Czym jest filtr HEPA? Jak wygląda mechanizm jego działania?

Marketingowy przekaz producentów sprawił, że dziś praktycznie każdy już słyszał o filtrach HEPA. Stanowią one skuteczną ochronę przed zanieczyszczeniami zawartymi w powietrzu. Ich szeroka dostępność sprawia, że są one wykorzystywane zarówno w gospodarstwach domowych, jak i różnych gałęziach przemysłu. W poniższym artykule dokładnie omawiamy, czym są filtry HEPA i na czym polega mechanizm ich działania.

Filtr HEPA – definicja, mechanizm działania

Nazwa HEPA to określenie filtrów, które powstało jako połączenie terminów High Efficiency Particulate Air. Należy je tłumaczyć na język polski jako wysoko skuteczny filtr powietrza. I patrząc na parametry tego typu filtrów trzeba przyznać, że nazwa jest jak najbardziej adekwatna, ale o tym dokładnie opowiemy w dalszej części artykułu. Cechą charakterystyczną filtrów jest zdolność do zatrzymywania 99,95 % cząsteczek o wielkości 0,3 µm.

Najczęściej do produkcji HEPA stosuje się papier z mikrowłókna szklanego. Co ciekawe, filtr HEPA ma także zdolność do wychwytywania wirusów i bakterii. Ta właściwość otwiera przed nim możliwości stosowania na blokach operacyjnych i gabinetach stomatologicznych.

Warto w tym miejscu dodać, że filtry HEPA zostały stworzone w czasie II Wojny Światowej przez amerykańskich naukowców w toku prac nad bombą atomową. Założeniem, które przyświecało twórcom było redukowanie szkodliwego wpływu promieniowania radioaktywnego uwalniającego się podczas prac nad bombą atomową.

Jak działa filtr HEPA?

Celem działania filtrów HEPA jest usuwanie z powietrza cząsteczek zanieczyszczeń unoszących się w powietrzu. Filtr HEPA należy postrzegać jako strukturę składającą się z drobnych i gęstych włókien. To właśnie ta siatka sprawia, że gdy zanieczyszczenia próbują się przedostać przez filtr, wtedy za sprawą czterech zjawisk dochodzi do ich zatrzymania.

Tymi zjawiskami są:

Przesiewanie: Działa jak sito, zatrzymując większe zanieczyszczenia na włóknach filtra.
Dyfuzja: Wychwytuje najmniejsze cząsteczki, które poruszają się chaotycznie (przypominając ruchy Browna) i przypadkowo osiadają na włóknach.
Inercja: Dotyczy większych cząstek, które nie są w stanie podążać za zmianami kierunku przepływu powietrza, co prowadzi do ich osadzania się na włóknach.
Przechwycenie: Obejmuje cząstki średniej wielkości, które, zbliżając się do włókna, zostają na nim zatrzymane, jakby przyciągane przez niewidzialną siłę.

Zalety filtrów HEPA

HEPA to nie jedyna technologia, którą stosuje się przypadku produkcji filtrów. Jednakże jest ona jedną z najpopularniejszych. Czas powiedzieć sobie, co sprawia, że filtry HEPA cieszą się tak dużą popularnością.

Za wykorzystywaniem filtrów HEPA stoi ich duża powierzchnia filtracyjna — to właśnie ta właściwość sprawia, że filtry są w stanie usunąć z powietrza cząsteczki o wielkości 0,3 mikrometra.
Wiele osób zwraca uwagę na szerokie możliwości zastosowania filtrów HEPA. De facto można je stosować w każdych warunkach, które wymagają przestrzegania wyśrubowanych norm sanitarnych.
Trzeba też pamiętać, że cząsteczkowy filtr HEPA wykazuje zdolność do eliminacji alergenów, pyłów i innych szkodliwych cząsteczek.

Może Cię zainteresować: Jak filtry HEPA wyłapują cząsteczki?

Rodzaje filtrów HEPA

Najogólniejszy podział filtrów HEPA zakłada występowanie trzech kategorii.

EPA (Efficiency Particulate Air),
HEPA (High Efficiency Particulate Air),
ULPA (Ultra Low Penetration Air).

Ten podział przyjmuje też postać bardziej szczegółową — taką, w której filtry z każdej grupy są przyporządkowane precyzyjnie do określonych klas.

Klasyfikacja filtrów HEPA ze względu na ich skuteczność

Jedną z klasyfikacji filtrów jest ta, która wyróżnia kilka kategorii wyróżnionych w normie PN-EN ISO 29463 oraz EN 1822-1:2009.

Właściwości poszczególnych klas sprawiają, że konkretne typy filtrów znajdują zastosowanie w różnych branżach.

EPA E10 — ten rodzaj filtrów odznacza się skutecznością filtracji na poziomie 85%. E10 znajdują zastosowanie w odkurzaczach, klimatyzatorach bądź oczyszczaczach powietrza.
EPA E11 — filtry te mają podobnie zastosowanie do E10, jednak wyróżnia je większa skuteczność całkowita filtracji — plasuje się ona na poziomie 95%.
EPA E12 — tutaj skuteczność filtracyjna gwarantuje poziom 99,5 %.
HEPA H13 — tutaj mamy do czynienia ze skutecznością na poziomie 99,95%. H13 stosuje się w oczyszczaczach powietrza, szpitalach oraz w przestrzeniach o podwyższonych standardach czystości.
HEPA H14 — ten typ filtrów osiąga imponującą skuteczność na poziomie 99,995%. H14 są wykorzystywane w szpitalach, laboratoriach oraz w urządzeniach wymagających wyjątkowo czystego powietrza.
ULPA U15 — filtry U15 charakteryzują się skutecznością wynoszącą 99,9995%. Stosowane są w przemyśle farmaceutycznym i nuklearnym, a także wszędzie tam, gdzie konieczne są sterylne warunki.
ULPA U16 — te filtry zapewniają niezwykle wysoką skuteczność na poziomie 99,99995%. U16 znajdują zastosowanie w laboratoriach oraz w branżach wymagających najwyższej jakości powietrza.
ULPA U17 — filtry U17 to produkty zapewniające najwyższą skuteczność filtracji wynoszącą 99,999995%. Używane są w najbardziej wymagających środowiskach, takich jak przemysł pirotechniczny i spożywczy.

Jak widać, w przypadku poszczególnych klas filtrów różnice są minimalne, niemniej wymogi niektórych branż są niezwykle restrykcyjne — z tego właśnie powodu powstało kilka klas szczegółowo definiujących skuteczność filtracji.

Wydajność i konserwacja filtrów HEPA

Nie jest tajemnicą, że co jakiś czas trzeba wymieniać filtr HEPA. W tym przypadku nie możemy wskazać jednego konkretnego przedziału czasowego określającego żywotność filtru. W przypadku szacowania ich żywotności należy brać pod uwagę warunki panujące w pomieszczeniu.

Również istotnym wskaźnikiem jakości działania filtra będzie ocena przepływu powietrza. Gdy filtr np. w oczyszczaczu powietrza będzie stawał się zabrudzony, wtedy z pewnością urządzenie zacznie pracować głośniej. Można również obserwować, w jaki sposób zmienia się kolor samego filtra.

Dane naukowe na temat filtrów HEPA

Sporo już powiedzieliśmy o działaniu filtrów HEPA. Warto teraz spojrzeć na twarde dane, które potwierdzają słuszność stosowania tego rodzaju filtrów. W końcu część osób może postrzegać stosowanie filtrów HEPA jako uleganie modzie, za którą nie kryje się konkretna wartość.

Otóż nie — filtry HEPA nie są żadną modą. Najlepszym tego potwierdzeniem jest fakt, że znajdują one zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym, militarnym i w sektorze zdrowia. Poza tym badania jednoznacznie dowodzą, w jaki sposób działają filtry HEPA.

Zauważono, że cząstki o wielkości 0,3 µm są za najtrudniejsze do zatrzymania przez filtry HEPA. Badania wykazały, że cząstki tej wielkości mają tendencję do omijania filtra bardziej niż zarówno większe, jak i mniejsze cząstki. Z tego powodu skuteczność filtrów HEPA jest określana właśnie dla cząstek o tym najtrudniejszym rozmiarze. Z tego wynika, że jeśli filtr HEPA odznacza się skutecznością na poziomie 99,97% dla cząstek 0,3 µm, to w praktyce jego efektywność dla innych rozmiarów cząstek (zarówno większych, jak i mniejszych) jest zazwyczaj jeszcze wyższa.

Różne typy filtrów, a ich cena i jakość

Być może zdarzyło Ci się już przeglądać strony sklepów internetowych i wiesz, że różnią się one ceną. Musisz wiedzieć, że jedną z cech, które mają wpływ na wysokość ceny poszczególnych filtrów HEPA, jest rama, w którą są one wmontowane.

Przeważnie filtry EPA produkowane z myślą o zastosowaniu w domu, są dostarczane w ramach syntetycznych.

W przypadku filtrów HEPA i ULPA często będzie dostępna rama nierdzewna, aluminiowa, czy też MDF. Zdarza się, że konkretna organizacja, np. szpital, ma swoje wewnętrzne regulaminy, które wymuszają zakup filtrów o określonych parametrach, również dotyczących ramy.

Trzeba na koniec dodać, że materiał, z którego została wykonana rama, w żaden sposób nie wpływa na jakość pracy filtra.

Filtry HEPA – czym są? Jak działają? (podsumowanie tematu)

Mamy nadzieję, że powyższe informacje w sposób satysfakcjonujący przedstawiają najważniejsze fakty na temat filtrów HEPA. Na koniec jako potwierdzenie oferowanej przez nie jakości, chcemy dodać, że początkowo miały one służyć do oczyszczania powietrza z zanieczyszczeń radioaktywnych. A więc równie skuteczne okażą się w przemyśle medycznym, farmaceutycznym i spożywczym.