هپا نوعی فیلتر هوای مکانیکی چین‌دار است. «فیلتر هوای ذرات با راندمان بالا» یا همان HEPA می‌تواند حداقل 99.97 درصد از انواع باکتری، گرد و غبار، انواع کپک و دیگر ذرات معلق در هوا را تا اندازه 0.3 میکرون (μm) حذف نماید. فیلتراسیون HEPA کاری می‌کند ذرات بزرگتر یا کوچکتر با راندمان بالاتری به دام بیفتند. استفاده از بدترین اندازه ذرات منجر به بدترین رتبه بازدهی می‌شود (یعنی 99.97٪ یا بهتر برای همه اندازه‌های ذرات). همه دستگاه‌های تصفیه هوا برای عملکرد صحیح نیاز به تمیز کردن دوره‌ای و تعویض فیلتر دارند.
بیشتر بخوانید: فیلتر کربن فعال چیست؟
حداقل کارایی یا MERV در فیلتراسیون HEPA
مقادیر گزارش حداقل کارایی یا MERVها، توانایی فیلتر را برای گرفتن ذرات بزرگتر بین 0.3 تا 10 میکرون (μm) گزارش می‌کنند. بررسی این گزارش برای مقایسه عملکرد فیلترهای متفاوت مد نظر است. این رتبه‌بندی از یک روش آزمایشی که توسط انجمن مهندسان گرمایش، تبرید و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE) توسعه یافته است، گرفته شده است. هرچه رتبه MERV بالاتر باشد فیلتر در حذف انواع خاصی از ذرات عملکرد بهتری دارد.
| رتبه بندی MERV | راندمان متوسط اندازه ذرات در میکرون |
| 1-4 | 3.0 – 10.0 کمتر از 20٪ |
| 6 | 3.0 – 10.0 49.9٪ |
| 8 | 3.0 – 10.0 84.9٪ |
| 10 | 1.0 – 3.0 50٪ – 64.9٪، 3.0 – 10.0 85٪ یا بیشتر |
| 12 | 1.0 – 3.0 80٪ – 89.9٪، 3.0 – 10.0 90٪ یا بیشتر |
| 14 | 0.3 – 1.0 75٪ – 84٪، 1.0 – 3.0 90٪ یا بیشتر |
| 16 | 0.3 – 1.0 75٪ یا بیشتر |
بیشتر بخوانید: بهترین فیلتر تصفیه دود
مکانیزم عملکرد فیلترهای HEPA
فیلترهای هپا، به عنوان یکی از روش‌های موثر و محبوب برای تصفیه هوا، توانایی بالایی در حذف آلاینده‌های هوایی را دارند. همانطور که گفتیم HEPA مخفف عبارت High Efficiency Particulate Air در نظر گرفته شده و سیستم‌های مجهز به آن توانایی جذب 99.7% از ذرات را دارند. البته ذرات با اندازه بزرگتر از مقدار 0.3 میکرون. این ذرات، که از جمله آزبست، باکتری‌ها، و گرد و غبار را شامل می‌شوند، با فیلتراسیون HEPA از هوای موجود در اطراف حذف خواهند شد. این مسئله باعث تهیه هوای پاک و آماده برای تنفس می‌گردد.
فیلترهای HEPA با دقت و قدرت بالایی در جذب آلاینده‌های هوایی، هوای اطراف را تصفیه می‌کنند. این فیلترها با داشتن منافذ بسیار ریز، ذرات معلق را از هوا حذف می‌کنند و این فرایند به طور مداوم ادامه می‌یابد. تکنولوژی HEPA (که در دهه 1940 میلادی ابداع شد)، هنوز هم در حال توسعه و بهبود است. این تکنولوژی در دستگاه‌های تصفیه هوا به افزایش کارایی و راندمان این سیستم‌ها کمک می‌کند.
استفاده از فیلتر هپا، به توصیه بسیاری از پزشکان و متخصصان، می‌تواند به کاهش علائم آسم و آلرژی کمک کند. همچنین، این فیلترها از تجهیزات اساسی در اتاق‌های عمل برای استریل کردن هوا و حذف باکتری‌ها و ویروس‌ها استفاده می‌شوند.
بیشتر بخوانید: تعویض فیلترهای دستگاه تصفیه هوا
ساختار فیلتراسیون HEPA
فیلترهای HEPA (که برای حذف ذرات بزرگتر از 0.3 میکرون طراحی شده‌اند)، ساختاری مانند کاغذ با منافذ ریز دارند. اگر تنها یک ورق از این فیلتر در دستگاه تصفیه هوا قرار گیرد، به علت سطح تماس کم، میزان هوای تصفیه شده خیلی کم و عمر فیلتر کوتاه خواهد بود. چرا که منافذ زود به علت آلاینده‌ها مسدود می‌شوند. اما اگر مساحت این ورق را دو برابر کنیم، سطح تماس و میزان هوای تصفیه شده و همچنین عمر فیلتر نیز دو برابر خواهد شد.
برای افزایش بیشتر مساحت فیلتر، می‌توان آن را به شکل آکاردئون تا کرد. به این ترتیب سطح بزرگی از فیلتر را در فضای کوچکی قرار می‌دهیم. این روش طراحی فیلتراسیون HEPA را تسهیل می‌کند. به همین خاطر است که امروزه در برخی سیستم‌های تصفیه هوا فیلترهایی با مساحت 40 متر مربع را به این روش جایگذاری می‌کنند. مواد ساخت فیلترهای HEPA از الیاف پلیمری کاغذ مانند تشکیل شده‌اند.
فیلترهای HEPA به طور سنتی مانند یک صافی عمل نمی‌کنند. آن‌ها بیشتر شبیه الیاف نازکی هستند که به شکل نامنظم درهم تنیده شده‌اند. هوای وارد شده باید از هزاران پیچ و خم این الیاف عبور کند.
فیلتراسیون HEPA چگونه کار می‌کند؟
فیلترهای HEPA در دستگاه‌های تصفیه هوا به کمک یک فن هوا را به داخل دستگاه می‌کشند و هوا از فیلترهای گوناگون، از جمله فیلتر HEPA، عبور می‌کند. این فیلترها با داشتن روزنه‌های در حدود 0.3 میکرون، اجازه می‌دهند هوا از میان آن‌ها عبور کند، اما ذرات بزرگتر از این اندازه در فیلتر باقی می‌مانند. این ذرات شامل آلاینده‌های هوا و گرد و غبار هستند. فیلتر HEPA با سه روش اصلی این ذرات را حذف می‌کند:
| مسدود کردن | ذرات با قطر 100 نانومتر در هوا در فیلتر باقی می‌مانند و هوا از فیلتر عبور می‌کند. |
| گیر افتادن | ذرات بزرگتر از 1 میکرون در بافت متراکم فیلتر HEPA گیر می‌افتند، اما هوا می‌تواند عبور کند. |
| انتشار و پراکندگی | ذرات کوچکتر از 0.1 میکرون به طور مداوم جهت تغییر می‌دهند و به شکل نامنظم حرکت می‌کنند. این حرکت باعث کاهش سرعت انتشار آن‌ها می‌شود و احتمال گیر افتادن در فیلتر HEPA افزایش می‌یابد. |
بیشتر بخوانید: آشنایی با انواع فیلتر دود سیگار
با توجه به این روش‌ها، فیلترهای HEPA فقط قادر به حذف ذرات معلق هستند. در نتیجه بوهای ناخوشایند، فرمالدهید و ترکیبات آلی فرار را حذف نمی‌کنند. بنابراین، از فیلتر کربن اکتیو هم در کنار فیلتراسیون HEPA برای ساخت دستگاه‌های تصفیه هوا استفاده می‌شود.
فیلتر هپا در دستگاه تصفیه دود
فیلترهای HEPA در دستگاه‌های تصفیه دود نیز به طور گسترده استفاده می‌شوند. این فیلترها با حذف ذرات معلق در هوا، از جمله گرد و غبار، باکتری‌ها، و ویروس‌ها، به بهبود کیفیت هوا کمک می‌کنند. اما برای تصفیه کامل دود، که شامل مواد آلی فرار و بوهای ناخوشایند است، نیاز به ترکیب با فیلترهای دیگری مانند فیلتر کربن اکتیو وجود دارد.
گفتیم که فیلتر کربن اکتیو با سطح خود بالا و ساختار پر قادر به جذب مواد شیمیایی و آلی فرار است که فیلترهای HEPA نمی‌توانند آن‌ها را حذف کنند. بنابراین، برای دستگاه‌های تصفیه دود، ترکیب از فیلترهای HEPA و کربن اکتیو می‌تواند راهکاری موثر برای بهبود کیفیت هوا باشد.
کلام آخر
به یاد داشته باشید فیلترهای HEPA برای پاکسازی هوا از ذرات معلق، مانند میکروارگانیسم‌ها، طراحی شده‌اند. این فیلترها قادر به حذف بخار و گاز نیستند. در هود‌های میکروبی و کشت بافت، فیلترهای HEPA باید حداقل بازده فیلتراسیون 99.99% در برابر ذرات 0.3 میکرون داشته باشند.