Hier is het basisonderscheid tussen Hepa en HEPA-filters:
- HEPA is een standaard, ontwikkeld door DOE. HEPA staat voor High-Efficiency Particuleren EenIr.
- Filters die voldoen aan die norm worden HEPA-filters genoemd.
HEPA-filters zijn niets meer (of minder) dan filters die voldoen aan de HEPA-norm, die in 1983 door het Amerikaanse ministerie van Energie naar voren werd gebracht:
“(HEPA-filters) verwijderen ten minste 99,97% van de deeltjes in de lucht met een diameter van 0,3 micrometer (μm). (DOE’s HEPA-standaard)
Deze filters werden voor het eerst uitgevonden tijdens de Tweede Wereldoorlog. De eerste HEPA-filters werden ontworpen door wetenschappers van het Manhattan Project om zeer kleine deeltjes te vangen die vrijkomen tijdens het maken van de atoombom.
De industrie zag al snel de voordelen van dergelijke fijnstoffilters. Tegenwoordig zijn HEPA-filters de meest voorkomende kleine deeltjesfilters, gebruikt in HVAC (luchtreinigers, airconditioners), biochemische toepassingen en luchtvaartmaatschappijen. Onlangs heeft Tesla aangekondigd dat ze ’s werelds eerste hepa-grade filter voor auto’s in de Tesla Model X zullen hebben geïnstalleerd.
Zo ziet een HEPA-filter eruit wanneer het onder de microscoop wordt gelegd:
In dit overzichtsartikel over HEPA-filters gaan we in op:
- Wat HEPA-filters eigenlijk zijn en wat voor soort deeltjes ze opvangen (stof, rook, pollen, enz.).
- Verschillende soorten HEPA-filters, zoals HEPA-achtige, True HEPA, H13 “medische kwaliteit” HEPA-filters.
- Hoe HEPA-filters werken om zeer kleine deeltjes eruit te filteren (via 4 mechanismen).
- Waar HEPA-filters van gemaakt zijn.
- Kunnen HEPA-filters worden gebruikt om virussen te verwijderen?
- Of HEPA-filters wasbaar zijn en hoe vaak ze moeten worden vervangen.
- Apparaten (samen met Tesla Model X en de bijgewerkte Model S) die HEPA-filters gebruiken.
Al met al zou je een goed begrip moeten krijgen van waarschijnlijk de belangrijkste filters die er vandaag de dag bestaan. Laten we beginnen met te kijken naar wat HEPA-filters eigenlijk zijn:
Wat is HEPA-filter?
Hier is de HEPA-definitie, in overeenstemming met de DOE Technical Standard DOE-STD-3020-2015 kwestie:
“Het (HEPA)-filter moet een minimaal rendement van 99,97% vertonen wanneer het wordt getest met een aerosol met een diameter van 0,3 micrometer.” (DOE 2015 TS-uitgave)
HEPA acroniem heeft drie formele betekenissen:
- Hoogrenderende deeltjeslucht.
- Hoogrenderende deeltjesabsorptie.
- Hoogrenderende deeltjesstop.
In theorie is een HEPA-filter letterlijk elk filter dat ten minste 99,97% van de zeer kleine deeltjes van 0,3 micron kan opvangen.
Voorbeeld van HEPA versus niet-HEPA filter: Als je 10.000 deeltjes van 0,3 micron op een filter zou schieten en slechts 2 of 3 deeltjes erin slagen om erin te dringen, dan is dat een HEPA-filter. Als dat filter 5 (99,95% van het totaal) van dergelijke deeltjes zou doorlaten, is het geen HEPA-filter.
In alle gevallen zijn HEPA-filters mechanische filters gemaakt van honderdduizenden nauw met elkaar verweven glasvezelvezels. Deze creëren zeer kleine gaatjes met 2 praktische taken:
- Zorgt voor een vrije luchtstroom.
- Vang bijna al het andere af (voornamelijk luchtverontreinigende stoffen).
Bij de bouw van de atoombom was deze eigenschap van HEPA-filters zeer nuttig bij de scheiding van uraniumisotoop 235 van isotoop 238. Eén isotoop werd opgevangen door het HEPA-filter en de andere wist door het filter te komen.
In de 21e eeuw is luchtzuivering echter het primaire gebruik van HEPA-filters. Dat betekent dat HEPA-filters over het algemeen zijn ontworpen om verontreinigende stoffen in de lucht binnenshuis op te vangen. Laten we eens kijken welke luchtverontreinigende stoffen HEPA-filters uit de binnenlucht kunnen verwijderen:
Luchtverontreinigende stoffen HEPA-filters zijn in staat om af te vangen
Per definitie zijn HEPA-filters in staat om meer dan 99,97% van alle deeltjes in de lucht met een diameter van meer dan 0,3 micron te verwijderen. Dat omvat een breed scala aan huishoudelijke luchtverontreinigende stoffen die de luchtkwaliteit binnenshuis verlagen en zelfs een factor kunnen zijn voor allergieën en astma.
Hier zijn enkele van de meest voorkomende luchtverontreinigende stoffen DIE HEPA-filterluchtverontreinigende stoffen verwijderen, volgens Engineers Journal:
Het is belangrijk om te begrijpen dat HEPA-filters mechanische filters zijn. Ze kunnen zowel grote als kleine luchtverontreinigende stoffen opvangen als ze in vaste vorm zijn.
HEPA-filters verwijderen zeer effectief stofdeeltjes, pollen (allergeen), schimmels, bepaalde bacteriën en virussen, huisstofmijt, PM 2.5, huidschilfers van huisdieren en een aantal andere vaste allergenen in de binnenlucht.
Hoe zit het met het coronavirus?
Een veel voorkomende vraag in 2020 is of HEPA-filters het coronavirus kunnen opvangen. Het korte antwoord is dat HEPA-filters per definitie effectief alle deeltjes (inclusief vaste virussen) met een diameter van 0,3 micron kunnen filteren. Het is echter van vitaal belang om te begrijpen dat de FDA een luchtreiniger moet goedkeuren om te worden gebruikt als een medisch hulpmiddel tegen het coronavirus.
Engineering kan geen definitief antwoord geven als HEPA-filters het coronavirus filteren. Zoek naar deze informatie op FDA en CDC.
Dit is wat engineering kan antwoorden: HEPA-filters zijn niet in staat om alle gasvormige luchtverontreinigende stoffen te verwijderen. In de eerste plaats zijn dit geuren zoals sigarettenrook, keukenoliegeur, de geur van schimmel, enzovoort.
Aangewezen filters die luchtverontreinigende stoffen in gasvorm kunnen adsorberen, zijn actieve koolfilters.
Bij het richten op kleine deeltjes meten we filters op hun vermogen om deeltjes met een diameter van 0,3 micron te verwijderen. Waarom is dat?
0.3 Micron – Meest doordringende deeltjesgrootte
Waarom worden HEPA-filters gemeten op hun vermogen om deeltjes van 0,3 micron op te vangen? 0,3 micron lijkt in eerste instantie een willekeurig overeengekomen grootte van ‘een klein deeltje in de lucht’. Waarom niet het vermogen meten om deeltjes van 0,2 of 0,4 micron te vangen?
Dit is waarom: 0,3 micron is de deeltjesgrootte waar filters het zwakst in zijn. Kies kleine deeltjesfilters, ze zullen bijna altijd een hogere filtratie-efficiëntie vertonen bij niveaus van 0,2 en 0,4 micron dan voor 0,3 micron.
Studies hebben aangetoond dat als je een filter blaast met een reeks kleine deeltjes van verschillende groottes, degenen die het beste geschikt zijn om erin te dringen de deeltjes van 0,3 micron zijn.
Dat is de reden waarom de deeltjesgrootte van 0,3 micron gewoonlijk wordt aangeduid als ‘Most Penetrating Particle Size’ of kortweg MPPS.
Zoals we zullen zien in het hoofdstuk over ‘Hoe HEPA-filters werken’, is dit een gevolg van impactie-insufficiëntie. Impactie is een van de 4 mechanismen die HEPA-filters gebruiken om deeltjes op te vangen.
Het kiezen van een grootte van 0,3 micron is logisch, precies omdat de prestaties van filters het zwakst zijn bij die grootte. Het is bijvoorbeeld sterker bij 0,2 micron en 0,4 micron.
In feite kunnen we onderscheid maken tussen verschillende soorten HEPA-filters, op basis van de luchtzuiveringsefficiëntie bij verschillende deeltjesgroottes:
Soorten HEPA-filters
Niet alle HEPA-filters zijn hetzelfde. Bovendien bereiken sommige filters die op de markt worden gebracht als HEPA-filters mogelijk niet eens de hoge HEPA-standaard.
Laten we eens kijken naar 3 specifieke termen die van toepassing zijn op verschillende soorten HEPA-filters:
HEPA-achtig
Houd bij het kopen van HEPA-filters rekening met deze marketingvoorwaarden:
- “HEPA-type”.
- “HEPA-achtig”.
- “HEPA-stijl”.
- “99% HEPA”.
Dergelijke termen worden gebruikt voor filters die de HEPA-standaard niet halen. Bovendien zijn de meeste van dit soort filters niet onafhankelijk getest. Alle HEPA-filters die wel de HEPA-norm halen, worden onafhankelijk getest.
Om eerlijk te zijn:
HEPA-type of HEPA-achtige filters kunnen zeer dicht bij de HEPA-standaard liggen. Het is echter even of zelfs waarschijnlijker dat ze zeer slecht presteren bij deeltjesfiltratie van 0,3 micron. Zonder onafhankelijke tests is er geen echte manier om de efficiëntie van het luchtfilter te valideren.
99% HEPA-filters lijken bijvoorbeeld te suggereren dat ze 99,97% deeltjes van 0,3 micron niet opvangen. Er wordt eerder gesuggereerd dat ze 99% van dergelijke deeltjes vangen. Omdat ze niet gevalideerd zijn, weten we niet of ze 99%, 95% of zelfs 90% van de deeltjes verwijderen.
Dit soort marketing buzzwords in verband met HEPA-filtratie gaven aanleiding tot de “True HEPA” connotatie om onderscheid te maken tussen niet-gevalideerde filters en gevalideerde HEPA-filters.
Laten we eens kijken naar wat True HEPA-filters echt zijny zijn:
Echte HEPA
Echte HEPA-filters zijn de standaard HEPA-filters. Waarom de toevoeging van “True”? Het is een marketingterm om onderscheid te maken tussen HEPA-achtige (nep-HEPA-filters) en filters die daadwerkelijk de HEPA-standaard volgen.
Hier de deal:
Echt HEPA-filter is een HEPA-filter. Het is gelijk aan de term “HEPA-filter”. Er zijn geen extra speciale zuiveringskwaliteiten die True HEPA heeft ten opzichte van standaard HEPA-filters.
HEPA-filters zonder “True” zijn natuurlijk ook standaard HEPA-filters.
Echte HEPA-filters zijn de meest voorkomende HEPA-filters. Je vindt ze in luchtreinigers, stofzuigers, ovenfilters, enzovoort.
Allemaal verwijderen ze per definitie meer dan 99,97% van de deeltjes van 0,3 micron in de lucht.
HEPA-filters kunnen worden geclassificeerd als H10-, H11- of H12-filters. Meestal wordt de specifieke classificatie van het HEPA-filter niet gegeven, noch is het in de meeste gevallen nodig.
Als u echter op zoek bent naar geavanceerde HEPA-filters – die in ziekenhuizen en klinieken worden gebruikt – moet u kijken naar H13 HEPA-filters:
H13 Medische graad HEPA
H13 is een speciaal geavanceerd type HEPA-filters, vaak gebruikt in ziekenhuisomgevingen. Vandaar dat ze soms HEPA-filters van medische kwaliteit worden genoemd.
Als je True HEPA versus H13 HEPA-filters vergelijkt, zie je dat True HEPA-filters zich voornamelijk richten op deeltjes van 0,3 micron, terwijl H13 HEPA-filters zich richten op nog kleinere deeltjes van 0,1 micron.
H13 HEPA-filters kunnen meer dan 99,95% deeltjes met een diameter van 0,1 micron opvangen. Dat maakt ze de krachtigste HEPA-filters die worden gebruikt in gewone HVAC-apparaten. Voorbeeld: U kunt hier een lijst met de beste H13 HEPA-filterluchtreinigers bekijken.
Mensen die gevoelig zijn voor allergieën en astma hebben de neiging om de voorkeur te geven aan het gebruik van de H13 HEPA-luchtreinigers. Dit komt omdat ze zeer effectief zijn in het vangen van zelfs de kleinste allergenen in de lucht.
Extra filter: Medical IQAir purifier maakt bijvoorbeeld gebruik van Hyper HEPA-filters. Er zijn specialisten voor het opvangen van kleine luchtverontreinigende stoffen met een diameter van 0,003 micron. HyperHEPA-filter vangt deeltjes op die 100x kleiner zijn dan wat True HEPA-filters zijn ontworpen om te verwijderen.
Welke MERV-classificatie is een HEPA-filter?
Een veel voorkomende vraag voor een geavanceerd begrip van HEPA-filters is de volgende:
Welke MERV-classificatie zijn HEPA-filters?
MERV staat voor MInimum Efficiency Reporting VAlue. Dit is een classificatie waar algemene luchtfilters voor worden gemeten en gerangschikt op. Meestal worden ze gebruikt voor filters die deeltjes opvangen die groter zijn dan de grootte van deeltjes die HEPA-filters zijn ontworpen om op te vangen.
Volgens Sy-Klone,
“HEPA-luchtfilters hebben geen MERV-classificatie omdat ze het ASHRAE-testprotocol 52.2 overschrijden dat wordt gebruikt bij het bepalen van de MERV-classificaties.”
Als zodanig kunnen we niet praten over de MERV-rating van HEPA.
Laten we eens kijken hoe de HEPA-filters werken op microscopisch niveau:
Hoe werkt een HEPA-filter? (4 Mechanismen)
In het meest elementaire begrip zijn HEPA-filters zeer fijne filters, gemaakt van netjes met elkaar verweven glasvezelvezels. Als je een HEPA-filter onder de microscoop bekijkt, zie je meters op meters fijne vezels.
Deze vormen een mechanische barrière tegen kleine deeltjes. Om echter echt te begrijpen hoe HEPA-filters werken, is het simpele bestaan van een fysieke barrière niet genoeg.
Op microscopisch niveau zijn er 4 mechanismen van hoe HEPA-filters erin slagen om deze minuscule deeltjes zo goed op te vangen.
Laten we eens kijken naar elk mechanisme dat HEPA-filters gebruiken om deeltjespenetratie te voorkomen (alle foto’s van de mechanismen zijn afkomstig van Wikipedia):
Diffusie
De kleinste partijcles worden opgevangen via het mechanisme dat diffusie wordt genoemd. Het gaat hierbij om kleine deeltjes die botsen met vezels en gasmoleculen.
De kleinste deeltjes (met een diameter van minder dan 0,1 micron) bewegen in een willekeurige richting. Deze beweging wordt Brownse beweging genoemd en ziet er als volgt uit:
Wanneer u een luchtreiniger in een lage ventilatorsnelheidsinstelling laat werken, is de luchtstroom klein genoeg om HEPA-filters in staat te stellen een diffusiemechanisme te gebruiken om zeer kleine deeltjes te helpen opvangen.
De belangrijkste mechanismen waarmee HEPA-filters werken, zijn interceptie en impactie:
Interceptie (Therapietrouw)
Deeltjes groter dan 0,1 micron zijn groot genoeg om glasvezelvezels direct te beïnvloeden. Wanneer dit gebeurt (zelfs als ze heel dicht bij de vezel komen), hechten ze zich of ‘plakken’ ze aan de vezels.
Daarom wordt dit mechanisme interceptie genoemd; HEPA-filters onderscheppen kleine niet-Brownse bewegingsdeeltjes:
Wanneer HEPA-filters steeds meer kleine deeltjes onderscheppen, raakt het steeds meer verzadigd. Wanneer HEPA-filters te verzadigd raken, moeten ze worden vervangen. Het nieuwe HEPA-vervangingsfilter zal opnieuw in staat zijn om kleine deeltjes op te vangen via het interceptiemechanisme.
Traagheidsimpactie
Grotere deeltjes (1,0+ micron in diameter) zullen onvermijdelijk de glasvezelvezels in het HEPA-filter raken. Ze zijn simpelweg te groot om door de fysieke barrière te dringen. Door het mechanisme van traagheidsimpactie filtert HEPA de meeste grotere luchtverontreinigende stoffen zoals pollen:
Vanwege een grotere omvang van deeltjes vertegenwoordigt de traagheidsinslag het hogere percentage van toekomstige HEPA-filterverzadiging. Om de hoeveelheid van deze en nog grotere deeltjes te verminderen, worden voorfilters gebruikt om het kostbare HEPA-filter te beschermen, zoals we verderop zullen leren.
Elektrostatische aantrekkingskracht
Zelfs de kleinste luchtverontreinigende stoffen zoals stofdeeltjes en rookdeeltjes hebben een kleine elektrostatische lading. Glasvezelvezels hebben ook een kleine elektrostatische lading.
Wanneer positief of negatief geladen deeltjes in de nabijheid van positief of negatief geladen vezels komen, resulteert de tegenovergestelde lading in elektrostatische aantrekkingskracht.
De kleine deeltjes worden via elektrostatische aantrekkingskracht in een HEPA-filter gehouden.
Om de belasting van grotere deeltjes voor een HEPA-filter te verminderen, gebruiken we meestal voorfilters:
Belang van voorfilter
Luchtverontreinigende stoffen worden gecombineerd uit kleine deeltjes (stof, pollen, rookdeeltjes) en grotere deeltjes (haar, huidschilfers van huisdieren).
Als alle deeltjes door de HEPA-filters zouden worden weggefilterd, zou het snel verzadigd raken. Dit zou op zijn beurt de levensduur van een HEPA-filter verkorten.
Daarom gebruiken luchtreinigers voorfilters met grote deeltjes die:
- Vang grotere luchtverontreinigende stoffen zoals haar en huidschilfers van huisdieren op.
- Bescherm het kostbare HEPA-filter en verleng de levensduur.
Voorfilters zijn meestal wasbaar. U kunt ze eruit halen, het haar uitwassen en in het apparaat plaatsen.
In alle gevallen zijn voorfilters de eerste barrièrelucht die gereinigd moet worden. Als zodanig vormen ze een soort schild voor de HEPA-filters. Het is essentieel om een voorfilter te gebruiken om de onberispelijke werkzaamheid van een HEPA-filter te behouden.
Kun je hepa-filter wassen?
HEPA-filters kunnen niet worden gewassen met water en soep. Meestal vragen mensen wel of ze een HEPA-filter kunnen wassen en hoe ze het daadwerkelijk kunnen reinigen.
Kortom, HEPA-filters zijn zeer fijne filters die zeer fijne deeltjes opvangen.
Het is bijna onmogelijk om deze kleine deeltjes uit te spoelen.
Wanneer het HEPA-filter verzadigd is, is er maar één optie:
Je moet het vervangen.
Hoe vaak moet het HEPA-filter worden vervangen?
HEPA-filters in luchtreinigers moeten bijvoorbeeld elke 3-12 maanden worden vervangen. Sommige HEPA-filters hebben een grotere capaciteit dan andere.
Voorbeeld: Okaysou HEPA-filters moeten elke 3-6 maanden worden vervangen. Alen BreatheSmart daarentegen maakt gebruik van geavanceerde filters met een hogere capaciteit en dus een langere levensduur. Die kunnen tot 12 maanden duren. Dat is een deel van de reden waarom Alen de beste luchtreinigers maakt.
How vaak HEPA-filters moeten worden vervangen, hangt ook af van:
- Niveau van luchtverontreinigende stoffen. Lucht met een hogere concentratie verontreinigende stoffen (zoals bosbrandrook) zal de levensduur van een HEPA-filter verkorten.
- Gebruik van HEPA-filters. Hoe meer u het apparaat met HEPA-filters gebruikt, hoe sneller de filters verzadigingsniveaus bereiken.
Sommige producenten geven u zelfs een schatting van hoe lang HEPA-filters meegaan.
Voorbeeld: De HEPA-filters van Medify luchtreiniger gaan 1500 tot 2500 uur mee.
Het is van vitaal belang om HEPA-filters te vervangen zodra ze te verzadigd zijn. Als u dat niet doet, kunnen de deeltjes die door het filter worden opgevangen, worden teruggeblazen in de binnenluchtcirculatie en de binnenluchtkwaliteit verminderen.
Daarom worden moderne luchtreinigers geleverd met een detector die u vertelt wanneer HEPA-filters moeten worden vervangen.
Apparaten die HEPA-filters gebruiken
HEPA-filters worden gebruikt in een breed scala aan apparaten. In de eerste plaats worden ze gebruikt om luchtverontreinigende stoffen uit te filteren. Sommige waterfilters gebruiken ook filters die voldoen aan de HEPA-normen.
Hier zijn enkele apparaten waarvoor het gebruik van HEPA-filters essentieel is:
- Luchtreinigers. U kunt de lijst met de beste 9 luchtreinigers met HEPA-, H13 HEPA- en HyperHEPA-filters hier bekijken.
- Sommige airconditioners.
- Luchtreinigers voor auto’s (voorbeeld: nieuwere Tesla-auto’s hebben ingebouwde HEPA-filtratiesystemen).
- Microbiologische laboratoria gebruiken HEPA-filters om de verspreiding van infecties te voorkomen.
- Stofzuigers.
- Luchtreinigingssysteem op vliegtuigen.
Al met al zijn HEPA-filters een van de meest bruikbare filters voor luchtzuivering. Ze hebben een uitgebreide en interessante geschiedenis, deeltjesmechanismen voor het verwijderen van luchtverontreinigende stoffen en worden gebruikt in de volgende generatie futuristische voertuigen zoals Tesla-auto’s.
Als u vragen heeft over HEPA-filters, kunt u deze stellen in de onderstaande opmerkingen.
Inhoudsopgave