แผ่นกรอง HEPA คืออะไร ทำงานยังไง

คำว่า ‘แผ่นกรอง HEPA’ อาจเป็นสิ่งที่ดูซับซ้อน คำว่าHEPA ย่อมาจากอะไร แผ่นกรองHEPA ทำมาจากอะไร และอะไรกันแน่ที่ทำให้มันเป็นแผ่นกรองHEPA

แผ่นกรองHEPA คืออะไร

HEPA ย่อมาจาก ‘high-efficiency particulate air’ มันอาจฟังดูแล้วซับซ้อน แต่จริงๆแผ่นกรองHEPA ก็ไม่ใช่สิ่งที่วิเศษอะไร พวกมันถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อช่วงประมาณปี 1940 เมื่อนักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาระเบิดอะตอมและพวกเขาได้สร้างเสื่อไฟเบอร์ขึ้นมาแบบไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งมันทำมาจากทั้งกระจกและวัตถุดิบสังเคราะห์ ซึ่งวัตถุดิบสังเคราะห์นั้นมักจะถูกใช้ในแผ่นกรองอากาศมีลักษณะคล้ายกับสิ่งที่ใช้ทำให้เสื้อเชิ้ตแห้งไวนั่นเอง

Polyester material HEPA filter t-shirt

ในทางกลับกัน แผ่นกรองอากาศไฟเบอร์กลาสนั้นทำมาจากแก้วหรือกระจก ซึ่งมันก็หมายความว่าทำมาจากพวก ซิลิก้า, อลูมิเนียม, แคลเซียมออกไซด์, บอรอนออกไซด์, แม๊กนีเซียมออกไซด์หรือโซเดียมออกไซด์

สิ่งที่สำคัญเกี่ยวกับแผ่นกรองHEPA คือมันมีประสิทธิภาพอย่างมากในการดักจับอนุภาคทุกขนาด มันสามารถดักจับเชื้อไวรัส, แบคทีเรีย, เกสร, PM2.5, สารก่อภูมิแพ้ ฯลฯ ซึ่งแผ่นกรองHEPAเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในส่วนประกอบของเครื่องฟอกอากาศ

เพื่อที่จะเห็นภาพว่าเสื่อไฟเบอร์มีหน้าตาเป็นอย่างไร นี่คือภาพซูมของแผ่นกรองHEPA ของ Smart Airที่ทำขึ้นเพื่อเครื่องฟอกอากาศ The Sqair พร้อมกับรูปของอนุภาคขนาดนาโนที่ถ่ายโดยกล้องจุลทรรศน์

Closeup HEPA filter material
ภาพซูมของแผ่นกรอง HEPA จาก Smart Air
Closeup HEPA filter material
ภาพแผ่นกรอง HEPA ของ Smart Air จากกล้องจุลทรรศน์

เป็นแผ่นกรอง HEPA ได้ยังไง

โอเค แผ่นกรองHEPA ถูกประดิษฐ์ขึ้นในช่วงประมาณปี 1940และมันไม่ใช่สิ่งที่วิเศษ ดังนั้นอะไรล่ะที่ทำให้แผ่นกรองเก่าๆเป็นแผ่นกรองHEPA ปรากฎว่าการใช้คำว่า “HEPA” มันมีกฏการใช้ที่เข้มงวดอยู่ ในทวีปยุโรป แผ่นกรองHEPA ต้องสามารถกำจัดอนุภาคได้ถึง 99.95% (มาตรฐานISO) แต่ในสหรัฐอเมริกาพวกมันต้องกำจัดอนุภาคได้มากถึง 99.97% 

มาตรฐานอัตราการกรองของ MPPS
ISO / European (ISO29463 / EN 1822)≥ 99.95%
US Standard (MIL-STD-282)≥ 99.97%

เมื่อปฏิบัติตามมาตรฐานISOหรือกฏของทวีปยุโรป แผ่นกรองที่สามารถดักจับอนุภาคได้มากกว่าหรือเท่ากับ85%แต่น้อยกว่า99.95%จะเรียกว่า “แผ่นกรองEPA” หรือ ‘efficient particulate air filter’ ซึ่งแผ่นกรองเหล่านี้ไม่ได้ผ่านเกณฑ์พิจารณาเป็น “แผ่นกรอง HEPA”

ในทางกลับกัน แผ่นกรองที่ผ่านมาตรฐานของ “แผ่นกรองHEPA” และสามารถดักจับอนุภาคได้มากกว่า 99.999%นั้นจะเรียกว่า ‘แผ่นกรองULPA’ หรือ ‘ultra low penetration air filter’

ประเภทแผ่นกรองอัตราการกรอง
EPA (efficient particulate air filter)85% – 99.95%
HEPA (high efficiency particulate air filter)99.95% – 99.999%
ULPA (ultra low penetration air filter)≥99.999%

แล้ว “อนุภาค” หมายถึงอะไร หมายถึงอนุภาคทุกอย่าง หรือขนาดของอนุภาคกันแน่ ปรากฎว่า HEPAได้ถูกทดสอบกับ “ขนาดอนุภาคที่แทรกซึมได้มากที่สุด” (MPPS) – เดี๋ยวเราค่อยมาดูเรื่องนี้กัน

แผ่นกรองHEPA ทำงานอย่างไร

คำตอบสำหรับคำถามนี้เป็นอะไรที่น่าพึงพอใจอย่างยิ่งกับแผ่นกรองHEPA คนส่วนมากอาจคิดแบบตรงไปตรงมาว่าแผ่นกรองHEPA ทำงานเหมือนตาข่าย แบบนี้

HEPA filters - do they capture particles like a net?

หากอนุภาคขนาดเล็กกว่ารูในตาข่าย มันก็จะผ่านไปได้ ก็เป็นเหตุผลดี

ข้อ 1: อนุภาคขนาดใหญ่

ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับอนุภาคขนาดใหญ่อาจเป็นสิ่งที่ถูกต้อง แต่คำว่า “ใหญ่” ที่เราพูดถึงคือใหญ่กว่า 1 ไมครอน ในการเปรียบเทียบง่ายๆได้ก็คือ เส้นผมของมนุษย์จะมีขนาดกว้างประมาณ 50 ไมครอน ดังนั้น 1ไมครอนที่พูดถึงก็มีขนาดเล็กมาก

แต่อนุภาคที่ “ใหญ่” เหล่านี้จะลอยไปติดอยู่ที่แผ่นกรองHEPA เพราะมันใหญ่เกินกว่าจะผ่านไปได้ ดังนั้นมันจึงยังติดอยู่ นักวิทยาศาสตร์มีชื่อในการเรียกมันเมื่ออนุภาคติดอยู่ระหว่างไฟเบอร์ทั้งสองอันว่า “ความตึง”

HEPA filter straining capture method

ข้อ 2 : อนุภาคขนาดเล็ก

แล้วจะเกิดอะไรขึ้นกับอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า 1ไมครอนล่ะ ลองมามองขนาดของอนุภาคต่อไปที่ 0.3-1ไมครอน หรือเรากำลังพูดถึงขนาดของแบคทีเรียนั่นเอง

Size of coronavirus particle pm2.5 and bacteria

อนุภาคขนาดนี้สามารถอยู่ระหว่างช่องว่างของไฟเบอร์ได้อย่างพอดี แต่มันมีปัญหาตรงที่ พวกมันพยายามที่จะลอยตามอากาศที่อยู่รอบๆไฟเบอร์ของแผ่นกรอง HEPA และพวกมันมีขนาดค่อนข้างหนัก ดังนั้น บางอันไม่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วพอและสุดท้ายก็จะมาติดอยู่บนแผ่นกรอง นักวิทยาศาสตร์เรียกกระบวนการนี้ว่า “การสกัดกั้น”

Interception capture HEPA particles

ข้อ 3 : อนุภาคขนาดเล็กมาก

โอเค ดังนั้นอนุภาคขนาดที่เล็กลงมาอีกล่ะ สำหรับอนุภาคเหล่านี้ (เล็กกว่า0.3ไมครอน) ทำให้วิทยาศาสตร์ดูแปลกขึ้นไปอีก เพราะว่าพวกมันสามารถเด้งไปมารอบๆได้เมื่อพวกมันสัมผัสกับโมเลกุลก๊าซ (ที่เรียกว่า Brownian Motion) ดังนั้นการเคลื่อนที่ของมันจะมีแพทเทิร์นแบบเลี้ยวไปมา

Brownian motion capture method of particles

อนุภาคเหล่านี้มีขนาดเล็กมากจนสามารถทะลุผ่านแผ่นกรองได้อย่างพอดี แต่น่าเสียดาย (สำหรับอิสระของมัน) และน่ายินดี (ต่อปอดของพวกเรา) มันไม่สามารถลอยเป็นเส้นตรงได้ เนื่องจากพวกมันลอยแบบเลี้ยวไปมา มันก็มักจะจบลงด้วยการที่ลอยไปไฟเบอร์และติดอยู่บนนั้น นักวิทยาศาสตร์เรียกกระบวนการนี้ว่า “การกระจาย”

นี่คือการดักจับทั้ง 3 แบบ ทำงาน:

interception - diffusion - impaction capture method of particles on HEPA filter fiber

และนี่คือการทำงานที่แตกต่างกันทั้ง 3 แบบ สำหรับขนาดอนุภาคที่ต่างกัน ความตึงและการชนดักจับอนุภาคขนาดใหญ่ การสกัดดักจับอนุภาคขนาดกลางและการกระจายดักจับอนุภาคขนาดเล็กที่สุด

HEPA filter capture mechanics diffusion impact intersection

อนุภาคไหนทะลุแผ่นกรอง HEPA ได้ง่ายที่สุด

แผ่นกรอง HEPAสามารถกรองอนุภาคขนาดใหญ่กว่าได้หรือไม่ คำตอบคือ ได้ แต่ไม่เร็วนัก คุณได้สังเกตุจุดที่ตกลงมาในกราฟข้างบนไหม มันเกิดขึ้นเพราะว่าการกระจายทำงานได้ดีมากเมื่อขนาดอนุภาคเล็กกว่า 0.3 ไมครอน ความตึงและวิธีการอื่นๆจะทำงานได้ดีเมื่อเจออนุภาคขนาดใหญ่กว่า 0.3 ไมครอน

และเมื่อวิธีการทั้ง2นั้นมารวมกันก็จะทำให้มีความยากมากที่สุดในการดักจับขนาดอนุภาคนั้น พูดง่ายๆก็คือ เพราะว่ามันไม่เล็กจนการกระจายจะสามารถดักจับอย่างเต็มที่แต่มันก็ไม่ใหญ่พอที่จะใช้การตึงในการดักจับ จริงๆมันก็คือ “จุดอ่อน” ของแผ่นกรองHEPA นั่นเอง จุดที่ตกลงมาในกราฟนี้เรียกว่า ขนาดอนุภาคที่แทรกซึมได้มากที่สุด

Most penetrating particle size HEPA filter

จุดที่ตกลงมาในกราฟนั้นมักจะเกิดขี้นช่วงของอนุภาคขนาด 0.3 ไมครอน นั่นก็คือเหตุผลที่ว่าทำไมคนถึงพูดถึงอนุภาค 0.3 ไมครอนตลอดเวลา

แผ่นกรอง HEPA ดักจับอนุภาคขนาดนาโนได้

ลองดูเส้นที่สูงขึ้นไปทางซ้ายของจุดที่ตกลงมาในกราฟ

HEPA filter capture mechanics diffusion effective capture nanoparticles

นั่นเรียกว่า Brownian Motion และการกระจาย การกระจายมีประสิทธิภาพอย่างมากในการดักจับอนุภาคนาโน ซึ่งนั่นก็หมายความว่าแผ่นกรองHEPA ก็มีประสิทธิภาพอย่างมากในการดักจับอนุภาคนาโนเช่นกัน

อ่านต่อเพิ่มเติม: แผ่นกรอง HEPA สามารถดักจับเชื้อไวรัสโคโรน่าได้หรือไม่

แผ่นกรอง HEPA สามารถดักจับก๊าซและ VOC ได้หรือไม่

เนื่องจากว่าแผ่นกรองHEPA มีประสิทธิภาพในการดักจับอนุภาคนาโนได้ดีมาก มันก็เป็นเหตุเป็นผลที่มันจะสามารถดักจับVOC และก๊าซอื่นๆได้เช่นกัน แต่น่าเสียดายที่มันใช้ไม่ได้กับเคสนี้ เพราะว่าก๊าซไม่ใช่อนุภาค พวกมันเคลื่อนที่และมีนิสัยแตกต่างกันไปในอากาศ ดังนั้นคุณจำเป็นต้องใช้แผ่นกรองคาร์บอนในการดักจับVOCและก๊าซ

อ่านต่อเพิ่มเติม: เราควรใช้แผ่นกรองอะไรบ้างในการป้องกันตัวเองจากมลพิษ

แผ่นกรอง HEPA ทำความสะอาดได้หรือไม่

การทำความสะอาดแผ่นกรองHEPA ด้วยการล้าง การดูดฝุ่นหรือการตีเอาฝุ่นออกไม่ใช่สิ่งที่แนะนำเท่าใด เนื่องจากว่ามันอาจเป็นการทำลายไฟเบอร์ของแผ่นกรอง แต่อย่างไรก็ตาม Smart Air ได้ทำการทดสอบล้างแผ่นกรอง HEPAในแลปไว้แล้ว สามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับอันตรายในการทำความสะอาดแผ่นกรองHEPAของคุณได้ที่นี่


สรุป

แผ่นกรอง HEPA มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งสามารถดักจับอนุภาคได้มากถึง 99.5% เช่น เกสร เชื้อไวรัส แบคทีเรีย เชื้อรา และ PM2.5 หรือแม้แต่อนุภาคนาโน

Smart Air

เกี่ยวกับ Smart Air

Smart Air เป็นธุรกิจเพื่อสังคมที่ได้รับการยอมรับโดย B corp ซึ่งเป็นการรับรองมาตรฐานการดำเนินธุรกิจที่คำนึงถึงมิติทางสังคมและการพัฒนาอย่างยั่งยืน มีความมุ่งมั่นที่จะต่อสู้กับตำนานที่บริษัทใหญ่ๆที่หวังเพิ่มราคาอากาศบริสุทธิ์

อุตสาหกรรมเครื่องฟอกอากาศนั้นเต็มไปด้วยความต้องการที่จะทำให้อากาศบริสุทธิ์ซับซ้อนและมีราคาแพงเกินความจำเป็น แต่ในความเป็นจริงแล้วนั้น อากาศบริสุทธิ์เป็นสิ่งที่ไม่ซับซ้อนเลย เพราะสิ่งเดียวที่ต้องการคือพัดลมและแผ่นกรองอากาศ

บริษัทใหญ่ๆไม่สามารถได้กำไรจากความเรียบง่าย ดังนั้นพวกเขาจึงเพิ่มลูกเล่นที่ไม่จำเป็นลงไปในเครื่องจักรของเขา

Smart Air ผลิตเครื่องฟอกอากาศแบบเรียบง่ายที่มีการแจกจ่ายข้อมูลอย่างเปิดเผยรองรับการทำงานของเครื่องฟอกอากาศและประสิทธิภาพการทำงานของมันโดยการตัดลูกเล่นทางการตลาดที่แปลกใหม่ออกไป เช่น เครื่องสร้างประจุไอออนและหลอด UV ที่อาจทำให้อากาศของคุณแย่ลง เราสามารถทำให้มีอากาศสะอาดมากขึ้นโดยที่ค่าใช้จ่ายนั้นมีราคาเพียงเศษเสี้ยวของค่าใช้จ่ายที่ “พวกบริษัทใหญ่” จะเรียกเก็บเงินจากคุณ

ติดตามและเพิ่มเราเป็นเพื่อนบนโซเชียลมีเดียเพื่อดูรายละเอียดเพิ่มเติม


Get Your Free Guide to Breathing Safe

Join the thousand keeping up on the latest research & knowledge on how to breathe safe. Sign up now and receive a free guide to breathing safe!

Leave a Comment

Smart Air เป็นธุรกิจเพื่อสังคม ที่จัดสรรอากาศสะอาดให้คุณอย่างเรียบง่ายและมีประสิทธิภาพที่สุด และให้ความรู้โดยไม่คิดค่าใช้จ่าย เพื่อให้คุณมีสุขภาพที่ดีและป้องกันผลกระทบจากมลพิษอากาศ และเรายังได้รับการรับรองว่าเป็นธุรกิจ B-Corp ในเรื่องของการต่อสู้กับมลพิษทางอากาศอีกด้วย