مقایسه فیلترهای HEPA و ULPA: کدام برای اتاق تمیز شما مناسب‌تر است؟

در دنیای امروز که آلودگی هوا به یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های زندگی شهری تبدیل شده، تنفس هوای تمیز نه فقط یک انتخاب، بلکه یک ضرورت است. این موضوع زمانی حیاتی‌تر می‌شود که صحبت از اتاق‌های تمیز یا Clean Room باشد. محیط‌هایی فوق‌العاده حساس که در صنایع مهمی مثل داروسازی، الکترونیک، بیوتکنولوژی و هوافضا استفاده می‌شوند و کوچک‌ترین آلودگی می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری به بار آورد. اینجاست که نقش فیلترهای تصفیه هوا پررنگ می‌شود. دو فیلتر پرکاربرد در این حوزه، فیلتر HEPA و فیلترULPA  هستند که هر دو در حذف ذرات ریز معلق در هوا عملکردی بسیار قوی دارند. اما سؤال مهم این است که کدام‌یک انتخاب بهتری است؟ در این مقاله، به زبان ساده و کاربردی، به مقایسه فیلترهای HEPA و ULPA پرداخته‌ایم.برای آشنایی کامل با انواع اتاق تمیز و کاربردهای آن، به صفحه اتاق تمیز مراجعه کنید

فیلتر HEPA چیست؟

فیلتر HEPA (High Efficiency Particulate Air) به‌عنوان یک استاندارد در میزان بازدهی فیلترهای هوا شناخته می‌شود. طبق تعریف سازمان بین‌المللی استانداردسازی، این فیلتر باید بتواند دست‌کم 99.95٪ از ذرات با قطر بیش از 0.3 میکرون را از جریان هوا جدا کند. بر اساس تعریف ارائه‌شده توسط ASME و وزارت انرژی ایالات متحده، این عدد معادل 99.97٪ در نظر گرفته شده است.
ساختار فیلتر HEPA از ترکیب الیاف‌های فایبرگلاس یا پوشال‌هایی با قطر بین 0.5 تا 2 میکرون شکل گرفته که به صورت نامنظم و فشرده در هم تنیده شده‌اند. این فیلترها قادر به جداسازی ذرات معلقی مانند گرد و غبار، گرده گیاهان، باکتری‌ها، ویروس‌ها و ذرات کوچک‌تر از یک میکرون هستند. با این حال، آن‌ها توانایی جذب گازها و بخارها را ندارند چراکه این مواد به علت ویژگی‌های مولکولی خود به ذرات فیزیکی شباهتی ندارند و برای حذفشان به روش‌هایی مانند فیلتر کربن فعال نیاز است.برای آشنایی با اصول طراحی مطابق با استانداردهای GMP و ISO، به صفحه طراحی اتاق تمیز مراجعه کنید.

نحوه عملکرد فیلتر HEPA

عملکرد فیلتر HEPA بر اساس سه فاکتور کلیدی ضخامت فیلتر، قطر الیاف‌های تشکیل‌دهنده و سرعت عبور جریان هوا تعیین می‌شود. ذرات معلق در جریان هوا با عبور از شبکه‌ی فشرده الیاف‌ها به دام می‌افتند. برای ساخت این فیلتر، از میکروالیاف سیلیکات بور استفاده می‌شود که به روش‌هایی شبیه به کاغذسازی به صفحات مسطح تبدیل شده، سپس به شکل چین‌خورده در می‌آیند تا سطح جذب فیلتر افزایش یابد. این چین‌خوردگی‌ها توسط بافل‌های آلومینیومی از هم جدا شده و جریان هوا را یکنواخت هدایت می‌کنند. رسانه فیلتر، یعنی همان لایه اصلی فیلتر، از حساسیت بالایی برخوردار است و نباید لمس شود.برای بررسی تخصصی استانداردهای بین‌المللی و شرایط بهره‌برداری از اتاق تمیز داروسازی، به این بخش مراجعه نمایید.

کاربردهای رایج فیلتر HEPA در اتاق تمیز

با مقایسه فیلترهای HEPA و ULPA و تحقیق بیشتر در مورد هریک این امر ثابت می‌شود که هردو نوع این فیلتر در کلین روم‌ها کاربرد بسیاری دارند. در اتاق‌های تمیز و فضاهای با حساسیت بالا مانند بیمارستان‌ها، آزمایشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی، از فیلتر HEPA برای حذف بیش از 99.97٪ از ذرات 0.3 میکرومتر استفاده می‌شود. این فیلترها با توجه به کارایی بالا در جداسازی ذرات، مناسب‌ترین گزینه برای این نوع محیط‌ها هستند. در کاربردهای عمومی‌تر، از نسخه‌های EPA آن‌ها استفاده می‌شود که کارایی کمتری دارند ولی قیمت مناسب‌تری دارند.جهت آشنایی با استانداردها، محاسبات اگزاست فن صفحه طراحی اگزاست فن مطالعه نمایید.

مزایا و محدودیت‌ها HEPA

فیلتر HEPA با حذف مؤثر ذرات معلق، باعث بهبود کیفیت هوای محیط و کاهش خطر ابتلا به بیماری‌های تنفسی مانند آسم، آلرژی و عفونت‌های ریه می‌شود. همچنین، کاهش ذرات موجود در هوا منجر به عملکرد بهتر و عمر بیشتر سیستم‌های تهویه می‌گردد که این امر به صرفه‌جویی در مصرف انرژی کمک می‌کند. از دیگر مزایا می‌توان به کاهش بوی نامطبوع، محافظت از وسایل خانه و ایجاد محیطی سالم‌تر برای کودکان و حیوانات خانگی اشاره کرد.با این حال، فیلتر HEPA توانایی حذف گازها و بخارات را ندارد و برای این منظور باید از فیلترهای تخصصی دیگری مانند فیلتر کربن فعال استفاده شود.اطلاعات کامل درباره تست‌ها، مستندات و فرآیند اعتبارسنجی کلین روم را در صفحه ولیدیشن اتاق تمیز بخوانید

فیلتر ULPA چیست؟

فیلتر ULPA نوعی فیلتر هوا با نفوذپذیری بسیار پایین است که توانایی حذف ذرات بسیار ریز از جمله ویروس‌ها، باکتری‌ها و دود را دارد. این فیلترها می‌توانند ذرات تا اندازه 0.12 میکرون را با راندمان 99.9999 درصد از هوا حذف کنند. ماده‌ اصلی سازنده‌ی این فیلترها، الیاف بسیار نازک میکروفایبرگلاس (بوروسیلیکات) است که به‌گونه‌ای چیدمان شده‌اند که ذرات را در مسیر عبور هوا به دام می‌اندازند. فیلترهای ULPA اغلب در سیستم‌های تهویه‌مطبوع، آزمایشگاه‌ها و اتاق‌های تمیز به کار می‌روند. با مقایسه فیلترهای HEPA و ULPA این نتیجه حاصل می‌شود که عملکرد این دو فیلتر تفاوت‌های چشمگیری دارد.برای تعیین سطح تمیزی مورد نیاز پروژه، به جدول و راهنمای کامل کلاس‌بندی اتاق تمیز مراجعه کنید.

نحوه عملکرد ULPA و تفاوت با HEPA

فیلترهای ULPA با بهره‌گیری از ساختار الیاف میکروفایبر در قالب چین‌خورده، به‌طور مؤثر ذرات معلق را جذب می‌کنند و از کارایی بسیار بالایی برخوردارند. این فیلترها از نظر راندمان به‌طور قابل توجهی از فیلترهای HEPA پیشی می‌گیرند. در واقع، فیلترهای ULPA قادرند تا حداقل 99.9995٪ از ذرات با اندازه 0.3 میکرومتر یا بزرگ‌تر را جذب کنند، در حالی که فیلترهای HEPA با درجه‌بندی H13 و H14 به ترتیب راندمان‌هایی معادل 99.95٪ و 99.995٪ دارند.
به دلیل همین تفاوت عملکرد، ULPA بیشتر در محیط‌هایی به کار می‌رود که نیاز به بالاترین درجه تصفیه هوا دارند. همچنین، افت فشار در این فیلترها وابسته به سرعت هوای ورودی و نوع طراحی آن‌ها است و در صورت افزایش بیش از حد افت فشار (2.5 تا 3.5 برابر حالت اولیه)، زمان تعویض فیلتر فرا می‌رسد.

در چه صنایعی از ULPA استفاده می‌شود؟

کاربرد فیلترهای ULPA در صنایعی است که نیاز به هوای بسیار پاک دارند. از جمله این کاربردها می‌توان به اتاق‌های تمیز برای تولید دارو، مواد غذایی و نیمه‌هادی‌ها اشاره کرد. در آزمایشگاه‌ها نیز این فیلترها برای حفظ ایمنی محیط و جلوگیری از آلودگی استفاده می‌شوند. همچنین در سیستم‌های تهویه‌مطبوع و در کارخانه‌ها و معادن برای حفاظت از کارکنان در برابر ذرات مضر مورد استفاده قرار می‌گیرند. در صنایعی مانند میکروالکترونیک و بیوتکنولوژی نیز که خلوص بالای هوا ضروری است، ULPA به‌عنوان انتخاب اصلی مطرح است.

مزایا و معایب

فیلتر ULPA مزایای قابل توجهی دارد. از جمله می‌توان به توانایی در حذف ذرات بسیار ریز، راندمان بالا و مقاومت خوب در برابر رطوبت و دما اشاره کرد. با مقایسه فیلترهای HEPA و ULPA می‌توان به این نتیجه دست یافت که نوع ULPA قیمت بالایی دارند و نیاز به تعویض منظم دارند. علاوه بر آن، برای تعیین زمان تعویض می‌توان از تجهیزاتی مانند سوئیچ اختلاف فشار یا ترانسمیتر اختلاف فشار استفاده کرد. همچنین استاندارد EN 1822 این فیلترها را بر اساس مقاومت در برابر روغن در سه دسته A (بدون مقاومت)، B (مقاومت متوسط) و K (مقاومت بالا) طبقه‌بندی می‌کند.

مقایسه فنی HEPA و ULPA

در ادامه فیلترهای HEPA و ULPA را از منظرهای مختلف مهم مقایسه کرده‌ایم:
میزان فیلتراسیون ذرات (Efficiency)
فیلترهای HEPA قادر به حذف حداقل 99.97٪ از ذرات 0.3 میکرونی هستند به‌عبارتی از میان هر 10٬000 ذره، تنها 3 عدد از فیلتر عبور می‌کنند. در مقابل، فیلترهای ULPA برای ذرات 0.12 میکرونی راندمانی معادل 99.99٪ دارند، به این معنا که از هر 100٬000 ذره تنها 1 ذره عبور می‌کند.
مقاومت در برابر جریان هوا (Pressure Drop)
میزان افت فشار در فیلتر HEPA پایین‌تر بوده و معمولاً در بازه 20 تا 30 پاسکال قرار دارد، درحالی‌که فیلترهای ULPA افت فشاری بین 30 تا 50 پاسکال دارند. بنابراین عبور هوا از فیلتر HEPA با مقاومت کمتری انجام می‌گیرد.

عمر مفید و نگهداری

با توجه به افت فشار کمتر، فیلتر HEPA معمولاً جریان هوا را با سهولت بیشتری عبور می‌دهد و نیاز کمتری به تعویض در بازه‌های کوتاه‌مدت دارد، درحالی‌که فیلتر ULPA به‌دلیل راندمان بالاتر و مقاومت بیشتر، ممکن است زودتر نیاز به نگهداری یا تعویض داشته باشد.

هزینه خرید و نصب

فیلترهای ULPA به دلیل فناوری پیچیده‌تر و راندمان بالاتر، از نظر هزینه اولیه و نصب، نسبت به HEPA قیمت بالاتری دارند.
مناسب‌ترین گزینه بر اساس کلاس اتاق تمیز
با مقایسه فیلترهای HEPA و ULPA  می‌توان برای انتخاب بهترین گزینه به نتیجه دلخواه رسید. در محیط‌هایی با حساسیت بسیار بالا مانند اتاق‌های جراحی یا آزمایشگاه‌های پیشرفته، فیلتر ULPA به دلیل توانایی جذب ذرات کوچکتر ترجیح داده می‌شود. در مقابل، در فضاهایی با نیاز معمول به تصفیه هوا مانند برخی صنایع داروسازی و اتاق‌های تمیز با حساسیت کمتر، استفاده از فیلتر HEPA کافی است.برای اطلاع از قیمت و عوامل مؤثر بر هزینه ساخت اتاق تمیز، به صفحه هزینه ساخت کلین روم  مراجعه کنید.
 

کدام فیلتر برای اتاق تمیز شما مناسب‌تر است؟

فیلترهای HEPA و ULPA هر دو در محیط‌های کنترل‌شده مانند کلین روم‌ها کاربرد دارند، اما انتخاب میان آن‌ها به نوع صنعت بستگی دارد. با مقایسه HEPA و ULPA می‌توان به این نتیجه رسید که برای صنایعی مانند داروسازی و آزمایشگاه‌های تحقیقاتی که به حذف ذرات بسیار ریز نیاز دارند، فیلتر ULPA گزینه مناسب‌تری است چراکه راندمان بالاتری دارد و قادر به جذب ذرات کوچکتری است. برای حفظ دما، رطوبت و فیلتراسیون دقیق در اتاق تمیز، انتخاب سیستم‌های سرمایشی و تهویه مناسب اهمیت زیادی دارد. چیلر و هواساز باید بر اساس استانداردهای کلین‌روم طراحی و انتخاب شوند.هواساز اتاق تمیز به این صفحه مراجعه کنید.
در مقابل، صنایعی که نیاز به جریان هوای زیاد با حداقل افت فشار دارند، مانند صنایع الکترونیک و بخش‌هایی از صنایع غذایی، معمولاً از فیلتر HEPA استفاده می‌کنند چراکه افت فشار کمتری ایجاد کرده و برای حجم هوای بالاتر مناسب‌تر است.
با توجه به اینکه فیلترهای ULPA دارای نفوذپذیری کمتر و افت فشار بیشتر هستند، استفاده از آن‌ها در مکان‌هایی که دقت تصفیه بالا ضروری است توصیه می‌شود. در مقابل، فیلترهای HEPA به دلیل افت فشار کمتر، برای محیط‌هایی که به جریان هوای زیاد نیاز دارند، مناسب‌تر هستند.

جمع‌بندی

فیلترهای HEPA و ULPA هر دو نقش حیاتی در تصفیه هوای اتاق‌های تمیز ایفا می‌کنند، اما انتخاب میان آن‌ها به سطح حساسیت محیط بستگی دارد. فیلتر HEPA با راندمان بالا (حدود 99.97٪ برای ذرات 0.3 میکرون) گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه و کارآمد برای محیط‌هایی مانند بیمارستان‌ها و آزمایشگاه‌هاست، در حالی که فیلتر ULPA با راندمان بالاتر (99.999٪ برای ذرات تا 0.12 میکرون) برای صنایع فوق‌حساس مثل داروسازی پیشرفته، میکروالکترونیک و بیوتکنولوژی مناسب‌تر است. برای آشنایی با استانداردهای اتاق تمیز و الزامات آن در صنایع مختلف، پیشنهاد می‌کنیم صفحه مربوطه را مطالعه کنید. این اطلاعات برای طراحی اصولی و بهره‌برداری ایمن از کلین روم ضروری هستند.
طبق مقایسه فیلترهای HEPA و ULPA می‌توان این‌گونه برداشت کرد که اگر کیفیت هوای بسیار بالا و حذف ذرات فوق‌العاده ریز ضروری است، ULPA گزینه‌ای بهتر خواهد بود. اما در اکثر کاربردهای استاندارد اتاق تمیز، HEPA پاسخ‌گوی نیازها خواهد بود. پس انتخاب بین HEPA و ULPA باید بر اساس نیازهای خاص محیط، سطح حساسیت مورد انتظار، بودجه و الزامات فنی صورت گیرد. برای دریافت مشاوره تخصصی و انتخاب بهترین فیلتر برای فضای کاری شما، هم‌اکنون با تیم ما تماس بگیرید.