Bộ Lọc HEPA Là Gì? Cơ Chế Lọc, Hiệu Suất Và Vai Trò Trong Phòng Sạch

Trong mọi hệ thống phòng sạch, chất lượng không khí không chỉ phụ thuộc vào AHU hay hệ thống HVAC mà còn phụ thuộc rất lớn vào bộ lọc cuối cùng trước khi không khí được cấp vào khu vực sản xuất. Thành phần đó chính là bộ lọc HEPA.

► Vậy HEPA là gì, cơ chế lọc của nó hoạt động như thế nào và vì sao loại bộ lọc này lại đóng vai trò quan trọng trong phòng sạch?

BỘ LỌC HEPA LÀ GÌ?

HEPA là viết tắt của cụm từ High Efficiency Particulate Air, được hiểu là bộ lọc không khí hiệu suất cao có khả năng giữ lại phần lớn các hạt bụi và tạp chất có trong luồng khí đi qua.

Trong hệ thống HVAC phòng sạch, HEPA thường được sử dụng ở cấp lọc cuối cùng nhằm đảm bảo không khí trước khi đi vào khu vực sản xuất đã đạt độ sạch theo yêu cầu thiết kế.

Có thể hiểu đơn giản rằng nếu AHU là nơi xử lý không khí thì HEPA là lớp bảo vệ cuối cùng giúp ngăn bụi bẩn xâm nhập vào môi trường sản xuất.

VÌ SAO HEPA TRỞ THÀNH TIÊU CHUẨN TRONG PHÒNG SẠCH?

Không khí luôn chứa vô số hạt bụi với kích thước khác nhau. Nhiều hạt có kích thước nhỏ đến mức mắt thường không thể nhìn thấy nhưng vẫn đủ khả năng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm hoặc quy trình sản xuất.

Trong sản xuất thuốc vô trùng, bụi có thể mang theo vi sinh vật gây nhiễm bẩn sản phẩm. Trong sản xuất linh kiện điện tử, một hạt bụi cực nhỏ cũng có thể làm hỏng toàn bộ linh kiện đang được gia công.

⇒ Các phòng sạch hiện đại không chỉ cần điều hòa không khí mà còn cần một hệ thống lọc đủ khả năng loại bỏ các hạt bụi siêu nhỏ trước khi không khí được cấp vào khu vực sản xuất.

CẤU TẠO CỦA BỘ LỌC HEPA

Tuy trông bề ngoài khá đơn giản nhưng bên trong bộ lọc HEPA là sự kết hợp của nhiều thành phần khác nhau nhằm đảm bảo khả năng lọc bụi hiệu suất cao, độ kín khí và độ bền trong quá trình vận hành.

Vật Liệu Lọc

Là bộ phận quan trọng nhất của toàn bộ bộ lọc HEPA, nơi trực tiếp giữ lại các hạt bụi và tạp chất có trong luồng không khí.

Thông thường, vật liệu lọc được chế tạo từ các sợi thủy tinh siêu mịn (Glass Fiber) hoặc một số loại vật liệu tổng hợp đặc biệt có khả năng tạo ra cấu trúc sợi cực nhỏ. Các sợi này được sắp xếp ngẫu nhiên và đan xen nhiều lớp với mật độ rất cao.

Khi quan sát dưới kính hiển vi, lớp vật liệu lọc không phải là một tấm màng đặc mà là mạng lưới gồm hàng triệu khe hở cực nhỏ. Không khí có thể đi qua các khe hở này nhưng bụi bẩn và các hạt lơ lửng sẽ bị giữ lại trong quá trình di chuyển.

Khung Lọc

Lớp vật liệu lọc bên trong HEPA rất mỏng và dễ biến dạng nếu không được bảo vệ đúng cách. Vì vậy, toàn bộ lõi lọc sẽ được cố định bên trong một hệ khung cứng.

Tùy theo môi trường sử dụng, khung HEPA có thể được sản xuất từ nhôm, thép mạ kẽm, inox hoặc MDF.

Trong các nhà máy dược phẩm, thực phẩm hoặc môi trường có yêu cầu vệ sinh cao, khung nhôm và inox thường được sử dụng nhiều hơn nhờ khả năng chống ăn mòn và dễ vệ sinh.

Tấm Phân Cách

Các tấm phân cách được bố trí giữa các lớp vật liệu lọc nhằm tạo khoảng cách đồng đều giữa các nếp gấp của lõi lọc, nhờ đó luồng không khí có thể phân bố đều trên toàn bộ bề mặt lọc thay vì chỉ tập trung vào một số vị trí nhất định.

Hiện nay, nhiều dòng HEPA hiện đại đã sử dụng công nghệ Separatorless, tức là không dùng tấm phân cách kim loại mà thay bằng keo định hình nhằm giảm trọng lượng và tổn thất áp suất.

Keo Làm Kín

Các loại keo chuyên dụng được dùng nhằm liên kết chặt chẽ giữa vật liệu lọc và khung để tránh một phần không khí có thể đi tắt qua khe hở mà không đi qua vật liệu lọc, khi đó hiệu quả lọc sẽ giảm đáng kể.

Đóng vai trò như một hàng rào kín khí, đảm bảo toàn bộ luồng không khí đều phải đi qua lớp vật liệu lọc trước khi được cấp vào phòng sạch.

Gioăng Làm Kín

Vị trí tiếp xúc giữa bộ lọc và khung lắp đặt cũng phải được làm kín hoàn toàn, nên nhiều bộ lọc HEPA được trang bị thêm gioăng cao su hoặc gioăng gel xung quanh khung.

Giúp ngăn chặn hiện tượng rò rỉ không khí tại vị trí lắp đặt, đồng thời đảm bảo toàn bộ không khí đi qua hệ thống đều được lọc đúng theo thiết kế.

HEPA HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?

Không khí được quạt đẩy đi qua lớp vật liệu lọc của HEPA, lúc này các hạt bụi sẽ bị giữ lại thông qua ba cơ chế chính gồm va chạm trực tiếp, bám giữ trên sợi lọc và khuếch tán ngẫu nhiên.

Các hạt bụi lớn thường bị giữ lại do va chạm với sợi lọc, vác hạt có kích thước trung bình sẽ bị mắc kẹt khi đi qua mạng lưới vật liệu lọc. Đối với những hạt siêu nhỏ, chuyển động hỗn loạn trong dòng khí khiến chúng liên tục thay đổi hướng di chuyển và cuối cùng bám vào các sợi lọc bên trong HEPA.

⇒ Nhờ hàng triệu sợi lọc được bố trí dày đặc, bộ lọc HEPA có thể giữ lại phần lớn bụi bẩn và hạt lơ lửng trước khi không khí được cấp vào phòng sạch.

HIỆU SUẤT LỌC CỦA BỘ LỌC HEPA

Hiệu suất là yếu tố quan trọng nhất khi đánh giá một bộ lọc HEPA.

Trong thực tế, HEPA thường được phân thành nhiều cấp khác nhau, phổ biến nhất là H13 và H14.

HEPA H13

H13 là loại được sử dụng nhiều nhất trong các hệ thống phòng sạch hiện nay.

Loại bộ lọc này phù hợp với phần lớn các ứng dụng trong thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm và nhiều ngành công nghiệp khác.

HEPA H14

H14 có hiệu suất lọc cao hơn H13 và thường xuất hiện trong các khu vực có yêu cầu sạch nghiêm ngặt hơn như sản xuất thuốc vô trùng hoặc một số ứng dụng y tế chuyên biệt.

VAI TRÒ CỦA BỘ LỌC HEPA TRONG PHÒNG SẠCH

HEPA là thành phần quyết định chất lượng không khí cuối cùng trước khi được cấp vào khu vực sản xuất.

Thông qua việc loại bỏ bụi bẩn và các hạt lơ lửng trong không khí, HEPA giúp duy trì cấp độ sạch theo yêu cầu của từng loại phòng sạch. Đồng thời, bộ lọc này còn góp phần giảm nguy cơ nhiễm bẩn sản phẩm, hỗ trợ đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật và bảo vệ sự ổn định của quy trình sản xuất.

Đối với nhiều ngành công nghiệp, hiệu quả của phòng sạch phụ thuộc trực tiếp vào hiệu suất hoạt động của bộ lọc HEPA.

SO SÁNH BỘ LỌC HEPA VÀ BỘ LỌC ULPA 

HEPA Và ULPA Khác Nhau Như Thế Nào?

HEPA và ULPA đều là các bộ lọc hiệu suất cao được sử dụng trong phòng sạch nhằm loại bỏ bụi bẩn và các hạt lơ lửng trong không khí. Tuy nhiên, bộ lọc ULPA được phát triển để đáp ứng những môi trường có yêu cầu kiểm soát hạt bụi nghiêm ngặt hơn so với HEPA.

Về hiệu suất lọc, HEPA đã đáp ứng được phần lớn các ứng dụng trong dược phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm và thiết bị y tế. Trong khi đó, ULPA có khả năng loại bỏ các hạt bụi nhỏ hơn với hiệu suất cao hơn, thường xuất hiện trong các nhà máy bán dẫn, vi điện tử hoặc công nghệ cao.

Đổi lại, do mật độ vật liệu lọc lớn hơn nên ULPA tạo ra trở lực không khí cao hơn HEPA. Điều này làm tăng yêu cầu về công suất quạt, mức tiêu thụ năng lượng và chi phí vận hành của toàn hệ thống HVAC.

Khi Nào Nên Chọn HEPA Và Khi Nào Nên Chọn ULPA?

Đối với đa số phòng sạch hiện nay, đặc biệt trong các ngành dược phẩm, thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và thiết bị y tế, bộ lọc HEPA đã đủ khả năng đáp ứng yêu cầu về độ sạch không khí cũng như các tiêu chuẩn vận hành liên quan.

ULPA thường chỉ được lựa chọn trong những môi trường có yêu cầu cực kỳ khắt khe về mật độ hạt bụi như sản xuất chip bán dẫn, wafer, màn hình điện tử hoặc các dây chuyền công nghệ nano.

► Việc lựa chọn giữa HEPA và ULPA khi thi công phòng sạch không phụ thuộc vào việc loại nào tốt hơn mà phụ thuộc vào cấp độ sạch cần đạt, yêu cầu kỹ thuật của quy trình sản xuất và hiệu quả đầu tư của dự án.

_______________________________

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI XÂY DỰNG TẤN NGHĨA

Điện thoại: 0899 209 779

Địa chỉ: 82/24A Huỳnh Văn Nghệ, Phường 15, Quận Tân Bình, TP. HCM

Email: hdtannghia@gmail.com