HEPA، وهو اختصار لـ High-Efficiency Particulate Air Filter (مرشح هواء الجسيمات عالي الكفاءة)، يمثل تقنية ترشيح أساسية تستخدم على نطاق واسع في أنظمة تنقية الهواء. تشتهر مرشحات HEPA بقدراتها الاستثنائية على التقاط الجسيمات، وهي بمثابة مكونات حيوية في أجهزة تنقية الهواء عالية الجودة، ومكانس الحيوانات الأليفة، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء السكنية، والمكانس الكهربائية الصناعية. من خلال هيكلها الليفي الفريد، تعمل هذه المرشحات كـ "مصائد هواء" دقيقة، حيث تعترض بشكل فعال الجسيمات المجهرية لتحسين جودة الهواء الداخلي بشكل كبير وحماية صحة الإنسان.
لا تتكون مرشحات HEPA من مادة واحدة فحسب، بل تتكون من وسط ترشيح معقد يتكون من ألياف متشابكة بكثافة. عادة ما يتم تصنيع هذه المرشحات من ألياف زجاجية أو البولي بروبيلين أو مواد اصطناعية أخرى، وتتميز بهيكل شبكي عالي الكثافة ومنخفض المسامية يوفر أداءً متميزًا في اعتراض الجسيمات.
تعتمد عملية الترشيح على أربع آليات فيزيائية أساسية:
وفقًا لمعايير وزارة الطاقة الأمريكية، يجب أن تزيل مرشحات HEPA الأصلية ما لا يقل عن 99.97% من الجسيمات التي يبلغ قطرها 0.3 ميكرون - وهو حجم يُعرف باسم حجم الجسيمات الأكثر اختراقًا (MPPS) لأن هذه الجسيمات تمثل أكبر تحدٍ للترشيح.
تمثل انخفاض الضغط معلمة أداء حاسمة أخرى، تشير إلى مقاومة تدفق الهواء عند مروره عبر المرشح. في حين أن انخفاض الضغط المنخفض يتيح دوران هواء أكبر، فإن هذه الخاصية غالبًا ما ترتبط عكسيًا بكفاءة الترشيح، مما يتطلب توازنًا هندسيًا دقيقًا.
تختلف المعايير الدولية اختلافًا كبيرًا، حيث يصنف المعيار الأوروبي EN 1822 مرشحات HEPA إلى درجات متعددة (من E10 إلى H14) بناءً على كفاءة الترشيح الخاصة بها.
وجدت تقنية HEPA اعتمادًا واسع النطاق في العديد من القطاعات التي تتطلب ترشيح هواء عالي الكفاءة:
تضمن الصيانة المناسبة الأداء الأمثل للمرشح. مع تراكم الجسيمات، تنخفض كفاءة الترشيح بينما يزداد انخفاض الضغط، مما يستلزم التنظيف أو الاستبدال الدوري.
يجب أن يخضع للتنظيف فقط المرشحات المخصصة صراحةً للغسيل - عادةً من خلال التنظيف اللطيف أو التنظيف بالمكنسة الكهربائية أو الشطف بدون منظفات. تتطلب جميع المرشحات المغسولة تجفيفًا كاملاً قبل إعادة الاستخدام لمنع نمو العفن. تتطلب المرشحات غير القابلة للغسل عمومًا الاستبدال كل 6-12 شهرًا، اعتمادًا على شدة الاستخدام والظروف البيئية.
عند شراء مرشحات HEPA، يجب على المستهلكين مراعاة:
تعد العديد من الابتكارات بتحسين تقنية HEPA:
"تمثل مرشحات HEPA تقنية أساسية لتحسين جودة الهواء الداخلي. تعمل شبكات الألياف المعقدة الخاصة بها على التقاط الجسيمات المحمولة في الهواء بكفاءة ملحوظة. ومع ذلك، تعتمد وتيرة الاستبدال بشكل كبير على تحميل الجسيمات - تتطلب المنازل في المناطق الملوثة أو التي بها طهي/تدخين متكرر تغييرات أكثر تكرارًا."
"تُظهر ألياف HEPA القياسية مثل هذه الكثافة بحيث تتغلغل الجسيمات بعمق داخل المصفوفة. عادة ما يثبت التنظيف أنه غير منتج، حيث تتلف المياه أو المنظفات البنية الليفية الرقيقة. يجب على المستهلكين توخي الحذر عند اختيار مرشحات ما بعد البيع لتجنب المنتجات دون المستوى المطلوب."
"تلتقط هذه المرشحات بشكل فعال جسيمات الاحتراق وجراثيم العفن ووبر الحيوانات - الملوثات التي تنشأ في الداخل والخارج. في حين أن الجسيمات التي يبلغ حجمها 0.3 ميكرون من الدخان وعادم الديزل تخترق أعماق الرئتين، فإن الجسيمات الأكبر مثل حبوب اللقاح (عادة 10 ميكرونات) يتم اعتراضها بسهولة أكبر بواسطة دفاعات الجسم الطبيعية."
في حين تتفوق مرشحات HEPA في إزالة الجسيمات، تعالج التقنيات الأخرى مخاوف مختلفة تتعلق بجودة الهواء:
تجمع العديد من أنظمة تنقية الهواء الحديثة بين ترشيح HEPA والتقنيات التكميلية لمعالجة الهواء بشكل شامل.
