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HEPA高效过滤器的过滤原理是什么?
来源:http://www.rfilter.com/  发布时间:2018-02-28 12:02:32  点击数:5402

HEPA:abbr. 高效微粒空气; High Efficiency Particulate Air filter 高效粒子空气过滤器
很多朋友都知道HEPA滤网可以被称为空气净化器的心脏,它的材质直接影响着空气净化器的性能与使用寿命。作为空气净化器的心脏很多关于HEPA的知识也成为消费者愿意去了解的。HEPA是什么做的?它的净化原理是什么?我们应该怎么分辨HEPA的品质?为什么有些人说HEPA不能水洗,有些人却说可以呢?HEPA正确的维护方法是什么?却不是十分的清楚。接下来我就粗鄙地说说HEPA过滤技术。也欢迎大家多多完善。

HEPA高效过滤器

1.HEPA是由什么材质组成的?


其中组成HEPA的材料有很多种,可以分为PP(聚丙烯)高效滤纸,PET滤纸,PP和PET复合高效滤纸以及玻纤高效滤纸。其中PP(聚丙烯)是纸类,因此一般不能水洗。另一部分HEPA滤网采用PET或PTFE材质,这也就是网上很多声称水洗HEPA滤网的由来,不过在这里小编必须提示PET的效率很低。

  PP高效滤纸:

  是以聚丙烯为原料经专用热熔法制成的新型过滤材料,,产品耐酸碱,耐腐蚀,熔点高,性能稳定,无毒,无味,分布均匀,具有低阻,高效,高强度,环保等特点。

  PET滤纸:

  是采用涤纶树脂等材料熔喷而制成的,硬度高,挺度好,耐腐蚀,耐高温,性能稳定,常用在扫地机,吸尘器等过滤精度要求不高的家用电器或者大型清洁机器上面。

  复合滤纸(PP和PET):

  复合滤纸,简单说就是熔喷一层PP,然后再熔喷一层PET,这样他就融合了PP的有点和PET的有点:容易成型,过滤精度又能保证;既有挺度,又能保证高精度过滤效果。

  玻纤高效滤纸:

  玻纤高效滤纸,是一种含金量非常高的滤纸,此前一直应用于核工业领域。一些国外的大牌子净化器,比如奥郎格,IQAir等等都采用铝框或者其他金属外壳,为的就是把滤纸固定好,密封好以免破损影响过滤效果。

 

2.HEPA常见等级划分

HEPA过滤器,所定义的美国能源部美国大部分的行业采用的标准,除去至少99.97%空气中的颗粒0.3微米(µ米)直径。滤波器的最小气流阻力,或压力降,通常规定在300帕斯卡(0.044 PSI)的名义流量。

通常用在规范欧洲联盟是的欧洲标准N1822:2009。它定义了几类高效过滤器采用保留在给定的最易穿透粒径(MPP):

HEPA滤网等按照现行的欧洲等级细分G1-G4,F5-F9,H10-H14以及U15-U17。在空气净化器中最常见就是H等级,这种规格的HEPA均属于高效或亚高效过滤网。而H级内被公认最好的。H13-14滤网。其中H13等级的HEPA滤网可以实现总效率99.95%。H14等级的HEPA滤网总效率则能达到99.995%。

当然,欧洲标准中HEPA滤网最高净化等级为U级,其中最好的U17等级的HEPA滤网的净化总效率甚至能达到99.999997%。但是因为U级HEPA滤网其制作成本高昂,而且对生产环境要求十分苛刻。所以能市场上应用的并不多。

除了净化等级外,HEPA滤网还有防火等级,市场上根据其耐火程度将其分为三个等级:一级HEPA网,HEPA网的全部材料都是不燃性的,不燃性材料应符合GB8624-1997 A级;二级HEPA网,HEPA网滤料应为符合GB8624-1997 A级的不燃性材料,分隔板、框架可用符合GB8624-1997 B2级的可燃性材料。三级HEPA网,HEPA网全部材料可用符合GB8624-1997 B3级材料。

HEPA高效过滤器效率划分表

3.HEPA对什么最有效?(HEPA高效过滤器的过滤原理是什么样的?)

  很多朋友有一个认识上的误区,那就是越大体积的颗粒物HEPA的去除能力越强,其实不然,HEPA是依靠细颗粒物与固体之间的范德华力进行工作的,因此它对于0.5微米以上和0.1微米以下的颗粒物的过滤效率很好,由于0.1微米的颗粒做布朗运动,粒子越小,布朗运动就越强烈,被撞击的次数就越多,吸附效果就好,而0.5微米以上的颗粒做惯性运动,质量越大,惯性越大,所以过滤效果就好。相比较而言直径为0.1-0.3微米的颗粒物反而成了HEPA的去除难点。

  注:分子间作用力指存在于分子(molecule)与分子之间或惰性气体(noble gas)原子(atom)间的作用力,又称范德华力(van der waals),具有加和性属于次级键。

  1):筛效应

  当介质组成(纤维、筛孔、波纹金属等)之间的缺口尺寸小于粒子直径时,过滤器经过设计捕捉这些颗粒。这种原理广泛应用于大多数过滤器设计中,完全取决于颗粒的直径大小、介质间距和介质密度。

  2):惯性效应

  利用空气方向的快速变化和惯性原理将大量(粒子)从气流中分离出来。处于某个速度的微粒子趋向于保持这种速度,并保持相同的方向继续前进。如果过程粒子浓度很高,一般应用这种原理。并且,在很多情况下,预过滤器模式和更高效的终过滤器均采用这种原理。

  3):拦截效应

  为了实现拦截,一个粒子必须从一个纤维半径距离内进入。颗粒因此与纤维接触并附着其中。拦截原理与嵌入原理相比,不同之处在于被拦截的颗粒较小,且其惯性不能足够使颗粒继续直线运行。因此随空气流动直至与纤维接触。

  4):扩散效应:

  小于1μm的尘埃不随气流运动,而是因空气分子的撞击做“布朗运动”。如果撞击在过滤纤维上就被捕获。所以,粒子越小,布朗运动越剧烈,过滤效果越好。

  所以,HEPA滤网并不像筛子一样,当粒子小于1μm的时候,越小还越容易去除。反而是那些不大不小的粒子,特别是0.3μm的粒子最难去除。这也解释了第一段的这句话“滤网的标准由美国能源部设定,对粒径在0.3μm的粒子, 过滤效果约为DOP 99.97%以上。”

HEPA高效过滤器过滤原理
4.什么是HEPA的单次过滤效率

  在过滤理论当中,单次过滤效率是经常出现的术语,他定义是:单位时间内被滤纸捕捉的粉尘与通过上游某处滤材投影面全部粉尘的比值。这个定义可以用公式来表示 E=Vt/V 式中 E——表示单次滤纸过滤效率 Vt——单位时间内滤纸捕捉的粉尘量 V——表示单位时间内通过过滤纸投影面的粉尘。

  Albrecht(1931) 最先给出上述定义公式,他当时用了三种关系式来记录颗粒物撞击圆柱体的比率,三个关系式的分母分别是圆柱体的直径、周长和撞击面弧长。其中用直径做分母的那个表达式就是后来的HEPA滤网单次效率 由于他很直观,日后的过滤理论就借用了那个关系。

  空气净化器中使用的HEPA滤网效率越高就越好估计是很多消费者的认知,然而事实的真相却并非如此。

  众所周知,考验空气净化器性能的一个重要指标就是CADR,影响CADR的因素包括了HEPA滤网效率和空气净化器的风量。

  之前咱们也介绍过,HEPA效率越高,阻力也越大,净化器的实际通风量也会减小。风量减小,单位时间内的净化次数也会减少,CADR值降低。

  HEPA效率增加--->阻力增加--->风量减小--->CADR值减小

  这个道理和咱们赞电脑很像,您选一块INTEL I7的CPU,加金士顿DDR3 8G内存,再配上一个昂达H61C的主板,这种搭配性能是高不到哪去的。

  这个理论用在空气净化器的设计上一样行的通,只有风机、滤网以及气流循环设计三者实现最合理的搭配才能成就一款优秀的机型。

原文来源:http://www.rfilter.com/article/20180228120308.html

 

拓展阅读:

HEPA高效过滤器介绍

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