Сколько стоит чистый воздух? Обзор рынка воздухоочистителей

Рубрика: КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

Но если мы уже привыкли более внимательно относиться к тому, что мы едим и пьем, то состав воздуха в помещении остается практически вне нашего контроля. Воздух в квартире наполнен аэрозолями, содержащими вирусные и бактериальные инфекции, аллергенами (такими как частицы пылевого клеща, цветочная пыльца, волоски и чешуйки кожи домашних животных и человека).

Кроме того, в результате работы различных электроприборов в воздухе нарушается естественный, созданный самой природой, уровень ионизации (насыщенность воздуха легкими положительными и отрицательными аэроионами). А за счет того, что мы используем мебель, обои, покрытия, сделанные из искусственных материалов, воздух «умирает», наполняется неприятными запахами. А ведь человек за миллионы лет существования на Земле привык к совсем другому воздуху — чистому, свежему, благоухающему воздуху лесов и полей. Что же делать? Не можем же мы все отказаться от удобств современных городов и жить на лоне природы! А выезжая на природу лишь несколько раз в год, мы не можем восполнить недостаток свежего воздуха. К счастью, теперь дышать воздухом, не уступающим природному, мы можем и дома, и на работе. Современные воздухоочистители сочетающие в себе, как правило, несколько способов очистки, очень дороги и требуют замены фильтрующих элементов. Способы очистки воздуха условно подразделяются на четыре основных типа: адсорбционные, ионизирующие электронные, воздухоочистители с электретным фильтром и фотокаталитические.

Адсорбционные воздухоочистители

Рабочим веществом такого воздухоочистителя служит активированный уголь— своего рода молекулярный фильтр. Достоинством активированного угля является его способность поглощать большинство токсичных примесей, молекулы которых состоят из многих атомов. Но он практически не задерживает легкие примеси, такие как угарный газ (СО), окислы азота (NO, NO2), формальдегид, являющиеся основными загрязнителями воздуха. Существенным недостатком является частая смена фильтров, т.к. по мере накопления пыли и токсинов прибор сам становится источником загрязнений и рассадником бактерий, поскольку обеззараживания в самом приборе не происходит. Для эффективной работы требуется достаточно мощный вентилятор, создающий дополнительные шумы и вибрации. Адсорбционные воздухоочистители часто снабжаются пылеулавливателями, состоящими из очень плотно прилегающих слоев специальных тканей на основе стекловолокна и способных эффективно собирать пылинки размером от 0,3 мкм и более. Пылеулавливатели такого типа считаются самыми лучшими на западном рынке и сокращенно называются НЕРА-фильтрами (High Efficiency Particle Arrestance, что означает «высокоэффективный улавливатель частиц в воздухе»). Стоимость таких НЕРА-фильтров — от $ 30 до $ 50. Такие фильтры восстановлению не подлежат. Другим бытовым поглотителем примесей, в котором рабочим веществом служит вода, являются различные модели 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 другие — они не поглощают. Кроме того, некоторые подобные модели за 30 мин работы распыляют до 250 г воды, что существенно увеличивает влажность в помещении, создавая условия для распространения плесени и грибковых заболеваний. Очевидно, что воздух, очищенный воздухоочистителями таких типов, абсолютно «мертв», т.к. в них полностью поглощаются легкие отрицательные аэроионы кислорода. Несколько слов о самом распространенном «пылеуловителе» — бытовом пылесосе, непременном атрибуте современной городской квартиры. Исследования показали, что пылесосы, собирая мусор и относительно крупную пыль, насыщают воздух мелкозернистой пылью, наиболее вредной для здоровья, размерами около 0,1 мкм, которая может находиться в воздухе несколько часов. Поэтому после уборки жилых помещений пылесосом необходимо очень тщательное проветривание, а еще лучше — использование воздухоочистителей, поглощающих такую пыль. Воздух — привычная среда нашего обитания, без которого наша жизнь невозможна. Каждый человек ежедневно через свои легкие пропускает 15–25 кг воздуха в спокойном состоянии и в 6–8 раз больше во время активной физической деятельности. Это значительно больше, чем масса потребляемой пищи и воды. Громадная поверхность легких (около 100 м2) поглощает из воздуха вредные вещества.

Ионизирующие электронные 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. Такие устройства с высокой эффективностью очищают воздух от мелкодисперсной пыли, копоти и табачного дыма, т.е. от частиц размером менее 1 мкм. В статьях, рекламирующих другие способы очистки, можно встретить информацию о том, что электронные воздухоочистители захватывают не более 80 % частиц в воздухе, а в случае относительно крупных частиц, таких как пыльца растений, эффективность может упасть до 20 %. Действительно, в простейших конструкциях, состоящих из коронирующего электрода, нескольких осадительных пластин и вентилятора, невозможно добиться высокой эффективности очистки. Но в последнее время разработаны и запатентованы устройства, позволяющие получать степень очистки 95–99 % частиц размерами от 0,1 до 100 мкм. Так, орловской фирмой «Чистый воздух» освоен промышленный выпуск электростатических воздухоочистителей «Супер-Плюс-Эко» и «Супер-Плюс-Турбо» с приведенными выше параметрами. Особенностью этих воздухоочистителей является то, что они не имеют вентиляторов, которые выдувают осевшую ранее пыль, тем самым уменьшая степень очистки. Небольшого количества озона, генерируемого воздухоочистителями в форсированном режиме за пределами рабочей камеры, достаточно для обеззараживания болезнетворных микробов и вирусов на осадительных электродах внутри воздухоочистителя. Воздухоочиститель рассчитан на непрерывную работу, бесшумен, потребляет около 5 Вт в обычном режиме и до 7 Вт — в форсированном. «Супер-Плюс-Турбо» отличается в 5–7 раз большей производительностью, более высокой степенью очистки, практически полным отсутствием озона за пределами воздухоочистителя и возможностью регулирования количества легких аэроинов в воздухе. Обе модели не требуют сменных фильтров, нужно только лишь один раз в неделю вынуть рабочие кассеты и промыть их щеткой в проточной воде, а при наличии копоти, жира или сильном загрязнении следует применять обычное мыло. Ряд зарубежных электронных воздухоочистителей, в отличие от вышеназванных, снабжены вентилятором, что позволяет прокачивать большие объемы воздуха (до 330 м3/ч) через электростатический фильтр, представляющий разновидность системы осадительных электродов усложненной конструкции. Сложность конструкции осадительных электродов, с одной стороны, увеличивает степень очистки воздуха, а с другой— затрудняет чистку самого фильтра. Поэтому в рекламных проспектах даются рекомендации по очистке фильтров пылесосом. При этом не учитывается, что далеко не все пылесосы способны справиться с мелкодисперсной пылью. Ведь матерчатые и синтетические фильтры бытовых пылесосов практически не удерживают мелкодисперсную пыль размером менее 0,1 мкм, и она попадает обратно в помещение. При больших скоростях воздушного потока, создаваемого вентилятором, и загрязненном фильтре наблюдается выдувание ранее осевшей пыли, и эффективность очистки резко падает. Правда в более дорогих моделях имеется сигнализация о необходимости очистки или замены основного электростатического фильтра. Замена также необходима при сильной загрязненности, наличии копоти, смолоподобных веществ. Еще одно существенное «преимущество» некоторых зарубежных воздухоочистителей — цены в диапазоне от $ 200 до $ 900, что в десятки раз дороже отечественных аналогов. Учитывая, что рано или поздно нужно будет менять основной электростатический фильтр (около $ 50), российскому потребителю, с его среднемесячной заработной платой $ 150, такой прибор явно не по карману.

Воздухоочистители с электретным фильтром

Что такое электретный фильтр, в чем его преимущества и недостатки? Электреты — это вещества, которые не проводят электрический ток (диэлектрики), длительно сохраняющие поляризованное состояние после снятия внешнего воздействия и создающие электростатическое поле в окружающем пространстве. Электреты — это электрические аналоги постоянных магнитов. Стабильные электреты могут быть получены из природных материалов, например, пчелиного воска, парафина, корунда, рутила, щелочно-галоидных монокристаллов и т.д., а также из материалов искусственного происхождения — полиметилметакрилата, поликарбоната, политетрафторэтилена, титанатов щелочноземельных металлов, ультрафарфора. Электреты получают нагреванием, а затем охлаждением в сильном электрическом поле (термоэлектреты), освещением в сильном электрическом поле (фотоэлектреты), механической деформацией полимеров (механоэлектреты) и некоторыми другими способами. 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 предварительного фильтра грубой очистки (крупные частицы), 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. Для удаления запахов предназначен карбоновый (угольный) фильтр, напоминающий губку, пропитанную активированным углем. Поскольку система фильтров поглощает не только пыль и запахи, но и легкие аэроионы («витамины воздуха»), то разработчики предусмотрели в воздухоочистителях этой серии простейшие ионизаторы, создающие отрицательные аэроионы и дополнительно очищающие воздух. Само собой разумеется, что для прокачки воздуха через такую, довольно сложную, систему фильтров требуется мощный вентилятор (около 80 Вт). В таких приборах также предусмотрена ароматизация воздуха. Действительно, микрофильтр с электретными волокнами эффективно очищает и, что самое главное, удерживает на своей поверхности мелкодисперсную пыль. 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 «выключить» нельзя (электрическое поле, создаваемое связанными зарядами, существует постоянно), то и чистка такого фильтра практически невозможна, т.е. электретный фильтр— это фильтр одноразовый. Даже карбоновые фильтры при определенных условиях можно восстановить (очистить), а электретные на полимерной основе — невозможно, гораздо дешевле сделать новый. Конечно, можно было бы изготовить электретный фильтр на основе керамики из титанатов щелочноземельных металлов или ультрафарфора, но цены этих фильтров были бы «космическими». Механическая прочность и химическая стойкость таких фильтров значительно выше, и их можно было бы чистить. Тем не менее, даже на полимерной основе одноразовые электретные фильтры для российского потребителя очень дороги (около $ 30).

Фотокаталитические воздухоочистители

Сущность метода очистки воздуха от химических примесей состоит в разложении и окислении их на поверхности фотокатализатора под действием ультрафиолетовых лучей. Химические реакции протекают при комнатной температуре, при этом, по мнению автора, органические примеси не накапливаются, а разрушаются до безвредных компонентов (вода и углекислый газ), при этом фотокаталитическое окисление одинаково эффективно по отношению к токсинам, вирусам или бактериям. Явление было открыто более 20 лет назад, однако бытовые приборы стали выпускаться серийно только недавно. Другими словами, воздухоочиститель представляет собой химическую «мини-фабрику», на вход которой поступают одни вещества, в т.ч. токсичные, а на выходе получаются безвредные— углекислый газ и вода. Реакции происходят в присутствии катализатора, например, TiO2, под действием ультрафиолетовых лучей, создаваемых УФ-лампами. Необходимо сразу отметить, что СО2 и Н2О (углекислый газ и вода) являются конечными продуктами при окислении только углеводородов. Но где гарантии того, что химические реакции идут до конца? 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 «мини-фабрики» поступает азот, его окислы, окислы серы и другие химические соединения (вспомните типовые кухни). 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. Далее, при загрязнении катализатора эффективность окислительных реакций резко падает, и озон, генерируемый УФ-лампой, выталкивается вентилятором за пределы воздухоочистителя. Известные в России фотокаталитические воздухоочистители японского производства оснащены несколькими фильтрами: механическим — для очистки от крупной пыли, ионизационным (электростатическим) — для улавливания мелкодисперсной пыли, карбоновым фильтром — для устранения запахов (как правило, сложных органических соединений) и фотокаталитическим — для разложения и окисления того, что не улавливается предыдущими фильтрами, а именно, окиси углерода (СО), формальдегида (НСНО) и фенола (C6H5OH). Прибор автоматически реагирует на появление табачного дыма и работает до тех пор, пока воздух в помещении не станет чистым, также имеется таймер, дистанционное управление, предусмотрен турборежим. Розничная цена такого, вроде бы самого совершенного, воздухоочистителя если и не «космическая», то для рядового российского потребителя «запредельная» — от $ 650 до $ 850. Отечественные фотокаталитические воздухоочистители представляют собой настольную или настенную лампу. На внутренней стороне плафона, изготовленного из пористого стекла, нанесен фотокатализатор ТiО2. Внутри плафона находится УФ-лампа. По мнению автора, воздух, прогоняемый вентилятором сквозь прибор, очищается от всех (!) примесей и микробов. Данный прибор также содержит сменный фильтр, который необходимо периодически менять. Розничная цена такого воздухоочистителя — от $ 90 при производительности 35 м3/ч. Все замечания, сделанные выше, в полной мере относятся и к этому типу воздухоочистителей.

Воздух можно «оживить»!

Оказывается, что даже если мы полностью очистим воздух в помещении от аллергенов, это не значит, что он будет тем же воздухом, каким мы дышим, когда выезжаем на природу. Еще в начале прошлого века выдающийся русский физик А.Л. Чижевский установил, что влияние аэроионов — заряженных молекул кислорода — на здоровье и самочувствие человека очень велико. Аэроионы — мельчайшие комплексы атомов и молекул, несущие положительный или отрицательный заряд. В природе аэроионы образуются в основном при воздействии ионизирующих радиоактивных излучений радиоактивных элементов, находящихся в земле, воздухе, а также под действием ультрафиолетового излучения Солнца и излучений из космоса. Учеными установлено, что морской бриз, горный воздух, хвойный лес, воздух после грозы — все это утоляет наш аэроионный голод. В городских квартирах легких отрицательных аэроионов практически нет, если распахнуть окно или форточку, то и этого будет недостаточно. Воздух современных городов крайне беден «витаминами воздуха», а кондиционеры и пылесосы очищают воздух от полезных аэроионов, делая его «мертвым». В городах, особенно в закрытых помещениях, естественный уровень ионизации воздуха нарушен. Отсюда плохое самочувствие, недомогание, головные боли. Этот недостаток жизни в современном городе помогут решить воздухоочистители, в которых ионизация происходит одновременно с очисткой. А это значит, что ионизируется только чистый воздух, а пыль остается на кассете и не выходит за пределы прибора. Уровень ионизации этих приборов сбалансирован и соответствует как природным показателям, так и требованиям санитарных норм (СанПиН 2.2.4.1294–03).

C.O.K. N 10 | 2004г.

С.В. АБРАМОВ, инженер-испытатель испытательной лаборатории ООО «Обновление», г. Орел