Все о воздухоочистителях (для тех, кто хочет «разобраться»)
Основное назначение бытовых воздухоочистителей – очистка воздуха помещений от взвешенных частиц, некоторых газов, запахов, бактерий и вирусов. Разобраться во всем многообразии предлагаемых приборов и помочь выбрать воздухоочиститель Вам поможет эта статья.
Удаление аллергенов из воздуха жилых помещения – одно из основных мероприятий по созданию гипоаллергенного быта, профилактике аллергических заболеваний, улучшению качества жизни аллергиков и астматиков.
Приобретение воздухоочистителя для удаления легких аллергенов (плесень, пыльца, вирусы) имеет приоретететное значение, по отношению к приобретению гипоаллергенного пылесоса, т.к. гипоаллергенный пылесос не ухудшает состояние воздуха в помещении во время своего использования, а воздухоочиститель его постоянно и существенно улучшает. Для удаления тяжелых аллергенов (домашняя пыль, шерсть животных, продукты жизнедятельности домашнего пылевого клеща) использование очистителя воздуха не столь эффктивно, как использование гиппоаллергенного пылесоса и средств обработки.
Т.к. наиболее распространенные и опасные аллергены имеют характерные размеры от 1 до 5 микрон (тысячных долей миллиметра), то и к выбору воздухоочистителя для аллергика следует подходить с особой тщательностью. В данном разделе мы рассмотрим основные, используемые в бытовых приборах, принципы очистки воздуха, оценим их достоинства и недостатки, рекомендации по наиболее эффективному их использованию.
Типы воздухоочистителей
Итак, в настоящее время применяются следующие принципы очистки воздуха от примесей:
механические фильтры;
электростатические фильтры;
ионные фильтры;
фотокаталитические фильтры;
водные фильтры;
инерционные фильтры;
адсорбционные фильтры;
термодинамические фильтры.
Механические фильтры – их часто называют HEPA-фильтрами (High Efficiency Particulate Arresting) – представляют собой плотную волокнистую структуру, внешне напоминающую плотную бумагу, с развитой (обычно – гофрированной) поверхностью, через которую воздух пропускается при помощи вентилятора.
Стандарт HEPA устанавливает несколько уровней, в зависимости от качества фильтрации воздуха – от H-10 до H-14. Для бытовых воздухоочистителей, устанавливаемых в комнатах аллергиков, обычно считается достаточным класс HЕРА-12 (фильтрация 99,5% частиц, превышающих 0,3 микрона). Данные фильтры вполне подходят для аллергиков, обеспечивают полную и быструю очистку воздуха от всех возможных аллергенов, но имеют несколько принципиальных недостатков, снижающих их эффективность при работе внутри помещений:
Основной недостаток HEPA-фильтров – это то, что они не ничтожают аллергены, а накапливают их в своей структуре. Все компоненты домашней пыли – отшелушившиеся частички кожи человека, частички мертвых тел и продукты жизнедеятельности микроскопических насекомых, пыльца растений, споры плесени, шерсть и перхоть домашних животных, микрочастички клея и многое другое – накапливаясь в фильтре, формируют идеальную среду для развития плесени, споры которой являются одним из самых распространенных и опасных аллергенов. Кроме того, при выключении прибора, при переноске его из помещения в помещение и, тем более, при смене фильтра в воздух попадает «ударная» доза аллергенов, соизмеримая с накопленной за многие часы работы! Поэтому правильным использованием HEPA-фильтров считается их установка в системах приточной вентиляции, когда вся, накопленная фильтром пыль, остается вне помещения, а внутрь подается чистый воздух.
Плотная структура HEPA-фильтров создает существенное сопротивление воздуху и требует достаточно мощных вентиляторов. Поэтому приборы во время работы шумят, а это существенно снижает их привлекательность, особенно, с учетом рекомендации круглосуточной работы в спальне.
Так как фильтры достаточно быстро заполняются пылью, то их нужно периодически менять. Характерные интервалы смены фильтров – от одного раза в три месяца до одного раза в год. Но, чаще всего, эти рекомендованные сроки указаны с учетом 8-мичасовой работы прибора в сутки. А ощутимый эффект для аллергиков может быть достижим только при круглосуточной работе воздухоочистителя. К тому же, последствия периодического выключения прибора достаточно подробно описаны двумя абзацами выше. Таким образом, очередным недостатком данных фильтров являются существенные и регулярные затраты на расходные материалы. Кроме того, с учетом многообразия выпускаемых моделей, нередки ситуации, когда искомые фильтры перестают производиться или импортироваться в Россию.
Еще один недостаток HEPA-фильтров, правда, не имеющий прямого отношения к аллергии, является их неспособность удалять из воздуха вирусы и бактерии.
Таким образом, НЕРА-фильтры можно использовать в качестве дополнительного барьра на пути аллергенов, но для получения положительного результата необходимо правильно его эксплуатировать. Если Вы изначально не готовы регулярно чистить его от накопившейся пыли и тратиться на замену основного фильтра, то такой очиститель воздуха скорее принесет вред чем пользу.
Электростатические фильтры. Принцип их действия основан на том, что частички пыли, проходящие с воздухом через прибор, тем или иным способом заряжаются положительным электрически зарядом и, далее, притягиваются к пылесборнику, заряженному отрицательно. Эти приборы практически не имеют ограничений по размеру задерживаемых частиц и, поэтому, нередко можно встретить заявления вида «удаляет частицы до 0,001 микрон».
К достоинствам данного способа фильтрации можно отнести низкий уровень шума при работе, т.к. конструкция фильтров достаточно прозрачна и не создает существенного сопротивления воздуху. Еще одно достоинство – отсутствие расходных материалов. Пылесборники (металлические и пластиковые решетки, пластины и т.п.) обычно допускают многократную очистку и даже мойку с применением моющих средств.
Недостаток этого способа фильтрации ограничивает их применение для аллергиков в качестве единственного или основного фильтра в приборе. Дело в том, что данный способ не обеспечивает гарантированного удаления из воздуха аллергенов, даже при условии постоянной работы прибора.
Во-первых, несмотря на то, что, теоретически, даже самые мелкие частицы могут остаться в фильтре, другие частицы, в том числе и достаточно крупные, могут проходить сквозь него.
Во-вторых, как только частицы «садятся» на пылесборник, они тут же теряют свой положительный заряд и могут быть «выбиты» обратно в атмосферу вновь прибывающими частицами.
Итак, несмотря на то, что электростатические фильтры способны в некотором количестве задерживать пыль, они могут быть рекомендованы только в качестве предварительных.
Ионные фильтры. Ионные воздухоочистители (ионизаторы) основаны на эффекте образования газовых ионов из воздуха в зоне коронного электрического разряда. Эти ионы «прилипают» к частичкам, взвешенным в воздухе, и заряжают их. А, так как внутри прибора существует сильное электростатическое поле, то эти частички притягиваются к противоположно заряженному электроду.
Данные приборы могут быть интересны только для демонстрации некоторых физических эффектов. Так как ни степень очистки воздуха, ни производительность приборов не удовлетворяют никаким разумным требованиям по очистке воздуха в помещении.
Чаще подобные приборы позиционируются как ионизаторы – приборы, повышающие концентрацию отрицательных ионов кислорода в помещении. В этом качестве они вполне имеют право на существование, конечно, если в процессе работы не выделяют озон.
Фотокаталитические фильтры. Явление фотокатализа для задач очистки воздуха стали применять не так давно. Суть явления заключается в том, что в присутствие катализатора – чаще всего диоксида титана (TiO2) – электромагнитное излучение (чаще всего ультрафиолетового диапазона) способно создавать свободные радикалы, которые, вступая во вторичные реакции, активно окисляют органические соединения.
Очевидные достоинства таких приборов:
Крайне низкий уровень шума. Размер ячеек в кассетах катализатора, через которые продувается воздух, составляет единицы миллиметров, что создает минимальное сопротивление потоку воздуха и, следовательно, не приводит к появлению шума.
Как следствие первого пункта – возможность создавать приборы с высокой производительностью, которая в бытовых приборах может превышать 400 м3/час.
Фотокаталитические приборы эффективно устраняют из воздуха всевозможные запахи и некоторые вредные газы.
В принципе, фотокатализ «в чистом виде» не требует расходных материалов, т.к. сам катализатор во время химической реакции не расходуется, а ресурс источников излучения (электромагнитных генераторов или ультрафиолетовых ламп) соизмерим со сроком службы прибора.
С другой стороны, некоторые из достоинств подобных приборов оборачиваются их же недостатками. Нужно отметить, что фотокатализ – это химическая реакция, и для того, чтобы эта реакция произошла, нужно некоторое время. В то время как воздух и, следовательно, все содержащиеся в нем микрочастицы на высоких скоростях прибора пролетают через кассету катализатора слишком быстро. За сотые доли секунды реакция окисления достаточно «крупных» частиц размером в единицы микрон просто не успевает произойти.
Но на молекулярном уровне (запахи, некоторые газы, в т.ч. органического происхождения) загрязнения удаляются достаточно эффективно. То же происходит и с такими неприятными обитателями воздушной среды как вирусы и бактерии, хотя здесь эффективность фотокатализа значительно ниже, т.к. для нейтрализации патогенных организмов требуется достаточно длинный отрезок времени.
Таким образом, высокая производительность (объем воздуха, обрабатываемый прибором в единицу времени), в случае фотокаталитических воздухоочистителей, является не более чем рекламным ходом производителей, т.к. при повышении производительности прибора, эффективность очистки резко падает. Это, и еще неспособность фотокатализа справиться с такими «крупными», как многие аллергены, частицами, приводит к тому, что большинство производителей приборов, предназначенных для аллергиков, применяют фотокатализ исключительно в качестве дополнительного (к основному HEPA-фильтру) уровня фильтрации.
Все вышесказанное, впрочем, не умаляет достоинств фотокатализа как наиболее быстрого способа борьбы с разнообразными запахами.
Водные фильтры. Принцип работы основан на «связывании» частиц пыли и грязи водой и, тем самым, удалении их из воздуха. Этот принцип широко и успешно используется в некоторых моделях пылесосов, а также в так называемых «мойках воздуха». Принцип технически реализуется двумя способами:
Создается воздушная взвесь микроскопических капель воды, через которую продувается воздух. Частички пыли, сталкиваясь с капельками воды, соединяются с ними, утяжеляются и оседают. Воздух продувается через движущуюся структуру (например, вращающиеся диски), смачиваемую водой. Частички пыли прилипают к мокрой поверхности и, при периодическом погружении структуры в воду, "смываются" в нее.
Данный способ, безусловно, хорош для бытовых задач борьбы с пылью. Достаточно крупная пыль (например, та, что иногда видна в луче света), причиняющая столько беспокойства домохозяйкам в виде налета на мебели, грязи на ковре и т.п., удаляется достаточно эффективно. Но этого нельзя сказать о микропыли, к которой относятся аллергены. Дело в том, что, казалось бы, плотная и непрозрачная на вид взвесь микрокапель воды, для частиц пыли размером в тысячные доли миллиметра таковой совершенно не является. И многие микрочастицы пролетают водяные фильтры насквозь, попадая обратно в атмосферу. К тому же, многие аллергены водой вообще не смачиваются и, следовательно, в принципе не могут быть удалены из воздуха таким способом.
Что же касается «моек воздуха» (второй способ водной фильтрации), то они вообще не выдерживают никакой критики в качестве воздухоочистителей. Ни количество удаляемой пыли, ни размер удаляемых частиц, невозможно ни оценить, ни регламентировать. По применимости для аллергиков эти приборы сродни ионным фильтрам.
Первый же способ водной фильтрации широко и эффективно используется в пылесосах и, будучи дополненным HEPA-фильтром, идеально подходит для аллергиков.
Кроме того, если зимой во время отопительного сезона мойки воздуха можно применять в помещениях в качестве увлажнителей, то использование их в летний период еще больше повышает уровень влажности и создает условия для развития плесени.
Инерционные фильтры. Принцип действия приборов основан на физическом явлении инерции. Воздух при помощи вентилятора продувается через особым образом организованную систему воздуховодов, которые резко меняют направление потока. Взвешенные в воздухе частицы, продолжая прямолинейно двигаться на поворотах, попадают в специальные уловители, где и оседают, например, в масляной среде или в специальном бункере.
Данный способ фильтрации применяется, в основном, в промышленных целях, для удаления из воздуха достаточно крупных частиц, и в некоторых моделях пылесосов в качестве основного фильтра, для удаления достаточно «крупных». Ведь, чем больше масса частицы, тем выше ее инерция и, следовательно, выше вероятность того, что частица будет задержана. В бытовых очистителях воздуха этот способ не применяется из-за высокой скорости потока воздуха, что приводит к существенным энергозатратам и высокому уровню шума.
Адсорбционные фильтры. Эти фильтры основаны на явлении поглощения веществ из газообразной среды поверхностью твердого тела (частный случай адсорбции). Чаще всего, в качестве адсорбента (поглотителя) выступает всем хорошо известный активированный уголь. Данные фильтры предназначены для удаления из воздуха таких примесей как некоторые вредные газы и запахи. Но их эффективность (в бытовых приборах), по сравнению с фотокатализом, крайне невысока. К тому же, подобные фильтры достаточно быстро «заполняются» и требуют замены. Тем не менее, адсорбционные (угольные, карбоновые) фильтры часто применяются в бытовых воздухоочистителях в качестве дополнительных, например, к основному HEPA-фильтру. Для аллергиков эти фильтры принципиального значения не имеют, и их наличие или отсутствие в приборе особого влияния на качество очистки воздуха в помещении не оказывает.
Термодинамические фильтры (TSS™ – Thermodynamic Sterilizing System). Несмотря на свою кажущуюся очевидность, эти фильтры появились относительно недавно, и на российском рынке представлены единственным производителем – португальской фирмой Airfree. Принцип действия этих фильтров – окисление органических веществ кислородом воздуха при нагревании. В основе устройства фильтра лежит так называемое «керамическое ядро» – нагревательный элемент в виде вертикально расположенного цилиндра с множеством продольных каналов. Путем естественной конвекции (перенос теплоты в жидкостях или газах путем «перемешивания» самого вещества) воздух из помещения попадает через нижние отверстия ядра в каналы, где, двигаясь к верхним выходным отверстиям, нагревается до температуры свыше 200°C. Конфигурация каналов и температура нагрева ядра рассчитаны таким образом, что за то время, пока взвешенные в воздухе частицы определенного размера проходят по каналу, они успевают «сгореть» (окислиться) полностью.
Термин сгорания не следует понимать буквально. Процесс происходит без образования пламени, которое не может образоваться при такой, относительно невысокой, температуре. Результатом сгорания являются водяной пар, углекислый газ (в молекулярной форме и микроскопическом количестве), а также исчезающе-малое количество минеральных солей (аналогичных пеплу, остающемуся после сгорания древесины). Причем, количество этих солей на порядки меньше объема исходно «сгоревших» микрочастиц. К тому же, они абсолютно безопасны, а их количество, выделенное прибором в атмосферу за многие месяцы работы, едва ли превысит количество пепла от одной сгоревшей спички.
Данный принцип фильтрации абсолютно экологичен: в процессе работы не выделяется никаких вредных веществ, не используются химические соединения, катализаторы, источники электромагнитного излучения, не «выжигается» кислород. Приборы данного типа не только не производят озон, но эффективно удаляют его из воздуха. При этом методе не требуется применение вентиляторов, что делает очистители воздуха абсолютно бесшумными. Кроме того, не требуется никаких расходных материалов.
Особо следует отметить то, что данный тип приборов наиболее эффективно борется с микроспорами плесени – одним из наиболее опасных аллергенов. Как мы уже выяснили, HEPA-фильтры зачастую сами становятся распространителями спор плесени, а фотокатализ просто не всегда «успевает» их уничтожить.
Термодинамические фильтры эффективно уничтожают бактерии и вирусы, которые «сгорают» точно так же, как и другие органические микрочастицы.
Несмотря на, казалось бы, невысокую производительность, при постоянной работе приборы данного типа фильтрации со временем достигают и поддерживают ту же степень чистоты воздуха от аллергенов в помещении, что и HEPA-фильтры, не обладая, при этом, их недостатками.
Рекомендации по эффективному использованию воздухоочистителей
Производительность воздухоочистителя.
Если почитать описания воздухоочистителей, то можно встретить рекомендации по объему помещения, на которое рекомендован прибор. Логика производителей при определении этого параметра не всегда прозрачна. Но существуют некоторые объективные параметры, которые могут помочь определиться в выборе.
Так, для приборов механической фильтрации при выборе воздухоочистителя следует придерживаться следующей логики: на максимальном режиме работы прибор должен пропускать через себя объем воздуха, равный объему помещения, три раза за час.
Для воздухоочистителей других типов усредненных рекомендаций по соответствию производительности прибора объему помещения, не существует. В этом случае, видимо, следует придерживаться рекомендаций производителей.
Для приборов с термодинамическими фильтрами рекомендованный объем помещения определяется расчетным путем и указывается производителем в рекомендациях по использованию прибора.
Для приборов механической фильтрации, имеющих несколько скоростей работы, штатным режимом является минимальная скорость. Повышенные скорости работы используются в течение ограниченного времени (20 минут – час) в «экстренных» ситуациях – поле уборки в квартире пылесосом, после бурных игр детей и т.п. После этого прибор вновь переводят в минимальный режим.
Расположение прибора в помещении.
Рекомендации по расположению очистителя воздуха в помещении зависят от того, для каких целей он планируется использоваться. Так, для эффективного удаления табачного дыма прибор следует располагать как можно ближе к потолку. Что же касается удаления микрочастиц (и аллергенов в том числе) то наиболее удачным местом будет расположения возле стены, не выше 1/3 высоты помещения. Возможна установка на пол, на тумбу и т.п. Разумеется, в случае наличия в помещении детей или животных, при установке прибора следует исключить возможность их доступа к прибору. Впрочем, это касается любых электробытовых приборов.
Воздухоочистители воздух не охлаждают и не нагревают. Но, так как они способствуют перемешиванию воздуха в помещении, будучи установленными вблизи холодного окна, будут «охлаждать» помещение, а, будучи установленными около горячего радиатора отопления, будут помещение «нагревать». Отсюда следует рекомендация – не устанавливать воздухоочиститель около окон, дверей и нагревательных приборов.
Независимо от заявленной производительности прибора, «чистить» он будет только одну комнату, ту, в которой он установлен. Рассчитывать на то, что воздухоочиститель будет обслуживать два смежных помещения, даже при постоянно открытых дверях, не следует. Также не следует устанавливать прибор в коридор, в расчете на то, что он будет «чистить» всю квартиру, он будет «чистить» только сам коридор. При установке прибора в помещении следует обеспечить свободный доступ воздуха к воздухозаборным и выпускным отверстиям. Не следует устанавливать воздухоочиститель за портьеру, в нишу в стене, под стол, в шкаф (даже в открытый).
Устанавливать прибор следует, в первую очередь, в спальню, где аллергик спит. Даже, если, например, ребенок весь день проводит в другом помещении. Этого будет достаточно для достижения (разумеется, со временем) устойчивого положительного эффекта. Прибор должен работать постоянно, его не следует отключать даже в тех случаях, когда Вы на несколько дней уезжаете из дома. Как, например, вы оставляете включенным холодильник. Воздухоочистители проектируются с учетом именно постоянной работы.
Переносить прибор из помещения в помещение (например, на ночь – в спальню, на день – в гостиную) не только не полезно, но и вредно: во-первых, приборы механической фильтрации во время переноски обильно «обогатят» помещение аллергенами, во-вторых, не следует забывать, что аллергены воспроизводятся в помещении постоянно. И за то время, пока прибор в спальне отсутствовал, аллергенный фон там ухудшится. И Вы будете отходить ко сну в отнюдь не чистом помещении.
Разумеется, при наличии возможности установить воздухоочистители, например, и в гостиную, и в спальню, не следует ею пренебрегать. В такой ситуации наличие двух недорогих приборов существенно эффективнее одного дорогого, переносимого из помещения в помещение.
На основе статьи Юрия Долотова сайт www.allergodom.ru