В наш час HEPA фільтр перетворився в необхідний атрибут конструкції пилососів для запобігання забруднення повітря, а також в системах очистки (кондиціонування, вентиляційні системи). Основне завдання таких фільтрів полягає в утриманні дрібних частинок пилу розміром 0,01-1 мкм, котрі, осідаючи в легенях людини, можуть негативно відобразитись на його здоров’ї та стати причиною розвитку алергії, або навіть астми.
Яким же чином HEPA фільтр допомагає запобігти забрудненню повітря в приміщенні? Під час прибирання пилосос всмоктує сміття різного розміру (від дрібного до великого) з одного боку та виводить потік повітря з дрібними частинками з іншого боку, наче «переміщаючи» пил з одного місця на інше. Для утримання таких частинок використовують HEPA фільтри, який встановлюють у пилосос на виході потоку повітря.
HEPA фільтр – це вид повітряного фільтра високої ефективності, абревіатуру якого можна розшифрувати як High Efficiency Particulate Absorption або High Efficiency Particulate Air, або High Efficiency Particulate Arrestance. Також цей фільтр називають фільтром тонкої очистки. Його виготовляють з волокнистого матеріалу з діаметром волокон 0,65-6,5 мкм, які хаотично розміщені на відстані 10-40 мкм.
Ззовні HEPA фільтр схожий на складену гармошку, яка закріплена в корпусі. Така особливість конструкції пояснюється необхідністю збільшення питомої площі поверхні фільтра для втримання максимально можливої кількості дрібних частинок пилу. В деяких фільтрах площа фільтрувального матеріалу може досягати 3,7 м².
Конструкція HEPA фільтру повинна відповідати наступним вимогам:
- Фільтрувальний матеріал повинен бути рівномірно гофрований, щоб забезпечити однакову ефективність фільтрації по всій поверхні. В іншому випадку буде ускладнений рух повітря на ділянках з щільно прилягаючими складками.
- Корпус фільтра повинен щільно прилягати до рамки пилососа, інакше потік повітря піде шляхом найменшого супротиву і ефект фільтрації значно погіршиться.
Різновид НЕРА фільтрів
За типом фільтрувального матеріалу розрізнять одноразові та багаторазові HEPA фільтри.
Одноразові фільтри
Одноразові фільтри виготовляють з тонких листів паперу (целюлози), інколи до її складу може входити скловолокно.
Переваги одноразових HEPA фільтрів:
- Не перешкоджають потоку повітря
- Відносно низька вартість фільтра
Недоліки одноразових HEPA фільтрів:
- Низька зносостійкість, достатньо легко можна пошкодити фільтрувальний матеріал
- Деформація фільтрувального матеріалу під впливом води.
- Затримання мікрочастинок пилу до 0,3 мкм, а більш дрібні пропускає.
Багаторазові HEPA фільтри
На відміну від паперових фільтрів, багаторазові HEPA фільтри виготовлені із фторопласту або, як його ще називають виробники, expanded Poly Tetra Fluor Ethylene (ePTFE). Це синтетичний гідрофобний матеріал. Переважно з цього матеріалу виготовляють фільтри високого класу ефективності.
Переваги багаторазових HEPA фільтрів:
- Фільтрувальний матеріал не деформується при намоканні (дозволено мити водою)
- Затримання мікрочастинок пилу до 0,04 – 0,06 мкм
- Термін служби довший, ніж у паперових.
Недоліки багаторазових HEPA фільтрів:
- Висока вартість
- Залишкова вологість на фільтрі може спричинити появу плісняви, грибка та неприємного запаху, тому після очищенням водою фільтр слід ретельно висушити.
Для попередження розмноження шкідливих мікроорганізмів деякі виробники HEPA фільтрів просочують фільтрувальний матеріал спеціальним хімічним засобом. Тому при купівлі HEPA фільтра не буде зайвим поцікавитися, чи передбачений такий захист.
Принцип роботи HEPA фільтра
Основна відмінність HEPA фільтра від інших фільтрів полягає в тому, що в процесі фільтрації беруть учать наступні механізми:
- Ефект зачеплення або перехоплення (interception) – це явище, при якому частинці пилу достатньо доторкнутися до фільтрувального матеріалу, щоб прилипнути. Цей ефект основується на таких фізичних процесах, як адгезія та аутогезія (злипання). Адгезія сприяє прилипанню частинок пилу до чистих волокон фільтрувального матеріалу, а аутогезія – нашаруванню пилу до вже прилиплих частинок. Таким чином утворюються багатошарові конгломерати. Цей механізм найважливіший для частинок середнього розміру (0,1 – 0,4 мкм), оскільки їм найважче вийти з повітряного потоку. Такий пил називають частинками з максимальною проникаючою здатністю (Most Penetrating Particle Size (MPPS)).
- Ефект дифузії (diffusion) розповсюджується на частинки розміром менше ніж 0,1 мкм. Через свою незначну вагу ці частинки пилу в повітряному потоку постійно знаходяться в хаотичному броунівському русі. Їх траєкторія постійно коливається відносно лінії току повітря. В ході коливань частинка виходить з потоку, торкається волокна та осаджується.
- Ефект інерції (inertial impaction) – йому піддаються частинки розмір яких більший ніж 0,4 мкм. Через свою значну вагу вони практично не виконують коливальних рухів відносно повітряного потоку і, у випадку зміни його напрямку, частинки будуть продовжувати рух по своїй траєкторії до тих пір, доки не зіштовхнуться з волокнами фільтру. Цей ефект збільшується зі зменшенням простору між волокнами та зі збільшенням швидкості повітряного потоку.
- Ефект просіювання (sieving) або ефект «сита» – найпоширеніший ефект фільтрування, під час якого частинки, розмір яких більший ніж відстань між волокнами, затримуються на фільтрувальному матеріалі. Цей ефект негативно впливає на роботу HEPA фільтра, бо дуже швидко закупорює його пори і тим самим зменшує його термін служби. Для зменшення закупорювання пор великим сміттям, в пилососах перед HEPA фільтрами використовують декілька ступенів фільтрування, встановлюючи передфільтри (наприклад, пилозбірник, каністра з водою, фільтр перед двигуном).
Якщо скласти всі механізми на одному графіку, то наглядно побачимо, що HEPA фільтр найефективніше втримує частинки розміром менше 0,1 мкм та більше 0,4 мкм. Для середнього ж діапазону, а саме частинок з максимальною проникаючою здатністю, він найменш ефективний. Це і є основним фактором при класифікації HEPA фільтрів.
Класифікація HEPA фільтрів за класами ефективності
HEPA фільтри класифікують згідно стандартів DIN EN 1822-1 та ISO 29463-1 наступним чином:
Чим більша ефективність, тим краща фільтрація, а отже і вартість, тому найвищі показники зустрічаються скоріш за все в біохімії, електронній та космічній промисловості, ніж в побуті. Виходячи з цього, за співвідношенням «вартість-якість» найпопулярнішими стали фільтри класів E12, H13 и H14.
Чому, коли і як очистити HEPA фільтр?
Процес очистки HEPA фільтра достатньо трудомісткий за часом, але ним не можна зневажати. Виробники пилососів рекомендують замінити одноразовий фільтр після того як він заб’ється пилом або помити багаторазовий фільтр, але не рідше ніж 2 рази на рік. Все це дуже індивідуально, оскільки на чистоту фільтра впливають такі параметри, як частота використання пилососа, площа прибраної поверхні, тип пилу, наявність домашніх тварин та інше.
Ось декілька ознак, які вказують на забруднення HEPA фільтра:
- На фільтрі є сірий наліт
- Зменшилась всмоктуюча здатність пилососа, але при цьому всі передфільтри вже перевірені та очищені
- Двигун пилососа почав перегріватися, але при цьому всі передфільтри вже перевірені та очищені.
- Неприємний запах
Існує декілька способів очищення HEPA фільтру в залежності від типу фільтрувального матеріалу, який зазвичай вказаний в інструкції до пилососа (якщо фільтр оригінальний) або в інструкції на сам фільтр.
Очищення багаторазового HEPA фільтра під потоком води:
- Витягти фільтр з пилососу. Якщо є сумніви в тому, як це зробити, відповідь можна знайти в інструкції до пилососа.
- Очистити фільтр від великого налиплого сміття легкими рухами щітки (важливо сильно не терти, щоб не пошкодити фільтр). Цей процес рекомендується проводити на вулиці для того, щоб пил з фільтру не розлетівся по кімнаті.
- Для найбільш ефективного вимивання пилу зі складок слід тримати фільтр під кутом до потоку води та уздовж гофрованих складок. Також можна скористатися тонкою щіткою для того, щоб краще вимити бруд між складками, але не варто завзято терти, бо можна пошкодити фільтр.
- Не використовувати миючі засоби.
- Не прати в пральній машині.
- Слід ретельно висушити при кімнатній температурі (мінімум 48 годин). Якщо на фільтрі залишаться вологі ділянки, то дрібний пил може «намертво» приклеїтися (закоксуватися) до волокон фільтрувального матеріалу і тим самим погіршити ступінь фільтрації. Також наявність вологи може сприяти росту грибків та появі неприємного запаху.
- Не використовувати фен або обігріваючі пристрої для прискорення висихання.
Якщо після чергового очищення фільтра двигун пилососа продовжує сильно грітися та його всмоктуюча потужність все ще низька, то фільтр слід замінити.
З одноразовими HEPA фільтрами ситуація зовсім інакша, оскільки при попаданні води на паперовий фільтр, він втрачає свою форму та фільтрувальні властивості. Для таких фільтрів можна скористатися сухими методами очищення, наприклад, продути стиснутим повітрям або пропилососити.
Етапи проведення сухого методу очищення HEPA фільтра:
- Витягти фільтр з пилососу. Якщо є сумніви в тому, як це зробити, відповідь можна знайти в інструкції до пилососа.
- Процес очищення наполегливо рекомендується проводи на вулиці для того, щоб пил з фільтру не розлетівся по кімнаті
- Очистити фільтр від великого налиплого сміття легкими рухами щітки (важливо не терти, щоб не пошкодити фільтр).
- Продути стисненим повітрям кожну гофровану складку у зворотному напрямі або пропилососити його, використовуючи невелику щітку з м’якою щітиною.
Важливо пам’ятати, що в результаті процесу очищення вдасться видалити лише до 80 % великих частинок пилу, які в основному і забруднюють фільтр. А це означає, що фільтр вийде очистити тільки на 80 %. З дрібними частинками ситуація набагато гірша, оскільки в процесі очищення можна видалити лише 30 % таких забруднень, а решта 70 % будуть утримуватися волокнами фільтру. Тому з кожним наступним процесом очищення їх кількість буде збільшуватися, що, в кінці кінців, все ж таки призведе до придбання нового одноразового або багаторазового HEPA фільтра.
Чи знаєте ви..
HEPA фільтр був розроблен в США для Мангэттенського проекту в 1940 р. Його використовували для затримання радіоактивних частинок.
На сьогодні, HEPA фільтр це невід’ємна частина конструкції пилососа, завдяки якій можна зберегти чистоту вдома та подбати про здоров’я родини.