HEPA-фильтр

HEPA — едва ли не первое слово, с которым мы сталкиваемся, выбирая воздухоочиститель или пылесос. Поэтому полезным будет знать, что такое HEPA-фильтр, как он работает и почему широко применяется в любой сфере.

Название и история

HEPA – акроним от английского High Efficiency Particulate Air, переводимый как высокоэффективный воздушный фильтр.

По другой версии – высокоэффективное удержание частиц, что соответствует фактическому назначению.

Фильтр HEPA действительно является одним из самых эффективных в бытовой технике. Вернее, остается, поскольку технология эта не нова.

Первая версия HEPA-фильтра применялась в германских противогазах во время Второй мировой войны. Вторая версия использовалась в 40-х годах прошлого столетия на ядерных предприятиях США для улавливания радиоактивных частиц.

В течение десятилетий HEPA-фильтр изменялся, совершенствовался и использовался во всех отраслях, от аэрокосмической до медицинской.

И, наконец, в наше время фильтры HEPA можно встретить в любом доме, в пылесосе, кондиционере, воздухоочистителе.

HEPA-фильтр

Из чего сделан HEPA-фильтр и что такое микрон

Изготовляется HEPA из десятков тысяч тонких полимерных или стеклянных волокон, 0,5-2,0 мкм в диаметре. Для сравнения, диаметр человеческих волос до 90 раз больше.

А вот такие размеры имеют различные частицы:

HEPA-фильтр

(мкм – сокращение от микрона или микрометра. 1 микрон – одна миллионная часть метра, которую мы уже не можем увидеть невооруженным глазом).

Важно понять, что основные бытовые аллергены – пыльца, перхоть животных, споры грибов, пылевые клещи и продукты их жизнедеятельности имеют размер более 1 мкм.

Но вернемся к изготовлению фильтра. Его тонкие волокна скручиваются и хаотично вращаются во множестве направлений, создавая сложный запутанный лабиринт.

Для увеличения площади очистки изготовленный волокнистый материал складывается в виде гофра и укладывается в специальный каркас. HEPA-фильтр готов к использованию.

HEPA-фильтр

Эффективность HEPA-фильтра

Если обобщить, то по эффективности действия фильтры для очистки воздуха делятся на 3 класса:

  • фильтры грубой очистки;
  • фильтры тонкой очистки;
  • фильтры абсолютной очистки.

К последним и относится HEPA-фильтр, который в свою очередь разделяют на 5 классов: H10, H11, H12, H13 и H14. Выше класс — выше качество фильтрации, от 85% до 99.999%.

Однако, эффективность фильтров в мире оценивается по-разному:

  • в Европе эффективность определяют по наиболее проницаемому размеру частиц;
  • в США полезное действие рассчитывается по минимальному значению рейтинга эффективности.

Рейтинг минимального значения эффективности и лег в основу наиболее распространенного стандарта очистки для класса HEPA – фильтр удаляет из воздуха 99,7% частиц размером 0,3 мкм.

Значит ли это, что HEPA не так эффективен для частиц, имеющих размер больше или меньше 0,3 мкм?
Вовсе нет. На частицы другого размера действуют другие физические законы. И эффективность HEPA здесь только растет и составляет 99,99%. Об этом далее.

HEPA-фильтр

Как волокна фильтруют воздух

В основе работы фильтра лежат 3 основных механизма очистки воздуха от примесей.

Диффузия

Наименьшие частицы < 0,1 мкм имеют настолько небольшую массу, что фактически подпрыгивают как шарики для пинбола и постоянно находятся в хаотическом броуновском движении. И поскольку они двигаются зигзагами по траектории потока воздуха, в заключении они затрагивают волокна и застревают в них. Ученые называют это диффузией.

Инерция

Частицы > 0,3 мкм имеют соответственно большую массу, поэтому оседают по другому принципу. Благодаря большему диаметру частицы двигаются прямолинейно, сталкиваются с волокном и оседают. Именно инерция определяет траекторию движения частиц > 0,3, поэтому этот механизм очистки так и называется.

Перехват

Здесь проще. Воздушный поток переносит частицу между волокнами, однако она больше прохода, поэтому и попадает в ловушку. Эффективность перехвата зависит от размера частицы, чем она больше, тем, вероятнее всего, коснется волокна. Интересно, что со временем эффект перехвата усиливается, ведь расстояние между волокнами уменьшается из-за налипших частиц.

HEPA-фильтр

Подводя итоги, каков бы ни был размер, если частица коснулась волокна, в любом случае она оседает и задерживается в фильтре. Возможно это благодаря двум физическим явлениям:

Адгезия – процесс слипания или сцепления разнородных тел. В нашем случае – прилипание пыли к поверхности волокна.

Аутогезия – связь между однородными телами при их молекулярном контакте. Благодаря этому процессу частицы наслаиваются друг на друга, увеличивая плотность в фильтре.

Если представить процесс очистки упрощенно, то происходит все так:

  1. Поток загрязненного воздуха движется к фильтру.
  2. Эффект диффузии действует на маленькие частицы, инерции – на большие.
  3. Наибольшие частицы удерживаются фильтром как ситом.
  4. Абсолютно все вышедшие из воздушного потока частицы оседают на фильтре.

HEPA-фильтр

Почему все-таки HEPA

Производители климатической техники внимательно следят за развитием науки и внедряют новые технологии.

Вместе с этим, HEPA-фильтр, тщательно исследованный и многократно использованный в течение десятилетий, остается самым надежным способом очистки воздуха в местах, где это критически необходимо:

  • в исследовательских лабораториях;
  • в операционных и инфекционных кабинетах;
  • на атомных электростанциях;
  • в аэрокосмической промышленности;
  • на пищевых и фармацевтических производствах.

И, наконец, HEPA-фильтры обеспечивают высшую степень очистки, помогают поддерживать чистоту и улучшают здоровье у нас дома.