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Die Einführung in Funktion und Prinzip des HEPA-Filters

  • December 27, 2021

Der Hauptzweck des HEPA besteht darin, feine Partikel aus der Luft zu entfernen, einschließlich PM2,5 (feine Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 Mikrometer). Beliebig HEPA-Filter basiert auf einer 0,5 bis 5 µm dicken Querfaser. Der Abstand zwischen den Fasern beträgt etwa 5 bis 50 Mikrometer. Wie also kann ein Sieb mit einem so großen Spalt Partikel von 0,01-0,3 Mikrometer blockieren?


Beim Prinzip des Filters denken wir an einen Trichter: Wenn der Durchmesser der Partikel größer ist als der Spalt zwischen den Fasern, würden die Partikel vom Filter aufgehalten. Dieses Prinzip ist jedoch nur im Filter niedrigerer Qualität wirksam. Das Prinzip des HEPA-Filters ist komplizierter, da der Spalt zwischen den Fasern des HEPA-Filters 100-mal größer ist als die eingefangenen Partikel. Wenn Sie sich die folgenden Fotos ansehen, können Sie sich den Anteil von PM2,5 an der Lücke zwischen den Filterfasern vorstellen:




Tatsächlich "klebt" der HEPA-Filter PM2,5-Staub durch Faseradsorption. Der Durchmesser der Faser ist ungefähr der gleiche wie der des Staubs, und die "Maschen"-Lücke zwischen den Fasern ist noch größer. Der "weite" Raum zwischen den Fasern ermöglicht einen reibungslosen Luftstrom. Aufgrund der Schicht-für-Schicht-Anordnung würden die feinen Partikel jedoch unweigerlich auf eine ungeordnet verwobene Faser stoßen und absorbiert werden. Auf dieser Mikroskala reicht die intermolekulare Van-der-Waals-Kraft zwischen Faser und Staub aus, um den Einfluss der Luftströmung zu überwinden und sie aneinander zu "kleben". Und die Partikel im HEPA-Filter würden effektiv gestoppt, wenn sie mit der Faser in Kontakt kommen, und würden die Oberfläche der Faser niemals verlassen. Dies wird als "Abfangen" bezeichnet. Außerdem würden die Partikel, die ständig in das Sieb eindringen, an den vorhandenen Partikeln anhaften, solange sie die gestoppten Partikel berühren. So sammelte sich die Faser des Siebes für lange Zeit eine Schicht für eine Schicht von Partikeln an:




After a long time, the gap between the fibers of HEPA filter would become smaller and smaller, and some gaps would disappear completely. In this way, the filtration efficiency of the filter screen would not decrease, but the air resistance of the filter screen would increase. As a result, the air volume of the air purifier or fresh air system would decrease, and the noise would increase. Therefore, the HEPA filter screen must be replaced regularly. In the picture below, we can see the particulate matter on the filter screen which has been used for several months. The higher the filter grade, the finer the fiber, and the smaller the gap between the fibers. Therefore, the higher grade filter screen is easier to be blocked, because the gap between the fibers will shrink rapidly.





Die Wirkung des HEPA-Filters hängt von vielen Faktoren ab: Faserdurchmesser, Faserdichte und Fasermaterial. Wenn die Faser sehr dünn und dicht ist, können die Partikel die Faser leichter kontaktieren. Und der Abfangeffekt verschiedener Materialien ist nicht gleich. Darüber hinaus ist auch die Staubkapazität des Filters sehr wichtig: Ein guter Filter sollte PM2,5 effektiv mehrere Monate blockieren, bevor er ausgetauscht werden muss.


Daher müssen wir beim Kauf von Luftreinigern auf folgende Probleme achten:


1. PM2,5-Filtereffizienz (Klasse des HEPA-Filters).


Um das PM2,5 effektiv zu filtern, verwendet der Hersteller von Luftreinigern normalerweise H11-, H12- oder H13-Filter. Der H11-Filter kann 95% der am stärksten durchdringenden Partikel (0,1-0,3 Mikrometer) filtern, während andere Partikel eine Filtrationseffizienz von nahezu 100% aufweisen. Der H12-Schirm würde mehr als 99% der am stärksten eindringenden Partikel blockieren, aber er hätte auch einen größeren Widerstand. Obwohl der H13-Filter 99,97 % PM2,5 filtern könnte, würde dies den Windwiderstand des gesamten Systems erhöhen, sodass es unnötig ist, diesen Filter im Haushaltsluftreiniger zu verwenden.


2. Luftwiderstand des HEPA-Filters


Je höher die Filterfeinheit des Filters, desto größer der Widerstand. Daher muss im Luftreiniger kein H13-Filter oder höher verwendet werden: Ein solcher Filter hat einen zu hohen Windwiderstand und die Filterwirkung ist für normale Familien überflüssig. Die Verwendung dieses Filters ist auf den Operationssaal, die Herstellung elektronischer Teile, staubfreie Werkstätten usw. beschränkt.


3. Staubkapazität des HEPA-Filtersiebs


Der PM2,5-Wert des erstmals getesteten Luftauslasses ist die oberflächlichste Angabe. Was viele Benutzer nicht bemerken werden, ist die Größe des Filters. Das größere und dickere Filtersieb hat in der Regel eine große Öffnungsfläche, dadurch wird die Staubkapazität größer, die Lebensdauer erhöht und es muss nicht häufig ausgetauscht werden.


4. Wiederbeschaffungskosten des HEPA-Filtersiebs.


Einige Hersteller von Luftreinigern würden absichtlich die Preise für Verbrauchsmaterialien erhöhen und den Preis der Ausrüstung senken, in der Hoffnung, nach dem Verkauf der Ausrüstung mehr Geld zu verdienen. Die allgemeinen Hersteller würden den Benutzern jedoch die Austauschhäufigkeit und den Preis jedes Filters mitteilen, damit die Benutzer die Austauschkosten für ein Jahr abschätzen können. Wenn das Gerät über ein waschbares Primärfiltersieb verfügt, wären die Kosten für den Austausch des Filtersiebs geringer.

Nachdem Sie das Prinzip und die Funktion des HEPA-Filtersiebs verstanden haben, ist es einfacher, einen für Sie geeigneten Luftreiniger auszuwählen.


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