Hepa-фільтр - що це таке, різновиди та принципи роботи, догляд за одноразовими і багаторазовими

9 січ. 2018 р.

Виробники побутової техніки активно впроваджують інноваційні розробки та технології у свою продукцію. Споживачам пропонуються більш досконалі рішення. Одним з популярних пристроїв серед фільтруючих приладів став фільтр HEPA. Він був винайдений в США у 40-х роках минулого століття – американські вчені працювали над створенням пристрою, здатного затримувати радіоактивні частинки на ядерних заводах. Зараз технічне рішення широко застосовується в різних галузях промисловості та в побуті.

Що таке HEPA-фільтр

Будь HEPA-фільтр – це високоефективний сучасний фільтруючий апарат. Основна функція полягає у видаленні з повітря дрібнодисперсних частинок, включаючи PM2,5 і PM10 з діаметром менше 2,5 і 10 мкм. Сама абревіатура HEPA – це скорочення від англійських слів High Efficiency Particulate Air або Absorption («високоефективна затримка часток»). HEPA не є маркою – це цілий клас повітряних фільтрів, що визначається національним та міжнародним стандартами.

Такий засіб утримання часток застосовується у виробництві вентиляційного обладнання, пилососів. Основна відмінність від інших аналогів полягає в тому, що для фільтрації частинкам не обов'язково застрявати в волокнах. Якщо порошинка стосується фільтрувального матеріалу, то цього цілком вистачить для ефективного осадження – це пов'язано з адгезією, аутогезией (самослипанием).

Як виглядає

Часто фільтр представляють у вигляді сачка або риболовної мережі: якщо фільтрується об'єкт перевищує розмір комірки, то він застряє. Такий механізм називається ефектом сита, або по-англійськи – straining. Що стосується HEPA-фільтру, то його основою є хаотично розташовані волокна різної товщини в межах 0,5-5 мкм. Відстань між волокнами одно 5-50 мкм. Діаметр дрібнодисперсних частинок коливається в межах декількох мікрон або навіть декількох часток мікрона. При цьому всі фільтри HEPA поділяються на:

Одноразові. Такі вироби складаються з паперу і скловолокна. Вони застосовуються у виробництві пилососів бюджетної категорії. Пропускна здатність частинок досягає 0,3 мкм.
Багаторазові. Вони виготовляються з фотопласта, який більш довговічний порівняно з папером. Такі фільтри можна мити. Ще їх називають Eptfe. Здатні затримувати забруднювачі розміром до 0,06 мкм.

Структура виготовлення

Що стосується структури, то вона виконана складанням в гармошку волокнистого матеріалу, розмір пір якого залежить від класу фільтра. Оцінка ефективності очищення повітря виражається в активних частинок, що виходять з приладу після проходження процесу фільтрації. Для виробництва застосовують папір, скловолокно або фотопласт. Волокна представляються у вигляді циліндрів, які розташовуються поперек повітряного потоку. Чим більше буде частка, тим більше ймовірність, що вона застрягне в волокнах.

HEPA-фільтр впливає на показник продуктивності агрегату. Чим менше площа засоби утримання частинок, тим більше величина опору. Маленькі елементи забиваються пилом за короткий відрізок часу, що негативно позначається на продуктивності агрегату. При цьому вони збивають з місця найдрібніші пилинки, які можуть просочитися назовні.

Щоб збільшити площу HEPA, з відфільтрованого матеріалу виготовляють «гармошку», яку надійно кріплять у жорстку раму. Частинки сміття розміром більше 1 мкм отріцатель впливають на ефективність системи очищення. Забитий сміттям HEPA-фільтр сприяє зниженню всмоктувальної сили агрегату, що призводить до перегріву електродвигуна. Для структури волокон актуальна і просочення антибактеріальними речовинами, що знищують осідають мікроорганізми, які стають без обробки розсадниками шкідливих бактерій і негативно впливають на здоров'я.

Де використовується фільтр тонкого очищення HEPA

Сьогодні в спеціалізованих магазинах можна знайти широкий асортимент побутової техніки, яка оснащена фільтр тонкого очищення HEPA. Правда, за рахунок його установки ціна обладнання підвищується, але це повністю виправдано ефективністю пристрою. Область застосування HEPA-фільтрів:

Широко застосовується HEPA-фільтр в пилососі для очищення повітря, що виходить від пилу, він знаходиться всередині приладу. На дорогій техніці такого типу встановлюють фільтри HEPA E10, E11, E12, H13, H14, U15. Найпоширенішим варіантом є перший. Такі фільтри мають невеликі розміри, але розраховані на великий і швидкісний повітряний потік.
Очищувачі повітря. Залежно від очищувача якість і розмір виробу змінюються. Фільтри високої очистки часто захищені від деформації міцним каркасом з пластику. Чим вища ефективність, тим більше HEPA-фільтр потребує надійної «броні». На якісних очисниках часто встановлюють HEPA Е11. Щоб виріб не деформувалося, воно повинно щільно прилягати до пластикового корпусу приладу.
Системи вентиляції. Припливні системи нерідко оснащуються фільтрацією, але в більшості випадків вони обмежуються тонким HEPA або префільтром. Нерідко використовується HEPA Е11, що затримує найдрібніші частинки забруднювачів, включаючи PM2,5 і PM10.

HEPA допомагає практично повністю позбавитися від надлишкової пилу, що піднімається в процесі прибирання квартири. Область його застосування широка, такий засіб утримання частинок можна зустріти:

у машинобудуванні;
аерокосмічної промисловості;
електронної промисловості;
фармацевтичних та медичних установах;
готелях;
повсякденному житті для прибирання житла від пилу;
на АЕС для очищення від радіоактивних аерозолів;
на харчових підприємствах.

HEPA-фільтр для порохотяга

Засіб утримання частинок такого типу може використовуватися тільки в тих моделях пилососів, конструкція яких передбачається ефективне очищення потоку повітря від крупного сміття. Ефективність фільтрації в деяких пилососах може досягати 99,95%. Фільтр тонкої очистки широко застосовується за рахунок відносно низької вартості, можливості швидкої заміни і високої міри очищення від механічних забруднень. Правда, домогтися 100-процентної чистоти в будинку не вийде. Часто в пилососах зустрічається комбінація HEPA-фільтра і тканинного або синтетичного мішка.

Класифікація за ступенем затримки пилу

Всі кошти тонкого очищення діляться на декілька класів в залежності від ступеня затримки дрібних частинок пилу, наприклад, фільтр HEPA 12, 13. У Російській Федерації вони регламентуються ГОСТом Р ЕН 1822-1-2010. Згідно з нього можна виділити, що одноразові паперові вироби відносяться до більш низького класу, ніж аналоги, виконані з фторопласту. Якщо ви помітили напис фільтр HEPA 13 або HEPA 10, то відразу ознайомтеся зі значеннями, наведеними в нижепредставленной таблиці:

Клас	Відсоток затримки пилу (ефективність)
E10	≥ 85
E11	≥ 95
E12	≥ 99,5
H13	≥ 99,95
H14	≥ 99,995
U15	≥ 99,9995
U16	≥ 99,99995
U17	≥ 99,999995

Ці пристрої діляться на класи за принципом локальної та інтегральної ефективності, тобто кількістю пропущених частив в окремій області та в цілому. Щоб визначити клас очищення, фільтри піддають випробуванню мелкодісперснимі аерозолями, а виходить з них потік повітря досліджується на кількість частинок з проникаючим розміром 0,1-0,3 мкм. Правильніше розділяти вироби на EPA, HEPA, ULPA, але користувачі звикли називати фільтри HEPA, оскільки такі системи очищення з'явилися раніше, ніж найменування остаточно розділилися.

Принцип роботи HEPA-фільтра

Такі пристрої призначені для затримки часток розміром не більше 1 мкм. Спеціальний вентилятор жене потік повітря, за рахунок чого на HEPA-фільтр сідають чужорідні частинки, включаючи такі алергени, як пилок рослин, спори грибів, пилові кліщі, шерсть тварин. Ефективність очищення залежить від товщини пристрою і діаметра волокна. Найкращий ефект досягається в закритих приміщеннях, де повітря проходить через HEPA кілька разів.

Якщо матеріал, з якого виконано засіб очищення, має високу питому провідність, то волокна заряджаються в повітряному потоці. У такому разі між частинками і волокнами з'являється сила електростатичного тяжіння – сила Кулона. Ефективність HEPA-фільтра від цього тільки зростає. Відстань між волокнами при осадженні мікрочастинок зменшується. Весь механізм очищення будується на трьох фізичних процесах:

зачеплення;
дифузії;
інерції.

Ефект зачеплення

Механізм зачеплення (англ. Interception) має найбільшу значення для осадження частинок, що мають максимальну проникаючу здатність. Під ними маються на увазі частинки з «проміжним» розміром, для яких інерція недостатньо велика, а дифузія працює відносно слабо. Пов'язано це з тим, що коливання їх траєкторії відносно лінії струму вже не такі сильні. Частка чіпляється за волокно, до неї чіпляється друга і т. д. При зачепленні під впливом статичної електрики відбувається прилипання до волокон як пили, так і інших дрібних частинок.

Описаний механізм працює у випадку, якщо частка наблизилася до поверхні волокна фільтруючого матеріалу на відстань рівну своєму радіусу. Такого дотику досить, щоб вона осіла. Ефективність механізму зачеплення залежить від розміру частинок. Чим вони більші, тим вище ймовірність, що вони торкнуться волокна. У цьому даний механізм схожий з ефектом сита.

Ефект інерції

Механізм інерції (англ. Impact) найбільше діє на великі частки розміром більше 0,3 мкм, які за рахунок великого діаметру не огинають волокна. Інерція визначає траєкторію руху і особливості поведінки великих частинок пилу. Враховуючи велику вагу, вони рухаються прямолінійно (т. к. не можуть швидко змінювати напрямок руху), в результаті чого стикаються з перешкодою і осаживаются на HEPA-фільтр. При високій потужності вони подрібнюються до розміру, потрібного для проникнення через пори фільтра.

Ефект дифузії

Найменші частинки з діаметром менше 0,1 мкм володіють невеликою масою і постійно знаходяться в броунівському русі (хаотичному). Їх криволінійна траєкторія коливається відносно лінії струму повітря, в ході чого частка вибивається з потоку. Далі відбувається її зіткнення з мікрофіброю і осадження на поверхні. Такий ефект називається дифузією (англ. Diffusion). Низька швидкість підвищує цей ефект, але знижує інерцію. Для відділення малих частинок потрібна низька швидкість, а великих – висока.

Як правильно використовувати

Особливе значення приділіть експлуатації HEPA, фільтр тонкої очистки прослужив якомога довше. Такий пристрій здатне затримувати як невеликі, так і великі частинки пилу, пух та інші великі забруднювачі, але використовувати його таким чином стане марнотратством. Великі забруднювачі швидко заб'ють волокна і суттєво зменшать ефективність засобу. Оптимально доповнювати HEPA-фільтр передфільтром або системою грубої очистки, яка затримуючи великі забруднювачі, продовжить ресурс роботи основного засобу.

У ході збирання з часом може з'явитися запах пилу, що виходить від відпрацювало свій ресурс HEPA. Якщо нового пристрою під рукою немає, то виникне питання, як почистити старий. Вирішити завдання можна тільки з багаторазової моделлю, про що повідомить буква «W» в назві виробу. Що стосується одноразового змінного аналога, то мочити його не можна, тому що під впливом вологи він деформується, і рішення проблеми одне – заміна.

Одноразові фільтри з целюлози

Кошти тонкого очищення, виконані з паперу (целюлози) – це одноразові. Назва говорить сама за себе, тобто після закінчення терміну їх дії, вони викидаються. Намагатися промити або просто почистити такі HEPA не варто, оскільки це приведе до їх деформації, зниження фільтруючих властивостей і появи на них цвілі. Непридатний до миття фільтр можна спробувати очистити продуванням повітря, але цей спосіб малоефективний. Багато пилові мікрочастинки не тільки затримуються між волокон, але і чіпляються за них, і навіть повністю проникають всередину.

Частинки, які знаходяться в глибині фільтрувальної тканини, видути і зовсім неможливо. Очищення таким способом тим ефективніше, чим менше клас кошти. Наприклад, є сенс очищати продувкою HEPA11, але аналог 13-го класу піддається цього способу гірше. Краще замінити старе засіб на нове, робиться це наступним чином:

скориставшись канцелярським ножем, позбавтеся від забитого пилюкою HEPA-фільтру, на це піде близько 10 хвилин;
виріжте по розміру контейнера новий витратний матеріал, покладіть на місце старого – вбудовуватися він повинен ідеально;
для закріплення, якщо вважаєте за потрібне, можете залити контур клеєм або силіконовим герметиком.

Багаторазові миються

Фільтр багаторазового використання, виконаний з волокон фторопласту, піддається очищенню, завдяки чому він довговічний. Промивають його під сильним струменем холодної води без застосування щіток, побутової хімії та інших миючих засобів. Просушується він при кімнатній температурі – процедура обов'язкова, оскільки вологий фільтр відмінне місце для розмноження бактерій, грибків. Багаторазове виріб має обмежений термін придатності, т. к. пори згодом забиваються. Очисні властивості в такому випадку повністю втрачаються, у результаті з'являється неприємний запах.

Скільки працює вихідний фільтр HEPA

Використання такого засобу тонкої очистки особливо актуально під час прибирання в будинку, господарі якого курять тютюн, в готелях, офісах, ресторанах, після виконаного ремонту і т. д. Що стосується експлуатаційного строку пристрою, то він залежить від конкретної моделі і догляду, тому дотримуйтеся рекомендацій виробника. Як тільки заявлений ресурс підійде до кінця, замініть пристрій. Якщо чищенні піддається дуже брудне повітря, то заміна проводиться частіше.

У середньому виробники рекомендують робити це раз на 1-3 роки, але якщо домочадці страждають алергією або захворюваннями легенів, то заміна повинна проводитися в три рази частіше. Розпізнати, що HEPA-фільтр забруднений, можна за кількома ознаками. Перш за все, це зниження потужності всмоктування агрегату та його нагрівання. На необхідність заміни засоби вказує і запах пилу, який виходить з пристрою.

Що робити якщо фільтр забруднився

Якщо ваша захист від пилу забилася, то вам слід спробувати очистити його (якщо це багаторазова модель) або замінити. Промивання проводиться під сильним струменем холодної води без використання миючих засобів, інакше вони можуть порушити структуру фільтруючого елемента. Дуже важливо після цього просушити пристрій. Дешевий одноразовий варіант краще відразу замінити. При цьому майте на увазі, що навіть багаторазовий пилозбірник HEPA рідко служить більше 2-х років, і навіть після ретельної промивки повністю видалити забруднення з нього не вийде.

Як вибрати пристрій з HEPA-фільтром

Вибір агрегату, оснащеного фільтром тонкого очищення, щоб він забезпечував належний рівень ефективності в домашніх умовах і не тільки, потрібно вести з урахуванням ряду критеріїв. Параметр ефективності залежить від:

діаметра волокон;
матеріалу їх виготовлення;
щільності упаковки.

Щоб ступінь уловлювання мікрочастинок з повітряного потоку влаштовувала вас, зверніть увагу на ціну і такі критерії вибору:

Розмір і площа фільтра. Чим більше HEPA за розміром площі, тим більше частинок пилу він здатний затримувати. Маленькі моделі забиваються на порядок швидше і незабаром доведеться або ретельно почистити їх (багаторазовий варіант) або замінити (одноразовий варіант).
Матеріал виготовлення. Більш довговічними є HEPA-фільтри, виконані з фторопласту, які можна мити. Одноразові кошти з паперу, скловолокна знайшли широке застосування у виробництві бюджетних пилососів завдяки низькій ціні. Чим тонші волокна матеріалу і щільніше вони упаковані, тим більше площа зіткнення з мікрочастинками і тим ефектніше осадження.
Складки. Переконайтеся, що вони рівномірно розподілені по всьому фільтру. Не повинно бути плотнорасположенных і занадто частих складок, які стануть перешкодою на шляху проходження повітряного потоку.
Клас очищення. Чим вище ця характеристика, тим більш крихким є фільтруючий матеріал. Часто з цієї причини HEPA-пристрої оснащуються пластиковим каркасом.
Просочення протимікробну розчином. Краще зробити вибір на користь агрегату з HEPA-фільтром, який оброблений таким розчином. Його перевага полягає в тому, що він здатний перешкоджати розмноженню мікробів.

Якщо ви збираєтеся замовити змінне засіб тонкого очищення, то переконайтеся, що виріб відповідає пилососа. Кожна компанія-виробник побутової техніки піклується про те, щоб HEPA до її пилососів купувалися тільки у неї. Тобто засіб тонкого очищення Samsung підійде тільки до агрегату цієї марки. Додатково огляньте поверхню змінного пристрою, на якій не повинно бути ніяких пошкоджень. При необхідності ви можете зробити HEPA-фільтр своїми руками, але краще сильно не економити і купити заводський виріб.

Небезпека застосування фільтра тонкої очистки повітря

HEPA має істотний недолік – пристрій може представляти загрозу для людського здоров'я. Ціна фільтруючих елементів нерідко невиправданим чином завищена як виробниками, так і продавцями, у зв'язку з чим споживачі намагаються економити. В результаті цього вони порушують норми та експлуатаційні терміни. Вони забувають, що чистка HEPA вирішує проблему частково, а неправильна мийка призводить до наступного: застряглі у волокнах частинки органічного походження сприяють розвитку на фільтрувальної тканини небезпечних цвілевих грибів.

При розмноженні грибка відбувається викид в навколишнє простір спір. Вони підхоплюються повітряним потоком і швидко розносяться по кімнатах, знаходячи новий субстрат для поселення і розвитку. Часто їм стає сама людина. Небезпека цвілевих грибів полягає в тому, що можуть сприяти формуванню і розвитку ракових захворювань, всіляких алергій. Якщо агрегат з HEPA застосовується вкрай рідко, то небезпека зростає в рази, адже поверхня з розмножуються грибами не піддається ніякому впливу.

Відео

HEPA фільтри систем вентиляції - короткий огляд