Что такое НЕРА фильтр

Все фильтры тонкой очистки делятся на категории в зависимости от их способности улавливать мельчайшие частицы пыли. Данная классификация представлена в стандарте prEN 1822/ prDIN 24183.

Что такое НЕРА-фильтр и его эффективность для очистки воздуха

Как могло повлиять развитие атомной промышленности на производство бытовой техники? Например, именно атомные технологии непосредственно повлияли на эволюцию очистителей воздуха, так как разработчики ядерного оружия внесли свой вклад в создание фильтров ультратонкой очистки — HEPA-фильтров, ставших доступными для использования в быту.

В этой статье подробно рассматривается, что такое HEPA-фильтр, как он очищает воздух, против каких загрязнителей он эффективен и сможет ли он помочь людям, страдающим от аллергий, улучшить их состояние.

1. Принцип работы НЕРА-фильтра
2. Как НЕРА-фильтры очищают воздух
3. Классификация и характеристики НЕРА-фильтров
4. От каких загрязняющих веществ защищают НЕРА-фильтры
5. Эффективность НЕРА-фильтра при аллергиях
6. Где применяются НЕРА-фильтры

Принцип работы НЕРА-фильтра

HEPA — это собирательное наименование для технологии фильтрации и самих фильтров, которые были разработаны в 1940-х годах XX века. Первоначально такие фильтры с высокой эффективностью использовались в ядерной промышленности в США для предотвращения распространения радиоактивных частиц в воздухе.

Аббревиатура HEPA расшифровывается как High Efficiency Particulate Air (англ. — высокоэффективная фильтрация частиц в воздухе).

Советский аналог HEPA-фильтра был создан в середине XX века учёным Игорем Васильевичем Петряновым-Соколовым, уроженцем крестьянской семьи Нижегородской губернии. В России аналогичные фильтры получили название фильтры Петрянова (сокращённо — ФП).

Главная задача НЕРА-фильтра заключается в улавливании взвешенных в воздухе частиц, таких как PM10, PM2.5 и даже более мелких частиц, размером до 0,3 микрона. Более подробно о вредном воздействии этих частиц можно узнать из нашей статьи «PM частицы в воздухе: что это такое и чем опасны PM2.5 и PM10».

НЕРА-фильтр представляет собой конструкцию, состоящую из корпуса и фильтрующего материала, сгруппированного в виде гармошки. Корпус может быть выполнен как из металла, так и из пластмассы, тогда как сам фильтрующий материал чаще всего это стекловолокно или полимерное волокно.

Фильтрующий материал состоит из волокон, ширина которых варьируется от 0,5 до 6,5 микрон, а промежутки между нитями могут достигать 50 микрон, что создает достаточно рыхлую структуру.

Вопрос о том, как именно фильтр удерживает мельчайшие частицы, возникает логически, поскольку такая структура напоминает крупное сито, которое, как кажется, должно пропускать взвешенные частицы. Как же тогда частицы размером менее 0,3 микрона, 1 микрон и даже 10 микрон могут задерживаться фильтром, в котором расстояние между волокнами достигает 50 микрон?

Ответ кроется в нескольких физических процессах и явлениях: адгезии и аутогезии, инерции, диффузии и электростатическом притяжении.

HEPA-фильтры не фильтруют мельчайшие частицы по принципу сита. Их работа основана на изменении направления воздушных потоков и возможности взаимодействия частиц с волокнами. Частицы, проходя сквозь фильтр, сталкиваются с волокнами, меняют направление, оборачиваются вокруг препятствий и, соприкасаясь с волокнами, прилипают к ним навсегда.

Давайте рассмотрим эти процессы подробнее.

Механизмы фильтрации

Адгезия — это эффект прилипания частиц к волокнам под воздействием силы Ван-дер-Ваальса. Это межмолекулярное и межатомное взаимодействие, способствующее прилипанию частиц размером до 10 микрон при давлении выше 600 Па. При этом частицы и волокна становятся фактически неотделимыми друг от друга.

Аутогезия — это процесс, схожий с адгезией, но применительно к однородным телам. Аутогезия способствует соединению частиц-загрязнителей друг с другом. Оба процесса создают эффект зацепления и оказывают влияние на частицы любых размеров; однако, для более крупных частиц этот эффект выражен заметнее.

Инерция — этот механизм отвечает за удержание частиц размером от 0,3 микрона. Частицы, обладая достаточной массой, способны выбиваться из потока воздуха, что приводит к их столкновению с волокнами и прилипанию к ним. Чем выше скорость движения частиц, тем более выражен эффект инерции.

Диффузия имеет большую значимость для фильтрации еще более мелких частиц размером до 0,1 микрона. Этот процесс происходит благодаря броуновскому движению — хаотичному перемещению частиц в пространстве. Стоит отметить, что скорость воздушного потока тут умножает обратный эффект по сравнению с инерцией: чем выше скорость, тем менее заметен эффект диффузии.

Зачем нужен НЕРА фильтр?

Как следует из названия, фильтр предназначен для очистки воздуха от пыли. Непосредственно НЕРА-фильтр отличается от обыкновенного тем, что он устанавливается в пылесосе на пути выхода воздуха, а не на этапе его входа. Это значит, что он полностью очищает воздух, выходящий из пылесоса от мельчайших частиц пыли, которые могут содержать аллергены (такие как пыльца, споры грибов, шерсть и перхоть домашних животных, пылевые клещи и так далее), тем самым сохраняя окружающую среду чистой.

Использование НЕРА-фильтра значительно снижает уровень пыли, которая поднимается в воздух во время уборки квартиры. Наличие такого фильтра в пылесосе считается обязательным для тех, кто живет с людьми, страдающими от астмы или другими формами аллергии.

Необходимость использования НЕРА-фильтров зародилась на Западе с целью улучшения воздуха в медицинских учреждениях, но позже они нашли более широкое применение. Фильтры НЕРА нашли свое место в различных областях, таких как:

• в электронной промышленности, где необходимо поддерживать чистоту в помещениях с установленным оборудованием;
• в машиностроении и аэрокосмической отрасли;
• в медицине и фармацевтике;
• на предприятиях пищевой промышленности;
• на атомных электростанциях для очистки от радиоактивных аэрозолей;
• в гостиницах и отелях;
• в нашей повседневной жизни, чтобы очищать воздух от пыли в квартирах.

Какие бывают НЕРА фильтры?

Все фильтры тонкой очистки могут классифицироваться по нескольким критериям:

Необходимо отметить, что НЕРА фильтры бывают одноразовыми и многоразового использования.

Одноразовые фильтры НЕРА изготавливаются из бумаги и стекловолокна. Они чаще всего используются в более доступных моделях пылесосов, так как себестоимость таких фильтров невысока, они надежно задерживают частицы пыли вплоть до 0.3 микрона.

Многоразовые фильтры НЕРА изготавливаются из фторопласта, что позволяет мыть такие фильтры и значительно увеличивает их срок службы по сравнению с бумажными. Эти фильтры известны под аббревиатурой ePTFE (от expanded Poly Tetra Fluor Ethylene) и способны задерживать более мелкие частицы размером до 0,04–0,06 микрон.

Все фильтры тонкой очистки делятся на категории в зависимости от их способности останавливать мельчайшие частицы пыли. Эта классификация представлена в стандарте prEN 1822/ prDIN 24183.

Класс HEPA фильтра	Процент задержки пыли
HEPA 10	85%
HEPA 11	95%
HEPA 12	99.5%
HEPA 13	99.95%
HEPA 14	99.995%
HEPA 15	99.9995%
HEPA 16	99.99995%

Это наиболее важная характеристика, на которую стоит обращать внимание при приобретении пылесоса или дополнительного фильтра. Следует обратить внимание на то, что одноразовые бумажные фильтры соответствуют более низкому классу по стандарту prEN 1822/ prDIN 24183 в сравнении с фильтрами, сделанными из фторопласта.

Как работает HEPA-фильтр?

Мы привыкли считать, что фильтры представляют собой сетку, способную задерживать частицы, размер которых превышает ячейку. Однако с HEPA-фильтрами дело обстоит иначе: в них процесс очистки осуществляется за счет трех физических эффектов.

1. Эффект диффузии. Из-за сравнительно небольшого размера, частицы ведут себя хаотично. Таким образом, двигаясь в потоке воздуха, они сталкиваются с волокнами и задерживаются на них.
2. Эффект инерции. Поток воздуха огибает волокна, но более тяжелые частицы не могут быстро изменить направление движения, поэтому они оседают на волокнах.
3. Эффект зацепления. Когда частица задерживается на волокне, следующая может прилипнуть к ней. Таким образом, частицы, которые не были пойманы первыми двумя способами, попадают в ловушку третьего.

Как часто нужно менять HEPA-фильтры?

Однако, конечно, это происходит лишь до определенного предела. По мере использования пропускная способность фильтра заметно снижается, что негативно влияет на эффективность работы самого устройства. Например, у пылесоса может значительно упасть мощность всасывания.

HEPA-фильтры, в силу своей конструкции, как правило, являются одноразовыми. Это значит, что их нельзя попросту пропылесосить, поскольку в таком случае будут удалены только крупные загрязнения. Мыть такие фильтры под водой также не рекомендуется — это нарушает их структуру. Поэтому единственным решением остается смена фильтра — в зависимости от интенсивности использования, это следует делать как минимум раз в 1-2 года.

HEPA против угольного фильтра: целевые загрязнители и эффективность

HEPA и угольные фильтры предоставляют разные возможности для очищения воздуха от загрязнений. Несмотря на это, каждый из них имеет свои особенности применения. Угольные фильтры отлично устраняют пары и запахи, однако они неэффективны в удержании мелких частиц. Таким образом, для решения проблем с разными загрязнителями иногда требуется использование обеих технологий фильтрации одновременно.

Вот краткое сравнение HEPA и угольных фильтров в плане целевых загрязнителей и их эффективности:

1. HEPA против угольного фильтра

Эффективность:

• Настоящие HEPA-фильтры уловляют 99.97% частиц размером 0.3 микрометра.
• Эффективность HEPA-фильтров для более крупных частиц и частиц размером менее 0.3 микрометра снижается, но они всё равно остаются высокоэффективными.

Целевые загрязнители:

• HEPA-фильтры специально нацелены на вещества, такие как пыльца, вирусы, плесень и переносимые по воздуху аллергены.
• Они эффективно улавливают разнообразные частицы, начиная с более крупных и заканчивая 0.3 микрометром.
• HEPA-фильтры не способны улавливать газы, химические пары и запахи.

Устройства:

• HEPA-фильтры наиболее широко используются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования, а также в пылесосах для повышения качества воздуха внутри помещений за счёт удаления частиц.

2. Угольный фильтр против HEPA

Эффективность:

• Угольные фильтры работают в значительной степени в зависимости от таких факторов, как объем активированного угля, время контакта с загрязнителями и скорость воздушного потока через сам фильтр.
• Эти фильтры обладают большой площадью поверхности, что позволяет им эффективно абсорбировать газы и запахи.

Целевые загрязнители:

• Угольные фильтры имеют высокую способность улавливать запахи, пары и газы.
• Они также очень эффективны в устранении запахов от приготовления пищи, дыма и химических веществ, переносимых воздухом.

Использование:

• Угольные фильтры часто применяются в автономных очистительных устройствах, а также в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, где проблемы с запахами могут составлять серьезную проблему.
• Часто их используют совместно с HEPA-фильтрами в очистителях воздуха, чтобы достичь комплексных очистительных эффектов.

3. Комбинирование:

HEPA и угольные фильтры часто работают в тандеме, что улучшает технологию очистки воздуха. Этот подход обеспечивает одновременное устранение газообразных загрязнителей и частиц, создавая комплексное решение для повышения качества воздуха внутри помещений.

4. Замена фильтров:

• Фильтры HEPA требуют регулярной замены для поддержания своей эффективности.
• Угольные фильтры также необходимо часто заменять, так как они предназначены для удаления газов и запахов.

5. Обслуживание:

Для оптимальной работы как HEPA, так и угольные фильтры требуют регулярного обслуживания. Это включает в себя промывку фильтров, их чистку пылесосом и замену согласно рекомендациям производителя.

Максимизация качества воздуха в вашем помещении

Для создания здоровой и комфортной обстановки важно обеспечить максимальное качество воздуха в помещениях. Для достижения желаемого результата следуйте рекомендациям:

1. Регулярно меняйте фильтры.
2. Используйте качественные воздушные фильтры.
3. Проветривайте свое пространство.
4. Пользуйтесь очистителями воздуха.
5. Не курите в помещении.
6. Контролируйте уровень влажности.
7. Регулярно проводите уборку и вытирайте пыль.
8. Во время уборки используйте естественную вентиляцию.
9. Обслуживайте систему вентиляции и кондиционирования.
10. Предпочитайте органические чистящие средства.

Систематическое использование этих стратегий в сочетании с соответствующим техническим обслуживанием может помочь создать более здоровую окружающую среду за счёт улучшения качества воздуха. Активное внимание к уходу за оборудованием ключ к долгосрочным выгодам.

Как работает фильтр

Хотя на первый взгляд принцип работы HEPA-фильтра кажется простым, он основывается на сложных физических эффектах, что делает его эффективным средством очистки воздуха. Разберёмся подробнее в том, каким образом ведет себя этот страж чистоты.

Фильтрация с помощью HEPA основана на трех ключевых физических процессах: диффузии, инерции и зацеплении. На первый взгляд эти термины могут показаться сложными, однако по своей сути они довольно просты.

Диффузия — это процесс, при котором мельчайшие частицы загрязняющих веществ, ведя себя хаотично, сталкиваются с волокнами фильтра и оседают на них. Данный процесс особенно эффективен для самых мелких частиц, размер которых настолько мал, что их движение напоминает не упорядоченное, а случайное.

Инерция — этот эффект работает на более крупные и тяжелые частицы, которые не могут легко изменить своë направление. В результате они врезаются в волокна и остаются на них. Иными словами, они не способны «поворотиться» за потоком воздуха в то время, как меньшие частицы легко меняют направление.

Зацепление — это механизм, при котором частицы, уже застрявшие на волокнах фильтра, становятся своего рода ловушкой для новых, следовательно, эффективность фильтра увеличивается со временем. Тем не менее, это также постепенно приводит к снижению его пропускной способности.

Со временем на фильтрующем элементе скапливается всё больше и больше частиц, что, естественно, приводит к уменьшению потока воздуха, проходящего через фильтр. Это не только снижает эффективность очистки, но и создает дополнительную нагрузку на устройства, в которых установлены фильтры, например, на пылесосы, вынуждая их работать более напряженно и сокращая их срок службы.

Можно ли мыть HEPA-фильтр?

Многих пользователей домашней техники интересует возможность очистки HEPA-фильтров, особенно когда речь идет о поддержке чистоты воздуха в их домах. Важно понимать, что большинство HEPA-фильтров созданы для одноразового использования и не предназначены для мытья водой.

Причина, по которой не рекомендуется мыть HEPA-фильтры, заключается в том, что механическое воздействие (например, обдув или стряхивание) может лишь удалить крупные видимые частицы загрязнений на поверхности, не затрагивая более мелкие частицы, глубоко задержанные в структуре фильтра. Кроме того, использование воды может нарушить структуру фильтра, повредив его и сделав непригодным для дальнейшего использования из-за изменения расположения волокон.

Тем не менее, существуют HEPA-фильтры, предназначенные для многократного использования, как правило, отмеченные буквой W, указывающей на их возможность мытья. Они созданы так, чтобы выдерживать очистку водой без потери своих функциональных качеств. Очищать такие фильтры следует под проточной холодной водой, избегая применения чистящих средств или щеток. Сушка таких фильтров должна проходить естественным образом при температуре комнатной температуры, без воздействия прямых источников тепла или солнечного света.

Важно различать одноразовые и многоразовые HEPA-фильтры, чтобы эффективно очищать воздух и берегать используемые устройства. Правильный уход за HEPA-фильтрами способствует поддержанию чистоты воздуха в вашем доме и помогает избежать повреждений, что может привести к необходимости дорогостоящего ремонта бытовой техники.