فیلتر هپا چیست و چه کاربردی دارد؟

هوای تمیز همیشه عنصری کلیدی در حفاظت از انسان‌ها بوده است به خصوص در مناطق آلوده که این نیاز بیشتر احساس می‌شود. سیستم‌های تهویه مطبوع مورد استفاده، همواره یکی از چالش‌ برانگیزترین حوزه‌های کاربردی در فناوری تهویه مدرن بوده‌اند. یکی از بهترین فیلترهایی که در دستگاه‌های تهویه مطبوع مانند هواساز استفاده می‌شود، فیلتر هپا است که در این مقاله در تهویه آسمان به آن خواهیم پرداخت و به تمام سوالات شما در این زمینه پاسخ می‌دهیم.

فیلتر هپا چیست؟

فیلتر هپا یا فیلتر تصفیه هوا با بازدهی بالا (High Efficiency Particulate)، یک استاندارد در میزان بازدهی و اثربخشی فیلترهای هوا در جداسازی آلاینده‌های هوا است. بر اساس تعریف سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ایزو)، یک فیلتر هپا باید حداقل 99.95 درصد از آلاینده‌ها با قطر بیش از 0.3 میکرون در هوای عبوری از فیلتر را تصفیه کند. در تعریف انجمن مهندسان مکانیک آمریکا و وزارت انرژی ایالات متحده آمریکا، این رقم معادل 99.97 است.

فیلترهای هپا ذرات معلق در هوا مانند گرده گیاهان، گرد و غبار، نم، باکتری‌ها، ویروس‌ها و ذرات هواپخش با قطری کمتر از یک میکرون را تصفیه می‌کنند. فیلتر هپا از درهم تنیده شدن نامنظم و کاملاً تصادفی الیاف‌های فایبرگلاس، پوشال یا حصیر و فشردن آن‌ها ساخته می‌شود. قطر الیاف‌های فوق بین 0.5 تا 2 میکرون می‌باشد.

سه عامل اصلی مؤثر در جذب ذرات توسط فیلتر هپا عبارتند از قطر الیاف تشکیل دهنده فیلتر، ضخامت کلی فیلتر و سرعت عبور هوا از سطح فیلتر.

فیلتر هپا قادر به حذف بخارها یا گازها از هوا نیست. بخارها و گازها به دلیل ماهیت مولکولی خود، به طور فیزیکی به ذرات معلق شباهت ندارند و به همین دلیل به راحتی توسط فیلتر هپا جذب نمی‌شوند. برای حذف بخارها و گازها از هوا، به روش‌های دیگری مانند فیلترهای کربن فعال یا تصفیه کننده‌های شیمیایی نیاز است.

فیلتر هپا True چیست؟

فیلتر هپا True اصطلاحی است که توسط برخی از تولیدکنندگان برای نشان دادن فیلتر هپا با راندمان بالا استفاده می شود. این اصطلاح به طور رسمی توسط هیچ استانداردی مانند EN 1822 تعریف نشده است، اما به طور کلی به فیلتر هپا با راندمان 99.99٪ یا بیشتر در حذف ذرات 0.3 میکرومتر یا بیشتر اشاره دارد.

برخی از ویژگی های فیلتر هپا True عبارتند از راندمان بالا در حذف ذرات مضر مانند ویروس ها، باکتری ها، گرد و غبار، دود و آلرژن ها، ظرفیت جذب ذرات بیشتر در مقایسه با فیلترهای هپا معمولی، عمر طولانی تر و مقاومت در برابر روغن.

مزایای استفاده از فیلتر هپا

فیلتر هپا مزایای متعددی برای سلامتی و محیط زیست دارد. این فیلتر ذرات معلق در هوا مانند گرده گیاهان، گرد و غبار، دود، باکتری‌ها و ویروس‌ها را تصفیه می‌کند. این امر می‌تواند به بهبود کیفیت هوا و کاهش خطر ابتلا به بیماری‌های تنفسی مانند آسم، آلرژی و عفونت‌های تنفسی کمک کند. فیلتر هپا می‌تواند ذرات معلق در هوا که باعث تحریک علائم آلرژی و آسم می‌شوند را از بین ببرد. این امر می‌تواند به بهبود کیفیت زندگی افراد مبتلا به آلرژی و آسم کمک کند. مطالعات نشان داده است که قرار گرفتن در معرض ذرات معلق در هوا می‌تواند خطر ابتلا به بیماری‌های قلبی عروقی را افزایش دهد. فیلتر هپا می‌تواند با حذف ذرات معلق در هوا، خطر ابتلا به این بیماری‌ها را کاهش دهد.

فیلتر هپا می‌تواند با کاهش گرد و غبار و ذرات معلق در هوا، به تمیز ماندن سیستم‌های تهویه مطبوع و گرمایش کمک کند. این امر می‌تواند به نوبه خود به کاهش مصرف انرژی و هزینه‌های آن کمک کند. علاوه بر مزایای ذکر شده، فیلتر هپا می‌تواند مزایای دیگری نیز داشته باشد، از جمله کاهش بوی نامطبوع، افزایش طول عمر مبلمان و اثاثیه منزل و ایجاد محیطی سالم‌تر برای کودکان و حیوانات خانگی.

ساخت فیلتر هپا

فیلتر هپا (HEPA) از میکروالیاف سیلیکات بور ساخته شده است. این میکروالیاف با روشی مشابه کاغذسازی به یک صفحه مسطح تبدیل می‌شوند. برای افزایش سطح کلی فیلتر، ورق‌های فیلتر به صورت چین‌دار در می‌آیند. پلیسه‌ها توسط بافل‌های آلومینیومی جدا می‌شوند که جریان هوا را از طریق فیلتر هدایت می‌کنند. رسانه فیلتر بسیار ظریف است و هرگز نباید آن را لمس کرد.

میکروالیاف سیلیکات بور (BSMF) نوعی الیاف مصنوعی است که از ترکیب سیلیکات بور با مواد پلیمری مانند پلی پروپیلن یا پلی اتیلن ساخته می‌شود. BSMF به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در کاربردهای مختلفی از جمله فیلترهای هپا، صنایع نساجی و مواد کامپوزیتی استفاده می‌شود.

ویژگی‌های میکروالیاف سیلیکات بور عبارتند از مقاومت حرارتی بالا، مقاومت شیمیایی زیاد، عایق الکتریکی، مقاومت مکانیکی بالا، ضریب اصطکاک پایین و قابلیت جذب بالا.

در ادامه جزئیات بیشتری در مورد ساختار فیلتر هپا ارائه می‌شود:

• میکروالیاف سیلیکات بور: این میکروالیاف بسیار نازک هستند، به طوری که قطر آنها می‌توانند تا 0.5 میکرون باشد. این الیاف به طور تصادفی در هم تنیده شده‌اند و شبکه‌ای متراکم را ایجاد می‌کنند که ذرات معلق در هوا را به دام می‌اندازد.
• صفحه مسطح: میکروالیاف سیلیکات بور با استفاده از روش‌های مشابه کاغذسازی به یک صفحه مسطح تبدیل می‌شوند. این صفحه به عنوان پایه فیلتر عمل می‌کند.
• چین‌دار شدن: برای افزایش سطح کلی فیلتر، ورق‌های فیلتر به صورت چین‌دار در می‌آیند. این امر به افزایش تعداد ذرات معلق که می‌توانند توسط فیلتر جذب شوند، کمک می‌کند.
• بافل‌های آلومینیومی: پلیسه‌ها توسط بافل‌های آلومینیومی جدا می‌شوند. این بافل‌ها جریان هوا را از طریق فیلتر هدایت می‌کنند و به طور یکنواخت آن را در سراسر سطح فیلتر پخش می‌کنند.
• رسانه فیلتر: رسانه فیلتر بخش ظریف و حساس فیلتر هپا است. این بخش از میکروالیاف سیلیکات بور تشکیل شده است و باید از هرگونه تماس مستقیم محافظت شود.

استانداردهای فیلتر هپا

فیلترهای هپا در اروپا بر اساس استاندارد UNE-EN 1822-1:2020 طبقه‌بندی می‌شوند. این استاندارد فیلترهای هپا را بر اساس کارایی آنها در حذف ذرات با اندازه 0.3 میکرومتر یا بیشتر طبقه‌بندی می‌کند. استاندارد EN 1822 به ما می‌گوید که 3 دسته اصلی فیلترها یا کلاس‌ها به نام‌های فیلترهای EPA، HEPA و ULPA وجود دارد.

فیلترهای EPA (فیلترهای با راندمان بالا):

• این فیلترها حداقل 85٪ ذرات 0.3 میکرومتر یا بیشتر را جذب می کنند.
• برای کاربردهای عمومی مانند تهویه مطبوع خانگی و تجاری مناسب هستند.
• قیمت آنها نسبت به فیلترهای HEPA و ULPA مناسب‌تر است.

فیلترهای HEPA (فیلترهای با راندمان ذرات معلق):

• این فیلترها حداقل 99.97٪ ذرات 0.3 میکرومتر یا بیشتر را جذب می کنند.
• برای کاربردهای حساس مانند بیمارستان ها، اتاق های تمیز و آزمایشگاه ها مناسب هستند.
• قیمت آنها بیشتر از فیلترهای EPA است.

فیلترهای ULPA (فیلترهای با نفوذ ذرات فوق العاده کم):

• این فیلترها حداقل 99.9995٪ ذرات 0.3 میکرومتر یا بیشتر را جذب می کنند.
• برای کاربردهای بسیار حساس مانند صنایع نیمه هادی و تولید دارو مناسب هستند.
• قیمت آنها بسیار بالا است.

علاوه بر راندمان، استاندارد EN 1822 فیلترها را بر اساس مقاومت در برابر روغن نیز طبقه بندی می کند:

• A: بدون مقاومت در برابر روغن
• B: مقاومت در برابر روغن متوسط
• K: مقاومت در برابر روغن بالا

نحوه عملکرد فیلتر هپا

فیلترهای هپا برای هدف قرار دادن ذرات بسیار کوچک طراحی شده‌اند و برخلاف فیلترهای غشایی معمولی که ذرات را بر اساس اندازه منافذ فیلتر می‌کنند، عمل می‌کنند. در عوض، فیلترهای هپا از ترکیبی از سه مکانیزم برای به دام انداختن ذرات استفاده می‌کنند که عبارتند از رهگیری، ضربه و انتشار.

1. رهگیری:
   • ذرات معلق در جریان هوا به دلیل جریان آشفته در اطراف الیاف فیلتر، به فیلتر می‌چسبند.
   • ذرات باید در شعاع مشخصی از فیبر فیلتر قرار بگیرند تا توسط این مکانیزم جذب شوند.
   • ذرات بزرگتر به دلیل لختی بیشتر، احتمال بیشتری برای جذب شدن توسط رهگیری دارند.
2. ضربه:
   • ذرات بزرگتر به دلیل اندازه خود، نمی‌توانند با تغییرات ناگهانی جریان هوا در اطراف فیلتر سازگار شوند.
   • این ذرات به فیبر فیلتر برخورد کرده و به دام می‌افتند.
3. انتشار:
   • ذرات میکروسکوپی به دلیل حرکت براونی، به طور تصادفی و زیگ زاگ حرکت می‌کنند.
   • این حرکت مسیر ذره را در فیلتر هپا کند می‌کند و احتمال جذب ذره توسط رهگیری یا ضربه را افزایش می‌دهد.

فیلتر هپا و دستیابی به فیلتراسیون صد درصدی در آینده

درسته که در حال حاضر دستیابی به فیلتراسیون 100٪ در فیلترهای هپا غیرممکن است، اما به طور قابل توجهی به این هدف نزدیک شده‌ایم. دلایل عدم دستیابی به فیلتراسیون 100٪ عبارتند از:

• محدودیت های فیزیکی: الیاف فیلتر هپا به دلیل ظرافت، به طور کامل ذرات را جذب نمی کنند.
• حرکت براونی: ذرات میکروسکوپی به طور تصادفی حرکت می کنند و ممکنه از فیلتر عبور کنند.
• نشت هوا: همیشه مقداری نشت هوا در اطراف فیلتر وجود دارد که می تواند ذرات را وارد محیط کند.

با وجود این محدودیت‌ها، فیلترهای هپا می‌توانند تا 99.9999٪ ذرات را از هوا حذف کنند. این امر به طور قابل توجهی کیفیت هوا را بهبود می‌بخشد و به محافظت از سلامت افراد در برابر آلاینده‌های مضر کمک می‌کند.

امروزه پیشرفت‌های تکنولوژی ممکن است فیلترهای هپا را قادر سازند که به صورت 100 درصدی ذرات را جذب خود نمایند. استفاده از نانوذرات در ساخت فیلتر هپا می‌تواند به جذب ذرات کوچک‌تر و افزایش راندمان فیلتراسیون کمک کند. همچنین استفاده از فیلتراسیون الکترواستاتیک می‌تواند ذرات را به طور موثرتری به دام اندازد و راندمان فیلتراسیون را افزایش دهد. با پیشرفت تکنولوژی، انتظار می‌رود که در آینده به فیلتراسیون 100٪ در فیلترهای هپا دست پیدا کنیم. در حال حاضر، فیلترهای هپا بهترین راه حل برای تصفیه هوا و حذف ذرات مضر از محیط هستند.

کاربرد فیلتر هپا در هواسازها

فیلتر هپا یکی از مهمترین اجزای هواسازها است که نقش حیاتی در تصفیه هوا و ارتقای کیفیت آن ایفا می کند. این فیلترها با جذب ذرات معلق در هوا، آلاینده ها و ذرات مضر را از بین برده و هوایی پاک و سالم را به ارمغان می‌آورد.

مزایای استفاده از فیلتر هپا در هواسازها عبارتند از:

• حذف ذرات معلق: فیلتر هپا قادر به جذب ذرات معلق در هوا با اندازه 0.3 میکرومتر یا بیشتر، از جمله گرد و غبار، دود، گرده، موی حیوانات، ویروس ها و باکتری ها است.
• کاهش آلرژی و مشکلات تنفسی: با حذف ذرات آلرژی زا و آلاینده ها، فیلتر هپا به بهبود کیفیت هوا و کاهش علائم آلرژی و مشکلات تنفسی مانند آسم کمک می کند.
• ایجاد محیطی سالم: فیلتر هپا با تصفیه هوا، محیطی سالم و عاری از ذرات مضر برای افراد، به خصوص کودکان، سالمندان و افراد با مشکلات تنفسی، ایجاد می کند.
• کاهش بوهای نامطبوع: فیلتر هپا می تواند بوهای نامطبوع مانند بوی دود، غذا و حیوانات را از بین ببرد.

استفاده از فیلتر هپا در هواسازها راه حلی موثر برای تصفیه هوا و ارتقای کیفیت آن است. این فیلترها با حذف ذرات مضر و آلاینده ها، هوایی پاک و سالم را برای شما و خانواده تان فراهم می کنند. علاوه بر کاربردهای مسکونی، فیلتر هپا در مصارف صنعتی و تجاری نیز به کار می رود، از جمله در بیمارستان ها برای اتاق های عمل، اتاق های بیمار و سایر مناطق حساس، در صنایع، برای اتاق های تمیز، آزمایشگاه ها و سایر محیط های صنعتی و در ادارات، برای ارتقای کیفیت هوای محیط کار.