Все права защищены © 2024 ATMEEX
Информация на сайте
не является публичной офертой
Политика конфиденциальности
Информация на сайте
не является публичной офертой
Политика конфиденциальности
Что такое НЕРА-фильтр и его эффективность для очистки воздуха
Время прочтения: 8 минут
06.04.2023
06.04.2023
Как атомная промышленность повлияла на производство бытовой техники? Например, на уровень развития устройств, очищающих воздух, напрямую: разработчики ядерного оружия подарили человечеству возможность использовать в быту фильтры тончайшей очистки — HEPA.
В статье рассказываем, что такое HEPA-фильтр, как он чистит воздух, для каких видов загрязнений эффективен и поможет ли аллергикам облегчить симптомы заболевания.
В статье рассказываем, что такое HEPA-фильтр, как он чистит воздух, для каких видов загрязнений эффективен и поможет ли аллергикам облегчить симптомы заболевания.
Содержание
Принцип работы НЕРА-фильтра
HEPA — это обобщённое название технологии фильтрации и собственно фильтров, разработанных в 40-х годах XX века. Первоначально такие высокоэффективные фильтры применялись в ядерной промышленности в США для предотвращения распространения радиоактивных элементов.
HEPA — аббревиатура High Efficiency Particulate Absorption (англ. — «высокоэффективное удержание взвешенных частиц в воздухе»)
Советский аналог HEPA-фильтра разработал также в середине XX века учёный Игорь Васильевич Петрянов-Соколов, выходец из крестьянской семьи Нижегородской губернии. Отечественные фильтры такого класса носят название «фильтры Петрянова» (сокращённо — ФП).
Основная функция НЕРА-фильтра — удержание взвешенных частиц PM10, PM2.5, в том числе мельчайших, размером до 0,3 мкм. Подробнее об этих частицах и их вредном воздействии на организм человека читайте в нашей статье «PM частицы в воздухе: что это такое и чем опасны PM2.5 и PM10».
НЕРА-фильтр представляет собой конструкцию из корпуса и фильтрующего материала, сложенного в виде гармошки. Корпус может быть выполнен из металла или пластика, а сам фильтр — это обычно стекловолокно или полимерное волокно.
Строение HEPA-фильтра
Сверхтонкий материал фильтра состоит из волокон толщиной от 0,5 до 6,5 микрон, при этом расстояние между нитями может достигать 50 микрон — то есть это довольно «рыхлая» структура.
Совершенно справедливо встаёт вопрос: каким образом мельчайшие частицы удерживаются фильтром, если структура материала — крупное «сито», которое должно «пропускать» взвешенные частицы? Иными словами, как частицы размером менее 0,3 микрона, 1 микрон и даже 10 микрон могут фильтроваться материалом с расстоянием между волокнами до 50 микрон?
Ответ кроется в действии нескольких физических процессов и явлений: адгезии и аутогезии, инерции, диффузии и электростатического притяжения.
HEPA фильтруют мельчайшие частицы отнюдь не по принципу «сита». Принцип их работы построен на изменении линий воздушных потоков и возможности взаимодействия частиц с волокнами. Частицы встречают преграду в виде микронитей, меняют траекторию, огибают препятствия и при соприкосновении с волокнами навсегда «прилипают» к ним.
Рассмотрим подробнее, как это происходит, на примере указанных выше процессов.
Механизмы фильтрации
1
Адгезия — эффект «склеивания» или «прилипания» частиц к волокнам под действием силы Ван-дер-Ваальса. Это сила межмолекулярного и межатомного взаимодействия, которая способствует адгезивному прилипанию частиц размером до 10 мкм под давлением более 600 Па. Частицы и волокна при этом становятся фактически неотделимы друг от друга.
2
Аутогезия — процесс, аналогичный адгезии, но в отношении однородных тел. Аутогезия обеспечивает налипание частиц-загрязнителей друг на друга. Оба процесса участвуют в создании эффекта зацепления и работают для частиц любых размеров, однако для более крупных частиц этот эффект выражен ярче.
3
Инерция отвечает за удержание частиц размером от 0,3 мкм. Имея достаточный вес, такие частицы способны выбиваться из воздушного потока, в результате чего они сталкиваются с преграждающими путь волокнами и «прилипают» к ним. Чем больше скорость движения частиц, тем более выражен этот эффект.
4
Диффузия важна для фильтрации более мелких частиц размером до 0,1 мкм. Процесс протекает под действием броуновского движения — хаотичного движения частиц в пространстве. Скорость воздушного потока в этом случае оказывает обратный эффект, по сравнению с инерцией: чем выше скорость, тем менее выражен эффект диффузии.
5
Электростатическое притяжение основано на действии закона Кулона: нити и частицы с разноимёнными зарядами притягиваются друг к другу.
Механизмы фильтрации, которые используют в технологии HEPA
Что происходит с частицами среднего размера
Более крупные частицы удерживаются фильтром благодаря инерции, самые мелкие — в основном в результате диффузии. Сложнее всего фильтру работать с частицами среднего размера — от 0,1 до 0,3 мкм. Это частицы с максимальной проникающей способностью, именуемые MPPS. Они практически не способны «приклеиваться» к волокнам, и их удержание происходит только благодаря аутогезии — «прицеплению» к другим частицам, более мелким или более крупным.
Что происходит, когда фильтр «забивается»
Частицы-загрязнители, проходя через фильтр и задерживаясь на нём, с течением времени настолько плотно окутывают материал, что его площадь увеличивается. Это благоприятно сказывается на фильтрующей способности «гармошки», ведь в результате частицам становится проще «притянуться» к уже накопленным на фильтре загрязнениям.
Таким образом, с одной стороны, эффективность HEPA-фильтра со временем должна увеличиваться. С другой стороны, слой осевших на фильтре частиц препятствует прохождению воздушного потока, поэтому пропускная способность фильтрующего материала снижается. Иными словами, снижается производительность прибора, который оснащён HEPA-фильтром.
В процессе эксплуатации эффективность удержания частиц HEPA-фильтром растёт, однако пропускная способность фильтрующего материала снижается, именно поэтому так важно своевременно менять фильтры в устройствах, соблюдая баланс эффективности и производительности
Как НЕРА-фильтры чистят воздух
Резюмируем всё вышесказанное, чтобы наглядно показать, каким образом работают HEPA-фильтры для очистки воздуха.
1
HEPA-фильтр работает не по принципу «сита», а благодаря управлению воздушными потоками и взаимодействию частиц.
2
Частицы разного размера вместе с воздушным потоком проходят через фильтрующий материал.
3
Крупные частицы размером более 0,3 мкм осаживаются на фильтре в основном благодаря инерции.
4
Мелкие частицы размером менее 0,1 мкм осаживаются на фильтре в основном благодаря диффузии.
5
На частицы любого размера, в том числе на частицы с максимальной проникающей способностью размером от 0,1 до 0,3 мкм, действует адгезия, аутогезия и силы электростатического притяжения.
6
Со временем эффективность удержания частиц HEPA-фильтром возрастает.
7
Частицы фактически «намертво» приклеиваются к фильтрующему материалу, удалить их невозможно, поэтому HEPA-фильтры не подлежат чистке, их необходимо своевременно менять, чтобы сохранить производительность прибора.
HEPA-фильтр способен улавливать частицы любого размера, но наиболее эффективен для удержания мельчайших тонкодисперсных частиц. Чтобы предотвратить преждевременный износ HEPA, в приборе должен быть предусмотрен каскад фильтров. HEPA-фильтру в этом случае предшествует префильтр и/или фильтры класса F, которые удерживают более крупные частицы.
Хотите дышать свежим и чистым воздухом без пыли и аллергенов?
Получите консультацию прямо сейчас!
Получите консультацию прямо сейчас!
Мы перезвоним и расскажем, как защитить дом от пыли, аллергенов, запахов и как в этом поможет приточный очиститель воздуха ATMEEX AIRNANNY, а также подберём модель для решения ваших задач
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности
Классы и характеристики НЕРА-фильтров
В России производство и эксплуатация фильтров HEPA в различных сферах регламентируются нормативными документами — ГОСТами:
- ГОСТ Р ЕН 1822-1-2010 «Высокоэффективные фильтры очистки воздуха ЕРА, HEPA и ULPA»,
- ГОСТ Р ЕН 779-2014 и EN 779:2012 «Фильтры очистки воздуха общего назначения. Определение технических характеристик»,
- ГОСТ Р 51251-99 «Фильтры очистки воздуха. Классификация. Маркировка».
В международной классификации различают 5 классов фильтрации по технологии HEPA: H10, H11, H12, H13 и H14. Нумерация идёт по возрастающей эффективности: HEPA14 удерживают максимальное количество тонкодисперсных частиц. Данные по классам представлены в таблице ниже.
Эффективность очистки оценивается по показателю улавливания частиц MPPS с максимальной проникающей способностью. Мы уже отмечали выше, что именно эти частицы размером 0,1 до 0,3 мкм составляют сложность для улавливания фильтрами, поскольку слабо поддаются действию физических законов, необходимых для фильтрации.
MPPS — это частицы с максимальной проникающей способностью, отфильтровать которые сложнее всего. Можно с уверенностью сказать, что 100-процентная эффективность HEPA-фильтра невозможна именно по причине присутствия в воздухе частиц MPPS.
HEPA способны фильтровать воздух, пропуская не более 0,005% тонкодисперсных частиц. Их применяют в чистых комнатах — пространствах, в которых искусственным образом поддерживается определённый микроклимат и максимально возможная степень стерильности.
Существуют и более мощные фильтры, которые относятся к классу ULPA и удерживают до 99,999995% частиц. Такие воздушные фильтры тончайшей очистки применяют в сферах со сверхвысоким стандартом стерильности.
От каких загрязнений помогают НЕРА-фильтры
НЕРА-фильтры всех классов успешно справляются с большей частью витающих в воздухе загрязнений, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни. Это пыль, шерсть животных и частицы насекомых, продукты сжигания топлива, вредные выбросы производств и транспорта, пыльца, споры грибов и плесени.
В таблице ниже приведены размеры мельчайших частиц-загрязнителей.
Напомним, что HEPA улавливают частицы размером менее 0,1 мкм, и мы видим, что они способны задерживать даже бактерии и вирусы, хотя не являются специфическим средством для дезинфекции.
Одновременно с этим возникает вопрос: не могут ли воздушные фильтры сами стать источником распространения инфекции? Об этом и о правильном уходе за HEPA читайте в нашей статье «Могут ли бактерии и плесень расти на фильтрах HEPA?».
Единственное, что НЕРА-фильтры не способны улавливать, — это летучие органические соединения, к которым относятся неприятные запахи и вредные для организма человека газы. Для борьбы с такого вида загрязнениями разработаны другие виды фильтров: фотокаталитические и угольные. Первые действуют по принципу разложения вредных частиц и газов на безопасные органические соединения, а вторые впитывают неприятные запахи.
Поможет ли НЕРА-фильтр при аллергии
Из таблицы, приведённой выше, видно, что размер самых распространённых аллергенов — от 1 микрона. Это в десятки раз больше размера мельчайших частиц, которые отфильтровывает HEPA (менее 0,1 микрона).
Безусловно, НЕРА-фильтр любого класса способен эффективно очистить воздух от основных аллергенов:
- пыли с частичками хитина пылевых клещей и их экскрементами,
- шерсти животных, на которой содержится аллергенный белок,
- скоплений пыльцы и пыльцевых зёрен.
Шкала размеров мельчайших частиц
Единственный момент, который следует учитывать аллергикам при использовании устройств с HEPA-фильтром: этой группе людей нужно более внимательно относиться к обслуживанию приборов и своевременной замене фильтров. Если производитель рекомендует менять фильтр 1–2 раза в год, то аллергику лучше это делать в два раза чаще.
О пыльцевой аллергии и других способах, кроме очищения воздуха, которые могут облегчить её симптомы, читайте в нашей статье «Аллергия на пыльцу растений: причины появления и как облегчить симптомы заболевания».
Хотите дышать свежим и чистым воздухом без пыли и аллергенов?
Получите консультацию прямо сейчас!
Получите консультацию прямо сейчас!
Мы перезвоним и расскажем, как защитить дом от пыли, аллергенов, запахов и как в этом поможет приточный очиститель воздуха ATMEEX AIRNANNY, а также подберём модель для решения ваших задач
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности
В каких устройствах применяются НЕРА-фильтры
НЕРА-фильтры используют в чистых комнатах со специфическим микроклиматом, в сфере атомной промышленности, при производстве электроники, в медицине.
Кроме того, одна из главных областей применения НЕРА-фильтров — вентиляционно-климатические системы, которые функционируют в помещениях, в транспорте, на производстве.
Среди бытовых приборов, оснащённых НЕРА-фильтрами, чаще всего встречаются пылесосы, воздухоочистители, климатические комплексы.
К устройствам с воздушным НЕРА-фильтром, которые эксплуатируются ежедневно в обычной жизни, относятся компактные приточные воздухоочистители наподобие AIRNANNY A7. Это комплексное климатическое устройство, предназначенное для оптимизации микроклимата в помещении: дома или в офисе.
AIRNANNY A7 забирает уличный воздух, пропускает его через каскад фильтров, очищая от пыли, аллергенов и других загрязнений, подогревает до комфортной температуры и мягко увлажняет с помощью встроенного ультразвукового увлажнителя.
Принцип работы приточного воздухоочистителя AIRNANNY A7
Система фильтров приточного воздухоочистителя включает префильтр, HEPA-фильтр класса Н11, а также угольный или фотокаталитический фильтр в зависимости от модели устройства.
Главное отличие AIRNANNY A7 от обычных воздухоочистителей — в принудительной подаче воздуха в квартиру. Приточная вентиляция нормализует микроклимат: обеспечивает поступление свежего воздуха и способствует удалению углекислого газа и теплоизбытков через вентиляционные отверстия на кухне и в санузлах. Это происходит под давлением, которое возрастает в помещении с притоком воздуха извне.
Таким образом, приточный воздухоочиститель AIRNANNY A7, оснащённый HEPA-фильтром, не только очищает воздух от вредных мельчайших частиц PM, аллергенов, запахов, но и способствует установлению благоприятного микроклимата в помещении, который характеризуется свежестью, комфортной температурой и достаточной увлажнённостью.
Ответьте на 5 вопросов и узнайте, как наладить микроклимат у вас дома
- Статью подготовила редакционная команда ATMEEX
Хотите поблагодарить за статью? Поделитесь в социальных сетях!
А также оставьте комментарий, нам важно ваше мнение.
А также оставьте комментарий, нам важно ваше мнение.
Рекомендуем к прочтению
Комментарии
Хотите дышать свежим и чистым воздухом без пыли и аллергенов?
Получите консультацию прямо сейчас!
Мы перезвоним и расскажем, как защитить дом от пыли, аллергенов, запахов и как в этом поможет приточный очиститель воздуха ATMEEX AIRNANNY, а также подберём модель для решения ваших задач
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности