Что такое HEPA фильтр в пылесосе?

В наше время HEPA фильтр превратился в незаменимый атрибут в конструкции пылесосов для предотвращения загрязнения воздуха, а также в системах очистки (кондиционеры, вентиляционные системы). Основная задача фильтра состоит в улавливании мелких частиц пыли размером 0,01-1 мкм, которые, оседая в легких человека, могут негативно отображаться на его здоровье и послужить причиной развития аллергии, или даже астмы.

Каким же образом HEPA фильтр помогает предотвратить загрязнение воздуха в помещении? При уборке пылесос всасывает крупный и мелкий мусор с одной стороны и выводит поток воздуха с мелкими частицами пыли с другой стороны, как будто бы «перемещая» пыль с одного места на другое. Для удержания этих частиц используют HEPA фильтр, который устанавливают в пылесос на выходе потока воздуха.

HEPA фильтр — это вид воздушного фильтра высокой эффективности, аббревиатуру которого можно расшифровывать, как High Efficiency Particulate Absorption или High Efficiency Particulate Air или High Efficiency Particulate Arrestance. Также его называют фильтром тонкой очитки. Его изготавливают из волокнистых материалов с диаметром волокон 0,65-6,5 мкм, которые хаотично размещены на расстоянии 10-40 мкм.

Внешне фильтры HEPA напоминают сложенную гармошку, закрепленную в корпусе. Особенность конструкции объясняется необходимостью увеличения площади удельной поверхности фильтра для удержания максимально возможного количества мелких частиц пыли. В некоторых фильтрах площадь фильтровального материала достигает 3,7 м².

Конструкция HEPA фильтра должна соответствовать следующим требованиям:

• фильтровальный материал должен быть равномерно гофрирован, чтобы обеспечить одинаковую эффективность фильтрации по всей поверхности. В противном случае, будет затруднено движение воздуха на участках с плотно прилегающими складками.
• корпус фильтра должен плотно прилегать к рамке пылесоса, иначе поток воздуха пойдет по пути наименьшего сопротивления и эффект фильтрации значительно уменьшится.

Разновидность HEPA фильтров

По типу фильтровального материала различают одноразовые и многоразовые HEPA фильтры.

1. Одноразовые HEPA фильтры

Одноразовые фильтры производят из тонких листов бумаги (целлюлозы), иногда в ее состав добавляют стекловолокно.

Преимущества одноразовых HEPA фильтров:

• не препятствуют потоку воздуха;
• относительно низкая стоимость фильтра.

Недостатки одноразовых HEPA фильтров:

• низкая износостойкость, достаточно легко можно повредить фильтровальный материал;
• запрещено мыть водой (при намокании бумага деформируется);
• задерживает микрочастицы пыли до 0,3 мкм, а более мелкие пропускает.

2. Многоразовые HEPA фильтры

В отличие от бумажных фильтров, многоразовые HEPA фильтры изготовлены из фторопласта или, как его еще называют производители, expanded Poly Tetra Fluor Ethylene (ePTFE). Это синтетический гидрофобный материал. Преимущественно из этого материала производят фильтры высокого класса эффективности.

Преимущества многоразовых HEPA фильтров:

• можно мыть водой;
• задерживают микрочастицы пыли до 0,04 – 0,06 мкм;
• срок службы дольше, чем у бумажных.

Недостатки многоразовых HEPA фильтров:

• высокая стоимость;
• требуют тщательного высыхания, поскольку из-за остаточной влажности на фильтре может появиться плесень, грибок и неприятный запах.

Для предотвращения размножения вредных микроорганизмов некоторые производители HEPA фильтров пропитывают фильтровальный материал специальным химическим составом. Поэтому при покупке HEPA фильтра или пылесоса с HEPA фильтром будет не лишним поинтересоваться, предусмотрена ли такая защита.

Принцип работы HEPA фильтра

Основное отличие HEPA фильтра от других фильтров в том, что в процессе фильтрации участвуют следующие механизмы:

1. Эффект зацепления или перехват (interception) – это явление, при котором частицам пыли достаточно прикоснуться к фильтровальному материалу, чтобы прилипнуть. Этот эффект основывается на таких физических процессах, как адгезия и аутогезия (слипаемость). Адгезия способствует прилипанию пыли к чистым волокнам фильтрующего материала, а аутогезия – наслаиванию пыли к уже прилипшим частичкам. Таким образом, образуются многослойные конгломераты. Этот механизм наиболее важен для частиц среднего размера (0,1-0,4 мкм), поскольку им труднее всего выйти из воздушного потока. Такую пыль называют частицами с максимальной проникающей способностью (Most Penetrating Particle Size (MPPS)).
2. Эффект диффузии (diffusion) распространяется на частички размером менее чем 0,1 мкм. По причине их незначительного веса, эти частицы пыли в воздушном потоке 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.
3. Эффект инерции (inertial impaction) – ему поддаются частицы размером более 0,4 мкм. Через свой большой вес они практически не производят колебательные движения относительно воздушного потока, и в случае изменения его направления, частички будут двигаться по своей траектории до тех пор, пока не столкнутся с волокнами фильтра. Этот эффект увеличивается с уменьшением пространства между волокнами и с увеличением скорости воздушного потока.
4. Эффект просеивания (sieving) или эффект «сита» – наиболее распространённый эффект фильтрования, при котором частицы, размер которых крупнее чем расстояние между волокнами, задерживаются на фильтровальном материале. Это явление негативно сказывается на работе HEPA фильтра, очень быстро забивая его поры и тем самым уменьшая его срок службы. Для уменьшения забивания пор крупным мусором, в пылесосах перед HEPA фильтром используют несколько ступеней фильтрации, устанавливая предфильтры (например, мусоросборник, канистра с водой, фильтр перед двигателем).

Если сложить все механизмы в один график, то наглядно увидим, что HEPA фильтр наиболее эффективен в улавливании частиц размером менее 0,1 мкм и более 0,4 мкм. Для среднего же диапазона, а именно для частиц с максимальной проникающей способностью он наименее эффективен. Это и является основополагающим фактором при классификации HEPA фильтров.

Классификация HEPA фильтров по классам эффективности

HEPA фильтры классифицируют согласно стандартам DIN EN 1822-1 и ISO 29463-1 следующим образом:

Чем больше эффективность, тем лучше фильтрация, а, следовательно, и стоимость, поэтому наивысшие показатели встречаются скорее в биохимии, электронной и космической промышленности, чем в быту. Исходя из этого, по соотношению «цена-качество» самыми популярными стали фильтры класса E12, H13 и H14.

Почему, когда и как чистить HEPA фильтр?

Процесс очистки HEPA фильтра достаточно трудозатратный по времени, но им нельзя пренебрегать. Производители пылесосов рекомендуют заменить одноразовый фильтр после того, как он забьется пылью или помыть многоразовый фильтр, но не реже, чем 2 раза в год. Все это очень индивидуально, поскольку на чистоту фильтра влияют такие параметры, как частота использования пылесоса, площадь убираемой поверхности, тип пыли, наличие животных и прочее.

Вот несколько причин указывающих на загрязненность HEPA фильтра:

1. На фильтре есть серый налет пыли
2. Уменьшилась всасывающая способность пылесоса, но при этом все предфильтры уже проверены и очищены
3. Двигатель пылесоса начал сильнее греться, но при этом все предфильтры уже проверены и очищены
4. Затхлый неприятный запах

Существует несколько способов очистки HEPA фильтра в зависимости от типа фильтровального материала, который обычно указан в инструкции на пылесос (если фильтр оригинальный) или в описании на сам фильтр.

Очистка многоразовых HEPA фильтров под струей воды:

1. Достать фильтр из пылесоса. Если есть сомнения в том, как это сделать, ответ можно найти в инструкции к пылесосу.
2. Очистить фильтр от крупного налипшего мусора легкими движениями щеткой (важно сильно не тереть, чтобы не повредить фильтр). Очищать рекомендуется на улице, чтобы пыль от фильтра не разлетелась по комнате.
3. С целью более эффективного вымывания пыли со складок следует держать фильтр под углом к струе воды и вдоль гофрированных складок. Также можно воспользоваться кисточкой для того чтобы вымыть между складками, но не следует сильно тереть, иначе это может повредить фильтр.
4. Не использовать моющие средства.
5. Не стирать в стиральной машине.
6. Хорошо высушить при комнатной температуре (минимум 48 часов). Если на фильтре останутся влажные участки, то мелкая пыль может «намертво» приклеиться (закоксоваться) к волокнам фильтра и тем самым ухудшить степень фильтрации. Также наличие влаги может послужить благоприятным условиям для роста грибка и появлению неприятного запаха.
7. Не использовать фен или нагревательные элементы для ускорения высыхания.

Если после очередной мойки фильтра, двигатель пылесоса продолжает сильно греться и его всасывающая мощность все еще низкая, то его следует заменить.

С одноразовыми фильтрами ситуация совсем другая, потому что при попадании воды на бумажный фильтр, он теряет свою форму и фильтровальные способности. Для таких фильтров можно воспользоваться сухими методами очистки, например, продуть сжатым воздухом или пропылесосить.

Этапы проведения сухого метода очистки:

1. Достать фильтр из пылесоса. Если есть сомнения в том, как это сделать, то такую информацию можно найти в инструкции на пылесос.
2. Очищать настоятельно рекомендуется на улице, чтобы пыль от фильтра не разлетелась по помещению.
3. Очистить фильтр от крупного налипшего мусора легкими движениями щетки (не тереть, чтобы не повредить фильтр).
4. Продуть сжатым воздухом каждую гофрированную складку в обратном направлении или, если есть еще один пылесос, то пропылесосить его используя небольшую щетку с мягкой щетиной.

   

Нужно помнить, что в процессе очистки получится удалить всего лишь до 80 % крупных пылевых частиц, которые в основном и засоряют фильтр. А это значит, что фильтр удастся очистить только на 80%. С мелкими частицами все обстоит гораздо хуже, в процессе очистки можно удалить только 30 % этих загрязнений, а остальные 70 % будут по-прежнему надежно удерживаться волокнами фильтра. Поэтому с каждой последующей чисткой их количество будет увеличиваться, что, в конце концов, все же приведет к покупке нового одноразового или многоразового HEPA фильтра.

Знаете ли вы..

HEPA фильтр был разработан в США для Манхэттенского проекта в 1940 г. Его использовали для улавливания радиоактивных частиц.

На сегодняшний день можно сказать, что HEPA фильтр это необходимая деталь в конструкции пылесоса, благодаря которой можно сохранить чистоту в доме и позаботиться о здоровье родных.