HEPA

HEPA (ראשי תיבות של: High-Efficiency Particulate Air, מכונה באנגלית גם high-efficiency particulate absorbing או high-efficiency particulate arrestance filter), הוא תקן המגדיר יעילות מסנני אוויר. מסננים בעלי תקן HEPA חייבים לעמוד ברמות מסוימות של יעילות. התקנים הנפוצים דורשים שמסנן אוויר HEPA חייב להסיר מהאוויר שעובר דרכו לפחות 99.95% (ISO, תקן אירופאי) או 99.97% (ASME, US DOE) מתוך החלקיקים שקוטרם שווה ל-0.3 מיקרומטר, כאשר יעילות הסינון עולה עבור חלקיקים בעלי קטרים קטנים או גדולים מ-0.3 מיקרומטר. מסנני HEPA לוכדים אבקה, לכלוך, אבק, לחות, חיידקים (0.2-2.0 מיקרומטר), וירוסים (0.02-0.3 מיקרון), ואירוסולים נוזליים תת-מיקרוניים (0.02-0.5 מיקרומטר). מיקרואורגניזמים מסוימים, (למשל Aspergillus niger, Penicillium citrinum, Staphylococcus epidermidis ו- Bacillus subtilis) נלכדים על ידי מסנני HEPA עם חמצון פוטו-קטליטי (PCO). מסנן HEPA מסוגל גם ללכוד כמה וירוסים וחיידקים שהם ≤0.3 מיקרומטר. מסנן HEPA מסוגל גם ללכוד אבק רצפה המכיל בקטרואידיות, קלוסטרידיות ובציליות. HEPA הופץ למגזר המסחרי בשנות ה-50, והמונח המקורי הפך לסימן מסחרי רשום ומאוחר יותר לסימן מסחרי גנרי עבור מסננים יעילים במיוחד. מסנני HEPA משמשים ביישומים הדורשים בקרת זיהום, כגון ייצור של כונני דיסקים קשיחים, מכשירים רפואיים, מוליכים למחצה, גרעיני, מזון ומוצרים פרמצבטיים, כמו גם בבתי חולים, בתים וכלי רכב. מסנני HEPA מורכבים מ"מחצלת" של סיבים מסודרים באופן אקראי. הסיבים מורכבים בדרך כלל מפוליפרופילן או פיברגלס בקטרים שבין 0.5 ל-2.0 מיקרומטר. לרוב, מסננים אלה מורכבים מצרורות סבוכים של סיבים עדינים. סיבים אלו יוצרים מסלול מפותל צר שדרכו עובר האוויר. כאשר החלקיקים הגדולים ביותר עוברים במסלול זה, צרורות הסיבים מתנהגים כמו מסננת מטבח אשר חוסמת פיזית את החלקיקים מלעבור דרכם. עם זאת, כאשר חלקיקים קטנים יותר עוברים עם האוויר, כשהאוויר מתפתל ומסתובב, החלקיקים הקטנים יותר לא יכולים לעמוד בקצב תנועת האוויר וכך הם מתנגשים בסיבים. לחלקיקים הקטנים ביותר יש מעט מאוד אינרציה והם תמיד נעים סביב מולקולות האוויר כאילו הם מופגזים על ידי מולקולות אלו (תנועה בראונית). עקב התנועה שלהם, הם בסופו של דבר מתרסקים לתוך הסיבים. גורמים מרכזיים המשפיעים על תפקידיו הם קוטר הסיבים, עובי המסנן ו"מהירות פנים" (face velocity) . מרווח האוויר בין סיבי מסנן HEPA גדול בהרבה מ-0.3 מיקרומטר. HEPA מסנן ברמה גבוהה מאוד עבור חלקיקים קטנים ביותר. שלא כמו מסננות או מסנני ממברנה, שבהם חלקיקים קטנים יותר מהפתחים או הנקבוביות יכולים לעבור דרכם, מסנני HEPA נועדו להתמקד במגוון גודלי חלקיקים. חלקיקים אלה נלכדים (הם נדבקים לסיב) באמצעות שילוב של שלושת המנגנונים הבאים: פעפוע (Diffusion): חלקיקים מתחת ל-0.3 מיקרומטר נלכדים על ידי דיפוזיה במסנן HEPA. מנגנון זה הוא תוצאה של התנגשות עם מולקולות גז על ידי החלקיקים הקטנים ביותר, במיוחד אלה מתחת לקוטר 0.1 מיקרומטר. החלקיקים הקטנים מופצצים או קופצים ביעילות ומתנגשים בסיבי המסנן. התנהגות זו דומה לתנועה בראונית ומעלה את ההסתברות שחלקיק ייעצר על ידי יירוט או פגיעה; מנגנון זה הופך להיות דומיננטי בזרימת אוויר נמוכה. יירוט: חלקיקים העוקבים אחר קו זרימה בזרם האוויר מגיעים למרחק של רדיוס אחד של סיב ונצמדים אליו. חלקיקים בגודל בינוני נלכדים בתהליך זה. פגיעה: חלקיקים גדולים יותר אינם מסוגלים להימנע מסיבים על ידי מעקב אחר קווי המתאר המתעקלים של זרם האוויר ונאלצים לשקוע באחד מהם ישירות; השפעה זו מתגברת עם ירידה בהפרדת הסיבים ומהירות זרימת אוויר גבוהה יותר. הדיפוזיה דומיננטית מתחת לקוטר 0.1 מיקרומטר, בעוד שהפגיעה והיירוט דומיננטיים בקטרים מעל 0.4 מיקרומטר. בין לבין, קרוב לגודל החלקיקים החודר ביותר (MPPS) 0.21 מיקרומטר, גם דיפוזיה וגם יירוט אינם יעילים יחסית. מכיוון שזו הנקודה החלשה ביותר בביצועי המסנן, מפרטי HEPA משתמשים בהחזקת חלקיקים קרוב לגודל זה (0.3 מיקרומטר) כדי לסווג את המסנן. עם זאת, ייתכן שלחלקיקים קטנים מה-MPPS אין יעילות סינון גדולה מזו של MPPS. זה נובע מהעובדה שחלקיקים אלה יכולים לפעול כאתרי גרעין לעיבוי בעיקר וליצור חלקיקים ליד MPPS. מדיה וקבצים בנושא HEPA בוויקישיתוף HEPA, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) "GLOSSARY". HEPA Corporation. ארכיון מ-2020-04-20. נבדק ב-2021-05-14. "HEPA". The Free Dictionary. ארכיון מ-2020-04-20. נבדק ב-2021-05-14. "Efficiency of the HEPA air filter: HEPA filter quality and bypassing". Air-Purifier-Power. ארכיון מ-2020-04-20. נבדק ב-2021-05-14. "INTERNATIONAL ISO STANDARD 29463-1—High-efficiency filters and filter media for removing particles in air". International Organization for Standardization. 15 באוקטובר 2011. ארכיון מ-8 במרץ 2021. נבדק ב-16 במאי 2021. {{cite web}}: (עזרה) European Standard EN 1822-1:2009, "High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA)", 2009 American Society of Mechanical Engineers, ASME AG-1a–2004, "Addenda to ASME AG-1–2003 Code on Nuclear Air and Gas Treatment", 2004 Barnette, Sonya. "Specification for HEPA Filters Used by DOE Contractors — DOE Technical Standards Program". www.standards.doe.gov (באנגלית). ארכיון מ-2020-04-20. נבדק ב-2019-06-05. Guidance for Filtration and Air-Cleaning Systems to Protect Building Environments from Airborne Chemical, Biological, or Radiological Attacks (PDF). Cincinnati, OH: National Institute for Occupational Safety and Health. באפריל 2003. pp. 8–12. doi:10.26616/NIOSHPUB2003136. ארכיון (PDF) מ-10 בפברואר 2020. נבדק ב-2020-02-09. {{cite book}}: (עזרה) Schentag, Jerome J.; Akers, Charles; Campagna, Pamela; Chirayath, Paul (2004). SARS: CLEARING THE AIR (באנגלית). National Academies Press (US). ארכיון מ-2021-01-05. נבדק ב-2021-03-04. Chuaybamroong, P.; Chotigawin, R.; Supothina, S.; Sribenjalux, P.; Larpkiattaworn, S.; Wu, C.-Y. (2010). "Efficacy of photocatalytic HEPA filter on microorganism removal". Indoor Air (באנגלית). 20 (3): 246–254. doi:10.1111/j.1600-0668.2010.00651.x. ISSN 1600-0668. PMID 20573124. Guo, Jianguo; Xiong, Yi; Kang, Taisheng; Xiang, Zhiguang; Qin, Chuan (2020-04-14). "Bacterial community analysis of floor dust and HEPA filters in air purifiers used in office rooms in ILAS, Beijing". Scientific Reports (באנגלית). 10 (1): 6417. Bibcode:2020NatSR..10.6417G. doi:10.1038/s41598-020-63543-1. ISSN 2045-2322. PMC 7156680. PMID 32286482. Gantz, Carroll (2012-09-21). The Vacuum Cleaner: A History (באנגלית). McFarland. p. 128. ISBN 9780786493210. ארכיון מ-2021-05-16. נבדק ב-2020-11-11. "About HEPA". hepa.com. ארכיון מ-2020-04-20. נבדק ב-2019-06-05. Gupta, Shakti Kumar; Kant, Sunil (2007-12-01). Modern Trends in Planning and Designing of Hospitals: Principles and Practice. Jaypee Brothers. p. 199. ISBN 978-8180619120. OCLC 1027907136. Christopherson, David A.; Yao, William C.; Lu, Mingming; Vijayakumar, R.; Sedaghat, Ahmad R. (14 ביולי 2020). "High-Efficiency Particulate Air Filters in the Era of COVID-19: Function and Efficacy". Otolaryngology–Head and Neck Surgery. 163 (6): 1153–1155. doi:10.1177/0194599820941838. PMID 32662746. {{cite journal}}: (עזרה) Woodford, Chris (21 במאי 2008). "How do HEPA air filters work?". Explain That Stuff. ארכיון מ-2020-04-20. נבדק ב-15 במאי 2021. {{cite web}}: (עזרה) da Roza, R. A. (1 בדצמבר 1982). "Particle size for greatest penetration of HEPA filters—and their true efficiency". doi:10.2172/6241348. OSTI 6241348. ארכיון מ-16 במאי 2021. נבדק ב-15 במאי 2021. {{cite journal}}: (עזרה); Cite journal requires |journal= (עזרה)