Nguyên Lý 4 Cơ Chế Lọc Trong HEPA/ULPA
Bộ lọc HEPA/ULPA là thành phần then chốt của hệ thống HVAC phòng sạch. Khác với lưới lọc thông thường (chỉ chặn hạt lớn hơn khe lưới), HEPA sử dụng 4 cơ chế kết hợp để bắt giữ hạt siêu nhỏ — bao gồm cả hạt nhỏ hơn khe giữa các sợi lọc:
- Đánh chặn (Interception): Hạt bụi đi theo dòng khí, chạm vào sợi lọc khi đi qua gần. Hiệu quả nhất với hạt 0.3-1µm.
- Va đập quán tính (Impaction): Hạt lớn (>0.5µm) có quán tính cao, không thể uốn cong theo dòng khí khi gặp sợi lọc → va trực tiếp vào sợi. Phổ biến ở tốc độ gió cao.
- Khuếch tán (Diffusion): Hạt siêu nhỏ (<0.1µm) chuyển động Brownian ngẫu nhiên, zig-zag va chạm với sợi lọc. Hiệu quả ở tốc độ gió thấp.
- Sàng (Sieving): Hạt lớn hơn khoảng cách giữa các sợi lọc bị chặn trực tiếp. Ít quan trọng nhất trong HEPA.
MPPS (Most Penetrating Particle Size): Khoảng 0.12-0.3µm — kích thước hạt khó bắt nhất, vì không đủ lớn cho impaction/interception, và không đủ nhỏ cho diffusion hiệu quả. Đây là lý do HEPA được test tại MPPS.
Phân Loại Bộ Lọc Theo EN 1822
| Loại | Tiêu chuẩn | Hiệu suất tổng | Hiệu suất cục bộ | Ứng dụng phòng sạch |
|---|---|---|---|---|
| E10 | EN 1822 | ≥85% | — | Pre-filter cho HEPA |
| E11 | EN 1822 | ≥95% | — | Lọc trung gian |
| E12 | EN 1822 | ≥99.5% | — | Phòng sạch ISO 8-9 |
| H13 | EN 1822 | ≥99.95% | ≥99.75% | ISO 7-8, GMP C-D |
| H14 | EN 1822 | ≥99.995% | ≥99.975% | ISO 5, GMP A-B |
| U15 | EN 1822 | ≥99.9995% | ≥99.9975% | ISO 3-4, bán dẫn |
| U16 | EN 1822 | ≥99.99995% | ≥99.99975% | ISO 1-2, nano |
| U17 | EN 1822 | ≥99.999995% | ≥99.9999% | Ứng dụng đặc biệt |
Cấu Tạo Bộ Lọc HEPA Chi Tiết
- Filter media (vật liệu lọc): Sợi thủy tinh borosilicate, đường kính sợi 0.5-5µm. Xếp gấp zigzag (V-fold) để tăng diện tích lọc lên 10-30 lần so với diện tích mặt cắt.
- Separator (vách ngăn): Nhôm dạng sóng hoặc hot-melt adhesive, giữ khoảng cách giữa các nếp gấp, đảm bảo khí đi qua đều khắp media.
- Frame (khung): Nhôm anodized hoặc thép mạ kẽm. Kích thước phổ biến: 610×610mm, 610×1220mm, chiều dày 78-292mm.
- Gasket (ron kín): Polyurethane, neoprene hoặc silicone — đảm bảo kín khít giữa lọc và housing.
DOP/PAO Integrity Test — Kiểm Tra Toàn Vẹn
DOP test (hay PAO test) là phép thử bắt buộc sau lắp đặt, kiểm tra bộ lọc HEPA không bị rò rỉ (do rách media, hở gasket, nứt khung):
- Phun aerosol: Phun sương dầu PAO (Poly-Alpha Olefin) hoặc DOP nồng độ 20-80 µg/L vào upstream (trước lọc)
- Quét downstream: Dùng photometer có đầu dò quét toàn bộ mặt downstream (sau lọc) với tốc độ 3-5 cm/s
- Đánh giá: Rò rỉ cục bộ cho phép ≤0.01% (H14) hoặc ≤0.05% (H13). Nếu vượt → sửa chữa hoặc thay lọc
Tần suất DOP test: sau lắp đặt mới, sau thay lọc, và định kỳ 6-12 tháng theo GMP.
Khi Nào Thay Bộ Lọc HEPA?
- Chênh áp (ΔP) vượt 2× giá trị ban đầu: Ví dụ lọc mới ΔP = 120 Pa, thay khi ΔP ≥ 250 Pa
- DOP test phát hiện rò rỉ: Rò rỉ không thể sửa bằng silicone → phải thay
- Thời gian sử dụng >5 năm: Dù ΔP vẫn ổn, media sợi thủy tinh bắt đầu giòn, dễ rách
- Hư hại vật lý: Rách, gãy khung, gasket hở, bị ẩm hoặc nấm mốc
- Cấp sạch không đạt: Đo particle count vượt giới hạn dù HVAC hoạt động bình thường
HEPA vs ULPA — Khi Nào Cần ULPA?
| Tiêu chí | HEPA (H13-H14) | ULPA (U15-U17) |
|---|---|---|
| Hiệu suất | 99.95-99.995% | 99.9995-99.999995% |
| Hạt nhỏ nhất test | MPPS (~0.12-0.3µm) | MPPS (~0.12µm) |
| Chênh áp ban đầu | 120-250 Pa | 250-500 Pa |
| Tuổi thọ | 3-5 năm | 2-4 năm (bẩn nhanh hơn) |
| Chi phí | $200-800 | $800-3.000 |
| Ứng dụng chính | Dược, y tế, thực phẩm | Bán dẫn, nano, nghiên cứu |
💡 Lưu ý chuyên gia: Đối với phòng sạch dược phẩm, y tế và thực phẩm — HEPA H14 (≥99.995%) là đủ. ULPA chỉ cần thiết cho fab bán dẫn ISO 1-4. Sử dụng ULPA không cần thiết sẽ tăng chi phí vận hành (chênh áp cao hơn → quạt mạnh hơn → điện nhiều hơn) mà không cải thiện đáng kể cấp sạch trong ngành dược.
Bạn cần tư vấn chọn bộ lọc HEPA/ULPA phù hợp?
📞 Nhận tư vấn miễn phí ngay →
Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ)
HEPA H13 và H14 khác nhau thế nào?
H13: hiệu suất ≥99.95% tại MPPS (~0.12-0.3µm). H14: ≥99.995%. H14 gấp 10 lần hiệu quả lọc so với H13. Dùng cho phòng sạch ISO 5 trở lên.
DOP test là gì?
DOP (Dispersed Oil Particulate) test kiểm tra tính toàn vẹn bộ lọc HEPA sau lắp đặt. Phun sương dầu PAO vào upstream, quét downstream bằng photometer để phát hiện rò rỉ. Ngưỡng rò rỉ cho phép: ≤0.01% cho H14.
Khi nào cần dùng ULPA thay vì HEPA?
ULPA cần thiết cho fab bán dẫn ISO 1-4 (lọc hạt ≥0.12µm), phòng nghiên cứu nano, và một số ứng dụng đặc biệt. Dược phẩm, y tế, thực phẩm dùng HEPA H13-H14 là đủ.