Przewodnik po filtrach powietrza ULPA: wydajność, porównanie HEPA z ULPA i wskazówki dotyczące wyboru

Cząstka o wielkości 0,12 mikrona znajduje się dokładnie w najbardziej penetrującym rozmiarze cząsteczki Filtr HEPA mediów — punkt, w którym skuteczność HEPA jest najniższa. W fabryce półprzewodników ta rzadka cząsteczka może zniszczyć cały wafel. W obszarze przygotowywania leków w aptece szpitalnej może zanieczyścić preparat dożylny. Filtry powietrza ULPA istnieją właśnie dla takich sytuacji. Skrót od Ultra-Low Penetration Air (w niektórych źródłach określany również jako Ultra-Low Particulate Air) ULPA opisuje rodzinę filtrów zdefiniowanych w normie EN 1822 jako klasy U15, U16 i U17, o minimalnej skuteczności zbierania wynoszącej 99,999%, 99,9999% i 99,99999% przy najbardziej penetrującym rozmiarze cząstek. W porównaniu z HEPA, ULPA zapewnia znaczący margines bezpieczeństwa w krytycznych środowiskach, ale także zwiększa spadek ciśnienia, wagę i koszt. Wybór pomiędzy nimi nie polega na wyborze „lepszego” filtra; chodzi o dopasowanie wydajności do rzeczywistego ryzyka skażenia.

Co to jest filtr powietrza ULPA?

Certyfikat ULPA jest definiowany na podstawie standardów testowych, a nie typu nośnika. Zgodnie z normą EN 1822:2019 klasy ULPA to U15, U16 i U17. Wydajność mierzy się przy wielkości cząstek najbardziej penetrujących, czyli MPPS, która dla typowych mediów filtracyjnych ULPA mieści się w zakresie od 0,1 do 0,2 mikrona. Odpowiednie oceny ISO 29463 to ISO 45 H, ISO 50 H i ISO 55 H. W ujęciu rzeczywistym filtr U15 przepuszcza nie więcej niż jedną cząstkę na 100 000 przy najtrudniejszym do uchwycenia rozmiarze – poziomie trudnym do wyobrażenia, ale niezbędnym w mikroelektronice i produkcji farmaceutycznej.

Trzy możliwości konstrukcyjne umożliwiają osiągnięcie tej wydajności. Po pierwsze, media: filtry ULPA wykorzystują ultracienkie mikrowłókna szklane, zwykle o średnicy od 0,5 do 2 mikronów, ułożone w gęsty arkusz włókniny. Po drugie, geometria plis: odstępy między zakładkami są węższe, a głębokość plis zoptymalizowana w celu maksymalizacji powierzchni multimediów w danej ramce przy jednoczesnym zachowaniu równomiernego przepływu powietrza. Po trzecie, system uszczelnienia: w wysokiej jakości filtrach ULPA pakiet jest uszczelniony w ramie za pomocą poliuretanu lub w kanale z płynnym żelem (o krawędzi noża), aby zapobiec wyciekom obejściowym wokół medium.

Same mechanizmy zbierania są takie same, jak we wszystkich filtrach włóknistych – dyfuzja dla cząstek poniżej około 0,1 mikrona, przechwytywanie dla cząstek średniej wielkości, zderzenie bezwładnościowe dla większych cząstek i przyciąganie elektrostatyczne, gdy używane są media naładowane. To, co wyróżnia ULPA, to po prostu to, że delikatniejsze włókna i gęstsza struktura sprawiają, że każdy mechanizm działa wydajniej. Ta sama fizyka wyjaśnia również kompromis: gęstsze złoże materiału oznacza wyższy opór, zwykle 250–400 Pa przy znamionowym przepływie powietrza, czyli około 50% do 100% więcej niż porównywalny filtr HEPA.

ULPA vs. HEPA: co właściwie się zmienia?

Od lat linia podziału pomiędzy HEPA i ULPA w Europie jest zdefiniowana w normie EN 1822: HEPA obejmuje H13 i H14, podczas gdy ULPA obejmuje kategorie U15 do U17. Głównym wyróżnikiem MPPS jest wydajność, ale w praktyce wiąże się to z kilkoma dodatkowymi różnicami, które są równie istotne.

Najbardziej konsekwentną różnicą jest spadek ciśnienia. Filtr ULPA o tej samej powierzchni czołowej i natężeniu przepływu powietrza co filtr H14 będzie na ogół działał przy spadku ciśnienia 250–400 Pa w porównaniu z 150–250 Pa w przypadku HEPA. W systemie HVAC przekłada się to bezpośrednio na wyższą energię wentylatora, większy rozmiar silnika i większy przyrost ciepła, który musi obsłużyć wężownice chłodzące. W przypadku systemów, w których ULPA jest rzeczywiście konieczna, koszty te są uzasadnione; w przypadku ogólnej wentylacji komercyjnej nie są. Dlatego dla większości HEPA pozostaje praktycznym wyborem Wymagania dotyczące filtracji systemu HVAC , natomiast ULPA jest zarezerwowana dla stref, w których pojedyncze zdarzenie penetracyjne ma niedopuszczalne konsekwencje.

Gdzie wymagane są filtry ULPA

Filtry ULPA nie są ulepszeniem ogólnego przeznaczenia; są one stosowane tam, gdzie ochrona procesu lub pacjenta wymaga najniższej osiągalnej penetracji cząstek.

Pomieszczenia czyste. W fabrykach półprzewodników i niektórych farmaceutycznych liniach produkcyjnych wydajność i jakość produktu zależą od usunięcia cząstek, które HEPA może przeoczyć. Filtr U15 lub U16 zainstalowany na końcu sufitu pomieszczenia czystego tworzy środowisko klasy ISO z szerszym marginesem bezpieczeństwa przed zanieczyszczeniami o wielkości poniżej 0,2 mikrona. Projektanci pomieszczeń czystych cenią również firmę ULPA za mniejszą penetrację cząstek przenoszących bakterie unoszących się w powietrzu w aseptycznych liniach napełniania. The projekt filtracji powietrza w pomieszczeniu czystym strona wyjaśnia, w jaki sposób poziomy filtracji wpływają na klasyfikację pomieszczeń czystych.

Szpitale i środowiska ochronne. Sale operacyjne, oddziały przeszczepiania szpiku kostnego i oddziały oparzeniowe często wymagają filtracji innej niż HEPA, aby chronić pacjentów z obniżoną odpornością przed zarodnikami grzybów i bakteriami. Filtry ULPA, czasami instalowane w jednostkach końcowych z ramami z żelem uszczelniającym, zapewniają dodatkowy margines, którego zespoły kontroli infekcji szukają w strefach wysokiego ryzyka. Aplikacje te opisano bardziej szczegółowo na stronie Oczyszczanie powietrza na poziomie szpitalnym strona.

Laboratoria i pomieszczenia przechowawcze. Ośrodki badawcze na zwierzętach, laboratoria BSL i laboratoria kontroli jakości farmaceutycznej wykorzystują ULPA w ścieżkach wylotowych lub zasilających, gdzie zarówno środowisko, jak i próbka wymagają ochrony. Ta sama skuteczność, która chroni pomieszczenie czyste, chroni również czuły przyrząd analityczny przed zakłóceniami powodowanymi przez cząstki stałe.

Transport i sprzęt specjalistyczny. W kabinach samolotów, wentylacji transportu publicznego i niektórych obudowach przemysłowych zastosowano kompaktowe elementy klasy ULPA tam, gdzie przestrzeń jest ograniczona, ale wymagania dotyczące czystości powietrza są wysokie.

Wybór odpowiedniego filtra ULPA: wykracza poza ocenę wydajności

Wybór filtra ULPA jest zadaniem związanym z projektowaniem systemu, a nie wyborem części. Dominują trzy decyzje.

Klasa efektywności a budżet spadku ciśnienia

Pierwszą decyzją jest określenie klasy ULPA. U15 daje sprawność 99,999%, U16 daje 99,9999%, a U17 daje 99,99999%. Każdy krok z grubsza zwiększa wymaganą głębokość filtra i dodaje o 15% do 30% większy spadek ciśnienia. W przypadku wielu procesów wrażliwych na zanieczyszczenia różnica pomiędzy U15 i U16 ma znaczenie jedynie marginalne; specyfikacja powinna opierać się na ocenie ryzyka, a nie na wygodzie posiadania „wyższej liczby”. Jeśli w centrali wentylacyjnej brakuje miejsca nad wentylatorem, dobrze zaprojektowany U15 może uzyskać lepsze wyniki niż U17 pozbawiony przepływu powietrza.

Konstrukcja i metoda uszczelniania

Wydajność ULPA zależy w dużej mierze od sposobu zbudowania i uszczelnienia pakietu nośników. Konstrukcja opakowania bez separatorów, w której fałdy są utrzymywane w pozycji otwartej za pomocą małych włókien, a nie aluminiowych separatorów z tektury falistej, jest dzisiejszym standardem w przypadku wysokowydajnych filtrów ULPA, ponieważ zwiększa powierzchnię nośnika przy jednoczesnym zachowaniu zwartości opakowania. Do zastosowań o ograniczonej głębokości instalacji, wysokowydajne filtry mini-plisowane bez separatora zapewniają najwyższą gęstość mediów w płytkiej ramie.

Równie ważne jest uszczelnienie. Ramy z uszczelkami żelowymi (z krawędzią noża), uszczelki PU i zaciski mechaniczne mają swoje miejsce. Filtr, który jest skuteczny, ale słabo uszczelniony w obudowie, nie przejdzie testu skanowania niezależnie od jakości nośnika. W przypadku terminali do pomieszczeń czystych, gdzie montaż i demontaż odbywa się wewnątrz strefy czystej, często stosowane są obudowy z uszczelnieniem żelowym z uszczelnieniem na bazie cieczy; the filtry mini-plisowane do instalacji w pomieszczeniach czystych ilustrują, jak projekt opakowania dostosowuje się do tych jednostek końcowych.

Dostawcy mini-plisowanych filtrów powietrza, firma - Nantong Henka Rozwiązanie środowiskowe Nantong Henka - Dostawcy i firma mini-plisowanych filtrów powietrza w Chinach, hurtownia mini-plisowanych filtrów powietrza. Ten typ filtra powietrza jest naj... Zobacz produkt →

W zastosowaniach wymagających dużego przepływu powietrza, takich jak duże centrale wentylacyjne HVAC i wentylacja procesowa, powierzchnia staje się czynnikiem ograniczającym. Konfiguracja typu V-bank, w której kilka minifałd ułożonych jest w kształcie litery V, aby zwielokrotnić efektywną powierzchnię nośnika, utrzymuje niską prędkość przepływu i kontrolowany spadek ciśnienia. Konstrukcje filtrów o wysokim przepływie powietrza typu V-bank są powszechnie stosowane w tej roli, szczególnie tam, gdzie zespół filtrów musi pasować do standardowej głębokości ramy 610 mm lub 305 mm.

Ramka na karty papierowe typu V-Bank / W. Dostawcy filtrów powietrza o wysokim przepływie powietrza, C Nantong Henka - Ramka na kartę papierową typu V-Bank / W. Połączeni dostawcy filtrów powietrza o wysokim przepływie powietrza i firma w Chinach, hurtownia V-Bank / W T... Zobacz produkt →

Czego szukać u dostawcy filtrów ULPA

Produkcja ULPA jest z natury bardziej wymagająca niż produkcja HEPA. Pojedyncza dziurka, uszkodzona fałda lub niedoskonałe uszczelnienie mogą obniżyć rzeczywistą wydajność o rząd wielkości. Dlatego wiarygodni dostawcy testują każdy filtr indywidualnie, skanując całą powierzchnię za pomocą skalibrowanego licznika cząstek i poświadczając poziom penetracji każdego urządzenia. Porównując dostawców, poproś o certyfikat testu dołączony do każdego filtra i potwierdź, według jakiej normy przeprowadzono test (EN 1822 lub ISO 29463).

Personalizacja to drugi obszar, który należy zbadać. Filtry ULPA rzadko są produktem gotowym. Wymiary, materiał ramy (aluminium, stal ocynkowana, PCV lub tworzywo sztuczne), typ uszczelki, rozstaw zakładek, a nawet głębokość filtra można dostosować w celu dopasowania do konkretnej obudowy. Współpraca z producentem posiadającym własne możliwości w zakresie plisowania i produkcji ram będzie znacznie łatwiejsza, gdy wymagane będą niestandardowe rozmiary, i będzie on mógł szybko wyprodukować próbki do sprawdzenia na własnym stanowisku testowym.

Na koniec poszukaj infrastruktury wspierającej niezawodnego dostawcy: ISO 9001 w zakresie zarządzania jakością, ISO 14001 w zakresie zarządzania środowiskowego i, w stosownych przypadkach, certyfikat UL dla linii produktów. Producent, który dostarczył filtry do branże takich jak pomieszczenia czyste, szpitale i systemy świeżego powietrza, przez długi czas będą gromadzić dane dotyczące produkcji i doświadczenia terenowe, które będą trudne do odtworzenia w krótkim czasie. W przypadku każdego projektu, który zależy od stałej wydajności na poziomie ULPA, ta historia ma takie samo znaczenie jak oznaczona na etykiecie wydajność.