Фильтрация нера что это
Что такое НЕРА фильтр для пылесоса?
Современные пылесосы оснащены многоуровневой системой фильтрации. Это во многом улучшает качество приборки. Для тонкой очистки воздуха используется НЕРА-фильтр, он стоит на последнем рубеже между пылью и окружающей средой. Это эффективный элемент. Аббревиатура НЕРА расшифровывается как High Efficiency Particulate Absorption, что на английском языке означает «высокоэффективная задержка пыли». Производители современных качественных пылесосов используют технологии, в которых предусмотрены разные системы фильтрации воздуха. В этой статье описаны принцип действия НЕРА-фильтра, его главное назначение, разновидности и инструкции по правильной эксплуатации.
Возможности hepa-фильтров
Качественный пылесос должен иметь такую систему очистки. Для создания наименьшего сопротивления потокам воздуха в распоряжении устройства должна быть наибольшая фильтрованная площадь. Чтобы достичь такого результата, его делают из материала, который можно сложить гармошкой и вклеить в рамку самого большого размера.
Небольшой по размерам Нера-фильтр обладает маленькой очистительной площадью и быстро забивается сором, вследствие чего мешает потоку воздуха, а это понижает силу всасывания пылесоса, что приводит к его перегреванию.
Что устраняет НЕРА-фильтр?
Он используется для очистки воздуха от маленьких частиц, размеры которых 0.1–1.0 мкм. Микроволокна улавливают такие частицы с помощью определённых механизмов:
Этот эффект доминирует при работе на низкой скорости и слабом воздушном потоке, наглядный пример такой техники – очиститель воздуха с Нера-фильтром.
Разделение на классы
Нера-фильтр для пылесоса производит тонкую очистку. Проверку эффективности фильтров тонкой очистки определяют при испытаниях в лаборатории по процентному количеству остановленных микрочастиц. Для проведения тестов в лабораторных условиях используют аэрозоли, в состав которых входят синтетические микрочастицы размерами 0.3 микрон. Фильтры тонкой очистки разделяются на классы по нормам EN 1822/DIN 24183:
Предназначение НЕРА-фильтра
Оно состоит в том, что он очищает воздух от пыли. Этот фильтр отличен от обычного, потому что его ставят вместо барьера при выходе воздушного потока из пылесоса, а не на его входе. Таким образом, эта система является последним пунктом очистки воздуха от наименьших частиц пыли. Это могут быть разные виды аллергенов, насекомые, шерсть домашних животных и другие мелкие элементы.
С помощью НЕРА-фильтра можно почти полностью удалить пыль, которая летает повсюду во время процесса уборки помещения. В некоторых случаях такая очистка просто необходима. Например, система тонкой фильтрации обязательна в помещениях, в которых находятся люди, страдающие аллергическими болезнями.
Что является вредным для НЕРА-фильтра?
На срок службы любого устройства влияет правильная эксплуатация. Воздушный фильтр наилучшим образом улавливает частицы от 0.1 до 1.0 мкм, меньшие он уловить не сможет. Мусор большего размера может пагубно влиять на работоспособность как самого фильтра, так и пылесоса. Удерживаемые мелкие частицы все время сбивают более крупные, а это понижает эффективность фильтрации. Крупный мусор очень быстро забивает каналы, из-за этого увеличивается сопротивление потоку воздуха. Это может привести к перегреву двигателя пылесоса и его поломке. Поэтому частицы, не подходящие по расчетам к фильтрам тонкой очистки, а именно больше чем 1.0 мкм — не должны попасть на устройство. Как правило, потребителям не приходится задумываться над этим вопросом, так как, чтобы этого не происходило, в современных пылесосах предусмотрена многоуровневая система очистки воздуха.
Сфера применения
Впервые НЕРА-фильтры стали применять на западе для качественной уборки медицинских учреждений. После их стали использовать в современных бытовых приборах, где они применятся и сегодня. Очистители с НЕРА-фильтром используют:
Срок службы НЕРА-фильтра
Новенький НЕРА-фильтр способен улавливать микрочастицы (от н10 до н14), но только до того времени, пока они не налипнут на волокна фильтра. Долгосрочность работы зависит от площади убираемого помещения, от частоты использования устройства, от размера очистительного прибора. Так какой будет работа, если на всех местах волокон фильтра будут налипшие частицы пыли?
В дальнейшем частицы мусора, попадающего в фильтр, цепляются друг за друга и слипаются. Такой процесс продолжается до того момента, пока налипшие частицы не наберут критическую массу. Потом эти комки отрываются от волокон фильтра и, отлетая, сталкиваются с другими скопленными частицами пыли, срывают их. Такое действие напоминает схождение лавины. По итогам эксплуатации фильтр, который работает больше предложенного производителем срока, задерживает пыль намного хуже, чем указал производитель. Он начинает плохо задерживать частицы, проходящие с воздушным потоком. Если делать уборку пылесосом с забитым НЕРА-фильтром, появляется сильный запах пыли.
Чтобы устранить эту проблему, в первую очередь необходимо попробовать почистить загрязненный аксессуар, вымыть его под проточной водой (в случае с многоразовыми моделями) либо заменить новым. Срок службы всегда указывается в инструкциях к пылесосу.
Как сделать правильный выбор фильтра?
Современные пылесосы, которые продаются во всех магазинах бытовых приборов, обладают высокой степенью очистки не только поверхностей, но и воздуха. Но есть еще пылесосы, в которые НЕРА-фильтр встраивается опционально – в наличии есть место для него, но приобрести и установить его нужно самому.
Но, к сожалению, существует огромное количество недорогих моделей, у которых система фильтрации достаточно примитивна. Желая приобрести пылесос без Нера-фильтра, лучше несколько раз обдумать свое решение. Потому что, делая уборку такой техникой в своем доме, невозможно быть уверенным в чистоте окружающего воздуха.
При выборе такого устройства, как пылесос с Нера-фильтром, отзывы тех, кто уже пользуется им, должны стать отправной точкой. Их можно найти в сети на форумах и в комментариях в интернет-магазинах. Ведь это самые правдивые данный о приборе. Также совершить удачную покупку можно, зная основные критерии выбора, которым должен соответствовать важный элемент пылесоса – Нера-фильтр:
Потребитель должен понимать, что присутствие НЕРА-фильтра в пылесосе не является роскошью или чем-то из разряда моды – он создан для сохранения здоровья семьи, которой он служит.
Чистка НЕРА-фильтра
Правильный уход может в несколько раз продлить срок службы прибора. Зачастую люди, в пылесосах которых установлен одноразовый НЕРА-фильтр, чистят его с помощью продувки сжатым воздухом в обратном направлении. Этот способ очистки может удалить засоренность на 80%, это касается только частиц больше 1.0 микрона. Потому что именно они приводят к забиванию НЕРА-фильтра, и их устранение восстанавливает пропускную способность воздуха до 80%, тем самым понижая сопротивление потокам воздуха.
Также сжатым воздухом можно устранить около 30% частиц размером 0.1-1.0 мкм, которые слабо держатся. Остальной мусор удалить не получится, потому что он очень крепко удерживается волокнами НЕРА-фильтра. По итогам такой очистки получается, что восстанавливается сопротивление прохождения воздуха на 80%, а паспортная эффективность фильтрации не восстанавливается даже наполовину. Стоит помнить о том, что после проведения нескольких процедур продувки сжатым воздухом НЕРА-фильтр перестанет восстанавливаться вообще.
Вышеописанный способ касается и промывки водостойких фильтров. Разница процедур в том, что НЕРА-фильтр многоразового использования проще очистить в домашних условиях. Главное, после контакта с водой тщательно его просушить. Любой очиститель с Нера-фильтром нуждается в своевременном уходе. Это главный способ продлить срок службы прибора.
Условия для эффективной работоспособности НЕРА-фильтра
В начале работы необходимо тщательно ознакомиться с инструкцией по применению. Воздухоочиститель с Нера-фильтром боится попадания крупного мусора, это касается и пылесосов.
А при попадании частиц больше 1.0 мкм забиваются поры материала. Резкое увеличение сопротивления забитого фильтра приведет к снижению всасывающей способности пылесоса.
Поэтому в пылесосе обязательно должен быть установлен фильтр грубой очистки, например, мешок для сбора мусора, потому что именно он способен задерживать мусор по размеру больше 1.0 мкм. Также положительно на работоспособность повлияет тот факт, что предварительный фильтр будет удерживать и другие виды засоров. Тогда НЕРА-фильтр на протяжении длительного срока эксплуатации будет отвечать заявленным производителем паспортным свойствам, а его чистки и полной замены удастся избежать. Покупать новый фильтр не всегда легко. Многие модели пылесосов перестают выпускаться, соответственно, производитель останавливает процесс изготовления и их комплектующих.
Виды фильтров предварительной очистки
Плохим сочетанием будет воздушный фильтр Нера и АКВА. Объясняется это просто. С водой к НЕРА-фильтру доходит много частиц пыли, в том числе и большие, которые негативно влияют на его работоспособность. Также во влажной среде хорошо развивается грибок. Поэтому, если пылесос имеет сочетание этих двух фильтров, после каждой уборки все комплектующие прибора необходимо хорошо просушивать.
HEPA-фильтр: что это, как работает и чем отличается от других
Если в устройстве есть HEPA-фильтр, производители отмечают это как преимущество. Но что в нем особенного? Объясняем простым языком.
Фильтрация воздуха используется не только в очистителях. Например, чтобы пылесос не выбрасывал обратно пыль, в нем тоже есть система фильтрации. Одним из самых эффективных фильтров в бытовой технике считается HEPA (ХЕПА).
Что означает HEPA?
Это аббревиатура от High Efficiency Particulate Air, что можно перевести как высокоэффективное удержание частиц. Технология эта не новая, появилась она в 40-х годах прошлого века в США и использовалась для улавливания радиоактивных частиц на предприятиях ядерной промышленности.
Что из себя представляет такой фильтр?
Как работает HEPA-фильтр?
Мы привыкли, что фильтры, грубо говоря, представляют собой сетку, которая способна задерживать частицы размером крупнее ячейки. Но с HEPA-фильтрами все не совсем так: в них очистка происходит за счет сразу трех физических эффектов.
Как часто нужно менять HEPA-фильтры?
Но, конечно, до определенного предела. Через некоторое время пропускная способность фильтра заметно снижается, и это снижает эффективность работы уже самих устройств. Например, у пылесоса может упасть мощность всасывания.
HEPA-фильтры в силу своих конструктивных особенностей одноразовые. То есть пропылесосить их нельзя: вы удалите только самые крупные загрязнения. Промыть под водой тоже нельзя — вы нарушите структуру. Остается только менять — в зависимости от интенсивности использования устройства, делать это нужно как минимум раз в 1-2 года.
Какие устройства оснащены HEPA-фильтром?
Таких довольно много: в первую очередь, это очистители воздуха, кондиционеры и пылесосы. Мы собрали лишь некоторые примеры.
Пылесос Samsung VC20M25
Недорогой, мощный проводной пылесос с несколькими степенями фильтрации. На ручке установлен прозрачный циклонный фильтр, который задерживает крупный мусор, мелкий оседает в мешке (на 2,5 литра), а пыль задерживается HEPA-фильтром. В комплекте идет насадка со щеткой, для хранения которой предусмотрен отсек под крышкой устройства. В пылесосе предусмотрена защита, которая не позволит его запустить без установленного мешка для сбора пыли.
Пылесос KARCHER VC 3
Тихий, компактный проводной пылесос без мешка для сбора пыли. Вместо него установлен циклонный фильтр, заполненность которого легко контролировать благодаря прозрачному контейнеру. В комплект входит несколько насадок для разных поверхностей. Предварительный фильтр можно легко достать и помыть, тем самым сэкономив средства на покупке мешков. Но вот установленный HEPA-фильтр менять нужно обязательно.
Очиститель воздуха АТМОС ВЕНТ-1307
Очиститель воздуха Xiaomi Mi Air Purifier 2C
Небольшой очиститель с футуристичным дизайном, который впишется в современный интерьер. Имеет три степени очистки: стандартную сетку для крупного мусора (таких как волосы), угольный и HEPA-фильтр. Преимуществом можно назвать возможность управления со смартфона через фирменное приложение, в котором можно настроить температуру и влажность воздуха, а также установить режим работы (обычный или ночной). Приложение также уведомит вас о том, что подошло время менять фильтры.
Еще больше очистителей воздуха разных классов вы найдете в этой подборке.
Важно не только дышать чистым воздухом, но и пить чистую воду. Про выбор фильтров для дома у нас тоже есть полезная статья.
Что такое HEPA-фильтр: принципы работы и неочевидные факты
Приветствуем вас в блоге компании Тион Умный микроклимат. Тема статьи — HEPA-фильтры.
Это высокоэффективные фильтры, главная цель которых – удалять из воздуха мелкодисперсные частицы, в том числе PM2.5 и PM10 (с диаметром менее 2,5 и 10 мкм соответственно). HEPA – это не бренд и не марка, а класс фильтров, который определяется международным и национальным стандартами ЕН 1822-1:2009 и ГОСТ Р ЕН 1822-1-2010.
Давайте посмотрим на HEPA-фильтр «с расстояния вытянутой руки», расскажем про принцип его работы и основные эффекты, благодаря которым происходит осаждение частиц на фильтре.
Основа любого HEPA-фильтра – хаотично расположенные волокна разной толщины, примерно 0,5-5 мкм. Расстояние между волокнами – порядка 5-50 мкм. Диаметр мелкодисперсных частиц – в пределах нескольких микрон или даже нескольких долей микрона. Возникает вопрос: как фильтр с такими большими порами задерживает такие мелкие частицы?
Обычно мы представляем фильтр в виде рыболовной сети или сачка: если фильтруемый объект больше ячейки, он застревает. Этот механизм называется эффектом сита (straining). Он работает для частиц, диаметр которых превышает размер пор в фильтре. На упрощенной модели эффект сита выглядит так:
Волокна фильтра представляются в виде цилиндров, расположенных поперек воздушного потока. Сам поток считается безвихревым. Модель частицы – шар с радиусом R. Если 2R больше расстояния между волокнами, частица застревает в фильтре. Чем крупнее частица, тем вероятнее она застревает в волокнах. Поэтому для крупных частиц эффект сита работает лучше:
На графике нет привязки к конкретным размерам, так как фильтры с разной толщиной волокон и разной плотностью упаковки будут задерживать разные фракции частиц. Форма кривой будет примерно той же, но она может «плавать» по горизонтальной шкале. Например, для фильтра грубой очистки класса G кривая будет располагаться правее, чем для фильтра тонкой очистки класса F. В фильтрах HEPA эффект сита тоже наблюдается. И если бы HEPA работал только по этому механизму, то кривая его эффективности выглядела бы примерно так же. Однако на деле она выглядит совсем по-другому:
По графику видно, что HEPA-фильтр задерживает частицы любого размера. И если эффективная фильтрация крупных частиц (около 5 мкм и больше) происходит по механизму сита, то фильтрация мелкодисперсных фракций (порядка 1-0,01 мкм) имеет другую природу.
Как HEPA-фильтр «ловит» мелкодисперсную пыль?
Основное отличие HEPA от фильтров грубой и тонкой очистки в том, что для фильтрации частице не обязательно застревать в волокнах. Если пылинка просто коснулась фильтровального материала, этого уже достаточно для и эффективного осаждения. Это связано с двумя процессами: адгезией и аутогезией.
Адгезия – это взаимодействие пыли с осаждающей поверхностью, в нашем случае с волокнами HEPA. Благодаря адгезии на чистых волокнах появляется первый слой пыли.
Аутогезия, или слипаемость – это взаимодействие пылевых частиц между собой. Благодаря аутогенному взаимодействию частицы продолжают наслаиваться друг на друга, образуя на волокнах многослойные конгломераты. Выглядят они так:
Природа адгезии и аутогезии – в молекулярном взаимодействии частиц друг с другом и с волокнами (силы Ван-дер-Ваальса). Эти силы появляются на расстоянии от одного до нескольких сот диаметров частиц. Для мельчайших частиц притяжение к волокну и пылевому слою настолько большое, что частицы оседают в HEPA-фильтре фактически навсегда. Цифры это подтверждают: для частиц меньше 10 мкм прочность пылевого слоя на разрыв – больше 600 Па.
Итак, из-за сил притяжения частица практически намертво прилипает к волокну HEPA-фильтра, стоит только коснуться его поверхности. Это объясняет удерживание частиц на фильтре, но по-прежнему нет ответа на вопрос:
Как мельчайшие частицы касаются волокна HEPA-фильтра?
Как мы выяснили, эффект сита тут ни при чем – мельчайшие частицы свободно пролетают через поры. В фильтрах НЕРА действуют другие механизмы.
Любая частица удерживается в воздушном потоке, и, если в фильтре не возникают силы, отклоняющие частицу от линии тока воздуха в сторону волокна, то осаждения не будет. В результате частица проскочит через фильтр вместе с потоком. Поэтому вопрос «Как частицы касаются волокна?» можно перефразировать: «Как частицы выходят из воздушного потока?» И ответ на него будет разным, в зависимости от размера и массы частицы.
Самые мелкие частицы (с диаметром меньше 0,1 мкм) обладают небольшой массой и постоянно находятся в хаотичном броуновском движении. Их траектория постоянно колеблется относительно линии тока воздуха. В ходе колебаний частица выходит из потока, касается волокна и осаждается. Это эффект диффузии:
Более крупные частицы (с диаметром больше 0,3 мкм) весят больше, поэтому их колебания относительно линии тока меньше либо отсутствуют вообще. Такие частицы осаждаются по другому механизму. На модели видно, что линии воздушного потока искривляются вблизи волокна, огибая препятствие. Крупные и тяжелые частицы за счет инерции выходят из воздушного потока, сталкиваются с волокном и осаждаются. Это эффект инерции:
Диффузионный и инерционный эффекты дополняют друг друга: один отвечает за фильтрацию самых мелких частиц, другой – более крупных:
Сложнее всего посадить на волокно частицы с «промежуточным» размером. Их инерция еще недостаточно большая, а диффузия уже работает слабо, так как колебания их траектории относительно линии тока уже не такие сильные. Поэтому такие частицы с большей вероятностью остаются в потоке и огибают волокна вместе с воздухом. Их называют частицами с максимальной проникающей способностью, Most Penetrating Particle Size (MPPS). И для их осаждения наибольшее значение имеет последний механизм – эффект зацепления:
Эффект зацепления работает, когда частица приблизилась к поверхности волокна на расстояние своего радиуса. Такого касания достаточно для ее осаждения. Этот механизм работает не только для MPPS. Он универсальный и действует для частиц любого размера. Пылинки могут оставаться в воздушном потоке, совершать диффузионные колебания относительно линии тока или вылетать из потока благодаря инерции – в любом случае, если частица коснулась волокна, она осаждается.
Эффективность этого механизма зависит от размера частицы. Чем больше частица, тем вероятнее она коснется волокна. В этом эффект зацепления похож на эффект сита, потому и график почти одинаковый (естественно, с привязкой в другому диапазону частиц):
В действительности в HEPA-фильтре на частицу одновременно действуют все механизмы, поэтому общая эффективность HEPA-фильтра равняется сумме вкладов каждого эффекта:
Если постоянно нагружать HEPA аэрозолем с крупными частицами, то срок работы фильтра значительно сокращается. Это происходит из-за эффекта сита: крупные частицы быстро забивают фильтр и снижают его проницаемость. Чтобы избежать эффекта сита, перед HEPA-фильтром устанавливают один или несколько префильтров более низкого класса: G и/или F. Они защищают HEPA от преждевременного засорения. Если префильтры стоят, то HEPA работает строго «по специальности» — фильтрация мелкодисперсных частиц. Таким образом, остаются три эффекта:
Если сложить все три графика эффективности для каждого механизма, то получим ту самую кривую общей эффективности HEPA-фильтра, которую мы показывали в начале статьи:
Как видим в диапазоне MPPS (примерно от 0,1 до 0,3 мкм) общая эффективность HEPA-фильтра «падает в яму». И именно по MPPS измеряют общую эффективность. HEPA-фильтра класса H10 (по новой номенклатуре E10) работает с эффективностью более 85%, а фильтра класса H11 (E11) – более 95%. Это значит, что в HEPA-фильтре E11 осаждаются 95 из 100 частиц MPPS. При этом остальные частицы осаждаются с вероятностью почти 100%, но итоговую эффективность принято указывать по MPPS, 95%.
От чего зависит эффективность HEPA-фильтра?
Эффективность HEPA зависит не только от размеров фильтруемых частиц, но и от параметров самого фильтра:
При осаждении частиц уменьшается расстояние между волокнами:
В результате площадь волокон увеличивается, и с этим связан парадоксальный факт: со временем эффективность HEPA не уменьшается, а растет. С другой стороны, при загрязнении уменьшается проницаемость фильтра, увеличивается его сопротивление, растет перепад давления на фильтре и, как следствие, уменьшается производительность прибора, в котором тот установлен. Если фильтр забился полностью и производительность прибора упала почти до нуля, единственный выход – заменить фильтр. Частота замены зависит от емкости фильтра. Этот показатель определяет, как много пыли сможет осадить HEPA, прежде чем перепад давления на нем станет критическим.
Теперь, когда мы имеем представление о HEPA-фильтре, соберем по пунктам принцип его работы:
На этом пока все: мы рассказали про принципы осаждения и удержания мелкодисперсной пыли в HEPA-фильтрах. Если у вас есть вопросы, будем рады ответить на них в комментариях.
Фото НЕРА фильтров взяты отсюда и отсюда.
Раскрываем карты: почему НЕРА-фильтру в воздухоочистителе не нужна эффективность 99,95%
Производители любят писать про высокую эффективность своих воздухоочистителей — 99,95% и выше. Пользователей впечатляют эти цифры, и большой ценник на такие приборы кажется оправданным. Так ли это? Физика говорит, что для очистителя-рециркулятора вполне достаточно эффективности 95%. Стоит такой очиститель меньше, при этом его реальная эффективность такая же. А все эти девятки после запятой — не более чем маркетинговый ход.
Сразу обозначим важный момент. НЕРА-фильтры стоят в пылесосах, приточных вентиляциях, даже кондиционерах. Но эта статья об очистителях воздуха. Они работают в режиме рециркуляции: гоняют один и тот же комнатный воздух. Ниже речь именно об очистителях-рециркуляторах.
Почему именно НЕРА-фильтр?
Частицы условно делятся на крупные (больше 10 мкм), мелкие (от 1 до 10 мкм) и мельчайшие (меньше 1 мкм). Опаснее всех мелкие и мельчайшие частицы размером до 2,5 мкм, так называемые PM2.5. Это доказано и научными, и статистическими исследованиями. Они легли в основу рекомендаций Всемирной организации здравоохранения, согласно которым частицы РМ2.5 входят в список наиболее опасных загрязнителей воздуха.
Грубый фильтр задерживает только крупные частицы, с эффективностью 65-90%. Но для PM2.5 его эффективность будет практически нулевая. Задержать эти частицы может только НЕРА-фильтр. Мы уже писали почему.
В том, что НЕРА-фильтр — обязательный элемент современного воздухоочистителя, сомнений нет. Вопрос в том, какая у него должна быть эффективность.
Три эффективности
Есть у производителей воздухоочистителей маркетинговая уловка: перемешивать понятия эффективности фильтра, однопроходной эффективности прибора и эффективности очистки воздуха. На самом деле это разные вещи, и важно понимать различия между ними.
Эффективность фильтра
Вынем НЕРА-фильтр из очистителя и поместим его в специальный аэрозольный стенд. Так выглядит наш стенд АС-1:
В стенд подается аэрозоль, имитирующий воздушные загрязнители. НЕРА-фильтр фиксируется в стенде герметично. Поэтому у воздушного потока с частицами только один путь — через фильтр. Счетчиком частиц измеряем концентрацию на входе в фильтр и на выходе из него. Соотносим величины и получаем коэффициент эффективности НЕРА-фильтра:
Однопроходная эффективность очистителя
Проведем тот же эксперимент, только теперь поместим в аэрозольный стенд не фильтр, а весь воздухоочиститель. Так же соотносим концентрации частиц на входе в прибор и на выходе из него. Получаем однопроходную эффективность очистителя:
Если бы фильтр крепился в приборе абсолютно герметично и в самом приборе не было щелей, то однопроходная эффективность очистителя и эффективность фильтра были бы равны. Но обычно такого не бывает.
В очистителях воздушные фильтры сменные. Для них есть специальные слоты, фильтры вставляется и вынимаются вручную. Если не обеспечить грамотное уплотнение в местах крепления, воздух пойдет через щели в обход фильтра. Сам корпус, часто составной из пластиковых деталей, тоже может содержать щели. Естественно, всё это влияет на однопроходную эффективность очистителя. Чем выше целевая эффективность, тем сложнее обеспечить нужную герметичность.
В бытовых решениях очень сложно обеспечить такую прецизионную герметичность. По крайней мере, нам еще не попадался домашний очиститель воздуха с реальной однопроходной эффективностью Н13 или Н14. Хотя фильтры такого класса производители регулярно анонсируют в своих приборах.
Производители в характеристиках очистителя «выпячивают» большую эффективность НЕРА-фильтра. В то время как однопроходная эффективность всего прибора почти всегда ниже. Мы тестировали приборы с НЕРА фильтром Н14, у которых на самом деле была однопроходная эффективность 50%.
Эффективность очистки воздуха
Между экспериментами на аэрозольном стенде и работой прибора в реальных условиях огромная разница. Самое главное для нас — чистота воздуха не на выходе из очистителя, а в комнате в целом. Выходящий из прибора чистый воздух тут же перемешивается с грязным воздухом комнаты, не вытесняя, а «разбавляя» его.
В настоящей комнате, кроме очистителя, есть и другие факторы, влияющие на концентрацию частиц в воздухе. Она уменьшается из-за естественного осаждения частиц и увеличивается из-за источников (люди, домашние животные, открытое окно, книги, ковры, мебель и т.д.). К тому же, в комнате воздух проходит через очиститель не один раз, а несколько. И с каждым прогоном на фильтре оседает все больше частиц, а воздух становится все чище. И чем больше воздуха за один раз прогоняется через фильтр, тем выше эффективность очистки. Поэтому на реальную эффективность очистки воздуха влияет не только класс фильтра, но и производительность прибора.
Производительность очистителя — объем воздуха, который прибор прокачивает через себя за единицу времени. Обозначается буквой Q. У нас измеряется в м3/ч, на западе в фут3/мин.
1 фут3/мин ≈ 1,7 м3/час
Представим, что у воздухоочистителя однопроходная эффективность 100%. Но вентилятор к нем настолько слабый, что производительность прибора близка к нулю. Такой очиститель не гоняет воздух через фильтр, а значит, и не чистит его. В обратной ситуации итог тот же: супермощный вентилятор + нулевая однопроходная эффективность = нулевая эффективность очистки.
Выходит, эффективность очистки воздуха зависит одновременно и от однопроходной эффективности прибора, и от производительности вентилятора. Чтобы оценить реальную эффективность очистки воздуха, надо искать разумное сочетание этих двух параметров. Это сочетание называется CADR (Clean Air Delivery Rate).
Что такое CADR
В начале 1980-х американская ассоциация AHAM (Association of Home Appliance Manufacturers) ввела CADR — показатель для измерения реальной эффективности комнатных очистителей воздуха. Эффективность очистки воздуха определяет именно CADR, а не девятки после запятой и не маркетинговые уловки от производителей типа «нано-био-ультра-фильтров».
«Clean air delivery rate» переводится как «скорость подачи чистого воздуха». Смысл показателя простой. Если очиститель подает 100 м3/ч, а его однопроходная эффективность равна 50%, то скорость подачи чистого воздуха составляет 50 м3/ч. Чем больше CADR, тем быстрее прибор чистит комнатный воздух и быстрее обновляет его. Соответственно, быстрее снижает концентрацию частиц в воздухе.
В математическом выражении CADR — это произведение однопроходной эффективности очистителя и его производительности:
Три важных факта о CADR
Факт №1: CADR сильнее зависит от производительности очистителя, чем от количества девяток после запятой в эффективности фильтра
Допустим, у нас есть очиститель с производительностью 100 м3/ч. Вставим в него НЕРА-фильтр Н11 (Е = 0,95). Получаем CADR = 95. Увеличим производительность в 2 раза. Теперь и CADR вдвое больше = 190.
Теперь заменим фильтр на Н13 (Е = 0,9995). Для производительности 100 м3/ч CADR = 99,95. Эффективность фильтра выросла на 2 порядка, а CADR практически не поменялся.
Факт №2: CADR не может быть больше производительности
Эффективность прибора не может быть больше 100%. В классификации фильтров самый эффективный — ULPA-фильтр U18 с эффективностью 99,9999995%. Поэтому в лучшем случае CADR = 0,999999995 * Q.
Факт №3: CADR зависит от типа загрязнителя
CADR зависит от однопроходной эффективности очистителя. А она зависит от эффективности фильтров. А эффективность фильтра зависит от типа загрязнителя. В прошлой статье про НЕРА мы говорили, что этот фильтр по-разному задерживает мелкие и крупные частицы. Для частиц РМ2.5 будет одна эффективность, для частиц РМ10 — другая, а для летучих органических соединений — и вовсе нулевая (НЕРА задерживает только частицы, но не молекулы газов).
А вот угольный фильтр чистит газы, но плохо задерживает частицы. Поэтому очиститель с определенным комплектом фильтров будет иметь разный CADR по разным типам загрязнителей. Ассоциация AHAM проводит независимые исследования домашних очистителей и по их итогам выдает вот такие стикеры с CADR по разным загрязнителям:
Для простоты и наглядности мы остановимся на одном типе загрязнителей — РМ2,5. Дальше по тексту будем говорить о CADR по этим частицам.
Как CADR влияет на реальную эффективность очистки
Представьте изолированную комнату с идеальными условиями. Воздухообмен равномерный, то есть в любой части комнаты концентрация частиц PM2.5 одинаковая. Они не оседают на стены и пол, и источников частиц нет. В комнате установлен очиститель-рециркулятор. Притока нет, прибор очищает только тот воздух, который уже есть в комнате. Это единственный фактор, который изменяет концентрацию частиц в нашей идеальной комнате. В физике такая комната называется «реактором идеального перемешивания».
Если прибор выключен, концентрация частиц в комнатном воздухе будет постоянной. Если очиститель включен, концентрация падает. И чем дольше прибор работает, тем меньше частиц останется в воздухе. Концентрация частиц со временем убывает экспоненциально:
Экспонента описывается формулой:
Показатель экспоненты — отношение CADR к объему помещения V. Значит, именно он определяет характерное время очистки помещения:
Чтобы понять связь между CADR и реальной эффективностью прибора, зададим параметры:
Обратите внимание на нетривиальный факт. Допустим, в нашей комнате объемом 100 м3 стоит очиститель с производительностью 100 м3/ч. То есть он обеспечивает однократный воздухообмен. Получается, за 1 час воздух в комнате полностью обновится? Нет. Мы только что показали, что даже с эффективностью очистителя 100% (CADR = Q) при однократном воздухообмене эффективность очистки комнаты будет 63,2%. То есть концентрация снизится примерно в 3 раза, но никак не в десять и не в сто раз!
От 95% и выше — это уже хорошая эффективность очистки. Ее мы получили при трехкратном воздухообмене (CADR = 300 м3/ч, V = 100 м3). Так что вот простой совет: чтобы определить минимальный CADR для своей комнаты, умножьте её объем на три.
Как измерить CADR очистителя
Можно измерить CADR напрямую. Однопроходную эффективность прибора измеряем на аэрозольном стенде и умножаем ее на производительность прибора. Это самый точный способ измерения CADR. Но аэрозольные стенды в России можно пересчитать по пальцам, поэтому посчитать CADR напрямую будет сложно.
Ассоциация AHAM предложила упрощенную методику. В ней CADR измеряется не напрямую, а через измерение непосредственно эффективности очистки воздуха. При этом можно не надо знать ни однопроходную эффективность прибора, ни производительность.
Измерим CADR очистителя по РМ2.5 по упрощенной методике.
В изолированную комнату ставим очиститель, но пока не включаем. Инжектируем в комнатный воздух какое-то количество аэрозоля из РМ2.5. Замеряем концентрацию частиц в разные моменты времени: через минуту, 10 минут, полчаса, 45 минут, час, два и так далее
Проветриваем комнату и снова напускаем то же количество РМ2.5. Включаем очиститель. Измеряем концентрацию частиц в воздухе с теми же временными интервалами.
Получаем две серии замеров: без очистителя и с очистителем. Полученные данные аппроксимируются экспонентой.
Первая экспонента показывает естественное осаждение частиц на стены и пол. Вторая — естественное осаждение и осаждение частиц в очистителе.
Вычитаем одно из другого и получаем итоговую экспоненту осаждения частиц в очистителе. Находим показатель экспоненты: (- CADR / V). Объем помещения мы знаем, посчитать CADR легко.
Такой способ измерения менее точный, чем на аэрозольном стенде. Зато он намного проще. Погрешность можно снизить, если провести большую серию измерений.
Какой CADR у очистителя Tion Clever
В США и Китае производителей обязывают указывать CADR очистителей воздуха. В России этого пока еще нет. Мы измерили CADR своего очистителя по собственной инициативе.
Эффективность Tion Clever мы проверили на аэрозольном стенде АС-1. Для мелкодисперсного аэрозоля с частицами PM2.5 однопроходная эффективность прибора больше 95%. Производительность прибора 150 м3/ч. Получаем CADR = 142,5.
Tion Clever разрабатывался для обеззараживания воздуха в медицинских палатах и кабинетах. Его CADR соответствует медицинским требованиям по обеспечению стерильности воздуха в лечебно-профилактических учреждениях. Один Tion Clever обеспечит трехкратный воздухообмен в помещениях объемом около 50 м3, то есть площадью около 20 м2. Для помещений большей площади устанавливается несколько приборов.
На фото два Tion Clever в операционном блоке одной из московских больниц: один на стене, другой на мобильной подставке.
Предлагаем вам элементарную задачку.
Один Tion Clever стоит в комнате площадью 20 м2 и высотой потолка около 2,5 м. Для простоты допустим, что в помещении нет источников частиц. За какое время Tion Clever снизит концентрацию частиц PM2.5 в 100 раз? То есть очистит воздух в комнате на 99%.
Считаем объем комнаты:
V = 20 м2 * 2,5 м = 50 м3
Начальная концентрация частиц PM2.5 в воздухе равна N0. Через время t она должна снизится в 100 раз:
Nt = 0,01 * N0
Концентрация в воздухе меняется по закону:
Nt = N0 * exp (- CADR * t / V)
Ответ: примерно через полтора часа Tion Clever очистит воздух в комнате на 99%.
Заключение: советы по выбору очистителя воздуха
Самое главное — выбирайте очиститель с НЕРА-фильтром. Дальше выбор зависит от того, указан ли CADR на самом приборе.
Если на приборе указан CADR
Посчитайте объем комнаты, в которую планируете поставить очиститель воздуха. Умножьте его на 3. CADR очистителя должен быть не меньше полученного значения.
Если на приборе не указан CADR
И еще раз: не гонитесь за девятками после запятой в эффективности.
Изначально НЕРА-фильтры разрабатывались не для рециркуляторов, а для однопроходной очистки воздуха в вентиляции. Они используются в чистых помещениях в медицине, фармацевтической и электронной промышленности. В этих областях риски представляют даже единичные пылинки или микробы в воздухе. Подача воздуха там устроена так, что стерильный воздух не смешивается с грязным, а вытесняет его. Поэтому однопроходная эффективность должна быть максимально большой, чтобы с улицы не попала ни одна частичка. Вот где нужны девятки после запятой. А каждая «честная» девятка напрямую влияет на стоимость фильтра и всего прибора в целом.
Очистители воздуха (рециркуляторы) — совсем другое дело. Они забирают воздух не с улицы, а из помещения, очищают и разбавляют грязный воздух чистым. Для них важна не эффективность фильтра или прибора сама по себе, важен именно CADR. И по факту, НЕРА-фильтры с эффективностью 95% и 99,95% (при одинаковой производительности очистителя) показывают почти одинаковое время очистки помещения. А раз так, зачем платить больше?
Спасибо за внимание!
Если тема вызовет интерес, расскажем про технологию активной НЕРА-фильтрации в очистителе Tion Clever.