HEPA-фильтр: что это, как работает и чем отличается от других

HEPA (англ. High Efficiency Particulate Air или High Efficiency Particulate Arrestance  — высокоэффективное удержание частиц[1]) — вид воздушных фильтров высокой эффективности. Используются в пылесосах, системах очистки воздуха и системах вентиляции и кондиционирования воздуха.

Принцип работы [ править | править код]

Зависимость эффективности фильтрации от размера пылинокЧетыре механизма улавливания пылинок в волокнистом фильтре

HEPA-фильтры образованы системой волокон сложной формы. Обычно используются стеклопластиковые волокна с диаметром от 0,5 до 2 мкм. Основные факторы, влияющие на работу — диаметр волокна и толщина фильтра. Воздушное пространство между волокнами HEPA фильтра значительно больше 0,3 мкм.

Представления о том, что фильтр действует как сито, где частицы меньшие, чем крупнейшие отверстия могут пройти через фильтр, неверны для HEPA-фильтров. Эффект сита справедлив и для HEPA-фильтров, однако играет негативную роль, приводя к преждевременному загрязнению, уменьшению скорости фильтрования и даже к выходу из строя фильтра. Несмотря на крайнюю нежелательность этого эффекта, избавиться от него практически невозможно.

HEPA-фильтры рассчитаны на фильтрацию небольших частиц. Эти частицы улавливаются волокнами при помощи следующих механизмов[3]:

  1. Эффект зацепления проявляется если линия тока воздуха проходит близко (на расстоянии порядка толщины волокна или ближе) к фильтровальному волокну. Частицы прилипают к волокнам.
  2. Эффект инерции проявляется для крупных частиц. Благодаря большой инерции частицы большого диаметра не способны огибать волокна, следуя по искривлённой траектории в потоке воздуха, и задерживаются в одном из них. Поэтому они продолжают прямолинейное движение до непосредственного столкновения с препятствием. Этот эффект увеличивается с уменьшением пространства между волокнами и увеличением скорости воздушного потока.
  3. Эффект диффузии представляет собой столкновение мельчайших частиц загрязнений, с диаметром меньше 0,1 мкм, с частицами газа с последующим замедлением первых при прохождении через фильтр. Такие частицы начинают совершать движения в стороны от линий воздушного потока на расстояния, превышающие их диаметр. Такое поведение подобно броуновскому движению и увеличивает вероятность того, что частица остановится окончательно под действием одного из вышеуказанных механизмов. При низких скоростях воздушного потока этот механизм становится доминирующим.
  • Электростатическое прилипание происходит если частица и волокно заряжены противоположно. Поскольку удельная сила этого притяжения определяется отношением заряда к массе частицы, оно становится более эффективным для малых частиц.
Читайте также:  Воздуховод гофрированный: применение, виды, достоинства и особенности

Диффузионный механизм преобладает при фильтрации частиц с диаметрами меньше 0,1 мкм. Зацепление и инерция преобладают для частиц более 0,4 мкм в диаметре. Частицы размером порядка 0,2—0,3 мкм фильтруются не столь эффективно, они называются Most Penetrating Particle Size (MPPS). Класс фильтра определяется именно по MPPS.

Классификация фильтров для вентиляции

Элементы фильтрации разделены на основные категории: общего и специального назначения, высокой эффективности. Под классом фильтрации понимается разница в концентрации частиц пыли, возникшая после прохождения потока воздуха через фильтр.

По эффективности задержания

Фильтры общего назначения для вентиляции принято классифицировать на:

  • для грубой очистки — обозначение G;
  • для тонкой очистки — обозначение F.

Элементы фильтрации специального назначения классифицируют по степени эффективности — Н (высокой) и U (сверхвысокой, тонкой очистки). Каждому классу соответствует и цифровой код, обозначающий условную эффективность в процентах задержания загрязнений (очистки воздуха). При использовании фильтра с обозначением F7 будет задержано примерно 90% пыли, при использовании изделия класса U17 — примерно 99% пыли. Класс фильтрации может быть обозначен и по шкале EU с цифровым кодом.

Способность фильтра улавливать частицы определенных размеров можно определить по его маркировке:

  • фильтр f7— для выведения из воздуха мучной пыли, летучей золы, металлических возгонов;
  • фильтр f9 улавливает сварочную пыль, частицы дыма при пайке, мелкие атмосферные загрязнения;
  • фильтр g3 предназначен для выведения из воздуха относительно крупных фрагментов в виде растительной пыльцы, возгонов от металлургического производства, пыли в угольных шахтах;
  • фильтр g4 предназначен для улавливания молочного порошка, частиц более 1 мкм в диаметре, масляных аэрозолей и туманных взвесей.

Сочетание фильтров и правильно выбранная последовательность установки определяет эффективность работы системы очистки воздуха.

По размеру частиц

Еще одна система классификации позволяет разделить вентиляционные фильтры по способности улавливать частицы пыли различных размеров. Изделие первого класса остановит частицы до 0,1 микрометра, второго — до 1 микрометра, третьего класса — более крупные загрязнения. Все приведенные параметры зависят от того, какого типа используется конструкция, какой материал лежит в основе элемента.

Читайте также:  Как сделать в частном доме вентиляцию своими руками

Что из себя представляет такой фильтр? 

Основой служит длинный лист волокнистого материала, который складывается наподобие гармошки и помещается в корпус, удерживающий его в сложенном виде. Сам волокнистый материал состоит из хаотично расположенных тончайший волокон толщиной 0,65-6,5 микрон (мкм). Расстояние между волокнами составляет 10-40 мкм.

Что из себя представляет такой фильтр? 

HEPA-фильтр способен улавливать частицы размером от 0,1 мкм. Реальная эффективность зависит от класса: например, HEPA 13 (класс 13 по EN 1822/DIN 24183) — задерживает до %  частиц размером около 0,3 мкм, HEPA 14 — до %  частиц размером около 0,3 мкм.

  • Ремонт

    Воздушные фильтры: менять или можно почистить?

Что из себя представляет такой фильтр? 

Фильтры для вытяжной вентиляции, в чем их отличия

Приточно-вытяжные системы рекомендуются для установки в загородных домах, просторных квартирах, офисных помещениях. Они обеспечивают высококачественную очистку воздуха (нагревание, охлаждение, увлажнение, фильтрацию), постоянное циркуляцию воздуха, рекуперацию тепла, замену загрязненного воздуха на чистый с улицы.

Для исправной работы системы требуется монтаж фильтров для приточно-вытяжной вентиляции. Обычно используется один элемент грубой очистки, также возможна установка и фильтров с тонкой очисткой.

Фильтры для вытяжной вентиляции, в чем их отличия

В вентиляционных системах часто применяются не только традиционные кассетные и карманные фильтры, но и жироулавливающие лабиринтные из нержавеющей стали. Они удаляют из нагретого воздуха частицы масла и жира, а также защищают воздуховоды и вентиляторы от загрязнения.

За счёт температурного перепада масла и жир собираются в лабиринте специальных фильтров. Они отделяются от воздуха и оседают, после чего начинают стекать в специальную емкость. Частично жир остается на стенках, поэтому оборудование нуждается в периодической очистке моющими средствами. Иначе жир будет мешать эффективной очистке воздуха.

Также стоит отметить лабиринтный фильтр разборного типа. Удобен тем, что разбирается на части, которые можно мыть отдельно друг от друга даже в посудомоечной машине.

Фильтры для вытяжной вентиляции, в чем их отличия

В современных системах вентиляции применяется ступенчатая фильтрация с элементами разных конструкций и степеней очистки. Так, могут быть установлены фильтры грубой и тонкой очистки и дополнительно угольный. Первые два удаляют пыль и загрязнения, а последний запахи и дым.