Werkingsprincipe van HEPA-filters

HEPA-filters maken het mogelijk om extreem kleine deeltjes weg te filteren (kleiner dan < 0.1 µm).
HEPA-filters worden voornamelijk gebruikt voor concentraties < 2 mg/m³. Ze bestaan gewoonlijk uit een willekeurig opgelegd weefsel met een hoge porositeit. Het fijne netwerk van dunne vezels kunnen vaste deeltjes uit een luchtstroom op een duurzame basis wegfilteren. Wanneer de luchtstroom door de vezellaag stroomt, zullen de vaste deeltjes terecht komen op de vezellaag, eraan vastkleven en er ook blijven.

De hoofdtransportmechanismen hiervoor zijn:

• Inertie (doeltreffend voor deeltjes > 1 µm)
• Het blokkerende effect (vooral doeltreffend voor deeltjes van 0.3 … 1 µm grootte)
• Diffusie (Brownse moleculaire beweging, doeltreffend voor deeltjes < 0.3 µm).

De hechting van de deeltjes op de vezels is gebaseerd op de vanderwaalskrachten en capillaire krachten.
Het werkingsprincipe van zulke vezelfilters is gebaseerd op de volgende 3 fenomenen. 

Het inertie-effect:

Deeltjes die kleiner zijn dan de vezellaag dringen het filtermedium binnen. Indien de deeltjes een vezel benaderen en indien ze de stroomlijn niet direct kunnen volgen door hun massa, worden ze ingesloten in de wirwar van de filtervezels volgens het inertie-effect.

Het blokkerende effect:

Kleinere deeltjes die niet ingesloten kunnen worden door het inertie-effect, volgen de luchtstroom. Indien het interval tussen de stroomlijn en de vezellaag kleiner is dan dT/2 van het deeltje, met als resultaat dat het deeltje zal belanden op de vezellaag, dan zal het deeltje gescheiden worden door het zeefeffect.

Het diffusie-effect:

Bij gevallen die gedomineerd worden door het diffusie-effect, volgen de stofdeeltjes de luchtstroom bijna zonder inertie. Ze bewegen willekeurig – hoe kleiner de deeltjes, hoe willekeuriger de beweging – volgens de weg die ze afleggen afhankelijk van de luchtstroom. Deze “thermische fluctuatiebeweging,” die verandert i.f.v de temperatuur, doet de waarschijnlijkheid toenemen dat deze deeltjes ook zullen botsen op de vezellaag en erin ingesloten geraken.

Definitie van termen

Stofvangcapaciteit:

De stofvangcapaciteit, weergegeven in eenheden van g/m², is een meetwaarde om het opvangvermogen van een filter te bepalen. Het geeft aan hoeveel gram stof per bruto filteroppervlak opgeslagen kan worden om het drukverschil te doen toenemen (aan een constante luchtsnelheid) van de initiële waarde tot een bepaalde eindwaarde.

Operationele levensduur:

De operationele levensduur is de tijd waarin de filter werkzaam is zonder toe te zijn aan vervanging of reiniging van het filtermateriaal. Naast de hoeveelheid te filteren stof en de stofvangcapaciteit van de filter, zal de levensduur afhankelijk zijn van kenmerkende parameters van de totale installatie: bv. steilheid van de ventilatorcurve, drukverschil van het systeem of aan de luchtfilter, alsook de toelaatbare afwijking van de luchtstroom van de nominale waarde.