فیلتر هپا (HEPA) چیست و چه تأثیری بر سلامتی دارد؟

آلودگی هوا یکی از بزرگترین مشکلات بهداشت محیطی در جهان است. سالانه افراد زیادی از این طریق، درگیر بیماری‌های تنفسی و قلبی می‌شوند. همچنین ویروس‌ها، باکتری‌ها، ذرات ریز و آلرژی‌زا در هوای داخلی دفتر کار، هتل‌ها، بیمارستان‌ها، کلینیک‌ها، مدارس و البته در خانه‌ها و آپارتمان‌ها در گردش هستند. بروز بیماری‌های تنفسی، یکی از پیامدهای طولانی مدت این مسئله است. اما در زمان همه‌گیری ویروس کرونا، افراد مجبور به مقابله با این موضوع شدند. ویروس Sars-Cov-2، هنوز هم یکی از موضوعات داغ بحث‌های این روزها است. ما در این دوران یاد گرفتیم که میان ذرات معلق در هوا و قطرات، تفاوت است.

همچنین می‌دانیم که ذرات معلق در هوا در فضای داخلی متمرکز شده و در زمان تنفس مستقیم، می‌توان آلوده شد. این موضوع به این معنی است که هر چه غلظت ویروس در هوای داخلی کمتر باشد، خطر ابتلا به عفونت نیز کمتر خواهد بود. فیلترهای هپا برای چندین دهه در بسیاری از تأسیسات پزشکی و علوم زیستی برای کاهش انتشار ذرات و موجودات در هوا مورد استفاده قرار گرفته‌اند. حالا این نوع فیلتر در دستگاه‌های تصفیه هوا و جاروبرقی‌ها، به کار رفته و در از بین بردن ویروس‌ها، باکتری‌ها، قارچ‌ها و میکروب‌ها مؤثر و قابل استفاده است. ما در این مقاله به بررسی فیلتر هپا (HEPA) و تأثیر آن بر سلامتی می‌پردازیم. علاوه بر آن، تأثیر این فیلتر در کاهش آلودگی محیطی را نیز برای شما شرح می‌دهیم.

فیلتر هوای ذرات با کارآیی بالا یا به اختصار HEPA به فیلترهای بسیار کارآمدی اطلاق می‌شود که حتی کوچکترین ذرات و مواد معلق موجود در هوا مانند میکروب‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها، گرده و کنه را حذف و به دام می‌اندازد. آنها مطابق با استاندارد EN 1822:2019 برای فیلترهای ذرات طبقه‌بندی شده‌اند و در جاروبرقی خشک و فیلتر هوای Kärcher تعبیه شده‌اند. به لطف ساختار خوب فیلتر، کیفیت هوا را در ادارات و فضاهای زندگی به میزان قابل توجهی بهبود می‌بخشد.

فیلترهای هپا به دو دسته فیلتر با درجه تفکیک ریز مختلف تقسیم می‌شوند:

• فیلترهای HEPA 13 بیش از ۹۹.۹۵٪ درصد مواد معلق را از هوای داخلی جذب می‌کنند.
• فیلترهای HEPA 14 در واقع بیش از ۹۹.۹۹۵٪ درصد ذرات را جذب می‌کنند.

۱. قاب فیلتر

۲. زمینه فیلتر

حالت‌های داخل فیلتر

۳. اثر اینرسی

۴. اثر مسدود کردن

۵. اثر انتشار

هوای پاک به لطف نیروهای فیزیک: فیلتر هپا ۱۴ چگونه کار می‌کند؟

فیلترهای هپا ۱۴ از اصول اولیه فیزیک مانند نیروی چسب و حرکت براونی استفاده می‌کند تا حتی کوچکترین ذرات را به طور قابل اعتمادی از جریان هوا فیلتر کنند. برای این منظور، شبکه الیافی نزدیک به آن به گونه‌ای طراحی شده ایت که بر خلاف غربال، ساختاری منظم داشته باشد. شکاف‌های با اندازه‌های متفاوت بین الیاف ذرات را الک نمی‌کنند بلکه به آنها اجازه می‌دهد تا با عبور جریان هوا، مستقیما به الیاف بچسبند.

از بزرگترین تا کوچکترین ذرات: چگونه فیلتر HEPA 14 کار می‌کند؟

اثر اینرسی

هرچه اندازه ذره بزرگتر باشد، جرم و در نتیجه اینرسی آن بیشتر است. با توجه به علم دینامیک سیالات، زمانی که جریان هوا به دلیل یک مانع تغییر جهت می‌دهد، اینرسی ذره سنگین تضمین می‌کند که ذره مسیر خود را حفظ می‌کند، به فیبر برخورد کرده و به آن می‌چسبد.

اثر مسدود کردن

هرچه ذره کوچکتر باشد، جرم و در نتیجه اینرسی کمتری دارد. بنابراین یک ذره کوچک جریان هوا را در اطراف مانع (فیبر) دنبال می‌کند. اگر بیش از حد به الیاف نزدیک شود، توسط خاصیت چسبندگی فیبر جذب و به آن می‌چسبد.

اثر انتشار

مطابق با حرکت براونی، کوچکترین ذرات در جریان هوا به طور مداوم با مولکول‌های دیگر برخورد می‌کنند و دائم تغییر جهت می‌دهند. دقیقا مانند توپی که در ماشین پینبال می‌چرخد. این ذرات به محض تماس با فیلتر، جذب آن می‌شوند.

هر چقدر از یک دستگاه بیشتر استفاده شود، برای اطمینان از کارآیی خوب، فیلتر داخلی آن باید بیشتر تعویض شود. کاهش محسوس قدرت مکش جاروبرقی یا فیلتر هوا نشان دهنده نیاز به تعویض یا تمیز کردن فیلتر است. در حالت ایده‌آل، فیلتر هپا ۱۴ باید هر سه ماه یکبار عوض شود.

برای افرادی که از آلرژی رنج می‌برند، استحکام بالای فیلتر و تعویض منظم آن اهمیت بسیار زیادی دارد. فیلتر با توجه به نوع استفاده و فشاری که بر روی آن وارد می‌شود، به تدریج کارآیی خود را از دست می‌دهد. تغییر منظم فیلتر برای اطمینان از کیفیت بالا و بهداشتی بودن آن انجام می‌گیرد. توصیه می‌شود تا فیلتر هپا ۱۴، با استفاده از آب تمیز نشود.

طبق گزارش سالانه سازمان بهداشت جهانی (WHO)، آلودگی هوا مسبب مرگ غیر مستقیم ۹ میلیون انسان است. همچنین در شکل‌گیری بیماری‌های مزمن ریوی نیز تأثیرگذار است. آمار جدید نشان می‌دهد، میزان آلودگی در محیط های بسته به حد خطرناکی رسیده و باعث مرگ زود هنگام ۳.۸ میلیون انسان می‌شود.

فیلترهای هپا (HEPA)، ذرات بزرگتر از ۰.۳ میلی میکرون را با کارایی ۹۹.۹۷٪ فیلتر می‌کنند. اما فیلتر ذرات کوچکتر مانند باکتری، ویروس‌ها و مولکولها توسط این فیلتر امکان پذیر نیست. در معرض آلودگی هوا بودن، اثرات کوتاه و بلند مدتی را بر سلامت می‌گذارد. علائم کوتاه مدت مانند خارش بینی، گلو، چشم، پوست، سر درد، سرگیجه و حالت تهوع است. آلودگی همچنین می‌تواند باعث بروز سکته، امراض قلبی، بیماری های مزمن حاد ریوی و سرطان ریه نیز شود.

دستگاه‌های تصفیه هوا برای پاکیزه کردن هوای داخلی اتاق طراحی شده‌اند. که با محبوس کردن ذرات آلرژی زا و گرد و غبار، هوا را تمیز می‌کنند. هوای داخل اتاق، ترکیبی از ذرات جامد و قطرات مایع است. اندازه قطرات متفاوت و شبیه به گرد و خاک است. با نفس کشیدن، این ذرات وارد بدن ما می‌شوند که دستگاه‌های تصفیه هوا، برای محبوس کردن این ذرات طراحی شده‌‌اند.

بیشتر دستگاه‌های تصفیه هوا، فقط پرز و گرد و غبار را جذب می‌کنند. اما دستگاه‌هایی که دارای فیلتر هپا هستند، قابلیت جذب ذرات کوچکتر مانند ذرات آلرژی زا را نیز دارند. فیلتر هپا(HEPA)، دارای شبکه لایه‌ای با نخ‌هایی از جنس فایبرگلاس است و باریکتر از موی انسان است. همین موضوع باعث اثربخشی بیشتر فیلتر و هم زمان جذب بیشتر ذرات معلق می‌شود.

فیلتر هپا از فیبرهای شیشه‌ای ساخته شده است. جنس این فیبرها، از شیشه یا پلاستیک مذاب  است که بر روی یک نازل شکل می‌گیرد. برای استحکام بیشتر فیلتر، روی آن چسب لاتکس اسپری می‌شود. بعد از شکل گیری رول‌ها، به شکل آکاردئونی تا می‌شوند. به دلیل فرم آکاردئونی فیلتر، ۱۵ متر آن در قسمت کوچکی جا می‌گیرد.

فیلترهای هپا، هوا را با کیفیت بالایی تصفیه می‌کنند. این دسته از فیلترها، در انواع جارو برقی‌ها نیز استفاده می‌شوند. و در از میان بردن ذراتی مانند گرده، پرز حیوانات خانگی، گرد و غبار و دوده بسیار مؤثرند. یک جاروی معمولی این ذرات را دوباره به هوا برمی‌گرداند. اما جاروهایی که این فیلتر را دارد، ذرات را در خود حبس می‌کنند.

• گردش هوای بالاتر و در نتیجه افت فشار کمتر
• نصب راحت تر
• نیاز کمتر به تعمیرات
• عملکرد پیشرفته‌تر
• تجزیه بهتر در طبیعت

از فیلتر هپا(HEPA)، برای از بین بردن ذرات و آلودگی‌ها استفاده می‌شود. در ساخت منسوجات و فایبرگلاس هم از الیاف نانو استفاده شده است. استفاده از الیاف نانو علیرغم کاهش در افت فشار، باعث بالا رفتن عملکرد فیلتر می‌شود. بیشتر فیلترهای هوا دارای منافذ بزرگی هستند که منجر به فیلتراسیون ضعیف می‌شوند. اما وقتی در ساخت فیلتر از الیاف نانو استفاده شود، تا حد بسیار زیادی باعث تقویت فیلتراسیون می‌شود.

اضافه کردن الیاف نانو، کارایی فیلتر را بالا برده و باعث جذب بیشتر آلودگی می‌شود. این الیاف، در ساختار بیش از ۵۰ نوع از فلزات، آلیاژها، سرامیکها، پلیمرها استفاده شده است. مواد نانو ذراتی معلق با اندازه بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر هستند که به راحتی از طریق مجاری تنفسی، به اندام‌هایی مانند مغز، ریه، قلب و مغز استخوان می‌روند. مطالعات اخیر در حوزه نانو، نشان می‌دهد که برخی از این ذرات برای میکرو ارگانیسم‌های زنده و سلول‌های حیوانی هم مضر هستند.

در بسیاری از دستگاه‌های تولید شده در کمپانی کرشر، از جمله جاروبرقی صنعتی، خانگی و جارو شارژی از این فیلتر استفاده شده است. می‌توانید لیست برخی از این دستگاه‌ها را، مشاهده کنید.

• جاروبرقی صنعتی کارچر مدلT11/1 Classic با فیلتر HEPA
• جاروی شارژی کارچر مدل VCH2
• جاروی شارژی کارچر مدل VCH2S
• جاروی شارژی کارچر مدل VC 4s CORDLESS
• جاروی شارژی کارچر مدل VC 4s CORDLESS
• جاروبرقی خانگی خاک کارچر VC2
• جاروبرقی خانگی خاک مدل VC3 plus کارچر
• جاروبرقی خانگی و نیمه صنعتی آب و خاک کارچر WD5 Premium
• جاروبرقی خانگی و نیمه صنعتی آب و خاک کارچر WD5 P Premium
• جاروبرقی خانگی و نیمه صنعتی آب و خاک کارچر WD 5 V – 25/5/22
• جاروبرقی خانگی خاک کارچر VC6.150

منافذ فیلتر در گذر زمان توسط ذرات بسته می‌شوند و نیاز به تعویض خواهد داشت. موارد زیر باعث بالا رفتن طول عمر فیلترها می‌شود.

• مدت زمان استفاده روزانه از دستگاه
• میزان آلودگی محیط بیرون
• منابع آلودگی هوا در فضای بسته (مانند آشپزی)

این موارد بر زمان تعویض فیلتر، تأثیر زیادی می‌گذارد. به همین دلیل مشخص کردن زمان دقیق تعویض فیلتر، غیر ممکن است. اما به طور کلی، هر ۶ تا ۱۲ ماه فیلتر باید تعویض شود. آلودگی محیط های داخلی، ترکیبی از آلودگی‌های بیرون از خانه و آلودگی‌هایی است که از منابع داخلی نشأت می‌گیرند.

روزانه ما با ویروس‌ها، باکتری‌ها، گرد و غبار و مواد حساسیت زای زیادی در تماس هستیم که در هوای داخلی دفاتر، هتل‌ها، بیمارستان‌ها، کلینیک‌ها، مدارس و البته در خانه‌ها و آپارتمان‌های ما به گردش در می‌آیند. یکی از عواقب طولانی مدت این مسائل، بروز بیماری‌های تنفسی است. فیلتر هپا ۱۴ کرشر، به فیلتر کردن ذرات معلق و مضر در هوای داخلی فضا مدام کمک می‌کند. استفاده از این نوع فیلتر در دستگاه‌های نظافتی به بالا رفتن کیفیت هوا کمک بزرگی کرده است.

فیلترهایی که از الیاف ساخته شده‌اند، از نظر جرم و ضخامت غیریکنواخت هستند. که بر میزان جذب و افت فشار آنها تأثیر می‌گذارد. از هر ۱۰.۰۰۰ ذره‌ای که سایز آنها ۰.۳ میلی میکرون است، تنها ۳ ذره از فیلتر عبور می‌کند و مابقی جذب فیلتر می‌شوند. با توجه به بالا رفتن میزان آلودگی‌ در جهان، اهمیت به کارگیری از فیلترهایی که توانایی جذب حجم بالایی از آلودگی‌ را دارند، افزایش پیدا کرده است. در این میان فیلتر هپا (HEPA)، توانایی جذب درصد بالایی از ذرات معلق و مواد آلرژی زا در هوا را دارد. پس ما می‌توانیم در انتخاب وسایل خانه خود دقت داشته باشیم و وسایلی را انتخاب کنیم که در ساخت آنها، از این نوع فیلتر استفاده شده باشد.