Два фильтра могут иметь абсолютно одинаковую маркировку “HEPA H13”, но при этом работать совершенно по-разному после установки. Один из них представляет собой единый гофрированный лист из стекловолокна. Другой состоит из трёх или четырёх слоёв, каждый из которых выполняет свою функцию. На этикетке указано, как фильтр обрабатывает частицы размером 0,3 микрона. Но там ничего не говорится о сопротивлении воздушному потоку, сроке службы или о том, выполняет ли фильтр какие-либо функции, помимо улавливания пыли. Для покупателя, заказывающего у производителя оригинального оборудования (OEM) воздухоочиститель или пылесос под собственной торговой маркой, именно этот пробел в информации обычно становится причиной жалоб на частоту замены фильтров и увеличения расходов на гарантийное обслуживание.
Что такое однослойный фильтр HEPA?
Однослойный фильтр HEPA представляет собой один сплошной лист гофрированного материала — как правило, из боросиликатного стекловолокна или ПТФЭ, — сложенный в складки и закреплённый в раме. Ничто другое не находится в потоке воздуха ни до, ни после него.
Его эффективность подтверждается испытательным стандартом, а не маркетинговыми заявлениями. Согласно EN 1822, европейской системе классификации высокоэффективных фильтров, фильтр класса H13 должен улавливать не менее 99,95% частиц с наибольшей степенью проникновения, размер которых обычно составляет от 0,1 до 0,3 микрона. Именно частицы этого диапазона размеров сложнее всего улавливать любым фильтрующим материалом, поскольку как более крупные, так и более мелкие частицы улавливаются легче за счет перехвата, импакции или диффузии. В Северной Америке большинство производителей проводят испытания в соответствии со стандартом IEST-RP-CC001, который устанавливает эквивалентный контрольный показатель эффективности на уровне 99,97% для частиц размером 0,3 микрона.
Такая конструкция с одним фильтрующим материалом широко используется в вытяжных фильтрах и фильтрах защиты двигателя для вертикальных и канистровых пылесосов, где путь прохождения воздушного потока короткий, а задача узконаправленная: улавливать твердые частицы и поддерживать чистоту двигателя. Фильтры Hifine запасные фильтры для пылесоса являются типичным примером такой конструкции.
Что меняется при наложении слоев
В многослойном композитном фильтре перед этим же HEPA-листом или за ним размещаются два или три дополнительных фильтрующих материала. Каждый добавленный слой решает ту проблему, с которой не справляется одно лишь улавливание твердых частиц.
Обычно фильтрация происходит по принципу «снаружи внутрь». Грубый предварительный фильтр, зачастую представляющий собой нетканый материал типа «спанбонд» или пенопласт с открытыми порами, сначала задерживает волосы, ворс и крупные частицы пыли. Средний слой из гранулированного или пропитанного активированного угля адсорбирует молекулы запахов и летучие органические соединения посредством адсорбции в газовой фазе — это химический процесс, а не механическое улавливание. Слой HEPA находится в самом центре и выполняет ту же задачу по улавливанию частиц размером 0,3 микрона, что и однослойный фильтр. В некоторых конструкциях добавляется четвёртый этап — холодный катализатор или антимикробное покрытие — для разложения формальдегида или борьбы с бактериями.
Этот предварительный фильтр не просто добавляет дополнительный этап производства. Опубликованные результаты испытаний многослойных нетканых композитов показывают, что их пылеулавливающая способность составляет около 40 г/м², при этом начальный перепад давления остается ниже 0,15 мм вод. ст., поскольку грубый слой задерживает крупные частицы мусора до того, как они достигнут более тонкого HEPA-материала. В одном из патентов на фильтрующий материал, в котором сравнивалась композитная структура из двух волокон с традиционной конструкцией из одного материала, была зафиксирована пылеулавливающая способность примерно 135 г против 60 г при одинаковом расходе воздуха, что продлевает срок службы до примерно одного года вместо нескольких месяцев.
Почему большее количество слоев не всегда означает “лучший HEPA-фильтр”
Именно этот момент в технических характеристиках часто остаётся неясным. Эффективность улавливания твердых частиц определяется самым тонким слоем в структуре фильтра, а не общим количеством слоёв. Четырёхслойный композитный фильтр, построенный на основе сердечника H13, по-прежнему демонстрирует показатель 99,951 TP4T при тестировании по методу MPPS — тот же показатель, который показал бы и простой однослойный лист H13. Дополнительные слои обеспечивают контроль запахов, адсорбцию газов и более длительный срок службы фильтра до снижения пропускной способности. Они не повышают класс фильтра с H13 до H14. Это может сделать только сам сертифицированный фильтрующий материал, прошедший испытания в соответствии со стандартами EN 1822 или IEST-RP-CC001.
Как найти баланс между этими двумя аспектами?
| Фактор | Однослойный фильтр HEPA | Многослойный композит |
|---|---|---|
| Эффективность улавливания твердых частиц | 99,95–99,971 TP4T при MPPS / 0,3 мкм | Тот же показатель, определяемый HEPA-слоем внутри колонны |
| Удаление газов и запахов | Нет | Да, посредством адсорбции на активированном угле |
| Начальный перепад давления | Ниже | Больше, больше медиа в воздушном потоке |
| Пылеулавливающая способность | Чем ниже, тем быстрее загружаются медиафайлы | Более длительная работа предварительного фильтра предотвращает засорение фильтра HEPA |
| Срок службы углеродных компонентов | Не применимо | Приблизительно 3–6 месяцев при обычной концентрации запахов и летучих органических соединений в помещении |
| Удельная стоимость | Ниже | Выше |
Угольный слой заслуживает отдельного упоминания для всех, кто составляет рекомендации по графику замены. Его адсорбционная способность может снижаться, даже если перепад давления по-прежнему находится в пределах нормы, поэтому одной лишь инструкции “проверить расход воздуха” будет недостаточно для выявления химически истощённого угольного фильтра. Практическим методом, применяемым в эксплуатации систем с активированным углем, является осмотр предварительного фильтра каждые 2–4 недели и отслеживание прорыва запаха независимо от показаний расхода воздуха.
Соответствие структуры фильтра категории товара
- Пылесосы-палочки и пылесосы с контейнером. Фильтры для защиты электродвигателей часто представляют собой однослойные фильтрующие элементы класса H12/H13, поскольку характеристики всасывания и шумоуровень имеют большее значение, чем устранение запахов. Эффективность улавливания пыли всей бытовой техникой проверяется отдельно в соответствии со стандартом IEC 62885-2, который отличается от стандарта, регулирующего испытания эффективности самих фильтрующих элементов.
- Роботы-пылесосы. Во многих конструкциях уже переходят на многослойные синтетические нетканые материалы, поскольку фильтр проходит множество циклов очистки между заменами и требует более высокой пылеулавливающей способности, прежде чем произойдет падение производительности. Это также находит отражение в фильтрующий материал роботов-пылесосов.
- Очистители воздуха для дома и для людей, страдающих аллергией. Многослойные фильтры с активированным углем в настоящее время практически стали стандартом, поскольку конечные пользователи оценивают эффективность устройства не только по количеству частиц, но и по запаху. Фильтры HEPA класса H13 и H14 для очистителей воздуха, наряду со стекловолоконными и активированный уголь комбинированные панели являются типичными эталонными конфигурациями для данной категории.
- Сценарии после ремонта и с содержанием формальдегида. Комбинированный фильтр, сочетающий в себе фильтр HEPA с активированным углем или каталитическим слоем, является более удачным выбором по сравнению с фильтрами, содержащими только HEPA, поскольку сама по себе фильтрация твердых частиц не способна задержать выделяющиеся летучие органические соединения (ЛОС).
- Применение в чистых помещениях и в медицинской сфере. Для фильтров H14 требуется дополнительная проверка локальной эффективности (или герметичности) в соответствии со стандартом EN 1822, помимо проверки общей средней эффективности. Это более строгое требование к конструкции, независимо от того, сколько слоев расположено перед HEPA-материалом.
Три вопроса, которые нужно задать себе, прежде чем утвердить технические характеристики фильтра
- Будут ли по поводу готового изделия поступать жалобы на запахи, например, связанные с домашними животными, курением или приготовлением пищи, или же в основном жалобы на пыль и аллергены? В первом случае углерод окупает свою стоимость.
- Какой срок замены вы хотите указать на упаковке: 3 месяца, 6 месяцев или 12 месяцев? Это число должно основываться на данных о пылеемкости, а не на маркетинговых предположениях.
- Какое падение давления может выдержать двигатель или вентилятор, прежде чем будут нарушены технические характеристики по воздушному потоку и уровню шума? Дополнительные слои сначала увеличивают начальное сопротивление, а уже потом продлевают срок службы.
Обе конструкции являются обоснованными инженерными решениями, а не иерархией «хорошего» и «лучшего». Правильный вариант должен соответствовать реальному типу отказа продукта: защита двигателя, облегчение симптомов аллергии или устранение запахов в газовой фазе. Hifine’s Инженерная команда по разработке фильтров для OEM и ODM производит как однослойные, так и многослойные композитные материалы в соответствии с техническими требованиями частных торговых марок, при этом к каждой производственной партии прилагаются данные испытаний.
