Hoe werken HEPA-filters?

"HEPA", of "high-efficiency particulate air", wordt algemeen beschouwd als de gouden standaard voor luchtfiltratie in de wereld van luchtzuivering. Veel consumenten zoeken naar de HEPA-certificering als ze een luchtreiniger kopen omdat het een garantie is voor effectiviteit, vooral als het gaat om het verwijderen van fijne deeltjes uit hun binnenlucht. Wat is een HEPA filter precies? Wat is de HEPA-norm? Hoe werkt het? Lees verder voor meer informatie.

HEPA H13 filters - wat zijn dat?

Volgens de definitie van het NIOSH (United States National Institute for Occupational Safety and Health) verwijdert een HEPA-gecertificeerd filter 99,97% van de deeltjes met een grootte groter dan of gelijk aan een diameter van 0,3 µm¹. Een filter krijgt alleen HEPA-certificering als het deze prestatie in één enkele doorgang bereikt. HEPA is een Europese certificering waarop wordt toegezien door de Europese normen EN 1822 en EN ISO 29463.

Een "DOP"-test (Dispersed Oil Particulate) moet worden doorstaan om een filter HEPA-certificering te geven. Om de filtratiesnelheid van een apparaat te beoordelen, gebruikt deze techniek oliedeeltjes (0,3 µm). Als het apparaat de test doorstaat, wordt het ingedeeld in een van de volgende vijf HEPA-filterklassen:

• H10
• Filtratiesnelheid: 85%
• Laat 15.000 deeltjes van 0,1 micron per liter lucht door
• H11
• Filtratiesnelheid: 95%
• Laat 10.000 deeltjes van 0,1 micron per liter lucht door
• H12
• Filtratiesnelheid: 99.5%
• Laat 500 deeltjes van 0,1 micron per liter lucht door
• H13 (zoals gebruikt in Eoleaf-producten)
• Filtratiesnelheid: 99.95%
• Laat 50 deeltjes van 0,1 micron per liter lucht door
• H14
• Filtratiesnelheid: 99.995%
• Laat 5 deeltjes van 0,1 micron per liter lucht door

De filters in Eoleaf-producten zijn uitsluitend HEPA H13 filters. Hoewel er iets efficiëntere filters zijn zoals de HEPA H14 (een toename van 0,05% effectiviteit) of ULPA filters, vertragen deze filters de stroom van gezuiverde lucht aanzienlijk. Ze maken het opzuigen van druppels en aërosolen op een snelle en efficiënte manier moeilijker. Deze filters worden alleen gebruikt in ziekenhuizen (bijvoorbeeld in operatiekamers). De lichte winst in efficiëntie gaat ten koste van een veel tragere luchtbehandeling. De vertraagde luchtstroom maakt ze over het algemeen contraproductief.

HEPA-filters worden al tientallen jaren gebruikt in verschillende medische omgevingen: laboratoria, operatiekamers en cleanrooms. Tegenwoordig dienen ze veel meer verschillende doelen in ons dagelijks leven: ze zijn nu te vinden in sommige stofzuigers en in auto's.

HEPA-gecertificeerde versus 'HEPA-type' filters

Kopers opgelet! Het komt steeds vaker voor dat je het HEPA acroniem tegenkomt op het internet of op verpakkingen van luchtzuiveringsproducten die niet HEPA-gecertificeerd zijn. Je kunt formuleringen tegenkomen als 'HEPA-type' of iets dergelijks. Helaas zijn deze producten ontworpen om klanten aan te trekken en hen wijs te maken dat hun filters dezelfde mogelijkheden hebben als HEPA-gecertificeerde filters. Producten van het HEPA-type zijn niet gecertificeerd door externe organisaties, waardoor hun efficiëntie in het slechtste geval verdacht is en in het beste geval niet geverifieerd.

Ondanks het feit dat ze niet voldoen aan de Europese norm EN1822, kunnen 'HEPA-type' filters toch 99% van de deeltjes met een grootte groter dan of gelijk aan een diameter van 0,2 µm uitfilteren. Hoewel dit op het eerste gezicht een indrukwekkend getal lijkt, is het belangrijk om in gedachten te houden dat HEPA-gecertificeerde filters deeltjes kunnen filteren die veel kleiner zijn dan dat, helemaal tot een grootte van 0,01 µm. Het zijn deze ultrafijne en nanodeeltjes die bijzonder schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid.

De mythe van 0,3 μm ontkrachten

Er zijn artikelen en blogs te vinden die beweren dat HEPA-filters deeltjes kleiner dan 0,3 micron (μm). Deze onterechte bewering is verspreid door een gebrek aan onderzoek en een fundamenteel verkeerd begrip van de manier waarop HEPA filters werken. Laat ons helpen om dit recht te zetten.

Minimum Efficiency Reporting Values, of een MERV-classificatie, verwijst naar het vermogen van een filter om grotere deeltjes tussen 0,3 en 10 µm af te vangen. Zoals de onderstaande grafiek laat zien, geldt: hoe hoger de MERV-waarde, hoe beter het filter is in het afvangen van specifieke soorten deeltjes. De Europese HEPA-standaard gebruikt 0,3 μm deeltjes als referentie tijdens hun certificeringsprocedures om de effectiviteit te meten van de apparaten die worden getest. De norm gebruikt 0,3 μm als testgrootte omdat deeltjes van deze grootte het moeilijkst te filteren zijn. (aangeduid als MPPS, 'de meest doordringende deeltjesgrootte').². Hoewel het contra-intuïtief lijkt, zijn deeltjes van 0,3 μm moeilijker te filteren dan kleinere deeltjes. Hier is een eenvoudige verklaring voor (meer hierover hieronder in de paragraaf "Hoe werkt een HEPA filter?"): deze deeltjes zijn klein genoeg om door de mazen van de meeste filters te gaan, maar nog steeds groot genoeg om door het filter te gaan als gevolg van de snelheid (die evenredig is met de massa). Een perfecte combinatie. Ter informatie: 0,3 micron is ongeveer 300 keer kleiner dan de diameter van een enkele menselijke haar.

Samengevat heeft de Europese norm EN 1822 zijn tests terecht gebaseerd op de grootte van 0,3 μm, niet omdat dit de minimale filtratiegrootte is, maar omdat dit de moeilijkst te filteren grootte is. Deze norm test en certificeert dus gegarandeerd de minimale efficiëntie, gebaseerd op het slechtst mogelijke scenario.

Bron ³

Een onderzoek uitgevoerd door NASA in 2016 toonde aan dat HEPA-filters zeer effectief zijn in het vangen van deeltjes van vele afmetingen. Ze vangen een hoog percentage nanodeeltjes en deeltjes groter dan 0,3 μm, van de grootste deeltjes helemaal tot een grootte van 0,01 μm⁴.

Bovendien zijn HEPA-gecertificeerde filters gecertificeerd, wat betekent dat ze door derden zijn getest om hun doeltreffendheid te garanderen. Dit geldt zelden voor 'HEPA-type' filters.

BEKIJK ONZE PRODUCTEN

Welke soorten vervuiling filteren HEPA filters?

HEPA filters staan erom bekend dat ze een grote verscheidenheid aan luchtverontreinigende stoffen filteren, met name deeltjes en biologische verontreiniging. Deze superieure filters zijn in staat om alle fijne deeltjes (tot PM0.01), ziektekiemen (bacteriën, virussen, schimmelsen sporen) en allergenen (pollen, huisstofmijten).

Er is een groot aantal onderzoeken uitgevoerd naar de effectiviteit van HEPA-filters. Eén onderzoek toonde aan dat in de aanwezigheid van brandende kaarsen en wierook, beide bronnen van fijnstof (ook bekend als PM of fijnstofvervuiling), het gebruik van een HEPA-filter de PM-concentratie drastisch verlaagt. Het onderzoek beveelt het gebruik van HEPA-filters aan om de negatieve gezondheidseffecten veroorzaakt door PM (zoals ademhalingsaandoeningen, hart- en vaatziekten en verschillende soorten kanker), vooral PM2.5⁵.

Een ander onderzoek benadrukt de voordelen van het verwijderen van allergenen en fijne deeltjes uit de binnenlucht als een middel om aan chronische luchtvervuiling gerelateerde symptomenvooral astma en hart- en vaatziekten. Het onderzoek gaat zelfs nog verder en suggereert dat het gebruik van een luchtreiniger met HEPA-filter de progressie van ziekten in alle leeftijdsgroepen kan voorkomen.⁶.

Een laatste onderzoek, gefinancierd door de Franse overheid tijdens de COVID-pandemie, bevestigde de effectiviteit van luchtreinigers met een HEPA-filter bij het verwijderen van COVID uit de lucht met een efficiëntie van 99,9%.⁷.

Beperkingen van het HEPA-filter

Hoewel HEPA filters een uitstekende manier zijn om een grote verscheidenheid aan fijne deeltjes op te vangen, zijn het geen perfecte alles-in-één oplossingen. Ze zijn niet in staat om vluchtige organische stoffen (VOC's) te verwijderen omdat deze de neiging hebben om terug te kaatsen van de vezelmedia van het filter. Ze zijn ook niet in staat om ozon op leefniveau uit de lucht te verwijderen omdat ozon een zeer kleine en eenvoudige molecule is die niet aan HEPA-vezels blijft kleven. Tot slot, als ze ziektekiemen afvangen, zijn ze niet in staat om ze te doden omdat ze geen steriliserende eigenschappen hebben. Daarom is het belangrijk om een apparaat te kopen dat verschillende filtratietechnologieën combineert, waaronder een HEPA-filter.

Bij Eoleaf bevatten onze filters 8 verschillende zuiveringstechnologieën. We gebruiken een innovatieve meerlaagse technologie die zo is ontworpen dat elke laag de zwakke punten van de vorige laag compenseert. Dit zorgt voor een zeer breed werkingsspectrum tegen alle vormen van vervuiling. We gebruiken verschillende technologieën die VOC's en ozon bestrijden (in het bijzonder onze actieve koolstoffilters en fotokatalysetechnologie) en ziektekiemen (UVC-sterilisatie).

Hoe werkt een HEPA-filter?

HEPA-filters hebben een vergelijkbare samenstelling als FFP2-maskers met hun verschillende door elkaar lopende natuurlijke vezels. FFP2-maskers filteren ten minste 94% van de aerosolen, evenals deeltjes met een gemiddelde diameter van 0,6 μm (met een variatie van 0,1 tot 1 μm). HEPA H13 filters bieden dus een aanzienlijk betere filtratie dan een FFP2 masker.

HEPA filters kunnen deeltjes onderscheppen met behulp van vier verschillende filtratiemechanismen:

1. Inertiële impactie
• De vezels van het filter pikken deeltjes en druppels op die groot genoeg zijn, met name deeltjes die groter zijn dan 1μm.
• Deze grotere luchtdeeltjes nestelen zich direct in de vezels van het filter.
2. Directe interceptie
• De Van der Waals-kracht, ook bekend als de intermoleculaire aantrekkingskracht, onderschept deeltjes en druppels die groter zijn dan 0,1 μm.
• Deze deeltjes passeren het filter terwijl ze door de luchtreiniger worden aangezogen en blijven aan de vezels van het filter kleven.
3. Brownse diffusie
• Deeltjes met een grootte van minder dan 0,1 μm (zoals aërosolen), enkele van de kleinste bekende deeltjes, hebben een zogenaamd Browns traject (een willekeurig bewegingspatroon).
• Hierdoor kunnen ze gemakkelijk worden gevangen door de Van der Waals-kracht wanneer ze tegen de vezels van het filter botsen.
• In een HEPA filter worden de moleculen die kleiner zijn dan 0,1 micron afgeremd wanneer ze met elkaar in botsing komen.
• Brownse diffusie verlengt de tijd die moleculen nodig hebben om door het filter te gaan, waardoor de kans groter wordt dat ze worden gevangen.
4. Elektrostatische krachten
• Dit zijn aantrekkingskrachten die virale aërosolen naar de filtervezels trekken waar ze vervolgens worden gevangen via de vorige mechanismen.

Het is vermeldenswaard dat Eoleaf luchtreinigers zijn uitgerust met voorfilters naast hun HEPA H13 filters, zoals hieronder getoond. Voorfilters vangen grotere deeltjes op voordat de andere filtratietechnologieën in actie komen, waardoor het filter van je luchtreiniger langer meegaat.

Een functionele, efficiënte luchtreiniger onderhouden met Eoleaf

Als luchtzuiveringsdeskundigen begrijpen we maar al te goed hoe producten op de huidige luchtzuiveringsmarkt kunnen verschillen in kwaliteit en dus in prijs. Onze producten zijn samengesteld met hoge kwaliteit en efficiëntie in gedachten tijdens elke stap van het ontwerpproces.

Om een voorbeeld te geven: veel fabrikanten geven de consument alleen informatie over de theoretische efficiëntie van de filter van een luchtreiniger, maar niet over de efficiëntie van het hele apparaat. Goedkopere luchtreinigers laten vaak lucht door kleine openingen tussen het filter en het apparaat sijpelen. Dit is een fabricagefout: hierdoor passeert niet alle lucht de vezels van het HEPA filter en ontsnapt een deel door de kleine spleet zonder gefilterd te zijn.

Daarom hangt de efficiëntie van een luchtreiniger sterk af van de manier waarop het HEPA filter geïntegreerd is en van de kwaliteit van de constructie van het apparaat. Hier bij Eoleaf zorgen we ervoor dat er geen lekken zijn tussen het filter en de behuizing tijdens het fabricageproces, noch lekken tussen de behuizing en de luchtreiniger zelf.

Filtervervangingen

Het belang van het regelmatig vervangen van je filters kan niet worden onderschat! Als de luchtreiniger niet regelmatig wordt onderhouden, verliest hij zijn doeltreffendheid en kan hij zelf een bron van luchtvervuiling worden. Een filter dat verzadigd is met vervuilende stoffen kan en zal je niet beschermen tegen luchtvervuiling.. Bovendien kan het vervuiling in de omringende lucht loslaten.

Hier zijn een paar tips om je filters te onderhouden en je apparaat optimaal te laten werken:

• Je voorfilter moet meestal een keer per maand worden schoongemaakt.
• Je filter moet minstens één keer per jaar vervangen worden. Eoleaf heeft één meerlaags filter, wat betekent dat je het filter maar één keer per jaar hoeft te vervangen.
• Bescherm jezelf als je je filters vervangt, want verontreinigende stoffen verspreiden zich gemakkelijk! Draag een masker en handschoenen tijdens het verwisselen en was je handen na het verwisselen.
• Mensen met een hoge gevoeligheid voor allergenen en astmapatiënten wordt aangeraden niet met filters om te gaan.

Bronnen

¹ Centers for Disease Control and Prevention (Centra voor Ziektebeheersing en Preventie). (1996, januari). NIOSH-gids voor de selectie en het gebruik van deeltjesmaskers.. Nationaal instituut voor veiligheid en gezondheid op het werk (NIOSH). https://www.cdc.gov/niosh/docs/96-101/default.html

² Echt hepa- vs. HEPA-filter: Wat is het verschil? Sanalife. (2022, 2 september). https://www.sanalifewellness.com/blog/true-hepa-vs-hepa-filter-whats-the-difference

³ ISO-Aire luchtreinigers. (2023). Wat is een Merv-luchtfilterclassificatie en hoe verhoudt deze zich tot een HEPA-filter?. ISO. https://www.iso-aire.com/blog/what-is-a-merv-rating-and-how-does-it-compare-to-hepa

⁴ Perry, Jay & Agui, Juan & Vijayakumar, Ra. (2016). Submicron and Nanoparticulate Matter Removal by HEPA-Rated Media Filters and Packed Beds of Granular Materials.

⁵ Dubey, S., Rohra, H., & Taneja, A. (2021). Beoordeling van de effectiviteit van luchtreinigers (HEPA) voor de bestrijding van deeltjesverontreiniging binnenshuis. Heliyon, 7(9). https://www.cell.com/heliyon/fulltext/S2405-8440(21)02079-X?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS240584402102079X%3Fshowall%3Dtrue

⁶ Vijayan VK, Paramesh H, Salvi SS, Dalal AA. Verbetering van de luchtkwaliteit binnenshuis - Het voordeel van een luchtfilter. Lung India. 2015 Sep-Oct;32(5):473-9. doi: 10.4103/0970-2113.164174. Erratum in: Lung India. 2016 Nov-Dec;33(6):705. PMID: 26628762; PMCID: PMC4587002.

⁷ Mazzola, D. (2021, 15 maart). Covid : L'efficacité des purificateurs d'air contre le sars-cov-2 validée par une étude Lyonnaise. France 3 Auvergne-Rhône-Alpes. https://france3-regions. francetvinfo.fr/auvergne-rhone-alpes/covid-l-efficacite-des-purificateurs-d-air-contre-le-sars-cov-2-validee-par-une-etude-lyonnaise-1999534.html