HEPA-фильтр — класс высокоэффективных воздушных фильтров¶

HEPA-фильтр (High Efficiency Particulate Air filter, в русской транскрипции «хепа-фильтр») — это класс воздушных фильтров, задерживающих не менее 99,97 % частиц размером 0,3 микрометра. Стандартная классификация HEPA (H13–H14 по стандарту EN 1822) относит их к категории «высокоэффективных фильтров» и применяется в медицине, промышленности, атомной энергетике и бытовой технике.

¶Принцип работы

В отличие от фильтров грубой очистки, задерживающих крупные примеси механическим способом, HEPA-фильтры улавливают частицы за счёт комбинации четырёх механизмов:

• перенос по инерции — крупные частицы не успевают изменить траекторию потока и сталкиваются с волокном;
• перенос по диффузии — мельчайшие частицы (менее 0,1 мкм) движутся броуновски и неизбежно попадают на волокно;
• перенос по интерцепции — частицы, движущиеся вдоль линии тока, приближаются к волокну на расстояние, меньшее их радиуса, и удерживаются;
• прямое перехватывание — частицы касаются волокна непосредственно.

Наиболее трудноуловимыми считаются частицы размером около 0,3 мкм — именно для них стандарт HEPA требует эффективности не менее 99,97 %. Меньшие и большие частицы задерживаются ещё эффективнее.

¶Материалы и конструкция

Фильтрующий элемент изготавливается из тонковолокнистого стекловолокна или синтетических полимерных волокон, уложенных в несколько слоёв со случайной ориентацией. Типичная толщина слоя — от 2 до 10 мм. Волокна имеют диаметр около 0,5–2 мкм. Корпус (рамка) обычно выполняется из алюминия, оцинкованной стали или пластика, а уплотнение — из полиуретана или неопрена.

В промышленных системах HEPA-фильтры могут быть собраны в кассеты или глубокие складки (V-образные), что увеличивает площадь фильтрующей поверхности и ресурс.

¶Классификация

По стандарту EN 1822 фильтры делятся на классы:

В США и Японии используется аналогичная классификация, где HEPA-фильтром считается элемент с эффективностью не менее 99,97 % при испытании на частицах 0,3 мкм.

¶Применение

¶Медицина и лаборатории

HEPA-фильтры устанавливаются в боксах биологической защиты, системах вентиляции операционных, изоляторах для пациентов с инфекционными заболеваниями. В России они применяются в противочумных лабораториях и медицинских учреждениях.

¶Атомная промышленность

В замкнутых контурах вентиляции атомных станций HEPA-фильтры задерживают радиоактивные аэрозоли. Системы фильтрации ГО (гражданской обороны) включают HEPA-ступени для защиты от радиоактивного и бактериального заражения.

¶Промышленность и электроника

Применяются в чистых помещениях для производства микросхем, в фармацевтическом производстве, в покрасочных камерах.

¶Бытовая техника

HEPA-фильтры устанавливаются в пылесосах, кондиционерах, воздухоочистителях и системах приточной вентиляции. В России производством бытовых воздухоочистителей с HEPA-элементами занимаются, в частности, компании Ballu, Xiaomi, Tefal и другие.

¶Обслуживание и замена

HEPA-фильтр не подлежит регенерации — промывка или продувка нарушают структуру волокон и снижают эффективность. Срок службы зависит от загрязнённости воздуха и составляет обычно от 6 месяцев до 2 лет в бытовых условиях. Загрязнённый элемент заменяется целиком. Признаки необходимости замены — рост шума вентилятора, снижение производительности, появление запаха.

¶Ограничения

HEPA-фильтры не задерживают газы, пары и запахи — для них предназначены угольные (адсорбционные) фильтры, которые нередко комбинируют с HEPA в многоступенчатых системах. Кроме того, HEPA-фильтры не уничтожают микроорганизмы, а лишь удерживают их на волокнах; при повышении влажности возможно их размножение, поэтому в медицинских системах фильтры часто обрабатывают бактерицидными составами.

Источники:

• ГОСТ Р 51232-98 «Воздуховоды. Фильтры вентиляционные. Общие технические условия»
• Стандарт EN 1822-1:2019 «Высокоэффективные фильтры (E, H, U)»
• Справочник «Вентиляция и кондиционирование», под ред. В. Н. Богослова
• Статьи журнала «Химическое и нефтяное машиностроение» о системах фильтрации