Воздухоочистители – обзор рынка и принцип действия

По принципу действия все воздухоочистители можно разделить на следующие группы:

Механические  

Ионные или электростатические

Фотокаталитические

Адсорбционные (угольные)

Фильтры типа HEPA

Водяные

Электретные

Механические воздухоочистители

Механическим очистителем воздуха, как правило, является  фильтр предварительной очистки, который представляет собой обычную мелкую сетку. Данные воздухоочистители предназначены для удаления только крупных пылевых частиц, пуха и шерсти животных. Сетчатые фильтры являются многоразовыми - для очистки от пыли их достаточно пропылесосить или промыть в теплой воде. Подобные фильтры наиболее часто используются в вентиляционных системах, а так же, как дополнительные фильтры в современных  многоступенчатых воздухоочистителях.

 Ионнные электростатические воздухоочистители

Принцип действия воздухоочистителей этого типа основан на известном физическом законе — законе Кулона. Ионизированный в приборе воздух захватывает частички пыли, которые при этом получают электрический заряд определенного знака. Осадительные электроды, имеющие противоположный потенциал, притягивают частички пыли и аэрозоля, тем самым очищая воздух.

 На практике работа ионных воздухоочистителей  основана на действии коронного разряда и притяжении электрических зарядов разной полярности.  Такой разряд возникает при подаче высокого разнополярного напряжения (15-25 кВ) на коронирующие электроды (струны или пилообразные пластины) и осадительные электроды (пластины). Под действием неоднородного электрического поля, возникающего между коронирующими и осадительными электродами, воздух начинает двигаться через прибор. Это явление получило название «ионный ветер  Загрязненный воздух проходит через ионизационную камеру, в которой аэрозольные частицы загрязнения размером от 0,01 до 100 мкм (домашняя мелкодисперсная пыль, пыльца растений, пух и перхоть домашних животных и т.д.) приобретают  заряд и осаждаются на противоположно заряженных пластинах. Под действием коронного разряда воздух обогащается легкими (отрицательными) аэроионами и озоном.

Таким образом, воздух движется через прибор и очищается без использования вентилятора и каких-либо движущихся частей. За счет этого ионные воздухоочистители надежны и практически бесшумны. Кроме того, все загрязнения с пластин легко смываются водой – никаких сменных фильтров при этом не требуется. Средний срок службы такого фильтра составляет около пяти лет постоянной эксплуатации. Такие устройства достаточно эффективно очищают воздух от мелкодисперсной пыли, копоти и табачного дыма и позволяют получать степень очистки до 90% частиц размерами 0,01—100 мкм.

Практически все модели ионных воздухоочистителей не требуют сменных фильтров, необходимо лишь периодически промывать рабочие кассеты водой, а при наличии копоти и сильном загрязнении следует применять мыльные или спиртсодержащие растворы.

Ряд современных электронных воздухоочистителей снабжены вентилятором, что позволяет прокачивать большие объемы воздуха (до 330м3/час) через электростатический фильтр, представляющий разновидность системы осадительных электродов и сменных фильтров. Данная конструкция имеет ряд особенностей: с одной стороны, увеличивает степень очистки воздуха, а с другой при больших скоростях воздушного потока, создаваемого вентилятором, в загрязненном электрофильтре возникает опасность выдувания части ранее осевшей пыли, и эффективность очистки может уменьшиться. Правда, данное обстоятельство в определенных  моделях может компенсироваться  наличием дополнительного сменного фильтра или сигнализации о необходимости очистки основного электростатического фильтра (в более дорогих моделях). 

Адсорбционные воздухоочистители

Рабочим веществом данных воздухоочистителей служит активированный уголь — своего рода молекулярный фильтр. Достоинством активированного угля является его способность поглощать (адсорбировать) вредные газы и большинство токсичных примесей. При этом недостатком является слабая очистка от легких примесей, таких как, угарный газ (СО) и окислы азота (NO, NO2).  Для прокачки воздуха через фильтр используется  вентилятор. Как правило, такие фильтры применяются как дополнение к фильтрам других типов. Восстановлению угольные фильтры не подлежат и после выработки ресурса их необходимо заменить на новые.

Фильтры типа HEPA

Воздухоочистители с  пылеулавливателями такого типа считаются наиболее эффективными на европейском рынке и сокращенно называются НЕРА-фильтрами (High Efficiency Particle Arrestance, - Высокоэффективная Задержка Частиц). Данные фильтры применяются не только в быту, но и в медицинских учреждениях и лабораториях - там, где предъявляются повышенные требования к чистоте воздуха. НЕРА фильтры изготавливаются из специального пористого материала, состоящего из очень плотно прилегающих слоев специальных тканей на основе стекловолокна. Благодаря разветвленной сети мельчайших пор эти фильтры эффективно задерживают частицы размером до 0,3 мкм. Фильтры TRUE HEPA, являющиеся дальнейшим развитием технологии HEPA, улавливают до 99,97% аллергенов и загрязнителей. Единственный недостаток этих фильтров - высокая стоимость и невозможность восстановления.

Водяные

Одним из естественных поглотителей примесей в природе является  вода. Данный принцип фильтрации используется в ряде моделей водяных пылесосов и очистителей-увлажнителей. Помимо пыли и домашней грязи, такие приборы эффективно поглощают все растворимые в воде молекулярные примеси. Но большинство нерастворимых в воде загрязнителей, а именно: сложные эфиры, угарный газ, фенол, формальдегид и др. эти аппараты не поглощают.

Фотокаталитические воздухоочистители

Сущность метода очистки воздуха от химических примесей состоит в разложении и окислении их на поверхности фотокатализатора под действием ультрафиолетовых лучей. В процессе химических реакций органические примеси разрушаются до безвредных компонентов (вода и углекислый газ),  при этом фотокаталитическое окисление одинаково эффективно по отношению к токсинам, вирусам или бактериям.
Другими словами, воздухоочиститель представляет собой химическую "минифабрику", на вход которой поступают одни вещества, в том числе и токсичные, а на выходе получаются безвредные: углекислый газ и вода. Реакции происходят в присутствии катализатора, под действием ультрафиолетовых лучей, создаваемых УФ лампами.
Необходимо понимать, что СО2 и Н2О (углекислый газ и вода) являются конечными продуктами при окислении только углеводородов. Исследования показывают, что наряду с углекислым газом и водой возникают промежуточные продукты: органические окиси и перекиси, которые более токсичны, чем исходные химические вещества. Более того, на вход "минифабрики" поступает азот, его окислы, окислы серы и другие химические соединения. Измерения показали, что при работе УФ лампы (обязательный элемент воздухоочистителей этого типа) выделяется озона в 5 — 10 раз больше, чем ПДК этого газа в воздухе. Наличие катализатора TiO2, сильного окислителя О3 (озона) и азота N2 создают условия для образования окислов азота NO и NО2, органических окисей и перекисей, а также других не менее токсичных химических соединений.
Таким образом, при загрязнении катализатора, эффективность окислительных реакций резко падает, и озон, генерируемый УФ лампой, выталкивается вентилятором за пределы воздухоочистителя.
Как правило, подобные воздухоочистители оснащены несколькими фильтрами: механическим — для очистки от крупной пыли, ионным (электростатическим) — для улавливания мелкодисперсной пыли, карбоновым фильтром — для устранения запахов  и фотокаталитическим — для разложения и окисления того, что не улавливается предыдущими фильтрами, а именно, окиси углерода (СО), формальдегида (НСНО) и фенола (C6H5OH).
 

 Воздухоочистители с электретным фильтром

 Электреты — это вещества, которые не проводят электрический ток (диэлектрики), длительно сохраняющие поляризованное состояние после снятия внешнего воздействия и создающие электростатическое поле в окружающем пространстве. Таким образом, электреты являются электрическими аналогами постоянных магнитов. Стабильные электреты могут быть получены из природных материалов, например, пчелиный воск, парафин, рутил, щелочно- галоидные монокристалы, а также искусственного происхождения — полиметилметакрилат, поликарбонат, политетрафторэтилен, ультрафарфор.  Все электреты имеют стабильный поверхностный электрический заряд; носителями этого заряда являются молекулы, обладающие дипольным моментом, которые не могут перемещаться. Такие заряды называют связанными, в отличие от свободных зарядов в проводниках.

Электретный фильтр состоит из микрофильтра, представляющего собой электретные волокна, и постфильтра, способствующего увеличению срока действия основного микрофильтра путем образования дополнительного механического барьера. Эффективность постфильтра увеличивается, как только микрофильтр насыщается пылью. Микрофильтр с электретными волокнами эффективно очищает и удерживает на своей поверхности мелкодисперсную пыль.  Для удаления запахов  может использоваться угольный фильтр. Поскольку система фильтров поглощает не только пыль и запахи, но и легкие аэроионы, то  в воздухоочистителях этой серии предусмотрены простейшие ионизаторы, создающие отрицательные аэроионы и дополнительно очищающие воздух. Для прокачки воздуха через такую систему фильтров используется  вентилятор.  Воздушный поток, создаваемый вентилятором при оптимальной мощности, не способен "выбить" ранее осевшую пыль из-за сильного кулоновского притяжения поверхностными зарядами электретных волокон частичек пыли и аэрозоля. Поскольку электрическое поле электретов, создаваемое связанными зарядами, существует постоянно, то чистка такого фильтра представляет определенные сложности, т. е. электретный фильтр никогда невозможно полностью очистить.

Внимание! Здесь представлена информация по обзору рынка  воздухоочистителей  без продвижения и завуалированной рекламы тех или иных торговых марок.

• Каталог ссылок