فیلتر هپا چیست و چگونه کار می کند؟ در ادامه مطلب با ما همراه باشید تا با عملکرد فیلتر هپا بیشتر آشنا شوید.
فیلتر هپا چیست؟
هپا یا High Efficiency Particulate Air فیلتری است که در سیستم های تصفیه ای مانند هواکش یا ابزارهای مکشی مانند جاروبرقی، دستگاه تصفیه هوا، کولر گازی و اسپلیت و… وجود دارد. معرفی این فناوری به سال 1940 برمی گردد، اما پیشرفت هایی که در این زمینه صورت گرفته است به طور روزافزون سبب توسعه و گسترش استفاده از این نوع ابزارها شده است.
برای ساخت این نوع فیلترها از موادی چون پوشال، حصیر و فایبرگلاس استفاده می کنند و با بافتن نامنظم و فشردن آن ها فیلتری مناسب ایجاد که می کنند که قطر الیاف آن حدود نیم تا 2 میکرون است و می تواند حجم زیادی از ذرات با ضخامت 3/0 را به دام بیندازد.
کاغذ میکروفایبرگلاسی که در فیلتر هپا مورد استفاده قرار گرفته، به واسطه فویل آلومینیومی مناسبی با عمق اندک از یکدیگر مجزا شده و فضایی مناسب برای عبور ذرات از فیلتر فراهم نموده اند. سطح فیلترکننده در این دستگاه زیاد است و می تواند به شکل گسترده ذرات معلق را جذب و دفع نماید.
طراحی و ساخت فیلتر هپا
برای ساخت فیلتر هپا از فیبرهای خاص با جنس پلیمر بهره گرفته می شود و از عایق هایی مخصوص به منظور درزگیری مناسب بخش های فوقانی، قسمت‌های زیرین و ابعاد جانبی آن استفاده می کنند تا تنها مولکول های هوا امکان عبور و مرور از داخل منافذ را داشته باشند.
ساختار این دستگاه حالتی کاغذی دارد که به واسطه منافذ و سوراخ هایی بسیار ریز پوشش داده شده و ذره هایی با قطر حداکثر 3/0 میکرون می توانند از این منافذ عبور داده شوند.
در ساخت فیلتر هپا ورقه هایی که برای تصفیه به کار رفته اند به شکل آکاردئونی در دستگاه ها تعبیه می شوند. به این ترتیب مقدار بیشتری از این ورقه ها در حجم اندک دستگاه جا می گیرند و تصفیه هوا پرسرعت تر و پرقدرت تر صورت خواهد گرفت.
اگر تنها یک ورقه از این نوع فیلتر را در دستگاهی قرار دهید، با توجه به سطح تماس اندک این ورق مقدار هوای قابل تصفیه کم خواهد بود؛ منافذی که در سطح فیلتر قرار دارند به زودی توسط ذرات آلاینده مسدود می شوند و انسداد حفره ها بازه های زمانی لازم برای تعویض ورقه تصفیه را افزایش خواهد داد.
با دو برابر کردن این ورقه ها نیز گرچه سطح تماس افزایش یافته و قدرت فیلتر و تصفیه بیشتر می شود و مدت زمان استفاده از این نوع فیلتر افزایش می یابد. اما حالت آکاردئونی این ورقه ها بهترین ساختار را برای ایجاد فضای تصفیه ای مناسب فراهم می کند. به همین دلیل در برخی از دستگاه ها، فیلترهایی به مساحت 40 متر مربع را جای می دهند تا سطح فیلتر و تصفیه ذرات معلق افزایش یافته و طول عمر این ورقه ها بیشتر شود.
ساز و کار جذب ذرات از طریق فیلتر هپا
فیلتر هپا با تکنیک های زیر به جذب بیشتر آلاینده ها پرداخته و عبور آن ها از طریق منافذ را ناممکن می کند:
استفاده از تراکم بافت الیاف برای به دام انداختن ذرات: در فیلتر هپا از الیافی با بافت پرتراکم استفاده شده است. در تکنیک Impact این الیاف اجازه ورود ذراتی که قطرشان بیشتر از 1 میکرون باشد را نمی دهند و به این ترتیب مولکول های ریز هوا نیز با حرکات موجی از مسیرهای باز میان فیلتر رد می شوند. بنابراین الیاف فیلتر پراکنده و باز می شوند و افزایش سرعت جریان هوا نیز در تسریع این فرایند اثرگذار خواهد بود.
ممانعت از عبور ذرات: این تکنیک (Interception) باعث می شود ذراتی که قطر آن ها کمتر از 100 نانومتر است با عبور جریان های هوا از میان الیاف فیلتر به بخش‌هایی از آن چسبیده و توقف کنند. به این ترتیب هوا با تغییر مسیر و انعطاف بیشتر از فیلتر بیرون می رود.
پراکنده و منتشر کردن ذرات: ذرات ریزی که اندازه آن ها کمتر از 1 میکرون است به طور پیوسته با مولکول های هوا برخورد کرده و مسیر حرکت خود را تغییر می دهند.
تکنیک Diffusion در جذب ذراتی که ضخامت کمتر 1/0 میکرون دارد موثر عمل می کند و باعث می شود سرعت حرکت ذرات با طی کردن مسیری منحنی و ناهموار کند شده و تاخیر در حرکت آن ها شانس متوقف شدن و به دام افتادن آن ها در فیلتر را افزایش دهد.
به این ترتیب ذراتی با قطر بیشتر از 4/0 میکرون با دو شیوه تراکم الیاف و مسدود کردن مسیر عبور جذب می شوند و ذرات کوچک هم به واسطه این تکنیک از منافذ عبور نخواهند کرد. لازم به ذکر است که ذراتی با اندازه مابین ابعاد یاد شده بیشترین میزان به دام افتادگی در میان الیاف فیلتر را دارند.
در یک جمع بندی کلی جذب ذرات در این نوع فیلترها به عوامل زیر وابسته است:
- میزان سرعت هوایی که از سطح فیلتر عبور می کند
- ضخامت الیافی که در ساخت فیلتر مورد استفاده قرار گرفته اند
- قطر و ضخامت کلی فیلتر
ویژگی های فیلتر هپا در سیستم های تهویه ای و تصفیه ای
بسیاری از تجهیزات تصفیه ای با بهره گیری از فیلتر هپا به جذب و دفع ذرات آلاینده معلق در هوا می پردازند.
بازدهی و راندمان عملکرد تجهیزات تهویه ای به واسطه بهره‌مندی از این فیلتر تصفیه ای افزایش می یابد.
در تجهیزاتی مانند دستگاه های خنک کننده و کولرها که از هوای محیط خارج برای تولید برودت کافی استفاده می کنند، وجود فیلتر برای تصفیه ذرات آلاینده وارد شده از محیط بیرونی ضروری تلقی می شود. از این رو چنین فیلترهایی باید ضمن برخورداری از کیفیت مورد قبول، دارای قابلیت شست‌وشو و تعویض باشند تا بتوان آن‌ها را در موقع لزوم شست‌وشو داد یا نمونه نو و سالم را جایگزین آن نمود.
فیلترهای هپا در دستگاه های تهویه ای بهترین امکان را برای پاکسازی هوا از ذرات آلاینده، باکتری ها، ویروس ها و سایر عوامل بیماری‌زا فراهم می کنند و با قدرت و سرعت مناسبی که در جذب و دفع آلاینده های محیطی دارند، شرایط را برای تنفس سالم کاربران مهیا می نمایند.
فیلترهای هپا از اصلی ترین و ضروری ترین ابزارهایی هستند که در اتاق های عمل یا اماکن ایزوله برای استریل کردن محیط و پاکسازی کامل ذرات گرد و غبار، میکروب ها و آلاینده های ریز از هوا مورد استفاده قرار می گیرند. به منظور کاهش عوامل حساسیت‌زا و حذف علائم آسم و بیماری های عفونی و تنفسی نیز می‌توان از این نوع فیلترها و قابلیت هایشان در محیط بهره گرفت.
طراحی و ساخت فیلترهای هپا به نحوی است که می توانند بیش از 99 درصد ذرات آلاینده معلق در هوا را حذف کنند. به این ترتیب هوایی که از محیط خارج به داخل دستگاه تهویه ای وارد می شود، ابتدا از منافذ و حفره‌های ریز موجود در فیلتر عبور کرده و ذرات معلق در آن جذب فیلتر می شوند. با گردش مکرر هوا و حذف ذرات آلاینده نیز هوای پاک و تمیز با کیفیت بالا در محیط جریان می یابد و کارایی دستگاه را علاوه بر جنبه های تهویه ای با سازوکار تصفیه ای ارتقا می بخشد.