عملکرد فیلتر هپا در دستگاه تصفیه هوا

عبارت HEPA مخفف "High Efficiency Particulate Air" به معنای  «حذف ذرات معلق در هوا با کارایی بالا است». فیلترهای HEPA جزء فیلترهای متداولی هستند که در بسیاری از انواع دستگاه تصفیه هوا نصب می شوند تا ذرات ریز، ناخواسته و ناسالم از هوا را فیلتر کنند. فیلتر هپا شامل شبکه ای از تارهای منظم در یک الگوی تصادفی است.نخستین فیلترهای تصفیه هوا HEPA توسط وزارت انرژی ایالات متحده در دهه 1940 طراحی شد، اگرچه تا دهه 1950 استفاده تجاری گسترده ای نداشتند. از آن به بعد، پیشرفتهایی صورت گرفته که بر روی فیلترهای اصلی HEPA بهبود یافته است، اما طراحی و عملکرد اساسی آنها بیش از نیم قرن به همان شکل باقی مانده است.

فیلتر تصفیه هوای HEPA چگونه کار می‌کند

براساس دانشنامه جامع آنلاین ویکی‌پدیا، دستگاه تصفیه هوا با فیلتر HEPA عملکرد متفاوتی نسبت به یک فیلتر غشای معمولی دارد. فیلترهای غیر HEPA معمولا فقط منافذ بسیار ریزی دارند، به طوری که هر ذره بسیار بزرگتر از آن منافذ، در فیلتر تصفیه هوا به دام می افتد. با این حال، فیلترهای HEPA براساس اصل متفاوتی عمل می‌کنند.

در واقع فضای بین بافت های فیلتر HEPA، اغلب بسیار بزرگتر از ذراتی است که فیلتر HEPA هدف قرار می‌دهد. در عوض، فیلترهای HEPA ذرات را از طریق ترکیبی از سه مکانیزم مختلف دریافت می کنند:

فناوری گرفتن ذرات در فیلتر HEPA 

جلوگیری Interception 

معمولا ذرات بزرگتر از 0.4 میکرون را تحت تاثیر قرار می‌دهد. ذرات پس از نزدیک شدن به فیلتر هپا، به یکی از تارهای فیلتر میچسبند. به نظر می رسد تارها از آن خارج می شوند و ذرات را جذب می کنند.

بهم فشردگی Impaction  

معمولا بر ذرات بزرگتر از 0.4 میکرون اثر می‌گذارد. ذره با خط جریان هوایی که در حال عبور از تارهای فیلتر هپا است، مجبور به تماس می شود و در آن جاسازی می شود. به نظر می رسد ذرات به طور مستقیم با تارهای فیلتر برخورد می کند و پس از آن نمی تواند خود را رها کند.

انتشار Diffusion 

معمولا بر ذرات زیر 0.1 میکرون اثر می‌گذارد. ترتیب تارهای فیلتر هپا باعث می‌شود ذره با هوا یا سایر مولکول‌های گاز برخورد کرده و از میان فیلتر از مسیر خود خارج می‌شود. اصولا این راه حلی برای نگهداشتن ذره درون فیلتر است تا زمانی که یکی از دو روش دیگر در به دام انداختن آن موفق شود. به نظر می رسد ذرات توسط باد دمیده می‌شوند تا با فیبر برخورد کند.
 

نمودار اطلاعات

این تصویر، بخش های اصلی یک فیلتر تصفیه هوای HEPA را نشان می‌دهد. 3 نمودار کوچکتر نحوه کارکرد فیلتر HEPA در دستگاه تصفیه هوا را نشان می‌دهد:

خطوط قهوه‌ای ضخیم، نشان دهنده رشته ها در محیط فیلتر
خطوط آبی، جهت جریان هوا را نشان می‌دهد.
دایره سیاه، ذره ها را نشان می‌دهد یعنی گردوغبار، باکتری، هاگ و ...
خط چین قرمز، نشان دهنده جهت ذرات است به محض اینکه ذره داخل شعاع یک فیلتر HEPA قرار می گیرد که به آن می‌چسبد.

همانطور که اعداد بالا نشان می‌دهند، یک پنجره باریک حدود 0.3 میکرون وجود دارد که احتمال کمتری دارد داخل آن ذرات، توسط فیلتر HEPA به دام بیافتند. این عدد اندازه بیشترین میزان نفوذ ذرات می‌باشد. با این حال ذراتی با این اندازه همچنان توسط فیلتر گرفته می‌شوند، هرچند کمتر کارآمد هستند.

بهترین اندازه واقعی فیلتر با ارزش HEPA ، توانایی آن برای فیلتر کردن ذرات در محدوده MPPS است. یک روش استاندارد برای آزمایش کارایی فیلترهای HEPA به عنوان "آزمون نفوذ DOP" شناخته می شود. این مساله شامل فرستادن ابری از ذرات با اندازه 0.3 میکرونی در فیلتر و مقایسه این است که چگونه این ذرات با غلظت بالا پیش و پس از عبور از آن در جریان هوا وجود دارند.