Filtry absolutne – czym są? Jak działają?

Filtr absolutny – co to jest i dlaczego jest niezbędny w Twoim obiekcie?

Czystość powietrza w środowiskach kontrolowanych, takich jak sale operacyjne, laboratoria czy zakłady farmaceutyczne, musi spełniać najbardziej rygorystyczne normy. Właśnie dlatego w tych sektorach stosuje się filtry absolutne, które oferują czystość powietrza na najwyższym poziomie. Zrozumienie ich działania i specyfikacji jest ważne dla osób odpowiedzialnych za czystość w miejscach, w których musi ona być zachowana na najwyższym poziomie.

Czym charakteryzuje się filtr absolutny?

Filtr absolutny to potoczne, ale powszechnie używane określenie dla filtrów klasy HEPA (High Efficiency Particulate Air) i ULPA (Ultra Low Penetration Air). Jeśli chodzi o budowę konkretnych modeli filtrów absolutnych, można z nią zapoznać się na stronie popularnego sklepu z filtrami powietrza, Filters International.

Przyglądając się temu rodzajowi filtrów, można szybko zauważyć, że charakteryzuje się on niezwykle wysoką skutecznością, mierzoną na poziomie 99,95% i wyższym, w zatrzymywaniu cząstek stałych o rozmiarze od 0,3 μm (HEPA) lub nawet 0,12 μm (ULPA).

Filtr ten nie jest tylko elementem wentylacji. Stanowi on również barierę ochronną, która gwarantuje, że powietrze na ostatnim etapie oczyszczania spełnia najbardziej rygorystyczne normy. Odpowiednio dobrany filtr absolutny jest fundamentem czystego pomieszczenia.

Jak działają filtry absolutne? Mechanizm filtracji

Filtry absolutne nie opierają swojej skuteczności na prostym „przesiewaniu” zanieczyszczeń, co jest typowe dla filtracji wstępnej. Włóknina filtracyjna (zwykle z włókna szklanego o bardzo małej średnicy) jest ułożona w gęste pakiety (plisy), które tworzą labirynt dla cząstek. W wychwytywaniu zanieczyszczeń biorą udział trzy kluczowe, wzajemnie uzupełniające się mechanizmy.

Mechanizm dyfuzji jest kluczowy dla cząstek najmniejszych, poniżej 0,1 μm. Cząstki te poruszają się chaotycznie (ruch Browna) i przypadkowo zderzają się z włóknami, gdzie zostają trwale zatrzymane. Paradoksalnie, im wolniej płynie powietrze, tym większa jest szansa na ich wychwycenie.

Dla cząstek większych, powyżej 0,4 μm, decydujące jest zatrzymywanie inercyjne. Cząstki te, ze względu na większą masę i pęd, nie są w stanie podążać za strumieniem powietrza, gdy opływa on włókna. Uderzają w nie i osiadają. Dopełnieniem jest proste mechaniczne zatrzymywanie cząstek, które są po prostu większe niż wolne przestrzenie między włóknami.

Najtrudniejsze do wychwycenia są cząstki w tzw. MPPS (Most Penetrating Particle Size) – zwykle w zakresie 0,15−0,3 μm. Filtr absolutny jest testowany pod kątem skuteczności właśnie w tym krytycznym punkcie.

Klasyfikacja filtrów absolutnych (HEPA i ULPA)

Klasa filtra absolutnego jest ściśle określana przez europejską normę EN 1822, która precyzuje jego minimalną skuteczność w punkcie MPPS. Wymagania te są znacznie ostrzejsze niż w przypadku standardowych filtrów, dzieląc je na trzy główne kategorie.

Filtry EPA (E10–E12) są filtrami o wysokiej efektywności, osiągając skuteczność od 85% do 99,5%. Stanowią często wstępną ochronę w miejscach o bardzo wysokich wymaganiach, ale nie są to jeszcze filtry absolutne.

Właściwe filtry HEPA (H13 i H14) muszą osiągać skuteczność minimalną odpowiednio 99,95% i 99,995%. Filtry H13 to standard w salach operacyjnych czy sterylizatorniach. Filtry H14 są wymagane w pomieszczeniach czystych klasy ISO 5 i w przemyśle mikroelektronicznym.

Najwyższą czystość gwarantują filtry ULPA (U15–U17), których skuteczność zaczyna się od minimum 99,9995%. Stosuje się je tam, gdzie kluczowa jest eliminacja najmniejszych cząstek, czyli w pomieszczeniach czystych klasy ISO 3/4 oraz w produkcji półprzewodników, gdzie każdy mikrozanieczyszczenie może zniszczyć produkt. Wyższa klasa wymaga gęstszej włókniny filtracyjnej oraz bardziej precyzyjnego montażu.

Zastosowanie w obiektach o wysokich wymaganiach

Dla menedżerów obiektów, wybór filtra absolutnego jest podyktowany bezpieczeństwem procesów i wymogami regulacyjnymi, od których zależą kwalifikacje pomieszczeń.

W opiece zdrowotnej i szpitalach, filtry H13 i H14 są standardem w salach operacyjnych, oddziałach intensywnej terapii i sterylizatorniach. Ich zadaniem jest eliminacja bakterii, wirusów i zarodników, co jest absolutnie niezbędne dla bezpieczeństwa pacjentów.

W przemyśle farmaceutycznym, szczególnie w produkcji leków sterylnych, stosuje się filtry ULPA (U15-U17). Są one kluczowe do utrzymania pomieszczeń czystych (cleanrooms) i zapobiegania jakiemukolwiek zanieczyszczeniu produktu, zgodnie z wytycznymi Dobrej Praktyki Wytwarzania (GMP).

Również laboratoria o wysokich poziomach bezpieczeństwa biologicznego (BSL-3 i BSL-4) polegają na filtrach absolutnych. Filtry te chronią personel przed niebezpiecznymi patogenami przenoszonymi drogą powietrzną, stanowiąc ostatnią linię obrony w systemach wentylacyjnych.

Kontrola jakości i konserwacja

Filtr absolutny zawsze musi być testowany pod kątem integralności, aby upewnić się, że nie ma w nim mikropęknięć lub nieszczelności powstałych podczas transportu czy montażu. Testy te są wykonywane po instalacji (tzw. test DOP/PAO) i cyklicznie w trakcie eksploatacji.

Kluczowe dla żywotności i ekonomiki jest stosowanie skutecznych filtrów wstępnych (prefiltrów, np. F7-F9), które odciążają filtr absolutny od największych zanieczyszczeń. Chronią one drogi i kluczowy dla procesu filtr końcowy, znacznie wydłużając jego okres eksploatacji i obniżając koszty całkowite. Należy pamiętać, że każdy filtr absolutny musi być wymieniony, gdy osiągnie krytyczny opór powietrza.