Filtry HEPA – co warto wiedzieć?

Filtry HEPA (High Efficiency Particulate Air Filter) są najważniejszą częścią systemu filtracji w oczyszczaczach powietrza.

Ich zastosowanie pozwala na usunięcie z powietrza niepożądanych i niebezpiecznych dla zdrowia zanieczyszczeń stałych, występujących zarówno sezonowo w smogu (pyły zawieszone), jak i tych, które towarzyszą nam na co dzień, przez cały rok (alergeny, unoszący się kurz, niektóre bakterie).

Spis treści:

• Po co w oczyszczaczach powietrza stosuje się filtry HEPA
  1. Rola filtra HEPA w ochronie przed smogiem
  2. Filtr HEPA w oczyszczaczu dla alergika
  3. Dym tytoniowy a filtr HEPA
  4. Filtr HEPA w oczyszczaczu powietrza na kurz
  5. Skuteczność filtra HEPA w ochronie przed bakteriami i wirusami
  6. Filtr HEPA a zarodniki pleśni i grzybów
• Czym jest filtr HEPA
• Jak działa Filtr HEPA
• Klasyfikacja filtrów HEPA
• Zastosowanie filtrów HEPA w oczyszczaczach powietrza
  1. Żywotność filtrów HEPA w oczyszczaczach powietrza
• Inne zastosowania filtrów HEPA

1. Po co w oczyszczaczach powietrza stosuje się filtry HEPA?

2. Czym jest filtr HEPA?

Filtr HEPA, zwany także absolutnym, to filtr powietrza charakteryzujący się bardzo wysoką skutecznością usuwania zanieczyszczeń. W dosłownym tłumaczeniu HEPA znaczy właśnie: „wysokoskuteczny” filtr powietrza.

O skuteczności świadczy fakt, że pierwotnie filtry te były opracowane dla projektu Manhattan (amerykańskiego programu budowy bomby atomowej) do oczyszczania powietrza z zanieczyszczeń radioaktywnych.

Filtry HEPA wykonuje się z cienkiego jak papier materiału filtracyjnego wykonanego z włókna szklanego lub innego tworzywa sztucznego, o charakterystycznej wielkości włókien oraz odpowiednim ich rozłożeniu.

Materiał składany jest w filtr do postaci „harmonijki”, zapewniającej dużą powierzchnię filtracji przy jednoczesnych niskich oporach przepływu powietrza. Całość umieszcza się w ramce przy pomocy odpowiednich klejów, a na ramce w przypadku filtrów stosowanych w oczyszczaczach powietrza nakleja się gąbki, które mają zapewnić szczelność konstrukcji wymuszając przepływ powietrza tylko przez materiał filtracyjny.

3. Jak działa filtr HEPA?

Materiał oraz konstrukcja filtrów HEPA sprawiają, że w procesie filtracji powietrza udział biorą trzy mechanizmy:

– dyfuzja molekularna, czyli chaotyczne ruchy najdrobniejszych cząstek zanieczyszczeń powodują ich przypadkowe „wpadnięcie” na włókno filtra,

– bezpośrednie zaczepienie, kiedy nieduża cząstka zanieczyszczenia przepływa w bezpośredniej bliskości włókna filtra i ocierając się o niego „przykleja” się,

– osadzanie bezwładnościowe – cząstki o dużych wielkościach i masach wypadając z toru lotu powietrza, uderzają w stojące bezpośrednio na ich drodze włókno filtra.

Każdy z tych mechanizmów oddziałuje na cząsteczki o innej wielkości, masie i poruszające się z inną prędkością.

Taka kombinacja pozwala filtrom HEPA na skuteczne usuwanie z powietrza zanieczyszczeń o cząsteczkach z zakresu wielkości od 0,003 µm do ponad 10 µm (dla porównania pyły zawieszone PM2.5 zawierają w swym składzie cząsteczki o wielkościach do 2,5µm), a także każdą większą cząsteczkę, jak widoczną gołym okiem drobinkę kurzu.

Dla lepszego zrozumienia skuteczności oraz zakresów działania poszczególnych mechanizmów w odniesieniu do wielkości cząsteczek przedstawiono je na poniższym wykresie.

4. Klasyfikacja filtrów HEPA

Ze względu na używanie filtrów HEPA w przemyśle są one poddawane procesom normalizacji. Określa je europejska norma EN1822: 2009 na bazie której powstała również międzynarodowa norma ISO 29463:2011.

W normie EN1822-1: 2009 zawarto metodykę badań filtrów HEPA oraz ustalono ich podział na trzy grupy:

EPA – to skuteczne filtry powietrza, oznaczane są literą E,

HEPA – czyli wysoko skuteczne filtr powietrza, o oznaczeniu literą H,

ULPA – to w dosłownym tłumaczeniu filtry powietrza o bardzo niskiej penetracji, czyli takie o najwyższej skuteczności ze wszystkich filtrów HEPA. Oznacza się je literą U. Filtry ULPA stosowane są wyłącznie w profesjonalnych systemach filtracji powietrza.

Wewnątrz każdej z grup wyróżnia się klasy oznaczane liczbą. W grupie EPA: E10, E11, E12; w grupie HEPA: H13 i H14; a w grupie ULPA: U15, U16 i U17. Filtry zalicza się do poszczególnych klas na podstawie skuteczności filtracji wyrażonej w procentach.

Pełną klasyfikację filtrów HEPA można sprawdzić w tabeli poniżej.

Minimalna skuteczność jest w poszczególnych klasach określana dla cząstek o wielkości 0,3 µm. Są to zanieczyszczenia, z którymi filtry radzą sobie najgorzej. Co za tym idzie każde większe lub mniejsze zanieczyszczenie powietrza jest przez filtr HEPA usuwane z większą skutecznością.

5. Zastosowanie filtrów HEPA w oczyszczaczach powietrza

W domowych oczyszczaczach powietrza stosowne są najczęściej filtry klasy E11, E12 i H13, rzadziej także E10 oraz H14.

Niektóre modele wyposażone są w filtry budowy zintegrowanej tzn. filtr HEPA połączony jest trwale z filtrem węglowym (wykonanym z węgla aktywnego i usuwającym z powietrza zanieczyszczenia gazowe), a czasem także i z filtrem wstępnym (w postaci „siateczki” zatrzymującej największe cząsteczki zanieczyszczeń).

Każde z rozwiązań spełnia dobrze zadanie filtracji powietrza z zanieczyszczeń stałych. Skuteczność i klasa filtra HEPA mogą pozostać na drugim planie. Większa wydajność oczyszczacza jest w stanie zniwelować takie różnice.

Stosowanie przez producentów filtrów danej klasy ma natomiast na celu zapewnienie optymalnej wydajności urządzeń. Filtry dobierane są w taki sposób, aby skutecznie oczyścić powietrze i jednocześnie jak najmniej ograniczyć jego przepływ wymuszany przez wentylator. Na wybór klasy filtra w mniejszym stopniu ma także wpływ ich trwałość oraz koszty.

Żywotność filtrów HEPA w oczyszczaczach powietrza

Producenci oczyszczaczy powietrza zawsze podają sugerowaną żywotność swoich filtrów. W zależności od marki i modelu czas taki waha się od 3 miesięcy do nawet 10 lat (np. w przypadku oczyszczaczy powietrza Sharp). Niektóre modele oczyszczaczy samodzielnie komunikują konieczność czyszczenia lub wymiany filtrów.

Zawsze należy wziąć pod uwagę fakt, iż nie w każdych warunkach filtry wytrzymają tyle samo. Rzeczywista żywotność filtra HEPA zależy bowiem od:

• jego wielkości,
• ilości zanieczyszczeń obecnych w powietrzu,
• częstotliwości używania oczyszczacza powietrza,
• powierzchni pomieszczenia, w którym pracuje oczyszczacz.

Może się zatem zdarzyć, że do zużycia dojdzie wcześniej lub później, niż przewidział do producent.

6. Inne zastosowania filtrów HEPA

Od momentu swojego powstania filtry ewoluowały i dziś wykorzystywane są wszechstronnie również do bardzo wymagających zastosowań. Filtry HEPA stosuje się do oczyszczania powietrza w miejscach, gdzie czystość, czy wręcz jałowość, są gwarancją bezpieczeństwa.

Są to m.in. szpitale i obiekty służby zdrowia, elektrownie jądrowe, zakłady przemysłowe produkujące żywność, leki, a także nowe technologie. Znalazły się one także w naszych domach, w oczyszczaczach powietrza, a wcześniej w odkurzaczach.

Źródła

1. Chris Woodford, HEPA filtrers, explainthatstuff.com.
2. European Standard EN 1822-1:2009, „High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA)”
3. David A. Christopherson et all., High-Efficiency Particulate Air Filters in the Era of COVID-19: Function and Efficacy, American Academy of Otolaryngology Head and Neck Surgery