Hệ lọc HEPA trong phòng sạch: cấp lọc, tiêu chuẩn và kiểm tra rò rỉ

Hệ lọc HEPA là lớp lọc cuối quyết định lượng hạt đi vào phòng sạch. Nhưng chọn đúng cấp lọc mới là một nửa câu chuyện. Nửa còn lại nằm ở độ kín khi lắp, vị trí trong hệ HVAC và cách theo dõi suốt vòng đời.

Bài viết trình bày hệ lọc HEPA từ góc nhìn kỹ sư vận hành: phân biệt bộ lọc và hệ lọc, cấp H13, H14, ULPA, tiêu chuẩn EN 1822 và ISO 29463, kiểm tra rò rỉ tại chỗ theo ISO 14644-3 và tiêu chí thay thế.

Là đơn vị tư vấn, thiết kế, thi công phòng sạch và sản xuất thiết bị phòng sạch, AIRTECH THẾ LONG tổng hợp các điểm chủ đầu tư thường cần chốt.

Hệ lọc HEPA là gì và khác bộ lọc HEPA ở điểm nào

Bộ lọc HEPA là phần tử lọc, còn hệ lọc HEPA là cả cụm gồm bộ lọc, khung, gioăng, hộp lọc và đường khí đi qua. Phân biệt này quyết định cách bạn nghiệm thu và bảo trì.

HEPA là viết tắt của “high-efficiency particulate air”. Theo EN 1822, các bộ lọc hiệu suất cao chia thành ba nhóm: E (EPA), H (HEPA) và U (ULPA). Hiệu suất được xác định theo kích thước hạt khó giữ nhất, gọi là MPPS.

Một bộ lọc đạt hiệu suất cao tại nhà máy chưa đủ bảo đảm cho phòng sạch. Khi lắp vào hộp lọc, rò rỉ có thể xuất hiện ở gioăng, khung hoặc mối nối. Các lỗi này không nằm trong vật liệu lọc. Bộ lọc tốt vẫn cho khí chưa lọc đi vòng qua nếu lắp không kín.

Vì vậy chủ đầu tư nên xem hệ lọc như một hạng mục thi công có nghiệm thu riêng, không chỉ là một dòng trong bảng vật tư.

Một lưu ý khác là HEPA không tự chứng minh không khí vô trùng. Màng lọc giữ hạt, trong đó có vi sinh vật bám trên hạt. Phòng sạch đạt yêu cầu còn phụ thuộc vào luồng khí, chênh áp, quy trình và con người.

AIRTECH THẾ LONG khuyến nghị đưa yêu cầu nghiệm thu hệ lọc vào hồ sơ thiết kế ngay từ đầu, để nhà thầu và chủ đầu tư dùng chung một tiêu chí.

Cấu tạo và cơ chế giữ hạt của bộ lọc HEPA

Bộ lọc HEPA thường gồm lớp vật liệu sợi thủy tinh xếp nếp, vách ngăn hoặc dải đệm, khung và lớp gioăng làm kín. Cấu trúc xếp nếp tăng diện tích lọc mà không làm kích thước bộ lọc quá lớn.

Với vật liệu lọc là sợi thủy tinh vi mô, kích thước hạt khó giữ nhất thường nằm trong khoảng 0,12 đến 0,25 µm theo phần giới thiệu của ISO 29463-1. Con số này thay đổi theo vật liệu và tốc độ dòng khí.

Điều này giúp sửa một hiểu lầm phổ biến. Nhiều tài liệu nhắc “hạt 0,3 µm” như mức khó nhất. Thực tế EN 1822 và ISO 29463 dùng MPPS của từng bộ lọc làm điểm thử, và đó là điểm bất lợi nhất.

Ba cơ chế chính giúp màng lọc giữ hạt:

• Va đập quán tính: hạt lớn không bẻ lái kịp theo dòng khí nên đập vào sợi.
• Chặn bắt: hạt đi sát sợi bị dính khi chạm vào bề mặt.
• Khuếch tán: hạt rất nhỏ chuyển động ngẫu nhiên và va vào sợi.

Hiệu suất của mỗi cơ chế thay đổi theo kích thước hạt. Ở khoảng giữa, nơi hai nhóm cơ chế yếu nhất, xuất hiện điểm hiệu suất thấp nhất. Đó là lý do tiêu chuẩn thử ở MPPS để ước lượng theo hướng an toàn.

Về kết cấu, gioăng là chi tiết nhỏ nhưng thường gây sự cố. Gioăng nén không đều, rạn hoặc bám bụi sẽ tạo đường rò quanh khung. Vì thế khi chọn hộp lọc nên kiểm tra kiểu làm kín, khả năng quét kiểm tra rò rỉ và cách thay lọc từ phòng.

Thiết bị cấp khí sạch tại trần như FFU đã tích hợp quạt và màng lọc trong một khối. Bạn có thể tham khảo thiết bị lọc khí sạch FFU, BFU, HFU của AIRTECH THẾ LONG để so sánh với cấu hình hộp lọc tách rời.

Cấp lọc H13, H14 và ULPA theo EN 1822 và ISO 29463

EN 1822 xếp bộ lọc hiệu suất cao vào các cấp E10 đến U17, mỗi cấp có hiệu suất tổng thể và hiệu suất cục bộ tại MPPS. Hiệu suất tổng thể là giá trị trung bình, hiệu suất cục bộ là giá trị tại một điểm.

Theo bảng phân loại của EN 1822, H13 đạt tối thiểu 99,95% (tổng thể) và 99,75% (cục bộ). H14 đạt tối thiểu 99,995% và 99,975%. Nhóm ULPA bắt đầu từ U15 với 99,9995% tổng thể.

ISO 29463 phát triển từ EN 1822 và bổ sung thêm các nhóm để phù hợp thực hành của nhiều quốc gia. Tiêu chuẩn này không thay thế EN 1822. Cả hai cùng tồn tại, nên hồ sơ mua hàng cần ghi rõ cấp lọc theo hệ nào.

Phiên bản ISO 29463-1 mới nhất là lần xuất bản thứ ba, phát hành tháng 8 năm 2024. Bạn có thể xem bài tổng quan về ISO 29463 để hiểu cấu trúc năm phần của bộ tiêu chuẩn.

Khi so sánh H13 và H14, cần nhớ hai điều. Thứ nhất, H14 cho phép lọt qua ít hạt hơn khoảng mười lần so với H13. Thứ hai, H14 không mặc định phù hợp hơn cho mọi vị trí. Hiệu suất cao hơn thường đi cùng trở lực lớn hơn, nên phải đánh giá lại quạt, lưu lượng và năng lượng tiêu thụ.

Chọn cấp lọc nên bắt đầu từ yêu cầu cấp sạch của từng khu. ISO 14644-1:2015 giới hạn ISO Class 5 ở 3.520 hạt kích thước 0,5 µm trong mỗi mét khối. Cấp lọc là điều kiện cần, không thay thế việc đo nồng độ hạt trong phòng.

Bạn có thể xem thêm mô tả các cấp lọc EN 1822 để đối chiếu giá trị.

Vị trí đặt lọc trong chuỗi HVAC phòng sạch

Hệ lọc HEPA thường là tầng lọc cuối, đặt sát điểm cấp khí vào phòng, sau các tầng lọc thô và lọc trung gian. Mỗi tầng bảo vệ tầng sau nó.

Thứ tự phổ biến trong hệ thông gió phòng sạch như sau:

1. Lọc thô tại cửa lấy khí tươi để giữ bụi lớn, côn trùng và vật lạ.
2. Lọc trung gian trong AHU để giảm tải bụi trước khi tới tầng cuối.
3. Lọc HEPA tại trần phòng hoặc cửa cấp, nơi khí đi vào khu sạch.
4. Lọc hồi hoặc lọc xả trong các khu cần chặn hạt đi ra, như khu có tác nhân nguy hại.

Đặt HEPA gần điểm cấp có hai lợi ích. Khí sạch không phải đi qua đoạn ống dài có thể rò hoặc bám bụi. Và việc kiểm tra rò rỉ tại chỗ dễ thực hiện vì mặt lọc và khung tiếp cận được.

Có hai cách bố trí thường gặp. Hộp lọc HEPA đặt ở trần, nối với ống gió từ AHU, thích hợp khi cần điều chỉnh lưu lượng tập trung. FFU cấp khí sạch trực tiếp từ trần, thích hợp khi cải tạo hoặc cần điều chỉnh theo từng khu.

Hệ lọc không thể tách khỏi các thông số khác của phòng. Lưu lượng cấp ảnh hưởng chênh áp, nhiệt độ và độ ẩm. Hạng mục này thuộc hệ thống thông gió HVAC và nên được thiết kế đồng bộ với màng lọc.

Kiểm tra rò rỉ tại chỗ theo ISO 14644-3

Kiểm tra rò rỉ tại chỗ nhằm xác nhận hệ lọc đã lắp không có lỗ hổng, hở gioăng hoặc đường rò qua khung. Đây là bước khác với thử hiệu suất tại nhà máy.

ISO 14644-3 mô tả phép thử rò rỉ hệ lọc đã lắp. Theo bài phân tích của Cleanroom Technology, tiêu chuẩn đưa ra hai phương pháp tại chỗ. Phương pháp thứ nhất dùng máy đo quang khí dung (aerosol photometer), còn được gọi là thử DOP. Phương pháp thứ hai dùng máy đếm hạt.

Ý tưởng chung giống nhau. Người thử đưa khí dung thử vào phía trước lọc, rồi quét mặt sau của màng lọc, gioăng và khung bằng đầu dò. Nồng độ đo được so với nồng độ phía trước, và kết quả tính bằng phần trăm lọt qua.

Chất thử thường dùng gồm PAO, DEHS, DOS và một số dầu khác. Nhiều cơ sở đã chuyển từ DOP sang PAO vì lý do an toàn lao động. Chất thử cụ thể nên chọn theo thỏa thuận giữa khách hàng và đơn vị thử.

Với phép thử bằng máy quang khí dung, mức rò rỉ tối đa cho phép thường đặt ở 0,01% nồng độ phía trước, dù có thể thỏa thuận giá trị khác. Độ đồng đều của khí dung phía trước cũng cần chứng minh, và giới hạn dao động nêu trong tiêu chuẩn là 15% trên vùng thử.

Trình tự thử tại hiện trường thường như sau:

1. Xác nhận phòng ở trạng thái thử thống nhất và lưu lượng cấp đã được cân chỉnh.
2. Kiểm tra và hiệu chuẩn thiết bị: máy phát khí dung, máy đo quang, đầu dò.
3. Đưa khí dung vào phía trước lọc và đo nồng độ phía trước.
4. Quét mặt lọc, gioăng và khung bằng các đường quét chồng mép với tốc độ quy định.
5. Ghi lại điểm vượt ngưỡng, sửa theo quy trình đã duyệt rồi thử lại.
6. Lập báo cáo có vị trí lọc, ngày thử, thiết bị và kết quả.

Một điểm cần lưu ý là không phải phương pháp nào cũng áp dụng cho mọi cấp lọc. Theo BSI, ISO 29463-4 coi phương pháp quét là phương pháp tham chiếu cho các cấp từ ISO 35 H đến ISO 75 U. Phép thử bằng máy quang chỉ áp dụng cho nhóm ISO 35 H đến ISO 45 H. Với lọc ULPA, nên trao đổi trước với đơn vị thử.

Bạn có thể đọc thêm bài phân tích kiểm tra tính toàn vẹn của lọc HEPA để hiểu khác biệt giữa hai phương pháp.

Theo dõi chênh áp, thời điểm thay lọc và lỗi thường gặp

Không có thời hạn thay lọc cố định cho mọi công trình, vì tuổi thọ phụ thuộc bụi đầu vào, tải vận hành và chất lượng các tầng lọc phía trước. Quyết định nên dựa trên dữ liệu.

Chỉ số theo dõi dễ nhất là tổn áp qua lọc. Khi màng lọc bám bụi, tổn áp tăng, quạt phải làm việc nhiều hơn và lưu lượng có thể giảm. Lưu lượng giảm kéo theo chênh áp phòng và vận tốc khí sai khác.

Ba nhóm dữ liệu nên được ghi nhận để quyết định thay lọc:

• Tổn áp qua từng lọc hoặc cụm lọc, so với giá trị lúc nghiệm thu.
• Lưu lượng hoặc vận tốc khí tại cửa cấp, so với thiết kế.
• Kết quả thử rò rỉ định kỳ và kết quả đếm hạt trong phòng.

Chu kỳ thử rò rỉ do kế hoạch giám sát của từng cơ sở quyết định, dựa trên tài liệu áp dụng và đánh giá rủi ro. Khu có yêu cầu cao như vô trùng thường thử dày hơn khu cấp thấp. Bạn nên đối chiếu quy định hiện hành thay vì áp một mức cố định.

Sau khi thay lọc, cần thử rò rỉ lại và đo lưu lượng. Thay đúng bộ lọc nhưng lắp lệch vẫn gây rò rỉ. Hồ sơ nên ghi số sê-ri bộ lọc, vị trí, ngày thay và người thực hiện, để truy xuất khi cần.

Về kế hoạch bảo trì, bạn có thể tham khảo bài bảo trì thiết bị phòng sạch đạt tiêu chuẩn để xây dựng lịch phù hợp.

AIRTECH THẾ LONG đề nghị lập sẵn bảng theo dõi tổn áp khi bàn giao, để đội vận hành có mốc so sánh từ ngày đầu.

Giải pháp hệ lọc và thiết bị phòng sạch của AIRTECH THẾ LONG

CÔNG TY CỔ PHẦN AIRTECH THẾ LONG hoạt động trong lĩnh vực tư vấn, thiết kế, thi công phòng sạch và sản xuất thiết bị phòng sạch, phòng thí nghiệm. Công ty thuộc hệ sinh thái Airtech Group, có nhà máy sản xuất ở hai miền tại Hải Phòng và TP.HCM, với dây chuyền hiện đại nhập từ Châu Âu.

Với hạng mục lọc khí, chúng tôi hỗ trợ tư vấn cấu hình cấp khí sạch: thiết bị lọc khí sạch FFU, BFU, HFU, hệ thông gió HVAC và các thiết bị đi kèm như air shower, pass box. Thông tin xem tại trang màng lọc khí sạch.

Cách tiếp cận bắt đầu từ yêu cầu cấp sạch từng khu, lưu lượng và điều kiện vận hành của bạn. Từ đó mới đề xuất cấp lọc, vị trí đặt, phương án thay lọc và kế hoạch kiểm tra rò rỉ.

Chúng tôi cũng đề nghị thống nhất tiêu chí nghiệm thu hệ lọc ngay từ đầu, dựa trên ISO 14644-3 và tài liệu áp dụng của dự án. Thông tin về thi công xem tại trang thi công phòng sạch. Quy mô và hạng mục của từng công trình luôn được tính riêng theo yêu cầu thực tế.

Câu hỏi thường gặp

Hệ lọc HEPA khác bộ lọc HEPA thế nào?

Bộ lọc HEPA là phần tử lọc. Hệ lọc HEPA gồm bộ lọc, khung, gioăng, hộp lọc và đường khí. Hiệu quả thực tế phụ thuộc cả cụm, đặc biệt là độ kín khi lắp.

H13 và H14 khác nhau ở điểm nào?

Theo EN 1822, H13 đạt tối thiểu 99,95% và H14 đạt tối thiểu 99,995% hiệu suất tổng thể tại MPPS. H14 giữ hạt tốt hơn nhưng thường có trở lực cao hơn, nên cần tính lại quạt và lưu lượng.

ISO 29463 có thay thế EN 1822 không?

Không. ISO 29463 phát triển từ EN 1822 và cùng tồn tại với nó. Hồ sơ mua hàng nên ghi rõ cấp lọc theo hệ nào, ví dụ H14 theo EN 1822 hoặc ISO 45 H theo ISO 29463.

Bao lâu cần thử rò rỉ lọc HEPA một lần?

Không có một chu kỳ chung cho mọi công trình. Chu kỳ do kế hoạch giám sát của cơ sở quyết định, dựa trên quy định áp dụng và đánh giá rủi ro. Khu yêu cầu cao thường thử dày hơn.

Khi nào cần thay lọc HEPA?

Nên thay khi tổn áp tăng đáng kể so với lúc nghiệm thu, lưu lượng không đạt thiết kế hoặc thử rò rỉ không đạt. Không nên chỉ dựa vào lịch cố định mà bỏ qua dữ liệu vận hành.

Kết luận

Hệ lọc HEPA chỉ phát huy hiệu quả khi chọn đúng cấp lọc, lắp kín, đặt đúng vị trí trong HVAC và được thử rò rỉ, theo dõi tổn áp suốt vòng đời. Hãy coi hệ lọc HEPA là một hệ thống có nghiệm thu và hồ sơ, không chỉ là vật tư.

AIRTECH THẾ LONG sẵn sàng tư vấn cho dự án của bạn. Hotline: 0915.283.960 - 0915.283.043. Email: info@thelong.com.vn. Website: thietbiphongsach.vn. Zalo: zalo.me/0915283960.

CÔNG TY CỔ PHẦN AIRTECH THẾ LONG
Hotline: 0915.283.960 - 0915.283.043 | Tel: 024.3873.7717
Email: info@thelong.com.vn | Zalo: 0915283960
Website: thietbiphongsach.vn | Trụ sở: Số 144 Phố Việt Hưng, Tổ 3, P. Việt Hưng, Hà Nội