HEPA — чи не перше слово, з яким ми стикаємося, обираючи очищувач повітря чи порохотяг. Тому корисним буде знати, що таке HEPA-фільтр, як він працює і чому широко застосовується у будь-якій сфері.
Назва та історія
HEPA — акронім від англійського High Efficiency Particulate Air, що перекладається як високоефективний повітряний фільтр. За іншою версією — високоефективне затримання частинок, що відповідає фактичному призначенню.
Фільтр HEPA насправді є одним з найефективніших у побутовій техніці. Точніше, залишається, оскільки технологія ця не нова.
Перша версія HEPA-фільтра застосовувалася в німецьких протигазах під час Другої світової війни. Друга версія використовувалася в 40-х роках минулого сторіччя на ядерних підприємствах США для вловлення радіоактивних частинок.
Протягом десятиріч HEPA-фільтр змінювався, удосконалювався та використовувався в усіх галузях, від аерокосмічної до медичної.
І, нарешті, в наш час фільтри HEPA можна зустріти у будь-якій домівці, у порохотягу, кондиціонері, очищувачі повітря.
З чого зроблений HEPA-фільтр та що таке мікрон
Виготовлюється HEPA з десятків тисяч тонких полімерних або скляних волокон, що мають діаметр 0,5-2,0 мкм. Для порівняння, діаметр людського волосся до 90 разів більше.
А ось такі розміри мають різні частинки:
(мкм — скорочення від мікрона або мікрометра. 1 мікрон — одна мільйонна частина метра, яку ми вже не можемо побачити неозброєним оком).
Важливо зрозуміти, що основні побутові алергени — пилок, лупа тварин, спори грибів, пилові кліщі та продукти їхньої життєдіяльності мають розмір понад 1 мкм.
Та повернімося до виготовлення фільтра. Його тоненькі волокна скручуються та хаотично обертаються в безлічі напрямків, створюючи складний заплутаний лабіринт.
Для збільшення площі очищення виготовлений волокнистий матеріал складається у вигляді гофри та вкладається у спеціальний каркас. HEPA-фільтр готовий до використання.
Ефективність HEPA-фільтра
Якщо узагальнити, то за ефективністю дії фільтри для очищення повітря поділяються на 3 класи:
- фільтр грубого очищення;
- фільтр тонкого очищення;
- фільтри абсолютного очищення.
До останніх і належить HEPA-фільтр, який своєю чергою поділяють на 5 класів: H10, H11, H12, H13 та H14. Вище клас — вище якість фільтрації, від 85 % до 99.999%.
Однак, ефективність фільтрів у світі оцінюється по-різному:
- у Європі ефективність визначають за найбільш проникним розміром частинок;
- у США корисна дія вираховується за мінімальним значенням рейтингу ефективності.
Рейтинг мінімального значення ефективності й ліг в основу найпоширенішого стандарту очищення для класу HEPA — фільтр видаляє з повітря 99,7% частинок розміром 0,3 мкм.
Чи це означає, що HEPA не такий ефективний для частинок, що мають розмір більший чи менший за 0,3 мкм?
Зовсім, ні. На частинки іншого розміру діють інші фізичні закони. І ефективність HEPA тут лише зростає та становить 99,99 %%. Про це далі.
Як волокна фільтрують повітря
В основі роботи фільтра лежать 3 основні механізми очищення повітря від домішок.
Дифузія
Найменші частинки < 0,1 мкм мають настільки невелику масу, що фактично підстрибують, як кульки для пінболу, та постійно перебувають у хаотичному броунівському русі. І оскільки вони рухаються зигзагами за траєкторією потоку повітря, у висновку вони зачіпають волокна та застрягають в них. Учені називають це дифузією.
Інерція
Частинки > 0,3 мкм мають, відповідно, більшу масу, тому осідають за іншим принципом. Завдяки більшому діаметру, частинки рухаються прямолінійно, зіштовхуються з волокном та осідають. Саме інерція визначає траєкторію руху частинок > 0,3, тому цей механізм очищення так і називається.
Перехоплення
Тут простіше. Повітряний потік переносить частинку між волокнами, однак, вона більша за прохід, тому і потрапляє у пастку. Ефективність перехоплення залежить від розміру частинки, чим він більше, тим найімовірніше частинка торкнеться волокна. Цікаво, що з часом ефект перехоплення посилюється, адже відстань між волокнами зменшується через вже налиплі частинки.
Підсумовуючи, яким би не був розмір, якщо частинка торкнулася волокна, у будь-якому випадку вона осідає та затримується у фільтрі. Можливо це завдяки двом фізичним явищам:
Адгезія — процес злипання або зчеплення різнорідних тіл. У нашому випадку — прилипання пилу до поверхні волокна.
Автогезія — зв’язок між однорідними тілами при їх молекулярному контакті. Завдяки цьому процесу частинки нашаровуються одна на одну, збільшуючи щільність у фільтрі.
Якщо уявити собі процес очищення спрощено, то відбувається все так:
- Потік забрудненого повітря рухається до фільтра.
- Ефект дифузії діє на маленькі частинки, інерції — на більші.
- Найбільші частинки утримуються фільтром наче ситом.
- Абсолютно всі частинки, що вийшли з повітряного потоку осідають на фільтрі.
Чому все-таки HEPA
Виробники кліматичної техніки уважно слідкують за розвитком науки та блискавично впроваджують нові технології.
Разом з цим, HEPA-фільтр, ретельно досліджений та багаторазово використаний протягом десятиріч, залишається найнадійнішим способом очищення повітря у місцях, де це критично необхідно:
- у дослідницьких лабораторіях;
- у операційних та інфекційних кабінетах;
- атомних електростанціях;
- аерокосмічній промисловості;
- на харчових та фармацевтичних виробництвах.
І, нарешті, HEPA-фільтри забезпечують найвищий ступінь очищення, допомагають підтримувати чистоту та поліпшують здоров'я у наших оселях.
