1. Як працюють повітряні фільтри HEPA? від Кріс Вудфорд . Останнє оновлення: 15 квітня 2018 року....
2. Типи фільтрів HEPA
3. Речі, які слід врахувати перед покупкою
4. Хто винайшов фільтри HEPA?
5. Як працюють повітряні фільтри HEPA?
6. Як працюють фільтри HEPA, щоб утримувати пил та бруд
7. Типи фільтрів HEPA
8. Речі, які слід врахувати перед покупкою
9. Хто винайшов фільтри HEPA?

Як працюють повітряні фільтри HEPA?

від Кріс Вудфорд . Останнє оновлення: 15 квітня 2018 року.

Ми схильні думати забруднення повітря як щось, що відбувається зовні, але це не завжди так. Навіть у вашому будинку є такі речі, як пилові кліщі та бруд, просочені ззовні надворі. Забруднення повітря в приміщенні від подібних джерел може подразнювати легені та сприяти алергії та астмі. Біда в тому, якщо ви користуєтеся звичайним пилосос , можливо, ви просто "переставляєте бруд": ваш очищувач буде захоплювати частину пилу всередині сумки або фільтра для циклону, а решту пропускати прямо назад у приміщення. Якщо ви страждаєте на астму або інше утруднення дихання, ви можете виявити, що гідроочисник (або вакуум з фільтрами HEPA) добре очищає повітря (іноді визначається як "високоефективне повітря з твердими частинками", іноді як "високоенергетичне захоплення частинок") інвестиції. Давайте подивимось, як вони працюють.

Фото: типовий фільтр HEPA з побутового пилососа. Ви можете побачити білий, паперовий, волокнистий матеріал, складений і обгорнутий, як концертина, під помаранчевим пластиковим корпусом зверху і знизу. Складення значно збільшує площу фільтра, що контактує із повітряним потоком - ефективно покращуючи фільтрацію, не зменшуючи повітряний потік.

Як працюють фільтри HEPA, щоб утримувати пил та бруд

Фото: той самий фільтр HEPA з прикріпленим сірим зовнішнім марлевим фільтром. Повітря рухається зовні зсередини. Ви можете бачити, що марля працює тут як сито, щоб зупинити більший шматочок бруду, що потрапляє десь біля фільтра всередині. Однак внутрішній HEPA-фільтр працює зовсім по-іншому. Зовнішній марлевий «попередній фільтр» може значно продовжити термін експлуатації внутрішнього фільтра HEPA.

Найпростіший вид фільтра - це сито: щось з отворами, які є досить великими, щоб захопити деякі частинки і досить маленькими, щоб пропустити інших. Деякі пилососи використовують подібні фільтри, щоб зупинити більші частинки пилу та бруду, але як ви також ловите дрібні частинки бруду? Ви можете зробити дуже тонкий фільтр або покласти кілька фільтрів один на одного, але у пилососі вони забиваються дуже швидко і зупиняють роботу машини. Мало того, вам знадобиться більш потужний електричний двигун щоб витягнути повітря через машину, і вона би використала більше енергія і коштувати дорожче.

Фільтри HEPA у пилососах, як правило, використовують два досить різні механізми для очищення повітряного потоку. По-перше, є один або кілька зовнішніх фільтрів, які працюють як сита, щоб зупинити більші частинки бруду, пилу та волосся. Всередині цих фільтрів є концерт, який виглядає як складений папір, призначений для захоплення дрібних частинок. Папір насправді килимок дуже щільний скло волокна і, на відміну від марлі, він не просто фільтрує дрібні пилові частинки, як сито. Натомість він використовує три різні механізми для лову частинок пилу, коли вони проходять крізь рухливий повітряний потік. При високій швидкості повітря деякі частинки потрапляють і потрапляють у пастку, коли вони потрапляють безпосередньо у волокна, а інші обриваються на волокна, коли намагаються чистити їх. При менших швидкостях повітря частинки пилу, як правило, блукають приблизно навмання через фільтр (процес, відомий як Броунівський рух після свого відкривача, шотландського ботаніка Роберта Брауна), і він може дотримуватися його волокон, коли вони це роблять. Ці три механізми разом дозволяють фільтрам HEPA фіксувати частинки, які є і більшими, і меншими за певний розмір цілі.

Твір: Волокна у фільтрах HEPA (тут показано як сірі смуги) тримають частинки пилу та бруду трьома способами. Деякі частинки врізаються у волокна фільтра і поглинаються ударом. Деякі потрапляють, коли вони протікають по рухомому повітряному потоку, рухаються занадто близько до волокна і потрапляють у пастку перехоплення. При менших швидкостях повітря частина потрапляє у діффузію (коли випадкові рухи пилу та частинки повітря врізаються одна в одну, а частина штовхається у волокна фільтра).

HEPA спочатку був розроблений ядерний промисловість для очищення небезпечних радіоактивних частинок. На щастя, більшості з нас не доводиться мати справу з такими речами - але фільтрація HEPA все ще дуже корисна і важлива на фабриках і робочих місцях, особливо в умовах, де пил утворюється в рамках виробничого процесу.

Типи фільтрів HEPA

За даними NIOSH (the Національний інститут охорони праці США ), справжній фільтр HEPA - це той, який може захопити 99,97 відсотків пилових частинок діаметром 0,3 мкм (де мікрон - одна мільйонна частина метра). Немає нічого особливо важливого в діаметрі частинок 0,3 мкм: вони просто ті, які найбільш ймовірно потрапляють через фільтр, і більш дрібні і більші частинки, ніж це, захоплюються ще більш ефективно. Щоб поставити 0,3 мікрон в перспективі, варто пам’ятати, що типове волосся людини має діаметр приблизно 50–150 мкм, тож HEPA-фільтр захоплює пил у кілька сотень разів тонше. Грубі, грубі частинки, що вихлюпуються з дизельних автомобільних вихлопів, як правило, описуються як PM10 (частинки менше 10 мкм) або PM2.5 (менше 2,5 мкм), тому ви можете бачити, що фільтри HEPA працюють у масштабі не менше 10 разів менший. Справжній фільтр HEPA набагато гігієнічніший, ніж звичайний, оскільки він зупинить спори цвілі та навіть деякі бактерії та віруси. Це очищення в мікроскопічному масштабі.

Твір: фільтри HEPA відстежують справді крихітні частинки приблизно до 0,3 мкм (синя лінія, низ), що в 10–30 разів менше забруднення сажею PM10 та PM2.5 (чорне / сіре, середнє) та в сотні разів тонше, ніж типове людське волосся (каштанове, зверху).

Що стосується фільтрів, що використовуються в дихальному обладнанні , NIOSH розпізнає дев'ять різних марок на основі трьох різних рівнів ефективності (95, 99 та 99,97 відсотків) та трьох рівнів стійкості до деградації фільтрів (N, R та P). N означає не стійкий до олії, R - стійкий до олії, а P - маслостійкий. Таким чином, ви можете побачити фільтр з маркуванням N95 (95 відсотків ефективний і не стійкий до оливи) або P100 (99,97 відсотка ефективності і мастила).

Ви також можете побачити фільтри HEPA, класифіковані за п’ятьма літерами від А до Е, виходячи з того, наскільки добре вони фіксують частинки і чинять опір потоку повітря. Тип A є найменш ефективними, які все ще відповідають основним критеріям HEPA, тоді як тип E (на протилежному кінці шкали) - це фільтри військового рівня, здатні боротися з хімічними, радіологічними або біологічними частинками. Існує також класифікація на основі того, чи фільтри вогнестійкі (тип 1) або напівгорючі (тип 2).

Фото: два фільтри HEPA у Dyson пилосос (один вище і один під циліндром з брудом) допомагають запобігти поверненню пилу в приміщення.

Речі, які слід врахувати перед покупкою

Навіть якщо ви страждаєте на алергію, такі класифікації, ймовірно, не будуть актуальними, якщо ви робите лише придбання простого очищувача повітря або пилососа. Для більшості людей головне - переконатись у тому, що те, що ви купуєте, має справжню фільтрацію HEPA (пам’ятайте, що це 99,97 відсотків частинок на 0,3 мкм - часто описується як "справжня HEPA" або "абсолютна HEPA"), перевіряючи розмір часток цитується виробником. Уникайте виробників, які роблять розпливчасті, безглузді описи на зразок "HEPA-подібний" та "HEPA-тип", які ні в якому разі не визначаються кількісно. Справжній фільтр HEPA завжди цитуватиме цифри. Деякі вакууми професійного класу матимуть додаткові механізми поводження з частинками навіть менше 0,3 мкм, наприклад гранули активованого вугілля (подібні до тих, що в фільтри для води ). Нарешті, якщо вам потрібна промислова очистка повітря, існує більш жорсткий стандарт під назвою ULPA (Ultra-Low Penetration Air), який може назбирати 99,99 відсотків частинок 0,12 мкм і вище.

Знати трохи про те, як працюють фільтри, стане в нагоді, коли ви вирішуєте, що купувати. Вакуум з належною фільтрацією HEPA буде каналізувати практично весь (понад 90 відсотків) брудного повітряного потоку через фільтр; якщо цього не зробити, це просто переставити бруд. Фільтри HEPA перешкоджають повітряному потоку в пилососах: для витягування повітря повз усіх цих звивистих волокон потрібно досить багато всмоктування. Ось чому вакуумам із справжньою фільтрацією HEPA потрібні більш потужні двигуни, а такі з низькою потужністю можуть не ефективно очищатись. Очисники повітря, які використовують фільтрацію HEPA, можуть мати більшу енергоспоживання з тієї ж причини (це означає, що вони дорожче працювати протягом тривалих періодів і шумніше, ніж конкурентні технології, такі як фотокаталіз , які працюють по-різному). Фільтр HEPA також потребує періодичного очищення або заміни (що додасть поточних витрат); ви можете перевірити, скільки коштують фільтри заміни, перш ніж взяти на себе зобов’язання.

Фото: Повітряні фільтри в протигазах: фільтри HEPA спочатку були розроблені в 40-х роках для військових цілей і до сьогодні залишаються важливою лінією захисту від захисту від хімічної, біологічної та радіологічної війни. Фото Ламеля Дж. Хінтона люб'язно надано ВМС США .

Хто винайшов фільтри HEPA?

Як і в багатьох інших винаходах, фільтри HEPA розвивалися з часом: не виявляється жодного винахідника, який би заслуговував єдиного кредиту. Повітряні фільтри на основі волокон спочатку були розроблені під час проекту Манхеттена (який створив першу в світі атомну бомбу) як спосіб захоплення надзвичайно небезпечних, крихітних радіоактивних частинок. Після війни німецькі брати Клаус та Манфред Хаммес почали розробляти відносно недорогі системи фільтрації повітря на початку 1960-х років для зменшення часток сажі, що видобуваються у вугільних печах; вони заснували компанію під назвою IQAir, яка з тих пір була піонером обладнання для фільтрування повітря. Перший недорогий плісирований повітряний фільтр був запатентований 19 квітня 1966 року Кеннетом В. Бауном, і про нього ви можете прочитати все в його Патент США 3246457: картридж із плісированим повітрям .

Як працюють повітряні фільтри HEPA?

від Кріс Вудфорд . Останнє оновлення: 15 квітня 2018 року.

Ми схильні думати забруднення повітря як щось, що відбувається зовні, але це не завжди так. Навіть у вашому будинку є такі речі, як пилові кліщі та бруд, просочені ззовні надворі. Забруднення повітря в приміщенні від подібних джерел може подразнювати легені та сприяти алергії та астмі. Біда в тому, якщо ви користуєтеся звичайним пилосос , можливо, ви просто "переставляєте бруд": ваш очищувач буде захоплювати частину пилу всередині сумки або фільтра для циклону, а решту пропускати прямо назад у приміщення. Якщо ви страждаєте на астму або інше утруднення дихання, ви можете виявити, що гідроочисник (або вакуум з фільтрами HEPA) добре очищає повітря (іноді визначається як "високоефективне повітря з твердими частинками", іноді як "високоенергетичне захоплення частинок") інвестиції. Давайте подивимось, як вони працюють.

Фото: типовий фільтр HEPA з побутового пилососа. Ви можете побачити білий, паперовий, волокнистий матеріал, складений і обгорнутий, як концертина, під помаранчевим пластиковим корпусом зверху і знизу. Складення значно збільшує площу фільтра, що контактує із повітряним потоком - ефективно покращуючи фільтрацію, не зменшуючи повітряний потік.

Як працюють фільтри HEPA, щоб утримувати пил та бруд

Фото: той самий фільтр HEPA з прикріпленим сірим зовнішнім марлевим фільтром. Повітря рухається зовні зсередини. Ви можете бачити, що марля працює тут як сито, щоб зупинити більший шматочок бруду, що потрапляє десь біля фільтра всередині. Однак внутрішній HEPA-фільтр працює зовсім по-іншому. Зовнішній марлевий «попередній фільтр» може значно продовжити термін експлуатації внутрішнього фільтра HEPA.

Найпростіший вид фільтра - це сито: щось з отворами, які є досить великими, щоб захопити деякі частинки і досить маленькими, щоб пропустити інших. Деякі пилососи використовують подібні фільтри, щоб зупинити більші частинки пилу та бруду, але як ви також ловите дрібні частинки бруду? Ви можете зробити дуже тонкий фільтр або покласти кілька фільтрів один на одного, але у пилососі вони забиваються дуже швидко і зупиняють роботу машини. Мало того, вам знадобиться більш потужний електричний двигун щоб витягнути повітря через машину, і вона би використала більше енергія і коштувати дорожче.

Фільтри HEPA у пилососах, як правило, використовують два досить різні механізми для очищення повітряного потоку. По-перше, є один або кілька зовнішніх фільтрів, які працюють як сита, щоб зупинити більші частинки бруду, пилу та волосся. Всередині цих фільтрів є концерт, який виглядає як складений папір, призначений для захоплення дрібних частинок. Папір насправді килимок дуже щільний скло волокна і, на відміну від марлі, він не просто фільтрує дрібні пилові частинки, як сито. Натомість він використовує три різні механізми для лову частинок пилу, коли вони проходять крізь рухливий повітряний потік. При високій швидкості повітря деякі частинки потрапляють і потрапляють у пастку, коли вони потрапляють безпосередньо у волокна, а інші обриваються на волокна, коли намагаються чистити їх. При менших швидкостях повітря частинки пилу, як правило, блукають приблизно навмання через фільтр (процес, відомий як Броунівський рух після свого відкривача, шотландського ботаніка Роберта Брауна), і він може дотримуватися його волокон, коли вони це роблять. Ці три механізми разом дозволяють фільтрам HEPA фіксувати частинки, які є і більшими, і меншими за певний розмір цілі.

Твір: Волокна у фільтрах HEPA (тут показано як сірі смуги) тримають частинки пилу та бруду трьома способами. Деякі частинки врізаються у волокна фільтра і поглинаються ударом. Деякі потрапляють, коли вони протікають по рухомому повітряному потоку, рухаються занадто близько до волокна і потрапляють у пастку перехоплення. При менших швидкостях повітря частина потрапляє у діффузію (коли випадкові рухи пилу та частинки повітря врізаються одна в одну, а частина штовхається у волокна фільтра).

HEPA спочатку був розроблений ядерний промисловість для очищення небезпечних радіоактивних частинок. На щастя, більшості з нас не доводиться мати справу з такими речами - але фільтрація HEPA все ще дуже корисна і важлива на фабриках і робочих місцях, особливо в умовах, де пил утворюється в рамках виробничого процесу.

Типи фільтрів HEPA

За даними NIOSH (the Національний інститут охорони праці США ), справжній фільтр HEPA - це той, який може захопити 99,97 відсотків пилових частинок діаметром 0,3 мкм (де мікрон - одна мільйонна частина метра). Немає нічого особливо важливого в діаметрі частинок 0,3 мкм: вони просто ті, які найбільш ймовірно потрапляють через фільтр, і більш дрібні і більші частинки, ніж це, захоплюються ще більш ефективно. Щоб поставити 0,3 мікрон в перспективі, варто пам’ятати, що типове волосся людини має діаметр приблизно 50–150 мкм, тож HEPA-фільтр захоплює пил у кілька сотень разів тонше. Грубі, грубі частинки, що вихлюпуються з дизельних автомобільних вихлопів, як правило, описуються як PM10 (частинки менше 10 мкм) або PM2.5 (менше 2,5 мкм), тому ви можете бачити, що фільтри HEPA працюють у масштабі не менше 10 разів менший. Справжній фільтр HEPA набагато гігієнічніший, ніж звичайний, оскільки він зупинить спори цвілі та навіть деякі бактерії та віруси. Це очищення в мікроскопічному масштабі.

Твір: фільтри HEPA відстежують справді крихітні частинки приблизно до 0,3 мкм (синя лінія, низ), що в 10–30 разів менше забруднення сажею PM10 та PM2.5 (чорне / сіре, середнє) та в сотні разів тонше, ніж типове людське волосся (каштанове, зверху).

Що стосується фільтрів, що використовуються в дихальному обладнанні , NIOSH розпізнає дев'ять різних марок на основі трьох різних рівнів ефективності (95, 99 та 99,97 відсотків) та трьох рівнів стійкості до деградації фільтрів (N, R та P). N означає не стійкий до олії, R - стійкий до олії, а P - маслостійкий. Таким чином, ви можете побачити фільтр з маркуванням N95 (95 відсотків ефективний і не стійкий до оливи) або P100 (99,97 відсотка ефективності і мастила).

Ви також можете побачити фільтри HEPA, класифіковані за п’ятьма літерами від А до Е, виходячи з того, наскільки добре вони фіксують частинки і чинять опір потоку повітря. Тип A є найменш ефективними, які все ще відповідають основним критеріям HEPA, тоді як тип E (на протилежному кінці шкали) - це фільтри військового рівня, здатні боротися з хімічними, радіологічними або біологічними частинками. Існує також класифікація на основі того, чи фільтри вогнестійкі (тип 1) або напівгорючі (тип 2).

Фото: два фільтри HEPA у Dyson пилосос (один вище і один під циліндром з брудом) допомагають запобігти поверненню пилу в приміщення.

Речі, які слід врахувати перед покупкою

Навіть якщо ви страждаєте на алергію, такі класифікації, ймовірно, не будуть актуальними, якщо ви робите лише придбання простого очищувача повітря або пилососа. Для більшості людей головне - переконатись у тому, що те, що ви купуєте, має справжню фільтрацію HEPA (пам’ятайте, що це 99,97 відсотків частинок на 0,3 мкм - часто описується як "справжня HEPA" або "абсолютна HEPA"), перевіряючи розмір часток цитується виробником. Уникайте виробників, які роблять розпливчасті, безглузді описи на зразок "HEPA-подібний" та "HEPA-тип", які ні в якому разі не визначаються кількісно. Справжній фільтр HEPA завжди цитуватиме цифри. Деякі вакууми професійного класу матимуть додаткові механізми поводження з частинками навіть менше 0,3 мкм, наприклад гранули активованого вугілля (подібні до тих, що в фільтри для води ). Нарешті, якщо вам потрібна промислова очистка повітря, існує більш жорсткий стандарт під назвою ULPA (Ultra-Low Penetration Air), який може назбирати 99,99 відсотків частинок 0,12 мкм і вище.

Знати трохи про те, як працюють фільтри, стане в нагоді, коли ви вирішуєте, що купувати. Вакуум з належною фільтрацією HEPA буде каналізувати практично весь (понад 90 відсотків) брудного повітряного потоку через фільтр; якщо цього не зробити, це просто переставити бруд. Фільтри HEPA перешкоджають повітряному потоку в пилососах: для витягування повітря повз усіх цих звивистих волокон потрібно досить багато всмоктування. Ось чому вакуумам із справжньою фільтрацією HEPA потрібні більш потужні двигуни, а такі з низькою потужністю можуть не ефективно очищатись. Очисники повітря, які використовують фільтрацію HEPA, можуть мати більшу енергоспоживання з тієї ж причини (це означає, що вони дорожче працювати протягом тривалих періодів і шумніше, ніж конкурентні технології, такі як фотокаталіз , які працюють по-різному). Фільтр HEPA також потребує періодичного очищення або заміни (що додасть поточних витрат); ви можете перевірити, скільки коштують фільтри заміни, перш ніж взяти на себе зобов’язання.

Фото: Повітряні фільтри в протигазах: фільтри HEPA спочатку були розроблені в 40-х роках для військових цілей і до сьогодні залишаються важливою лінією захисту від захисту від хімічної, біологічної та радіологічної війни. Фото Ламеля Дж. Хінтона люб'язно надано ВМС США .

Хто винайшов фільтри HEPA?

Як і в багатьох інших винаходах, фільтри HEPA розвивалися з часом: не виявляється жодного винахідника, який би заслуговував єдиного кредиту. Повітряні фільтри на основі волокон спочатку були розроблені під час проекту Манхеттена (який створив першу в світі атомну бомбу) як спосіб захоплення надзвичайно небезпечних, крихітних радіоактивних частинок. Після війни німецькі брати Клаус та Манфред Хаммес почали розробляти відносно недорогі системи фільтрації повітря на початку 1960-х років для зменшення часток сажі, що видобуваються у вугільних печах; вони заснували компанію під назвою IQAir, яка з тих пір була піонером обладнання для фільтрування повітря. Перший недорогий плісирований повітряний фільтр був запатентований 19 квітня 1966 року Кеннетом В. Бауном, і про нього ви можете прочитати все в його Патент США 3246457: картридж із плісированим повітрям .