فیلترهای HEPA و فیلترهای ULPA

اطلاعات فیلترهای HEPA و فیلترهای ULPA

نمایش تمام فیلترهای HEPA و تولید کنندگان فیلترهای ULPA

فیلترهای هوای ذرات با راندمان بالا (HEPA) و فیلترهای هوای ذرات بسیار کم (ULPA) فیلترهای هوا هستند که برای به دام انداختن اکثریت قریب به اتفاق آلاینده‌های ذرات بسیار کوچک از جریان هوا طراحی شده‌اند.

مبانی HEPA

تعریف و کارایی

فیلترهای هوا برای واجد شرایط بودن به عنوان فیلتر HEPA باید استانداردهای کارایی خاصی را رعایت کنند - معمولاً آنهایی که توسط وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) ایجاد شده است. استاندارد ایالات متحده (DOE-STD-3020-2005) مستلزم آن است که یک فیلتر HEPA قادر به حذف 99.97 درصد از ذرات آلاینده با قطر 0.3 میکرومتر باشد. اکثر استانداردها همچنین مشخص می کنند که فیلترهای HEPA باید دارای حداقل افت فشار و حداکثر جریان هوا در هنگام کار باشند.

درصد بازده فیلتر را می توان با استفاده از معادله ساده زیر محاسبه کرد.

جایی که:

E = درصد بازده

D = غلظت پایین دست (آلاینده ها)

U = غلظت بالادست (آلاینده ها)

اندازه ذرات و روش فیلتراسیون

در حالی که استفاده استاندارد HEPA ایالات متحده از ذرات 0.3 میکرومتری برای توصیف کارایی ممکن است خودسرانه به نظر برسد، ذرات با این اندازه در واقع سخت ترین فیلتر هستند و آنها را به نوعی ذرات مرجع "بدترین سناریو" تبدیل می کند. دلایل این مشکل در فیلتراسیون در زیر توضیح داده شده است.

رسانه فیلتر HEPA از الیاف بی‌شماری که به‌طور تصادفی مرتب شده‌اند تشکیل شده است که با هم یک تشک متراکم را تشکیل می‌دهند. هنگامی که هوا از فیلتر عبور می کند، رسانه ذرات آلاینده را در سراسر عمق آن جذب می کند و حاوی آن است.

محیط یک فیلتر فیبری که از طریق میکروسکوپ الکترونی دیده می شود.

الیاف فیلتر آلاینده ها را با استفاده از سه روش اصلی به دام می اندازند:

• رهگیری زمانی اتفاق می افتد که یک ذره آلاینده از فاصله ای برابر با شعاع یک ذره از فیبر فیلتر عبور کند و در نتیجه فیبر را لمس کرده و از جریان هوا خارج شود. ذرات بیشتر از یک شعاع ذره از یک فیبر به دام نمی‌افتند.

• نهفتگی اینرسی زمانی اتفاق می افتد که یک ذره بزرگ که قادر به تنظیم با تغییر جهت هوا در نزدیکی فیبر فیلتر نیست، روی فیبر گیر می کند. اینرسی ذره تضمین می کند که به جای دور زدن فیبر، در مسیر اصلی خود ادامه می دهد و در نتیجه جذب آن می شود.

• انتشار به حرکت براونی ذرات گاز متکی است. ذرات کوچک (معمولاً 0.1 میکرومتر یا کمتر) تمایل دارند در یک خط جریان به شکلی نامنظم حرکت کنند و در هنگام تعامل با مولکول‌های گاز، حرکات تصادفی انجام دهند. این حرکت نامنظم باعث می شود که ذرات آلاینده به الیاف فیلتر چسبیده شوند.

سه روش فیلتراسیون که در بالا توضیح داده شد (به علاوه یک روش الکترواستاتیک).

درک این سه روش روشن می کند که چرا ذرات حدود 0.3 میکرومتر سخت ترین فیلتر هستند. ذرات کمتر از 0.1 میکرومتر به راحتی به دلیل انتشار به دام می‌افتند در حالی که ذرات بزرگ‌تر از 0.4 میکرومتر توسط نهفتگی اینرسی به دام می‌افتند. بنابراین، ذرات بین 0.1 و 0.4 میکرومتر برای انتشار موثر بسیار بزرگ و برای برخورد اینرسی و رهگیری کارآمد بسیار کوچک هستند، به طوری که کارایی فیلتر در این محدوده کاهش می یابد. با مشخص کردن بازده فیلتر HEPA در 0.3 میکرومتر، نهادهای استاندارد واقعاً نوعی از حداقل بازده فیلتر را توصیف می کنند .

یک نمودار عملکرد HEPA که افت شدید راندمان را در حدود 0.1 میکرومتر نشان می‌دهد.

اعتبار

در حالی که محصولات HEPA که برای کاربردهای صنعتی، نظامی و دولتی طراحی شده‌اند به صراحت تایید شده‌اند، برخی از فیلترها و تصفیه‌کننده‌های هوای مصرف‌کننده ارزان‌تر به‌عنوان «نوع HEPA» به بازار عرضه می‌شوند و اغلب به عنوان قابلیت «حذف 99.97 درصد از گرد و غبار و مواد حساسیت‌زا» بدون ذکر ذرات معرفی می‌شوند. اندازه. رشد این دستگاه های بازاریابی باعث شده است که برخی از تولیدکنندگان از اصطلاح " هپا واقعی " برای توصیف فیلترها و تصفیه کننده های تولید شده و آزمایش شده بر اساس استانداردهای DOE یا EN استفاده کنند.

مبانی ULPA

فیلترهای هوا با ذرات بسیار کم (یا گاهی اوقات "نفوذ") هوا (ULPA) ارتباط نزدیکی با فیلترهای HEPA دارند اما حتی کارآمدتر هستند. فیلترهای ULPA برای حذف 99.999٪ از آلاینده های 0.12 میکرومتر یا بیشتر در قطر مشخص شده اند. نمودار زیر همپوشانی قابلیت های فیلترهای ULPA و HEPA را نشان می دهد.

استانداردهای اروپایی برای HEPA و ULPA

استاندارد اتحادیه اروپا برای فیلترهای HEPA و ULPA - EN 1822  - فیلترها را بسته به کارایی آنها در کلاس های مختلف طبقه بندی می کند. تمام مشخصات EN 1822 بر اساس توانایی فیلتر در به دام انداختن و حاوی نافذترین اندازه ذرات (MPPS) مخصوص فیلتر است. MPPS معمولاً توسط یک طیف سنج لیزری یا طبقه بندی کننده الکترواستاتیک تعیین می شود.

کلاس های فیلتر اروپایی و مشخصات مربوطه در جدول زیر آمده است. به تفاوت اساسی بین تعریف اروپایی و آمریکایی بازده HEPA توجه کنید، به ویژه اینکه استاندارد اتحادیه اروپا فیلترهای HEPA را با راندمان کمتر از 85٪ مجاز می‌سازد.

ساخت و ساز

انواع مختلفی از فیلترهای HEPA و ULPA وجود دارد. همانطور که در بالا ذکر شد، آنها را می توان بر اساس کارایی به یک کلاس استاندارد طبقه بندی کرد، اما با ساخت خود فیلترها نیز تقسیم بندی می شوند. برخی از رایج ترین انواع ساخت و ساز شامل موارد زیر است:                                

جعبه / فیلتر سلول سفت و سخت - این فیلترها از یک جعبه یا سلول سفت تشکیل شده اند که با رسانه فیلتر پر شده است.    

فیلتر کارتریج - این فیلترها دارای یک محفظه استوانه ای هستند که حاوی یک کارتریج فیلتر پارچه یا کاغذ است. کارتریج معمولاً قابل تعویض است.

فیلتر فن - فیلترهایی که از فایبرگلاس یا مواد مشبک ساخته شده اند و برای جلوگیری از تجمع پرز و سایر ذرات بزرگ در اطراف موتور و فن طراحی شده اند.

تشک فیلتر - فیلترهای ساخته شده از الیاف که ذرات حباب شده در جریان هوا یا گاز را به دام می اندازند. پیکربندی های رایج شامل رول های حجیم، پدها و قاب های قابل بارگیری مجدد است.

فیلتر پانل - فیلترهایی که معمولاً از فایبرگلاس یا مواد مشبک ساخته می شوند. آنها برای جلوگیری از تجمع پرز و سایر ذرات بزرگ در داخل و اطراف سیستم های گرمایش و تهویه طراحی شده اند.      

پیش فیلتر - فیلترهایی که قبل از فیلتر اصلی در یک سیستم فیلتر قرار می گیرند. این فیلترها بارگذاری ذرات را در سیستم کاهش می دهند و به دلیل بارگذاری ذرات سبک تر به فیلتر اجازه می دهند کارایی بیشتری داشته باشد. 

برنامه های کاربردی

فیلترهای HEPA و ULPA در کاربردهایی استفاده می شوند که نیاز به فیلتر بسیار کارآمد پاتوژن های موجود در هوا دارند که می توانند باعث تشدید آسم و ایجاد آلرژی یا بیماری شوند. این فیلترها در محیط های تولیدی که نیاز به هوای بسیار تمیز دارند نیز مفید هستند. برخی از برنامه های کاربردی عبارتند از:

• دستگاه های تصفیه هوای کابین هواپیما

• فیلتراسیون هوای زیست پزشکی

• تولید لوازم الکترونیکی

• تولید دارو

• فیلترهای جاروبرقی

استانداردها

استانداردها به ویژه برای ساخت، استفاده و آزمایش فیلترهای HEPA و ULPA مهم هستند. استانداردهای ذکر شده در زیر معمولاً ارجاع می شوند.

• IEST RP-CC001  -- فیلترهای HEPA و ULPA

• IEST-RP-CC007 -- تست فیلترهای ULPA

• ASTM F1471 -- روش تست استاندارد برای عملکرد تمیز کردن هوا یک سیستم فیلتر هوای با راندمان بالا 

  منبع

   

• globalspec.com