Filtr HEPA (High Efficiency Particulate Air) to wysokosprawny filtr cząsteczkowy, który oczyszcza powietrze fizycznie. Nie działa jak zwykłe sito. Zatrzymuje zanieczyszczenia dzięki połączeniu przesiewania, przechwycenia, zderzeń bezwładnościowych i dyfuzji. Jego skuteczność ocenia się między innymi dla cząstek o wielkości 0,3 µm, czyli tak zwanego punktu MPPS.
Czym jest filtr HEPA?
Nazwa HEPA pochodzi od angielskiego określenia High Efficiency Particulate Air, czyli wysokosprawnego filtra cząsteczkowego powietrza. Jest to standard techniczny dotyczący filtrów przeznaczonych do wychwytywania cząstek stałych, a nie nazwa konkretnej marki ani dowolnego materiału filtracyjnego.
Technologia powstała w latach 40. XX wieku w ramach Projektu Manhattan. Początkowo miała ograniczać rozprzestrzenianie się radioaktywnych cząstek. Obecnie filtry HEPA znajdują zastosowanie między innymi w oczyszczaczach powietrza, odkurzaczach, klimatyzacji, wentylacji, szpitalach, laboratoriach i zakładach przemysłowych.
Jak zbudowany jest filtr HEPA?
Wkład filtracyjny tworzą bardzo cienkie włókna szklane albo syntetyczne, na przykład polipropylenowe. Są one ułożone nieregularnie, tworząc gęstą sieć mikroskopijnych przejść. Powietrze może przez nią przepływać, natomiast cząstki zanieczyszczeń zatrzymują się na włóknach lub w przestrzeniach między nimi.
Materiał składa się zwykle w harmonijkę i umieszcza w sztywnej ramie. Taki kształt wielokrotnie zwiększa powierzchnię filtracji bez powiększania obudowy urządzenia. O skuteczności decydują między innymi średnica włókien, ich ułożenie, grubość materiału oraz prędkość przepływu powietrza.
Dlatego filtr HEPA nie jest po prostu gęstą tkaniną z otworami o określonej średnicy. To przestrzenna bariera, w której na cząstki oddziałują różne zjawiska fizyczne.
Jak działa filtr HEPA?
Powietrze przepływa przez warstwę włókien, a cząstki o różnej wielkości i masie zachowują się w tym strumieniu inaczej. Filtr wykorzystuje cztery mechanizmy:
- Przesiewanie – największe cząstki nie mieszczą się w przejściach między włóknami i zatrzymują się na ich powierzchni. Dotyczy to między innymi większych drobin kurzu, sierści i pyłków.
- Zderzenie bezwładnościowe – cięższe cząstki nie nadążają za zmianą kierunku przepływu powietrza. Poruszają się dalej po dotychczasowym torze, uderzają we włókno i zostają na nim osadzone.
- Przechwycenie – cząstka podąża wraz ze strumieniem powietrza, ale przelatuje wystarczająco blisko włókna, by się z nim zetknąć. Wtedy zostaje zatrzymana.
- Dyfuzja – najmniejsze cząstki wykonują chaotyczne ruchy, określane jako ruchy Browna. Zwiększa to prawdopodobieństwo ich zderzenia z włóknem i uwięzienia w strukturze filtra.
Połączenie tych mechanizmów wyjaśnia, dlaczego HEPA nie przepuszcza po prostu wszystkich cząstek mniejszych od porów. Drobiny mogą zostać zatrzymane także wtedy, gdy ich średnica jest mniejsza niż odległość między włóknami.
0,3 µm nie jest granicą działania filtra. To wartość związana z MPPS, czyli Most Penetrating Particle Size – rozmiarem cząstek, które w określonych warunkach najłatwiej przenikają przez materiał filtracyjny. Dla tej frakcji podaje się minimalną skuteczność filtra. Cząstki większe są zatrzymywane przez przesiewanie, inercję lub przechwycenie, a mniejsze mogą być skuteczniej wychwytywane dzięki dyfuzji.
Klasy EPA, HEPA i ULPA
Klasyfikację filtrów opisuje europejska norma EN 1822. Wyróżnia ona grupy EPA, HEPA i ULPA. Podane wartości dotyczą skuteczności całkowitej wobec najbardziej przenikliwych cząstek, czyli MPPS. W praktyce wynik zależy także od konstrukcji całego urządzenia i szczelności obudowy.
| Klasa | Skuteczność całkowita | Zastosowanie |
|---|---|---|
| EPA E10 | ≥ 85% | Podstawowe systemy wentylacji i urządzenia domowe |
| EPA E11 | ≥ 95% | Oczyszczacze, odkurzacze i wentylacja |
| EPA E12 | ≥ 99,5% | Urządzenia domowe i wybrane zastosowania przemysłowe |
| HEPA H13 | ≥ 99,95% | Oczyszczacze, odkurzacze, szpitale i laboratoria |
| HEPA H14 | ≥ 99,995% | Bardziej wymagające instalacje profesjonalne |
| ULPA U15 | ≥ 99,9995% | Pomieszczenia czyste i przemysł specjalistyczny |
| ULPA U16 | ≥ 99,99995% | Zaawansowane zastosowania przemysłowe |
| ULPA U17 | ≥ 99,999995% | Środowiska o najbardziej restrykcyjnych wymaganiach |
Do domu najczęściej wystarcza filtr H13. Klasa H14 zapewnia wyższą retencję, ale zwykle zwiększa opory przepływu, koszty zakupu i koszty eksploatacji. W mieszkaniu różnica względem H13 nie zawsze będzie odczuwalna, zwłaszcza gdy urządzenie ma słabą wydajność albo nieszczelną obudowę. Filtry ULPA stosuje się głównie tam, gdzie wymagana jest szczególnie wysoka czystość powietrza, na przykład w przemyśle farmaceutycznym, elektronicznym lub nuklearnym.
Co usuwa filtr HEPA, a czego nie?
Filtr HEPA zatrzymuje cząstki stałe, dlatego może ograniczać ilość wielu typowych zanieczyszczeń w powietrzu:
- pyły zawieszone PM1, PM2,5 i PM10
- kurz, fragmenty roztoczy i sierść zwierząt
- pyłki roślinne i inne alergeny
- zarodniki pleśni oraz część bakterii i wirusów obecnych w aerozolach
HEPA nie usuwa skutecznie gazów, lotnych związków organicznych ani zapachów. Do takich zanieczyszczeń potrzebny jest filtr z węglem aktywnym, który zatrzymuje je na zasadzie adsorpcji. W oczyszczaczach oba rozwiązania często pracują razem, ale pełnią różne funkcje.
Jak dbać o filtr HEPA?
Najważniejsze jest przestrzeganie instrukcji producenta. Filtr należy wymienić, gdy jest zużyty, uszkodzony albo wyraźnie ogranicza przepływ powietrza. W urządzeniach domowych okres wymiany często wynosi od kilku miesięcy do około roku, lecz zależy od intensywności pracy i ilości zanieczyszczeń.
Nie każdy filtr można myć. Wodą wolno czyścić wyłącznie modele wyraźnie oznaczone przez producenta jako zmywalne. W pozostałych przypadkach wilgoć może zdeformować materiał i obniżyć skuteczność filtracji. Zwykły filtr HEPA należy wymienić, a nie prać. Filtr wstępny, jeśli instrukcja na to pozwala, można odkurzyć lub umyć osobno. Regularna wymiana sprawnego filtra ma większe znaczenie niż wybór najwyższej klasy bez uwzględnienia wydajności i szczelności urządzenia.
HEPA warto stosować wtedy, gdy chcesz ograniczyć ilość cząstek stałych w powietrzu – kurzu, pyłków, alergenów i drobnego pyłu. Jego działanie wynika z kilku mechanizmów fizycznych, a nie z samej wielkości porów. Do zapachów i gazów potrzebny jest osobny filtr węglowy.
