HEPA Filtre Nasıl Çalışır? Çalışma Prensibinin Tüm Detayları
HEPA filtre nasıl çalışır, filtre bir çeşit elek midir, en küçük partikülleri dahi yakalamasını sağlayan mekanizma nedir, partiküller filtre ortamına girdiğinde ne olur ve çok daha fazlası… Bu blog yazımızda da birlikte HEPA filtre çalışma prensibinin muazzam mekanizmasını keşfedelim!
HEPA filtre herhangi bir hava temizleyicinin en önemli bileşenidir. İnsan gözüyle görülemeyen çok küçük partikülleri dahi yakalayabilir. Peki, nasıl? Yaygın olarak bir elek gibi çalıştığı düşünülür. Peki, bu doğru mu? Evet, diğer filtrasyon sistemlerinden daha iyi olduğunu biliyoruz; ama nasıl ve neden daha iyi olduğunu gerçekten biliyor muyuz? Şimdi tüm bu soruların cevaplarına birlikte bakalım ve yaygın yanlış bilgileri düzeltip, HEPA filtre nasıl çalışır konusundaki kafa karışıklığını giderelim…
Tasarım Parametreleri
HEPA filtre nasıl çalışır meselesini anlamaya çalışırken, ilk duyacağınız şeylerden biri 0,3 mikron boyutudur. Bilimsel olarak MPPS terimiyle ifade edilen 0,3 mikron, filtrasyon sistemlerinden en kolay geçebilen partikül boyutuna karşılık gelir. Araştırmalar; 0,3 mikronluk parçacıkların, daha büyük ve daha küçük olanlara göre filtrasyon sistemlerinden daha fazla oranda geçebildiğini göstermiştir. HEPA’nın tasarım parametrelerini yönlendiren de en kötü durum partikül boyutu olan 0,3 mikrondur.
MPPS, filtrasyon sistemlerinin bir çeşit “zayıf noktası” olarak nitelendirilebilir.
Bu nedenle de “verimli” sınıfına giren hava temizleme filtreleri, 0,3 mikronda tanecik sayıcılar kullanılarak test edilir. Böylelikle MPPS’den daha büyük ve daha küçük olan partiküllerin, daha da yüksek verimlilikle yakalanabilmesi mümkün olur. Bunun anlamı HEPA’ların, çok daha küçük partikülleri yakalamada daha etkili olmasıdır. Bu bilgiyi unutmayalım çünkü bu konuya geri döneceğiz…
HEPA teknolojisinin geliştirilme amacı, radyoaktif kalıntıların hava yoluyla yayılmasını engellemekti. Bu amaçla 1940’lı yıllarda Manhattan Projesi kapsamında geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Hatta bu proje kapsamında, 0,3 mikronu “en nüfuz edici boyut” olarak tanımlayan ilk bilim insanı da Nobel Ödüllü Kimyager Irving Langmuir’dir.
Şimdi tüm detaylarıyla HEPA filtre nasıl çalışır konusuna odaklanabiliriz. HEPA filtre çalışma prensibini doğru şekilde öğrenirsek “yüksek verimlilik sırrını” da çözebiliriz.
HEPA Filtre Nasıl Çalışır?
Havayı kirleticilerden temizleme tekniği, partikül boyutuna dayalıdır.
Farklı büyüklüklerdeki katı partiküller, lifler arasında sürekli olarak yön değiştiren hava akımıyla birlikte hareket eder ve 3 farklı fiziksel mekanizmanın kombinasyonuyla yakalanır. Bunlar; eylemsiz çarpma, kesme ve difüzyon mekanikleridir. Bu 3 farklı mekaniğin her biri, farklı partikül boyutlarında işlevseldir. İlk olarak daha büyük partiküller ve giderek daha küçük partiküller yakalanır. Bu aşamaların detaylarına da geleceğiz, ama sırayla ilerleyelim.
Normalde kullandığımız herhangi bir hava temizleme filtresine benzemez.
HEPA sınıfı filtreler, fiberglass (cam elyafı) ya da sentetik (polipropilen, polyester gibi) malzemelerden üretilir. Filtre ortamı (malzemesi), bir mikron civarında çaplara sahip ve sıkıca iç içe geçmiş liflerden oluşan bir mat olarak düzenlenir. Bu cam ya da sentetik lifler; düz bir yol oluşmayacak şekilde ve bir ağ labirenti oluşturmak amacıyla bükülür, döndürülür, iç içe geçirilir ve farklı yönlerde rastgele yerleştirilir.
Kıvrımlı (pileli) bir tasarıma sahiptir.
Verimliliğinin arkasındaki parametrelerden biri de budur. Görünümü için bir çeşit “akordeon” benzetmesi de yapabiliriz. Bu kısa ön bilgilerden sonra, hemen asıl meseleye HEPA filtre nasıl çalışır kısmına geçeceğiz. Fakat HEPA filtre çalışma prensibini tam olarak açıklayabilmek için bazı kilit kelimeler belirleyelim:
- Kıvrımlı Tasarım
- Yüzey Alanı
- Düzensiz Örgü
- Rastgelelik
- Brown Hareketi
- Yapışkanlık
- Elektrostatik Çekim
- Mekanik Filtrasyon
HER ŞEY YÜZEY ALANIYLA İLGİLİ
Kıvrımlı olmasının amacı; toplam boyutun küçüklüğüne rağmen, filtrasyon için kullanılabilir yüzey alanının muazzam büyüklükte olmasını sağlamaktır. Örneğin standart bir 12’ye 20 boyutlarındaki HEPA kağıdını açarsanız, yaklaşık 9 metre uzunluğunda bir kâğıda dönüşür (evde denemeyiniz, çünkü filtre yapısı tamamen bozulur).
Bu, bir çoğumuzun aşina olduğu bir benzetmedir. Örneğin bağırsaklarımızla ilgili muazzam gerçeği çok defa duymuşuzdur. Bağırsaklarımız da kıvrımlı yapıdadır ve yüzey alanları villus denilen yapılar sayesinde genişler. Ya da akciğerlerimiz. Akciğerlerimiz de kıvrımlı yapıdadır ve alveoller sayesinde, toplam boyutlarına rağmen yüzey alanları inanılmaz büyüklüktedir. Yani hem akciğerlerimiz hem de bağırsaklarımız, kıvrımlı yapıları sayesinde görünen boyutlarının yapabileceğinden çok daha fazlasını yapar.
YOĞUN, RASTGELE VE DÜZENSİZ ÖRGÜ
HEPA malzemesi, normal herhangi bir kumaştan farklı olarak, düzensiz örülmüştür. Lifler; bükülür, döndürülür, iç içe geçirilir ve farklı yönlerde rastgele yerleştirilir. Bu da filtre ortamında, herhangi bir partikülün içinden geçebileceği düzgün, düz bir boşluk olmadığı anlamına gelir. Bu özel iç yapı, Brown Hareketi’nden de yararlanarak en küçük parçacıkların bile karmaşık lif ağının içinde sıkışmasını sağlar.
Dolayısıyla HEPA filtre nasıl çalışır meselesinde en büyük payın, liflerin rastgele düzenlenmesinde yattığını söyleyebiliriz.
BROWN HAREKETİ
Hava kirliliği açısından asıl mesele, 0,3 mikron ve altındaki partiküllerdir ve HEPA teknolojisi özellikle bunları yakalamayı hedefler. Bu tür çok küçük partiküllerin kütlesi o kadar azdır ki düz çizgiler halinde hareket edemez ve rastgele şekilde etrafa savrulurlar. Kaçınılmaz olarak da liflere yapışır ve yakalanırlar. Fizik biliminde bu harekete, Brown Hareketi ya da Brown Difüzyonu denir.
Bu küçük partiküller -boyutsal olarak kolayca geçebilecekleri düz bir boşluk olsa dahi- o boşluktan düz bir şekilde geçemeyecektir. Çünkü bir partikül, ne kadar küçükse kütlesi ve dolayısıyla da ataleti o kadar küçüktür. Bu nedenle hava akımıyla birlikte hareket edemez, gaz molekülleriyle çarpışır, sürekli olarak yön değiştirir. Düzensiz, zikzak yollar çizerek hareket etmeleri, liflere çarpıp yakalanma olasılıklarını artırır.
HEPA filtre nasıl çalışır mekanizmasının önemli bir parçası da elektrostatik çekimdir. Şimdi de son numarayı inceleyelim.
ELEKTROSTATİK ÇEKİM
HEPA’nın son numarası da burada devreye girer. Lifler, partikülleri uzun süre tutabilecek bir elektrostatik yük ile “yapışkanlık” özelliği kazanır.
Hepimizin ortaokul fen bilgisi derslerinde başarıyla gerçekleştirdiği deneyi hatırlayalım. Plastik bir tarağı; yün bir kazağa birçok kez sürttükten sonra, saçımıza yaklaştırdığımızda saçlarımızın dikilip havada uçuşmasına hayran kalmıştık. Tarağı, kazağa sürttüğümüzde ona elektrostatik yük kazandırırız. Aynı şey HEPA’nın filtre ortamında da gerçekleşir. Partiküller de elektrostatik yük taşır ve bu pozitif-negatif yükler elektrostatik bir çekim yaratır.
Şimdi tüm bilgileri bir araya getirerek HEPA filtre nasıl çalışır konusunu özetleyelim: HEPA kağıdının devasa yüzey alanı, elektrostatik olarak yüklenmiş liflerin rastgele dokusu ve çok küçük partiküllerin kütlelerinin azlığı dolayısıyla rastgele hareket etme şekilleri bir araya gelir ve HEPA’yı neredeyse geçilmez hale getirir. Hatta çok küçük virüsler ve onları taşıyan aerosoller için bile.
Buraya kadar tasarımla ilişkili dinamikleri inceledik, artık HEPA filtre çalışma prensibi nedir kısmını açıklayabiliriz.
Partiküller Filtreye Girdiğinde Ne Olur?
HEPA’nın partikülleri tamamen mekanik bir sistemle yakaladığını tekrar hatırlatalım. Bu lif labirentinde, hava akımıyla birlikte hareket eden partiküller, çeşitli fiziksel mekanizmalar aracılığıyla yakalanır ve hapsedilir demiştik. Bu fiziksel mekanizmalardan başlıca üçü; eylemsiz çarpa, kesme ve difüzyondur.
- Eylemsiz çarpma mekanizması, büyük partikülleri yakalar.
- Kesme mekanizması, küçük partikülleri yakalar.
- Difüzyon mekanizması ise en en en küçük partikülleri yakalar.
HEPA filtre nasıl çalışır sorusunun teknik boyutu da bu aşamaları kapsamaktadır. Partiküller filtreye girdiğinde ve bu ağdan geçerken, aşağıdaki şekillerde dolaşımdan çıkarılır:
Yakalananlar ve Kaçanlar
HEPA filtre çalışma prensibini açıklayan bu üç adımlı filtrasyon mekaniği sayesinde filtre, havadaki en küçük partikülleri dahi yakalayabilir.
Fakat dikkat!
Difüzyon mekaniğinde, liflerin arasından geçen ve yakalanamayan partiküller de olabilir. Çünkü -rastgeleliğin doğası gereği- bazı parçacıklar elbette kaçabilir. Yani MPPS’den daha küçük olan partiküllerin, MPPS’den daha yüksek filtrasyon verimliliğine sahip olmaması da mümkündür. Sebebi ise çok çok küçük partiküllerin, çoğunlukla yoğunlaşma için çekirdeklenme yerleri olarak hareket edebilmeleri ve MPPS yakınında parçacıklar oluşturabilmeleridir.
| Sınıf | Performans |
|---|---|
| EPA 10 Sınıfı | en az %85 |
| EPA 11 Sınıfı | en az %95 |
| EPA 12 Sınıfı | en az %99,5 |
| HEPA 13 Sınıfı | en az %99,95 |
| True HEPA Sınıfı | en az %99,97 |
| HEPA 14 Sınıfı | en az %99,995 |
Standart bir HEPA, içinden geçen havadan 0,3 mikron çapındaki partiküllerin en az %99,95’ini yakalar. Zamanla daha iyi çalışır çünkü gözeneklerine daha fazla kirletici sıkıştıkça filtre, daha küçük partikülleri yakalayabilir. Ancak elbette bir süre sonra tamamen doygunluğa ulaşır. Detaylı bilgi için HEPA filtre kullanım ömrü yazımızı okuyabilirsiniz.
PURMED Filtreleri ile Tanışın…
Havanızı, PURMED kalitesiyle değiştirin!
Evinizde veya iş yerinizde iç mekân hava kalitesini iyileştirmek istiyorsanız, PURMED markalı HEPA filtre yatırımı en iyi seçenektir. HEPA ve aktif karbon teknolojilerini birlikte kullanan yedek filtrelerimiz, havadaki en küçük kirletici unsurları dahi yakalayıp temizlemek için tasarlanmıştır.
İç mekân hava kalitesini artırmaya yönelik yenilikçi çözümler sunarak, ülkemize değer katmaya ve sektörümüzde emin adımlarla ilerlemeye devam ediyoruz. Sektördeki tecrübemiz ve müşteri memnuniyeti odaklı yaklaşımımızla cihaza göre en verimli filtre çözümlerini sağlıyoruz.
Ekonomik fiyatlarla yüksek performans elde etmek isteyenlerin ilk tercihiyiz.
Farklı cihazlarla uyumlu geniş seçenek yelpazemizi hava temizleyici filtreler başlığı altından inceleyebilirsiniz. Doğru filtreye yapacağınız yatırımla ailenizin daha sağlıklı bir ortamda nefes almasını sağlayabilirsiniz.
Beklemeyin, hemen şimdi temiz hava siparişinizi verin!
KAYNAKLAR
• Brownian motion and random walks, MIT
Bu gelişmiş teknoloji, ev tipi çeşitli cihazlarda yaygın olarak kullanılan herhangi bir filtrasyon sistemine benzemez. Diğerlerinden çok daha farklı bir iç yapıya ve fiziksel filtrasyon mekanizmasına sahiptir. HEPA filtreli bir hava temizleyici, içinden geçen virüs ve mikrop içeren aerosoller dahil olmak üzere, neredeyse tüm küçük partikülleri ortadan kaldıracaktır. Filtredeki boşluklar parçacıklardan çok daha büyük olsa bile. Artık sebebini biliyorsunuz. Bu yazımızda HEPA filtre nasıl çalışır meselesini detaylarıyla açıklamaya çalıştık. Fikirlerinizi yorum bölümünden bizimle paylaşabilirsiniz.
PURMED ile bağlantıda kalın!
Yeni ürün lansmanları, kampanyalar, alışverişinize özel teklifler, ipuçları, öneriler ve daha fazlası için e-bültenimize abone olmayı unutmayın…
Sizin için titizlikle ele aldığımız bu içeriği, tarayıcınızın “yer imlerine” kaydederek ihtiyaç duyduğunuzda hızlıca erişebilir, sorularınızı aşağıdaki “yorum” alanı aracılığıyla teknik ekibimize iletebilirsiniz.
