Какой воздух окружает нас?
На свете есть немало вещей, которых не замечаешь, пока все в порядке. К их числу относится и дыхание. Каждый день мы совершаем около 20 тысяч вдохов, и, как правило, нам нет дела до того, как это происходит.
Для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека воздух должен соответствовать определенным параметрам. Отклонение от нормы способно повлечь за собой целый ряд неприятных последствий: от легкого головокружения до серьезного заболевания и даже летального исхода.
В привычных человеку условиях чистый воздух должен содержать:
- кислород – 20,93%,
- азот – 78,1%,
- углекислоту – 0,03%,
- гелий, аргон и другие газы – около 1%.
Кислород играет решающую роль для процессов, происходящих в организме человека. Уменьшение его содержания до 8% приводит к летальному исходу.
Азот разбавляет кислород, так как в «неразбавленном» кислороде человек долго существовать не может. Но и 93% азота в воздухе человека убьют. Но главный бич помещений – углекислый газ, основным источником которого является человек. Мы выдыхаем от 18 до 25 литров этого газа в час!
- Последние исследования зарубежных ученых показали, что углекислый газа негативно влияет на организм человека даже в низких концентрациях. В жилых помещениях углекислого газа не должно быть более 0,1%. В комнате при концентрации углекислого газа 3–4% человек задыхается, у него появляются головная боль, шум в ушах, замедляется пульс.
Тем не менее в небольшом количестве (0,03– 0,04%) углекислый газ необходим для поддержания физиологических процессов. Бурная хозяйственная деятельность привела к тому, что во вдыхаемом нами воздухе, особенно в городах, появились дополнительные составляющие:
- оксид углерода (CO):
Бесцветный газ, не имеющий запаха, образуется в результате частичного сгорания твердого и жидкого топлива. При содержании в 20–30 мг/м³ приводит к хроническому отравлению, а при 220–500 мг/м³ – к острому;
- диоксид серы (SО 2 ):
Если концентрация SО 2 в воздухе составит свыше 20 мг/м³ , начнется интоксикация организма; • сероводород (H 2 S). Может попасть в воздух в результате гниения отходов продуктов питания либо в виде отходов металлургических, нефтеперерабатывающих и химических заводов. Уже при концентрации в 0,04–0,12 мг/м³ у человека возникают неприятные ощущения, концентрация свыше 1000 мг/м³ может привести к летальному исходу;
- аммиак (NH 3 ):
Может накапливаться в закрытых помещениях при неисправных холодильных установках либо при гниении белковой пищи. Крайне токсичен;
- акролеин:
Образуется в результате разложения жира. При концентрации свыше 0,2 мг/м³ вызывает аллергические заболевания;
- полициклические ароматические углеводороды (ПАУ):
Попадают в атмосферу при сжигании топлива или перегреве жира на предприятиях. Приводят к образованию злокачественных опухолей при концентрации свыше 0,001 мг/м³ ;
- механические примеси:
Это мелкие частицы сажи, золы, почвы и пыли, которые вызывают хронические заболевания дыхательной системы. Ядовитые химические соединения, перемещающиеся на частицах, также вызывают интоксикацию организма.
- В промышленном городе 1 см³ воздуха содержит от 10 до 100 тысяч мельчайших пылинок.
- В лесу, горах, поле – около 5 тысяч. Бактерий в лесном воздухе в сотни раз меньше, чем в воздухе.
- В березовых насаждениях в кубе воздуха насчитывается до 450 экземпляров разных бактерий, а это ниже нормы для операционных помещений, где допускается до 500 неболезнетворных микроорганизмов.
Еще меньше микроорганизмов в сосновом, еловом, можжевеловом лесу. Если говорить о воздухе внутри помещений, то в него добавляются выделения и частички полимеров, шерсти домашних животных, красок, ковровых и тканевых покрытий. Это приводит к тому, что воздух там, в том числе в квартирах, загрязнен в десятки раз сильнее, чем на улице. Атмосферный воздух содержит положительные и отрицательные ионы.
- И те, и другие подразделяются на тяжелые и легкие; для человека полезно обогащение воздуха легкими отрицательными ионами. При вдыхании такого воздуха повышается содержание кислорода в крови, очень сильно понижается уровень сахара и фосфора, снимается головная боль и усталость, улучшается самочувствие и настроение. Составной частью атмосферного воздуха является озон. Он препятствует прохождению к поверхности Земли губительной для живых организмов коротковолновой радиации.
Наибольшая плотность озона на высоте 20–25 км. В приземные 
слои атмосферы он попадает в результате перемещения воздушных масс, средняя его плотность у поверхности Земли в зависимости от времени суток, времени года от 10 до 40 мкг/м³ .
- В отношении содержания озона в лесном воздухе высказывались противоречивые мнения, исследования последних лет подтвердили его наличие, в частности, в воздухе хвойного леса. На организм человека озон при очень малых концентрациях (менее 0,1 мг/м³ ) действует благотворно: улучшается обмен веществ, более глубоким и ровным становится дыхание, повышается трудоспособность. Лесной и горный воздух отличается повышенной ионизацией (подсчитали, что в кубическом сантиметре лесного воздуха содержится до трех тысяч легких ионов).
Ионизирующими факторами являются смолистые, ароматические вещества, выделяемые растениями в период вегетации. Отрицательно заряженные ионы, по современным научным данным, необходимы человеку так же, как витамины в пище. В соленой морской воде присутствует практически целиком таблица Менделеева. Морской воздух не только отличается высокой степенью ионизации, но и славится очень высокой концентрацией йода, брома, хлорида натрия и других микроэлементов и веществ, очень полезных для людей.
Морской воздух лишен пыли и бактерий, что позволяет человеку буквально дышать полной грудью, избавляя легкие от ненужных частичек. Таким образом, если бы человек мог бросить все и уехать жить в горы или на море, то современная индустрия климата стала бы гораздо менее востребованной. Но большая часть человечества не только живет на равнине, в городах, но еще и проводит значительную часть времени в помещениях.
И вот тут возникает настоятельная необходимость использовать современные технические средства, позволяющие существенно улучшить показатели воздуха в помещениях.
Виды воздухоочистителей
Принцип работы любого очистителя достаточно прост: воздух, нагнетаемый вентилятором, пропускается через систему фильтров и очищается. При этом непосредственно сам процесс фильтрации воздуха может быть организован разными методами. Сейчас на рынке представлены многочисленные воздухоочистители для дома, которые делятся на несколько основных категорий:
Комбинация фильтров.
Самый распространенный тип воздухоочистителя – такой, в котором очищаемый воздух пропускается через комбинацию фильтров. Первоначально воздух проходит через фильтр грубой очистки (предварительный), который задерживает наиболее крупные частицы: обычную пыль, волосы, шерсть, тополиный пух.
Чаще всего в качестве фильтрующего элемент используют тонкий поролон или пластиковую сетку. Их достаточно периодически (раз в две недели) промыть или пропылесосить, чтобы восстановить эффективность их очистки. После предварительной очистки воздух пропускается через фильтр тонкой очистки, который может улавливать мельчайшие частички пыли, особенно вредные для здоровья человека. Для этих целей могут использоваться несколько типов фильтров.
НЕРА– (ProHEPA-) фильтр способен улавливать наночастицы грязи, а также возбудителей аллергии, бактерии и споры грибов. Многослойный фильтр для воздухоочистителя такого типа состоит из синтетических материалов и задерживает практически все частицы, размер которых составляет 0,3 микрона и более. Приборы, снабженные им, способны обеспечить максимально качественную защиту от находящихся в воздухе аллергенов. Прослужит он от 2 до 3 лет в зависимости от степени загрязненности воздуха.
Узнать о том, что HEPA-фильтр пора менять, можно по электронному датчику. Его ближайший аналог ProHEPA-фильтр задерживает частицы размером от 0,1 микрона и обрабатывается специальным составом, предотвращающим размножение бактерий. Использование НЕРА-фильтра позволяет получить качественно очищенный воздух (поглощение – 99,8% загрязнителей), приемлемый для астматиков, аллергиков и маленьких детей. Настоящая инновация в сфере очистки воздуха – ULPA-фильтры. С их помощью из воздуха практически на 100% выводятся частицы, размер которых начинается от 0,1 микрона. Это дает возможность использовать их даже для санации медицинских помещений.
Электростатический воздухоочиститель.
В основу его работы положен закон Кулона: ионизированный воздух (молекула кислорода, присоединив свободный электрон, становится ионом – отрицательно заряженной частицей) двигается и взаимодействует с частичками пыли, передавая им часть заряда. Получив электрический заряд, частицы пыли притягиваются пластинами, имеющими противоположный потенциал.
Электростатические воздухоочистители состоят из большого количества слоев с ячеистой структурой, имеющих электростатический заряд. В их состав часто входит угольный наполнитель, хорошо зарекомендовавший себя при устранении неприятных запахов. Однако для электрофильтров характерна невысокая степень фильтрации и не очень большой срок эксплуатации, так как при заполнении пор фильтра новые частицы, поступающие в него, будут отправлять уже адсорбированных «конкурентов» обратно в атмосферу.
Есть другой вариант электростатического фильтра, который удаляет из воздуха микрочастицы путем придания им заряда от внешнего электрического поля, а затем осаждает их на специальной подложке. Эффективность применения такой составной части воздухоочистителя оказывается даже выше, чем у популярных HEPA-фильтров.
Очиститель-ионизатор позволяет эффективно очистить воздух от табачного дыма и копоти, мелкодисперсной пыли. Даже в небольшой концентрации озон способен выполнять бактерицидную функцию, обеззараживая воздух от бактерий, токсинов и вирусов. Кроме того, озон окисляет пестициды и фенольные смолы. Ионизация воздуха снижает утомляемость, повышает иммунитет и работоспособность, улучшает общее самочувствие.
К преимуществам очистителей воздуха – ионизаторов можно отнести отсутствие расходных материалов, низкий шум работы и низкий (не более 40 Вт) уровень энергопотреблении.
- Очиститель-ионизатор
Позволяет эффективно очистить воздух от табачного дыма и копоти, мелкодисперсной пыли. Даже в небольшой концентрации озон способен выполнять бактерицидную функцию, обеззараживая воздух от бактерий, токсинов и вирусов. Кроме того, озон окисляет пестициды и фенольные смолы. К преимуществам очистителей воздуха – ионизаторов можно отнести отсутствие расходных материалов, низкую шумность работы и низкий (не больше 40 Вт) уровень энергопотребления. Такие модели требуют частой мойки для удаления пыли, иначе их эффективность резко снижается, но сам процесс мойки незатруднителен.
Инерционные воздухоочистители.
Их принцип работы базируется на таком свойстве частиц пыли, находящихся в воздухе, как инертность.
Воздушный фильтр здесь сконструирован таким образом, что воздух после вхождения в него резко изменяет направление движения. Частицы же пыли, присутствующие в нем, по инерции движутся в прежнем направлении, попадая в пылеуловитель – к примеру, масляную ванну.
Другой вариант инерционных воздухоочистителей предусматривает придание потоку пыльного воздуха вращательного движения.
В этом случае инертность пылевых частиц обуславливает их оседание на стенках, в то время как чистый воздух будет поступать в помещение из центра образованной воронки.
- Мойка воздуха.
Работа таких очистителей основана на принципе гидрофильтрации, при котором воздух пропускается через «водяную баню» или завесу водяного пара (пыли). Взаимодействуя с водой, грязь из воздуха намокает, тяжелеет и опускается в поддон, а в помещение поступает не просто чистый, но еще и дополнительно увлажненный воздух, что положительно сказывается на самочувствии и здоровье человека.
Для борьбы с табачным дымом мойки воздуха менее эффективны, так как не успевают захватывать большую часть дыма, стремительно поднимающегося кверху, да и вода сама по себе не так эффективна от дыма. Мойку воздуха желательно приобретать владельцам мебели и стеновых панелей из массива дерева – поддержание оптимальной влажности предохранит дерево от пересушивания и растрескивания.
Мойки привлекают тем, что в них нет сменных фильтров (их роль выполняет вода), и простотой ухода. Из отрицательных моментов следует отметить необходимость достаточно часто (раз в день) менять воду, а также, из-за наличия движущихся элементов, относительно высокий уровень шума.
Фотокаталитический воздухоочиститель.
На сегодняшний день это лучший и самый дорогой очиститель воздуха. Ультрафиолетовый свет, попадающий на поверхность катализатора (чаще всего диоксид титана), вызывает образование мощных естественных окислителей. Взаимодействуя с загрязнителями, находящимися в воздухе, они расщепляют их на безопасные простые вещества: кислород, углекислый газ и воду.
Ультрафиолетовые лампы 
обеспечивают дополнительную дезинфекцию: убивают вредные бактерии и грибки, содержащиеся в воздухе. Назвать их настоящими фильтрами можно лишь условно, поскольку они не задерживают частицы или молекулы газов, а обеспечивают их полное уничтожение.
Эффективность фильтрации частиц размером 0,001 микрон и более достигает 95%. О запахах и вредных газах в помещении можно забыть практически навсегда, поскольку фотокаталитические фильтры устраняют их во много раз лучше, чем, например, адсорбирующие угольные. Эта технология проста, безопасна и эффективна, при этом сам воздухоочиститель не требует особого ухода – будет достаточно просто пропылесосить его фильтр раз в полгода. Фотокаталитические воздухоочистители необходимо использовать с дополнительными фильтрами для улавливания механических загрязнений (шерсть, волосы, пыльца), например с угольными или НЕРА-фильтрами.
Стоят ли фотокаталитические очистители воздуха своей цены?
Воздухооочистители с функцией фотокатализа считаются самыми современными, эффективными и экономичными, так ли это?
Главное преимущество фотокатализа – полное разложение токсичных загрязнений, присутствующих в воздухе, до безопасных воды, кислорода и углекислого газа. В отличие от них приборы с угольными фильтрами просто задерживают загрязнения в порах фильтра, причем способны захватить отнюдь не все частицы. Фотокаталитические очистители уничтожают частицы размером до 0,001 мкм. Это газообразные вещества минимального размера, которые присутствуют в воздухе.
Главное: фотокаталитические воздухоочистители очень эффективно справляются с такими вредными примесями, как табачный дым, летучие химические соединения, угарный газ, выхлопные газы, бактерии, плесень, пылевой клещ и даже вирусы. Например, вирусы настолько малы, что ни один механический фильтр не способен их задержать и уничтожить их можно только химическим путем, что и делает фотокатализ.
Фотокаталитические приборы в 500 раз эффективнее моделей с угольными фильтрами для устранения неприятных запахов и различных газов, не зря они считаются самыми совершенными системами очистки на вредных промышленных производствах, где удаление токсичных газов жизненно необходимо.
Почему же так хорошо известные всем угольные фильтры в целых 500 раз слабее фотокатализа?
Уголь впитывает молекулы запахов в микропоры на своей поверхности и со временем теряет свойства, постепенно забиваясь. Кроме того, угольные поры успевают поглотить далеко не все частички газов и запахов, многие из них настолько легкие, что запросто пролетают мимо. Секрет же фотокаталитического очистителя в выработке активных окислителей, которые вступают с вредными веществами в химическую реакцию, разлагая их на более простые безопасные элементы. При этом фотокаталитический фильтр будет максимально эффективен в течение всего срока эксплуатации аппарата, т.к. катализатор никак не тратится. Потребуется только каждые 1-2 года заменять ультрафиолетовую лампу.
При использовании фотокаталитических подробнее: очистителей воздуха дома или в офисе воздух освобождается от микроорганизмов и аллергеннов органическогог происхождения, таких как пылевой клещ и плесень, что очень важно для аллергиков.
Окислительные процессы фотокатализа настолько сильны, что уничтожается 99,99% всех находящихся в воздухе вирусов, бактерий и микроорганизмов.
Эффективность устранения запахов с помощью фотокатализа – 85% уже за первые 5 минут работы аппарата, т.е. через несколько минут после его включения Вам не придется больше дышать табачным дымом, формальдегидом и другими токсичными веществами, разрушающими здоровье.
С какими загрязнениями воздуха способен справиться фотокаталитический очиститель воздуха:
- Любые неприятные запахи. Практически все запахи образуются органическими соединениями, поэтому они легко разлагаются и пропадают.
- Дым, в т.ч. табачный, гарь, копоть, смог
- Вредные токсичные вещества: угарный газ, формальдегид, аммиак, окислы азота, сероводород, фенолы, выхлопные газы
- Токсичные органические соединения: хлор, эфиры, углеводороды (например, испарения бытовых чистящих средств)
- Аллергены: фекалии пылевого клеща
- Болезнетворные вирусы, бактерии
- Различные микроорганизмы: плесень, грибок, пылевой клещ
По результатам последних исследований приборы с угольными фильтрами не справляются с легкими соединениями – формальдегидом, окислами азота, окисью углерода – наиболее типичными загрязнениями городского воздуха.
Например, формальдегид, выделяется из мебели, строительных и отделочных материалов. Он ухудшает работу органов дыхания и нервной системы. Угольные фильтры не могут очистить воздух от формальдегида, а фотокаталитические эффективно справляются с любыми токсичными испарениями.
- Нера- и угольные фильтры также малоэффективны в борьбе с бактериями, вирусами, микроорганизмами, обитающими в воздухе большинства помещений, провоцирующими возникновение заболеваний. Если в конструкции прибора не предусмотрена ультрафиолетовая лампа, то микроорганизмы задержанные фильтром, зачастую продолжают на нем размножаться. Фотокаталитический очиститель с помощью образовавшихся окислителей повреждает внешнюю оболочку микробов, в результате они погибают, а воздух обеззараживается. Такие приборы уничтожают даже самые опасные для человека микробы: кишечную палочку, золотистый стафилококк и плесень.
Как работают фотокаталитические воздухоочистители:
Фотокаталитический фильтр состоит из катализатора и ультрафиолетовой лампы, именно их взаимодействие и производит такую мощную очистку. Ультрафиолетовый свет попадает на поверхность катализатора (в большинстве случает это диоксид титана), при этом образуются натуральные вещества с высокой окислительной способностью (озон и высшие оксиды), которые разлагают все попавшие на поверхность катализатора загрязняющие вещества. Кроме того, проникая в воздух помещения, окислители сталкиваются с загрязнениями, взаимодействуют с ними, разлагая на безвредные вещества (в основном воду и углекислый газ). Расщепление происходит на молекулярном уровне.
- Таким образом, фотокаталитический очиститель нигде ничего не накапливает, Вам не нужно менять сам фильтр, воздух становится чистым совершенно естественными образом, как это происходит в природе.
Фотокатализ – экологически чистый и абсолютно безвредный метод очистки, т.к. он является копированием естественных фотохимических процессов, постоянно очищающих воздух в природе. Фотокатализ был открыт более 20-ти лет назад, но фотокаталитические приборы стали массово производиться не так давно.
В 90-х годах были проведены эксперименты по очистке воздуха:
- В квартирах и тоннелях Японии
- В цехах по производству микроэлектроники в США
- На предприятии по производству взрывчатых веществ в США
- В салонах самолетов «Боинг» и японских автомобилей
- В больницах при лечении аллергии и астмы в США и для уничтожения патогенной микрофлоры.
Тогда была опытным путем доказана эффективность применения фотокатализа.
Преимущества фотокаталитических очистителей воздуха:
- отсутствие сменных фильтров, т.е. дополнительных затрат на содержание прибора. Меняется только уф-лампа 1-2 раза в год. в итоге через годы использования модель с угольным фильтром обойдется вам в ту же или даже большую сумму.
- загрязнения полностью разлагаются, нигде не накапливаются, в фильтрах не размножается патогенная микрофлора, способная стать источником заражения
- фотокатализ – самый эффективный метод устранения легких загрязнений, быстро поднимающихся к потолку – дыма, запахов, токсичных газов
- низкое энергопотребление – нет потребности прогонять воздух через плотные фильтры
- самая высокая эффективность уничтожения микроорганизмов, бактерий, вирусов – 99,99%
- экологичность и безопасность – фотокатализ копирует природные процессы
- эффективное удаление аллергенов – плесени, пылевого клеща и его экскрементов
- минимум обслуживания – требуется пылесосить фильтр примерно раз в полгода
Но как у любой вещи у фотокаталитических воздухоочистителей есть свои плюсы и есть свои минусы. В чем же заключаются их недостатки?
Фотокатализ прекрасно справляется с химией, запахами и органическими загрязнениями, но совершенно бессилен от твердых частиц: пыли, пыльцы, шерсти и др. именно поэтому большинство приборов имеет в своем составе также hepa-фильтр.
Выбор воздухоочистителя
Перед приобретением воздухоочистителя следует точно определить размеры помещения, чтобы выбрать модель с нужной производительностью. Оптимально, если за час при максимальной скорости работы прибора весь объем воздуха в комнате проходит через него три раза. Поскольку воздухоочистители обычно работают круглосуточно, то их энергопотребление должно быть минимальным. Обычно максимальная мощность прибора составляет 50–90 Вт, а в фоновом режиме – где то на треть меньше.
На выбор воздухоочистителя влияет его предполагаемое основное назначение:
- борьба с аллергенами– оптимальный очиститель воздуха для аллергиков должен включать в себя НЕРА-фильтр, который улавливает до 99,98% инородных включений, содержащихся в воздухе. Далее по эффективности следуют мойки воздуха (95%) и электростатические (до 90%) очистители;
- табачный дым, пылевые грибки, плесень– лучше всего с ними справляются очистители-ионизаторы, за ними – фотокаталитические;
- борьба с запахами– гарь, выхлопные газы, запахи кухни эффективнее всего нейтрализуют каталитические очистители, чуть хуже справляются очистители с угольным фильтром и электростатические;
- борьба с пылью– лучше всего справляются каталитические очистители, за ними по эффективности следуют очистители с НЕРА-фильтрами и электростатические.
Результативность работы воздухоочистителя мало зависит от места расположения в помещении, хотя сейчас производители предлагают и настенные, и напольные, и комбинированные модели. Единственным ограничением является то, что устройство лучше не размещать на полу, где крупнодисперсная пыль, и так не попадающая в легкие, может забить фильтры, предназначенные для тонкой очистки.
- Шумность – также очень важный параметр для воздухоочистителя. Большая площадь фильтра обычно обуславливает меньший уровень шума во время работы прибора. Если в нем предусмотрен не один режим работы, самый интенсивный из них нужно включать только при сильной запыленности помещения.
Тогда тишина и покой в жилище будут гарантированы. В последнее время воздухоочиститель-ионизатор становится все более популярным. Установка прибора, имеющего такую опцию, дает возможность обогатить воздух отрицательными ионами, позитивно влияющими на организм человека и улучшающими его самочувствие благодаря большей концентрации кислорода и свободных радикалов в помещении.