Hepa фильтр вред и польза
Сегодня очень сложно найти такое жилище, по крайней мере, в городах, где хозяева не пользовались бы пылесосом. Социально неблагополучный контингент в расчет брать не будем. Пылесосы используют и на предприятиях, например, гостиничного типа и даже на производствах. И за все время своего существования этот вид бытовой техники совершенствовался. Появились пылесосы для разных типов уборки (для сухой и для влажной), пылесосы, которые проводят очистку поверхностей паром и даже роботы пылесосы. Усиливалась их мощность и производительность. Но кроме заботы о качественной чистке поверхностей, производители стали беспокоиться и о качестве выдуваемого воздуха.
В старых моделях пылесосов выходящий воздух нередко содержал довольно большое количество пыли, которая кружила по помещению, а затем снова оседала на свое место. Для предотвращения подобного эффекта стали применять систему фильтрации выходящего воздуха. Как всегда решение проблемы подсказала оборонная промышленность. С американских предприятий ядерной промышленности в быт перекочевали фильтры тонкой очистки воздуха — hepa фильтры.
Что такое выходной HEPA фильтр?
Выходной HEPA фильтр изготавливается из волокнистых материалов, волокна которых имеют диаметр 0,5-2 микрометра. Как правило, в качестве сырья при изготовлении используют целлюлозу с добавлением стеклоткани (по сути – это доработанная бумага) или такой материал, как фторопласт.
Благодаря волокнистой структуре и особому расположению волокон, мельчайшие частички пыли, которые проходят сквозь пылесборник пылесоса, застревают в фильтрах выходящего воздуха. В зависимости от размера задерживаемых частичек, фильтрам присевается цифирный индекс, обозначающий класс фильтра. Самый низкий класс имеет фильтр HEPA 10. Самый высокий – 14, во всяком случае, фильтры более высокого класса если и есть, то в быту не используются.
В зависимости от класса, находится способность фильтров задерживать то или иное количество частиц (в процентах). Так, например, «десятка» способна задержать до 85% пылевых частиц, которые находятся в выходящем воздухе. Ну, а номер 14-й, по утверждениям производителей, задерживает 99,999995% проходящих сквозь него пылинок. Наиболее распространены в быту HEPA фильтр h12 и 13.
Для того чтобы сделать такой фильтр достаточно компактным для размещения в пылесосе, но одновременно обеспечить достаточную площадь поверхности, его делают в форме гармошки.
Нужен ли нам HEPA фильтр?
Вдумчивый человек, несомненно, задастся вопросом: для чего вставлять в пылесос HEPA фильтр, если производители этой бытовой техники убеждают в надежности и эффективности основного пылеулавливателя (мешок, контейнер и прочие)?
Дело в том, что производители гарантируют мощное всасывание и удаление с любой поверхности даже самой мелкой пыли, однако, частицы микроскопических размеров в большинстве своем все же попадают в потоки выходящего воздуха. Фильтры системы HEPA призвать улавливать именно их. Особенно это актуально в таких случаях:
- Во время уборки в домах, хозяева которых курят табак. Также пылесос с таким фильтром будет эффективен в гостиницах, ресторанах, офисах, где курят не в специально отведенных для этого местах. Кроме того, использование выходного фильтра данной системы может дать хорошие результаты при уборке мест для курения. Ведь вытяжки удаляют только те частицы табачного дыма (а любой дым состоит из твердых микрочастиц), которые находятся в воздухе. Однако множество этих частиц, а также капельки смол оседают на полу и стенах. Вот их и можно удалить с помощью пылесоса, имеющего фильтр HEPA h13
- Во время уборки помещений, в которых производился ремонт. Ведь во время капитального ремонта на поверхностях и воздухе скапливается мельчайшая пыль, оседают некоторые химические соединения, содержащиеся в красках, клеях и так далее. Вся эта химия, особенно дешевая, очень негативно может повлиять на здоровье обитателей помещения, животных и даже соседей
- В домашней пыли, содержащей огромное количество органики (ороговевшие частички кожи, чешуйки волос и прочие) обитает множество живых организмов. Например, пылевые клещи. Сами по себе они для человека угрозы не представляют, но вот продукты их жизнедеятельности могут привести к возникновению или усилению различных заболеваний. Именно эти продукты и пытается отфильтровывать выходной воздушный фильтр тонкой очистки HEPA
Как видите, польза от фильтров данной системы есть. Во всяком случае, теоретически. Однако, как и любая другая технология, HEPA фильтры требуют грамотной эксплуатации и, конечно же, соблюдения определенных условий во время покупки.
Как правильно пользоваться фильтрами HEPA
- Фильтры HEPA, изготовленные из бумаги (целлюлозы) являются одноразовыми. То есть, по истечении ресурса их нужно выбрасывать, а не пытаться их чистить или даже мыть. Мытье бумажных фильтров приводит к их порче, снижению фильтрующих свойств и способствует появлению на них плесени. Не моющийся выходной HEPA фильтр можно очищать продувкой воздухом. Однако такая очистка малоэффективна. Дело в том, что многие пылевые микрочастицы не просто задерживаются между волокон фильтрующей ткани, но цепляются за них и даже могут частично или полностью проникать внутрь самого волокна. Кроме того, частицы, находящиеся в глубине фильтроткани и вовсе не выдуваются. Очистка воздухом будет тем эффективнее, чем меньше класс фильтра. Например, имеет некоторый смысл очищать подобным образом фильтр HEPA 11, а вот фильтр 13 класса поддается продувке хуже.
- Мыть можно только фильтр моющийся. О том, можно ли мыть HEPA фильтр, свидетельствует специальная пометка на нем. Однако и в этом случае, нужно помнить, что мытье должно производиться без использования жестких щеток и моющих средств. Промыть его можно теплой проточной водой, а сушку проводить при комнатной температуре или, в крайнем случае, феном. Опять-таки, следует помнить, что мыть фильтры чаще трех-четырех раз в год. После этого их рекомендуется заменять
Когда покупаете HEPA фильтр сменный нудно обращать внимание на некоторые моменты:
- Соответствие пылесосу. Не имеет значения, какой фирмой произведена фильтрующая ткань, если она соответствует стандартам и имеет все необходимые сертификаты. Но каждый производитель бытовой техники заботится о том, чтобы фильтры к его пылесосам приобретались именно у него. Так HEPA фильтр Samsung будет подходить только к пылесосам этой марки. Все дело в размерах и конструкции пластиковой рамки, в которую помещен фильтрующий материал. В крайнем случае, можно приобрести саму ткань и вырезать из нее элемент подходящего размера и формы
- Как уже говорилось, соответствие стандартам и нормам. Требуйте у продавца сертификат качества
- Поверхность сменного фильтра не должна иметь никаких повреждений. Кроме того, выше говорилось, что материал фильтра собран в складки для увеличения площади поверхности. Так вот эти складки должны быть равномерными и одинаковыми
- При покупке помните, что HEPA фильтр моющийся, то есть многоразовый, работает несколько хуже обычного фильтра
- Цена фильтра мало зависит о его качества. Основную роль играет название бренда и ценовая политика самого продавца. Кроме того, будет разница из-за класса. Фильтр HEPA 13 может стоить дороже, чем HEPA фильтр h12.
В чем опасность применения HEPA фильтров?
Как бы парадоксально это не звучало, но фильтры HEPA могут быт опасными для человека. Проблема состоит в том, стоимость фильтрующих элементов неоправданно завышена производителями и продавцами. Особенно сильно это ощущают потребители из нашей страны. В связи с этим, люди, купившие пылесос фильтром выходного воздуха, в последствии стараются экономить и нарушают норму и сроки эксплуатации. Они забывают о том, что очистка hepa фильтра решает проблему лишь частично. А неправильная мойка приводит к тому, что застрявшие внутри ткани частицы органического происхождения позволяют развиваться на волокнах фильтра опасным плесневым грибам.
Во время размножения, грибы выбрасывают в окружающие пространство огромное количество спор. Подхватываемые потоком воздуха, споры быстро разносятся по помещению и находят новый субстрат для поселения. И очень часто такой субстрат оказывается внутри самого человека. Опасность плесневых грибов состоит в том, что они способствую возникновению и развитию раковых заболеваний и всевозможных аллергий.
А если пылесос с таким фильтром используется редко, то опасность возрастает в несколько раз. Ведь поверхность, на которой началось размножение грибов, не подвергается никаким воздействиям.
Как видно, во многих случаях, применение пылесоса, имеющего HEPA фильтр дает негативный и опасный эффект. Ведь люди склонны к риску ради экономии, что подтверждается многочисленными фактами, а потому своевременной заменой фильтрующих элементов беззаботно пренебрегают.
Кроме того, наличие фильтра «обворовывает пылесос» в разы уменьшая его силу всасывания. В результате таким агрегатом невозможно сделать качественную влажную уборку ведь он практически не тянет и поверхность остается мокрой и грязной!
Поэтому, выбирая какой пылесос купить себе домой, стоит подумать о том, сможете ли вы его должным образом обслуживать. И если новый HEPA фильтр купить для вас в дальнейшем будет сложно по тем или иным причинам, то лучше купить более подходящий вам пылесос. Помните, что за желание приобрести сверхсовременный пылесос, имеющий модный фильтр HEPA, цена на который и так не маленькая, может со временем обернуться еще большими тратами на восстановление здоровья вас, ваших близких, и что самое ужасное, детей. Лучшим же средством для удаления пыли и загрязнений была и остается качественная и своевременная влажная уборка.
Тем же, кто решил приобрести подобные пылесосы и имеет средства для их своевременного обслуживания, можно сказать, что HEPA 12 – фильтр, мало отличающийся в бытовом применении от фильтра 13-го класса. А потому, не стоит переплачивать деньги за сомнительный эффект. Фильтры высочайших классов очистки предназначены для применения, например, в лабораториях или при производстве электроники. И применять их в обычной квартире – все равно что использовать ядерную бомбу против тараканов. А потому обращайте внимание на безфильтровые, например,сепараторные модели, и будет Вам счастье!
Приветствуем вас в блоге компании Тион Умный микроклимат. Тема статьи — 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.
Давайте 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:
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:
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:
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:
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:
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:
Диффузионный и инерционный эффекты дополняют друг друга: один отвечает за фильтрацию самых мелких частиц, другой – более крупных:
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:
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):
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:
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 H10 (по новой номенклатуре E10) работает с эффективностью более 85%, а фильтра класса H11 (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:
В результате 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:
- В фильтр попадает воздушный поток с пылинками разного размера, от 10 мкм и меньше
- Крупные частицы выходят из воздушного потока благодаря эффекту инерции, мелкие частицы – благодаря эффекту диффузии
- На фильтре оседают все частицы, которые вышли из потока и коснулись волокна
- 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.
Читайте также:
Охота на душный воздух: сколько СО2 в Москве?
Микроклимат против гриппа: как убить вирус с помощью вентиляции и увлажнителя
Фото НЕРА фильтров взяты отсюда и отсюда.