения, независимо от их размера. Таким образом, HEPA фильтр длительное время сохраняет свою эффективность и даже увеличивает ее с ростом количества частиц, так как ранее “пойманные” частицы создают «ловушки» для новых загрязнителей. Волокна, в зависимости от свойств материала, могут накапливать электростатический заряд, который удерживает все частицы, что также увеличивает эффект очистки. Однако стоит помнить, что при длительном использовании фильтра (более рекомендованного производителем срока) происходит его засорение. HEPA полностью забивается частицами и не пропускает через себя поток воздуха, поэтому необходимо своевременно проводить замену.

Высокоэффективный фильтр класса h21

Сколько работает HEPA фильтр?

Все зависит от конкретной модели, поэтому стоит придерживаться рекомендаций производителей по замене. Кроме того, в местах особой загрязненности воздуха фильтры нужно менять чаще. Определить срок выхода из эксплуатации можно по исходящему из прибора запаху пыли или по снижению мощности потока воздуха. Что касается мойки HEPA фильтров, то от воды большинство моделей теряет свою форму и свойства. Существуют и моющиеся HEPA фильтры, которые отмечены в названии знаком W. Их можно вычистить сильной струей холодной воды, а затем высушить при комнатной температуре. Однако даже моющиеся фильтры не бессмертны, так как до конца их очистить невозможно.

Классификация HEPA фильтров

По степени фильтрации мелких частиц фильтры HEPA классифицируют согласно европейскому стандарту prEN 1822/ prDIN 24183:

Класс фильтрации
Эффективность, %
h20 ≥ 85
h21 ≥ 95
h22 ≥ 99,5
h23 ≥ 99,95
h24 ≥ 99,995
U15 ≥ 99,9995
U16 ≥ 99,99995
U17 ≥ 99,999995

Где применяются?

Обычно такие системы фильтрации используют в пылесосах, очистителях воздуха и системах вентиляции. В пылесосах чаще всего ставят простые моющиеся фильтры h20 для очистки выходящего воздуха. На более дорогих моделях устанавливаются фильтры HEPA класса h20, h21, h22, h23, h24, U15.

Также HEPA фильтры используются в очистителях воздуха. Обычно качественные воздухоочистители оборудованы HEPA-фильтром h21. Этой системы фильтрации достаточно для эффективной очистки циркулирующего воздуха.
В приточные системы вентиляции также устанавливают фильтры. Чаще всего это префильтры или тонкие HEPA. Однако бризеры оборудованы высокоэффективными HEPA фильтрами h21, которые задерживает мельчайшие загрязнители воздуха, включая PM2.5 и PM10. Система фильтрации включает префильтр F7, который защищает HEPA фильтр от «забивания» более крупных частиц, поэтому HEPA-фильтр можно эффективно использовать до 2 лет.

Воздушный фильтр — Википедия

Автомобильные сухие воздушные фильтры: справа новый, слева — побывавший в эксплуатации.

Воздушный фильтр — элемент воздухоочистителя (бумажный, матерчатый, войлочный, поролоновый, сетчатый или иной), который служит для очистки от пыли (фильтрования) воздуха, подаваемого в помещения системами вентиляции и кондиционирования или используемого в технологических процессах (например, при получении кислорода), в газовых турбинах, в двигателях внутреннего сгорания и др.

Целью является защита людей от пыли и вредных частиц, либо механизмов — от износа и повреждения. Например, износ цилиндро-поршневой группы ДВС определяется попаданием пыли. Выбором нужного фильтра можно задать желаемый ресурс мотора, например, у культиватора, газонокосилки, мотоблока, электрогенератора или мотоцикла. Качественный фильтр продлевает жизнь мотора на 18%.[1]

По эффективности действия (фильтрующей способности) воздушные фильтры подразделяются на 3 класса.

  1. Фильтры 1-го класса практически полностью улавливают пыль всех размеров («абсолютные» фильтры),
  2. 2-го класса эффективно улавливают пыль > 1 мкм;
  3. 3-го класса > 10 мкм.

Существует много разновидностей воздушных фильтров, отличающихся конструкцией фильтрующего устройства и применяемыми материалами. Распространены волокнистые, масляные и губчатые и другие воздушные фильтры, в которых улавливание пыли происходит при контакте её с поверхностями пор фильтрующего материала (слоя).

По типам воздушные фильтры делятся в соответствии с их принципом работы и материалами, из которых они изготавливаются.

Механические фильтры (фильтры предварительной очистки)[править | править код]

Это самые простые фильтры, применяемые в воздухоочистителях. Они состоят из обычной мелкой сетки и используются в качестве фильтров предварительной очистки. Предназначены для удаления крупных пылевых частиц, шерсти животных. Такие фильтры устанавливаются практически на всем климатическом оборудовании и защищают от пыли не только людей, но и внутренности самих приборов.

Являясь предварительным фильтром, защищает последующие фильтрующие элементы (угольные, HEPA — фильтры) от преждевременного износа.

Большинство фильтров предварительной очистки устраняют частички размером 5-10 микрон. Несмотря на то, что процентное соотношение частичек размером от 5 микрон по отношению в общей массе пыли находящихся в воздухе мало, он играет очень важную роль, поскольку если в системе не используется фильтр предварительной очистки, или он не достаточно эффективно удаляет частицы, это может привести к преждевременному износу активированного угольного или HEPA-фильтра.

Представляют собой волокнистую структуру. В таких фильтрах пористые фильтрующие слои различной плотности образуются из волокон, обычно связанных склеивающими веществами. В волокнистом рулонном воздушном фильтре рулоны фильтрующего материала устанавливают на катушки в верхней части фильтра и по мере запыления перематывают на нижние катушки. Использованные материалы выбрасываются; в отдельных случаях возможна их промывка или очистка пневматически, что делает предварительные сетчатые фильтры многоразовыми.

Угольные фильтры[править | править код]

Главное предназначение угольных фильтров — физически поглощать молекулы газа своими порами. Активированные угольные фильтры лучше других устраняют летучие и полулетучие органические соединения с довольно большой молекулярной массой. Количество фильтрующего материала угольного фильтра является одной из важных определяющих его эффективности. Очевидно, что чем больше микропор содержится в угле, тем больше газа и запахов можно устранить, и тем дольше время работы фильтра, перед тем как его поры переполнятся, и фильтр необходимо будет заменить. Также важно, чтобы кроме угольных фильтров воздухоочистители оснащались фильтрами механической (предварительной очистки — пылепоглощающими). Если фильтр предварительной очистки не достаточно эффективно задерживает макрочастицы, они будут накапливаться в микропорах угольного фильтра. Следовательно, это приведет к преждевременному насыщению активированного угля и износу фильтра. Дизайн угольного фильтра также является важным фактором, определяющим эффективность потока воздуха. Угольный фильтр с мелкодисперсным активированным углем является причиной большого сопротивления потока воздуха. Если фильтр состоит из гранул большего размера, это облегчит движение воздуха сквозь фильтр. При гофрированном дизайне фильтра, увеличивается площадь поверхности угля, что в свою очередь увеличит эффективность устранения газа (чем больше поверхность, тем больше вероятность поглощения).

Однако эти фильтры не очень эффективны при использовании в среде с высокой влажностью. Также активированный уголь не эффективен для удаления газов с более низкой молекулярной массой, таких как формальдегид, сернистый ангидрид и диоксид азота. Для их устранения необходимо использовать добавки, изготовленные из хемосорбентов, которые способны химически устранять эти газы. Хемосорбенты вступая в реакцию с молекулой воды, находящейся в воздухе, и молекулой газа химически их разлагают на безвредные вещества, такие как диоксид углерода. Этот процесс называется химическим поглощением. К типичным хемосорбентам относятся оксид алюминия, силикат алюминия и перманганат калия.

Таким образом, воздухоочистители, в которых используются только угольные фильтры, являются не столь эффективными для очистки воздуха городских помещений. Поэтому в воздухоочистителях они используются в комбинации с другими фильтрами.

По мере накопления токсинов и пыли сам фильтр может стать источником загрязнения, при несвоевременной смене фильтра. В городских условиях рекомендуется менять его каждые 4-6 месяцев.

Масляные фильтры[править | править код]

Инерционно-масляный воздухоочиститель двигателя автомобиля ГАЗ-69 отмечен цифрой 15

В масляных фильтрах фильтрующий слой состоит из металлических или пластмассовых сеток, перфорированных пластин, колец и т. п., смоченных минеральным маслом; они могут быть ячейковыми или самоочищающимися. В последних фильтрующий слой представляет собой непрерывно движущуюся сетчатую ленту, очищаемую от пыли в масляной ванне.

Губчатые фильтры[править | править код]

В губчатых фильтрах фильтрующий слой состоит из губчатого пенополиуретана, резины и пр. Для повышения фильтрующей способности эти материалы подвергают обработке, способствующей раскрытию пор; фильтрующий слой регенерируется промывкой или пневматически.

Фильтры HEPA[править | править код]

Фильтры тонкой очистки воздуха — HEPA (TrueHEPA) (от англ. HEPA (High Efficiency Particulate Absorption) — высокоэффективная задержка частиц) представляет собой пылевой воздушный фильтр высокой эффективности.

Фильтры HEPA во многих воздухоочистителях являются основным фильтрующим элементом.

Чем больше квадратных сантиметров занимает фильтрующий материал HEPA фильтра в воздухоочистителе, тем больше частичек он сможет задержать, перед тем как переполнится. Также, чем больше размер фильтра, тем больше количество задерживаемых частиц при каждом прохождении через фильтр.

Тип используемого материала и дизайн являются важными определяющими качества HEPA фильтра. Гофрировка HEPA фильтра должна быть сплошной для обеспечения одинаковой эффективности фильтрации. Если складки прилегают слишком плотно друг к другу, это ограничивает движение воздуха и приводит к снижению воздухопроходимости. В некоторых HEPA фильтрах вместо бумаги используются синтетические материалы. Однако тонкая бумага является наилучшим материалом, эффективно задерживающим большое количество микроскопических частичек и не сильно ограничивающим воздушный поток. Так как HEPA фильтры высшего качества чрезвычайно хрупкие и их легко повредить, ведущие компании производители воздухоочистителей устанавливают фильтры таким образом, чтобы защитить материал HEPA фильтров. Кроме того, поверхность фильтров представляет очень удобный «плацдарм» для микроорганизмов, поэтому производители дополнительно пропитывают их специальным химическим составом, угнетающим жизнедеятельность бактерий.

Согласно принятой международной классификации существует 5 классов HEPA фильтров: Н10, Н11, Н12, Н13 и Н14. Чем выше класс, тем лучше качество фильтрации воздуха — так, фильтры HEPA Н13 (или TRUE HEPA по классификации американской компании HONEYWELL, США) способны задерживать частицы размером до 0,3 мкм с эффективностью до 99,975 %.

Принцип работы HEPA фильтров достаточно прост: воздух вентилятором прогоняется через фильтр и тем самым освобождается от частиц пыли. HEPA-фильтр задерживает более 99 % всех частиц размерами от 0,3 мкм и больше. Большинство аллергенов (пыльца, споры грибов, шерсть и перхоть животных, аллергены клещей домашней пыли, др.) имеют размеры более 1 мкм, поэтому HEPA-фильтры используются в пылесосах или очистителях воздуха, которые рекомендуется использовать аллергическим больным при доказанной роли респираторной аллергии в течение заболевания.

HEPA — фильтры изначально разрабатывались для оборудования систем вентиляции в медицинских учреждениях и помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздуха; технология широко распространена на Западе, используется в промышленных и бытовых воздухоочистителях.

HEPA-фильтры применяются в следующих областях:

  • в электронной промышленности для создания чистых производственных помещений высокого (1,10 и 100 по стандарту США F 209D) класса чистоты;
  • в точном машиностроении и аэрокосмической промышленности;
  • в здравоохранении для создания стерильной среды;
  • в микробиологической и фармацевтической промышленности для создания стерильных зон на производствах лекарственных препаратов и изделий;
  • в химической промышленности для получения обеспыленной атмосферы на производствах кино- и фотоматериалов;
  • в атомной промышленности для очистки воздуха от радиоактивных аэрозолей;
  • в пищевой промышленности на предприятиях по производству мясных и молочных продуктов детского питания.
  • в домах, гостиницах, офисах, где чистый воздух особенно необходим для обеспечения здоровья человека.

Фильтры HEPA необходимо заменять в среднем раз в 1-3 года, далее эффективность их работы по мере их загрязнения снижается.

Еще более совершенными по сравнению с HEPA, являются фильтры ULPA (Ultra Low Penetrating Air), способные улавливать до 99,999 % частиц диаметром свыше 0,1 мкм. Такие фильтры по принципу действия не отличаются от моделей HEPA, но стоят дороже и применяются в более дорогих моделях воздухоочистителей.

Электростатические фильтры[править | править код]

Электростатические фильтры хорошо очищают воздух от пыли и копоти, но не освобождают от таких токсичных загрязнителей, как окислы азота, формальдегид, и других летучих органических соединений, присутствующих в воздухе бытовых и производственных помещений; поэтому его эксплуатация желательна в комбинации с другими фильтрами.

Электрические (электростатические) фильтры, обычно двухзональные: в первой (ионизационной) зоне пылинки получают заряд в результате столкновений с воздушными ионами, потоки которых образуются при помощи проволочных коронирующих электродов; во второй (осадительной) зоне заряженные пылинки осаждаются под действием кулоновых электрических сил на пластинчатых электродах. Пыль удаляется периодической промывкой.

Плюсом электростатического фильтра является небольшая стоимость и отсутствие дополнительных эксплуатационных расходов.

Минусом электростатического фильтра является малая производительность, так как процесс очистки идёт эффективно только при малых скоростях потока воздуха. Являются источником свободного озона, иногда в опасных для человека концентрациях. Необходимо частое обслуживание и удаление пыли с пластинчатых электродов промывкой.

Фотокаталитические фильтры[править | править код]

Фильтры данного типа — новинка в области очистки воздуха.

Сущность метода очистки воздуха состоит в разложении и окислении токсичных примесей на поверхности фотокатализатора под действием ультрафиолетового излучения. Реакции протекают при комнатной температуре, при этом органические примеси не накапливаются, а разрушаются до безвредных компонентов (вода и углекислый газ), причем фотокаталитическое окисление одинаково эффективно по отношению к токсинам, вирусам или бактериям — результат один и тот же. Большинство запахов вызываются органическими соединениями, которые также полностью разлагаются очистителем и поэтому исчезают. Следует учесть, что перспективное направление в очистке воздуха к сожалению во многом профанировано. Большинство выпускаемых очистителей воздуха для дома, использующих фотокаталитические фильтры, имеют весьма малую производительность. В них слишком мала(менее 1 м²) поверхность фильтра, на которую экспонируется ультрафиолетовое излучение, и сама мощность излучения(единицы ватт, при реальной потребности в десятки ватт, приходящихся на 1 м²).

Фильтры вентиляции и кондиционирования воздуха[править | править код]

Фильтры вентиляции и кондиционирования воздуха делятся на 17 классов:

ГОСТ Р ЕН 779–2014 Группа Класс фильтра Средняя

пылезадерживающая

способность,

по синтетической пыли, %

Средняя

эффективность

для частиц

с размером 0.4 мкм, %

Минимальная

эффективностью

для частиц

с размером 0,4мкм,%

грубой

очистки

G1 50 ≤ Аm < 65
G2 65 ≤ Аm < 80
G3 80 ≤ Аm < 90
G4 90 ≤ Аm
средней

очистки

М5 40 ≤ Еm < 60
М6 60 ≤ Еm < 80
тонкой

очистки

F7 80 ≤ Еm < 90 35
F8 90 ≤ Еm < 95 55
F9 95 ≤ Еm 70
ГОСТ Р ЕН 1822-1-2010 Группа Класс фильтра Интегральное значение, в % Локальное значение a, b, в %
Эффективность Проскок Эффективность Проскок
EPA Е 10 ≥ 85 ≤ 15
Е 11 ≥ 95 ≤ 5
Е 12 ≥ 99,5 ≤ 0,5
HEPA Н 13 ≥ 99,95 ≤ 0,05 ≥ 99,75 ≤ 0,25
Н 14 ≥ 99,995 ≤ 0,005 ≥ 99,975 ≤ 0,025
ULPA U 15 ≥ 99,9995 ≤ 0,0005 ≥ 99,9975 ≤ 0,0025
U 16 ≥ 99,99995 ≤ 0,00005 ≥ 99,99975 ≤ 0,00025
U 17 ≥ 99,999995 ≤ 0,000005 ≥ 99,9999 ≤ 0,0001
  1. ↑ Воздушный фильтр для автомобиля (рус.) (17 октября 2018). Дата обращения 4 ноября 2018.

Правда про НЕРА фильтры

Мода на здоровый образ жизни в последние годы безукоризненно навязывает нам свои правила. «Экологически чистый» гласит каждая этикетка, которую клеят даже туда, где она не нужна, в принципе. Мы уже не употребляем вредную еду, а то и вовсе перешли на раздельное питание, стираем безфосфатными порошками, пользуемся средствами личной гигиены ручной работы и мечтаем дышать чистым воздухом.

В погоне за экологическими трендами многие не думают о том, что эти модные и продвинутые тенденции современного мирового прогресса нам просто навязаны рекламой, сериалами, интернетом. Множество людей убеждены, что их выбор никем не спрогнозирован и не просчитан, что делают они его сами, не смотря на желание производителей пополнить свои капиталы за счет нашей наивности и доверчивости, не забыв и про собственное здоровье.

Любому производителю не выгодно продать клиенту один раз – он делает все возможное, чтобы клиент приходил к нему снова и снова, покупая товар. Для достижения такой цели – расходные материалы и промежуточные дополнения. Большинство отдает товар по заниженной цене, а то еще и «Акция!» пишут, ведь из раза в раз оплачивая расходные материалы, клиент всего за несколько лет заплатит намного больше, чем за сам товар.

Итак, что же такое НЕРА-фильтр и какие последствия его использования.

НЕРА-фильтр – высокоэффективное средство удержания частиц (аббревиатура). Американское изобретение 40-х в сфере ядерных разработок. Любой фильтр и мельчайшая сетка с порами различной величины. В зависимости от размера пылинок в микронах (1/10 см), которые способны пройти насквозь после того как воздух прошел фильтрацию их делят на классы.

Тут все просто и логично. Бумага и вода – вещи несовместимы, если намокает, то многократно теряет прочность и неравномерно уменьшается в размерах в месте намокания (коробится). После первого полоскания под водой фильтр снижает фильтрующую способность. Это объясняется тем, что целлюлозные волокна под действием воды разбухают и теряют свою структуру. Более того, такие фильтры просушить достаточно проблемно. А при наличии влаги (воздух даже сам по себе влажный) и тепла от мотора на фильтре неизбежно появляется плесень – сильнейшей аллерген. Резюмируем – бумажных моющихся фильтров не бывает.

Фторопласт – еще один материал, из которого делают HEPA. Характеризуется он как полимерный материал, не растворимый в воде и не смачиваемый ею. В этом вся и проблема – начисто промыть такой фильтр невозможно. Жирная пыль, строительная, табачные смолы и т.п. останутся на фильтре. Значит, этот фильтр тоже нельзя считать многоразовым.

По сути, вся фильтрация сводится к прилипанию мимо пролетающих пылинок на поверхность фильтра благодаря статистическому электричеству. Однако действие данного явления сводится к нулю, учитывая размер ячеек фильтра, они сразу забиваются. Но (здесь вступают убеждения консультантов) чтобы протянуть воздух сквозь забитые поры, и нужна большая мощность пылесоса. Об этом заблуждении читайте здесь. Учитывая большую прямолинейную инерцию, с которой движутся более мелкие частицы пыли, встречаясь с препятствием, они дробятся по величине его пор на еще более мелкие частицы. Именно поэтому в пылесосы устанавливают до 7-ми (!) подобных фильтров. Но, к сожалению, пыль все равно проходит.

Здравый смысл говорит нам, что фильтр дробит и накапливает в себе пылевые частички, бактерии, вирусы, грибки и т.п. Теперь давайте зададимся вопросом, почему при новом фильтре не

принципы работы и неочевидные факты

HEPA-фильтры – это высокоэффективные фильтры, главная цель которых – удалять из воздуха мелкодисперсные частицы, в том числе PM2.5 и PM10 (с диаметром менее 2,5 и 10 мкм соответственно). HEPA – это не бренд и не марка, а класс фильтров, который определяется международным и национальным стандартами ЕН 1822-1:2009 и ГОСТ Р ЕН 1822-1-2010.

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 1

В этой статье посмотрим на HEPA-фильтр «с расстояния вытянутой руки», расскажем про принцип его работы и основные эффекты, благодаря которым происходит осаждение частиц на фильтре.

Основа любого HEPA-фильтра – хаотично расположенные волокна разной толщины, примерно 0,5-5 мкм. Расстояние между волокнами – порядка 5-50 мкм. Диаметр мелкодисперсных частиц – в пределах нескольких микрон или даже нескольких долей микрона. Возникает вопрос: как фильтр с такими большими порами задерживает такие мелкие частицы?

Обычно мы представляем фильтр в виде рыболовной сети или сачка: если фильтруемый объект больше ячейки, он застревает. Этот механизм называется эффектом сита (straining). Он работает для частиц, диаметр которых превышает размер пор в фильтре. На упрощенной модели эффект сита выглядит так:

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 2

Волокна фильтра представляются в виде цилиндров, расположенных поперек воздушного потока. Сам поток считается безвихревым. Модель частицы – шар с радиусом R. Если 2R больше расстояния между волокнами, частица застревает в фильтре. Чем крупнее частица, тем вероятнее она застревает в волокнах. Поэтому для крупных частиц эффект сита работает лучше:

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 3

На графике нет привязки к конкретным размерам, так как фильтры с разной толщиной волокон и разной плотностью упаковки будут задерживать разные фракции частиц. Форма кривой будет примерно той же, но она может «плавать» по горизонтальной шкале. Например, для фильтра грубой очистки класса G кривая будет располагаться правее, чем для фильтра тонкой очистки класса F. В фильтрах HEPA эффект сита тоже наблюдается. И если бы HEPA работал только по этому механизму, то кривая его эффективности выглядела бы примерно так же. Однако на деле она выглядит совсем по-другому:

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 4

По графику видно, что HEPA-фильтр задерживает частицы любого размера. И если эффективная фильтрация крупных частиц (около 5 мкм и больше) происходит по механизму сита, то фильтрация мелкодисперсных фракций (порядка 1-0,01 мкм) имеет другую природу.

Как HEPA-фильтр «ловит» мелкодисперсную пыль?

Основное отличие HEPA от фильтров грубой и тонкой очистки в том, что для фильтрации частице не обязательно застревать в волокнах. Если пылинка просто коснулась фильтровального материала, этого уже достаточно для и эффективного осаждения. Это связано с двумя процессами: адгезией и аутогезией.

Адгезия – это взаимодействие пыли с осаждающей поверхностью, в нашем случае с волокнами HEPA. Благодаря адгезии на чистых волокнах появляется первый слой пыли.

Аутогезия, или слипаемость – это взаимодействие пылевых частиц между собой. Благодаря аутогенному взаимодействию частицы продолжают наслаиваться друг на друга, образуя на волокнах многослойные конгломераты. Выглядят они так:

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 5

Природа адгезии и аутогезии – в молекулярном взаимодействии частиц друг с другом и с волокнами (силы Ван-дер-Ваальса). Эти силы появляются на расстоянии от одного до нескольких сот диаметров частиц. Для мельчайших частиц притяжение к волокну и пылевому слою настолько большое, что частицы оседают в HEPA-фильтре фактически навсегда. Цифры это подтверждают: для частиц меньше 10 мкм прочность пылевого слоя на разрыв – больше 600 Па.

Итак, из-за сил притяжения частица практически намертво прилипает к волокну HEPA-фильтра, стоит только коснуться его поверхности. Это объясняет удерживание частиц на фильтре, но по-прежнему нет ответа на вопрос:

Как мельчайшие частицы касаются волокна HEPA-фильтра?

Как мы выяснили, эффект сита тут ни при чем – мельчайшие частицы свободно пролетают через поры. В фильтрах НЕРА действуют другие механизмы.

Любая частица удерживается в воздушном потоке, и, если в фильтре не возникают силы, отклоняющие частицу от линии тока воздуха в сторону волокна, то осаждения не будет. В результате частица проскочит через фильтр вместе с потоком. Поэтому вопрос «Как частицы касаются волокна?» можно перефразировать: «Как частицы выходят из воздушного потока?» И ответ на него будет разным, в зависимости от размера и массы частицы.

Самые мелкие частицы (с диаметром меньше 0,1 мкм) обладают небольшой массой и постоянно находятся в хаотичном броуновском движении. Их траектория постоянно колеблется относительно линии тока воздуха. В ходе колебаний частица выходит из потока, касается волокна и осаждается. Это эффект диффузии:

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 6

Более крупные частицы (с диаметром больше 0,3 мкм) весят больше, поэтому их колебания относительно линии тока меньше либо отсутствуют вообще. Такие частицы осаждаются по другому механизму. На модели видно, что линии воздушного потока искривляются вблизи волокна, огибая препятствие. Крупные и тяжелые частицы за счет инерции выходят из воздушного потока, сталкиваются с волокном и осаждаются. Это эффект инерции:

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 7

Диффузионный и инерционный эффекты дополняют друг друга: один отвечает за фильтрацию самых мелких частиц, другой – более крупных:

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 8

Сложнее всего посадить на волокно частицы с «промежуточным» размером. Их инерция еще недостаточно большая, а диффузия уже работает слабо, так как колебания их траектории относительно линии тока уже не такие сильные. Поэтому такие частицы с большей вероятностью остаются в потоке и огибают волокна вместе с воздухом. Их называют частицами с максимальной проникающей способностью, Most Penetrating Particle Size (MPPS). И для их осаждения наибольшее значение имеет последний механизм – эффект зацепления:

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 9

Эффект зацепления работает, когда частица приблизилась к поверхности волокна на расстояние своего радиуса. Такого касания достаточно для ее осаждения. Этот механизм работает не только для MPPS. Он универсальный и действует для частиц любого размера. Пылинки могут оставаться в воздушном потоке, совершать диффузионные колебания относительно линии тока или вылетать из потока благодаря инерции – в любом случае, если частица коснулась волокна, она осаждается.

Эффективность этого механизма зависит от размера частицы. Чем больше частица, тем вероятнее она коснется волокна. В этом эффект зацепления похож на эффект сита, потому и график почти одинаковый (естественно, с привязкой в другому диапазону частиц):

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 10

В действительности в HEPA-фильтре на частицу одновременно действуют все механизмы, поэтому общая эффективность HEPA-фильтра равняется сумме вкладов каждого эффекта:

ηобщая = ηсита + ηзацепления + ηинерции + ηдиффузии

Если постоянно нагружать HEPA аэрозолем с крупными частицами, то срок работы фильтра значительно сокращается. Это происходит из-за эффекта сита: крупные частицы быстро забивают фильтр и снижают его проницаемость. Чтобы избежать эффекта сита, перед HEPA-фильтром устанавливают один или несколько префильтров более низкого класса: G и/или F. Они защищают HEPA от преждевременного засорения. Если префильтры стоят, то HEPA работает строго «по специальности» — фильтрация мелкодисперсных частиц. Таким образом, остаются три эффекта:

ηобщая = ηзацепления + ηинерции + ηдиффузии

Если сложить все три графика эффективности для каждого механизма, то получим ту самую кривую общей эффективности HEPA-фильтра, которую мы показывали в начале статьи:

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 11

Как видим в диапазоне MPPS (примерно от 0,1 до 0,3 мкм) общая эффективность HEPA-фильтра «падает в яму». И именно по MPPS измеряют общую эффективность. HEPA-фильтра класса h20 (по новой номенклатуре E10) работает с эффективностью более 85%, а фильтра класса h21 (E11) – более 95%. Это значит, что в HEPA-фильтре E11 осаждаются 95 из 100 частиц MPPS. При этом остальные частицы осаждаются с вероятностью почти 100%, но итоговую эффективность принято указывать по MPPS, 95%.

От чего зависит эффективность HEPA-фильтра?

Эффективность HEPA зависит не только от размеров фильтруемых частиц, но и от параметров самого фильтра:

  • Диаметр волокон в HEPA-фильтре
  • Плотность упаковки волокон
  • Материал волокон

Чем тоньше волокна и чем плотнее они упакованы, тем больше площадь их соприкосновения с частицами. И чем лучше волокна «цепляют», тем эффективнее осаждение. Если материал, из которого сделан фильтр, обладает высокой удельной проводимостью, то волокна могут заряжаться в воздушном потоке. В этом случае между волокнами и частицами возникают силы электростатического притяжения (силы Кулона). Они дополнительно увеличивают эффективность HEPA-фильтра. Подробнее этот эффект мы здесь рассматривать не будем, про электростатическое осаждение расскажем в другой статье.

При осаждении частиц уменьшается расстояние между волокнами:

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 12

В результате фильтра площадь волокон увеличивается, и с этим связан парадоксальный факт: со временем эффективность HEPA не уменьшается, а растет. С другой стороны, при загрязнении уменьшается проницаемость фильтра, увеличивается его сопротивление, растет перепад давления на фильтре и, как следствие, уменьшается производительность прибора, в котором тот установлен. Если фильтр забился полностью и производительность прибора упала почти до нуля, единственный выход – заменить фильтр. Частота замены зависит от емкости фильтра. Этот показатель определяет, как много пыли сможет осадить HEPA, прежде чем перепад давления на нем станет критическим.

Теперь, когда мы имеем представление о HEPA-фильтре, соберем по пунктам принцип его работы:

  1. В фильтр попадает воздушный поток с пылинками разного размера, от 10 мкм и меньше
  2. Крупные частицы выходят из воздушного потока благодаря эффекту инерции, мелкие частицы – благодаря эффекту диффузии
  3. На фильтре оседают все частицы, которые вышли из потока и коснулись волокна
  4. На волокне частицы прочно удерживаются благодаря силам притяжения (Ван-дер-Ваальса)

Также соберем в одном месте все неочевидные факты о HEPA-фильтре:

  • HEPA-фильтр может задерживать частицы всех размеров
  • Пыль задерживается в HEPA-фильтре практически навсегда. Пылесосить HEPA бесполезно – только менять.
  • Со временем эффективность HEPA-фильтра только растет.

На этом пока все: мы рассказали про принципы осаждения и удержания мелкодисперсной пыли в HEPA-фильтрах. Если у вас есть вопросы, будем рады ответить на них в комментариях.

Фото фильтров взяты отсюда и отсюда.

Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты - 13

Автор: Тион

Источник

Author: admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о