แผ่นกรอง HEPA Filter คืออะไร? ทำไมสำคัญต่อห้อง Cleanroom

ทำความรู้จัก HEPA Filter คืออะไร แผ่นกรองอากาศประสิทธิภาพสูงที่ขาดไม่ได้ในห้อง Cleanroom หลักการทำงาน ประเภท และวิธีตรวจสอบตามมาตรฐาน EN 1822 ครบจบที่นี่

ถ้าคุณเคยสงสัยว่าห้อง Cleanroom ควบคุมคุณภาพอากาศให้บริสุทธิ์ได้อย่างไร คำตอบสำคัญอยู่ที่ HEPA Filter หรือแผ่นกรองอากาศประสิทธิภาพสูง ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ดักจับอนุภาคฝุ่นละอองและเชื้อโรคขนาดจิ๋วออกจากอากาศ ทำให้ห้องคลีนรูมคงระดับความสะอาดที่ต้องการได้อย่างต่อเนื่อง

ในอุตสาหกรรมที่ต้องการความสะอาดสูงสุด ไม่ว่าจะเป็นการผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ อุปกรณ์การแพทย์ หรือยาชีวภาพ การที่อนุภาคเพียง 0.1–0.3 ไมครอนหลุดเข้าสู่กระบวนการผลิตอาจส่งผลให้ผลิตภัณฑ์เสียหายได้ทั้งล็อต HEPA Filter จึงเป็นหัวใจสำคัญของระบบกรองอากาศในทุก ห้อง Cleanroom ที่ได้มาตรฐานสากล

บทความนี้จะพาคุณทำความรู้จัก HEPA Filter อย่างครบถ้วน ตั้งแต่นิยาม หลักการทำงาน ส่วนประกอบ ประเภทตามมาตรฐาน EN 1822 ไปจนถึงการตรวจสอบและทดสอบในห้อง Cleanroom จริง

เลือกอ่าน

HEPA Filter คืออะไร?

HEPA Filter คือ แผ่นกรองอากาศประสิทธิภาพสูง (High Efficiency Particulate Air Filter) ที่สามารถดักจับอนุภาคฝุ่น เชื้อแบคทีเรีย และสปอร์ที่มีขนาดตั้งแต่ 0.3 ไมครอนขึ้นไปได้ไม่ต่ำกว่า 99.97% โดยเป็นมาตรฐานสากลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายใน Cleanroom, โรงพยาบาล, ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ และอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ทั่วโลก

HEPA Filter มีความสำคัญต่อห้อง Cleanroom อย่างไร?

ห้อง Cleanroom ถูกออกแบบมาเพื่อควบคุมปริมาณอนุภาคในอากาศให้อยู่ในระดับที่กำหนดตามมาตรฐาน ISO 14644 โดย HEPA Filter ทำหน้าที่เป็นด่านสุดท้ายในระบบ HVAC ก่อนที่อากาศจะเข้าสู่พื้นที่ Cleanroom

หากไม่มี HEPA Filter อนุภาคฝุ่นและสิ่งปนเปื้อนจากภายนอกจะเข้าสู่พื้นที่ผลิต ส่งผลให้เกิดของเสียในกระบวนการผลิต (Yield Loss) ซึ่งในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์อาจมีมูลค่าความเสียหายสูงนับล้านบาทต่อครั้ง

ความสำคัญของ HEPA Filter ต่อห้อง Cleanroom มีดังนี้:

  • ควบคุมระดับ ISO Class ของ Cleanroom ให้เป็นไปตามมาตรฐาน ISO 14644
  • ป้องกันการปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์จากฝุ่น โลหะหนัก และอนุภาคชีวภาพ
  • ลดอัตราของเสีย (Defect Rate) ในกระบวนการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และชีวการแพทย์
  • ปกป้องพนักงานจากการสูดดมอนุภาคอันตรายในสภาพแวดล้อมการผลิต
  • เป็นข้อกำหนดบังคับสำหรับการขอรับรองมาตรฐาน GMP, FDA และ ISO
ห้อง Cleanroom ISO Class 5 ระบบ Laminar Flow ด้วย HEPA Filter

หลักการทำงานของ HEPA Filter

HEPA Filter ทำงานผ่านกลไก 3 หลักที่ทำงานร่วมกัน ไม่ใช่แค่การ 'กรอง' แบบตะแกรง ซึ่งนี่คือเหตุผลที่ทำให้ HEPA Filter สามารถดักจับอนุภาคขนาดเล็กมากได้อย่างมีประสิทธิภาพ:

1. การกระแทกด้วยความเฉื่อย

(Inertial Impaction)
> 1 ไมครอน

อนุภาคขนาดใหญ่มีมวลมากพอที่จะไม่เปลี่ยนทิศทางตามกระแสอากาศเมื่อไหลผ่านเส้นใย Filter จึงพุ่งตรงเข้าชนและติดกับเส้นใยไว้โดยตรง

2. การสกัดกั้น

(Interception)
0.1 – 1 ไมครอน

อนุภาคขนาดกลางที่ไหลไปตามกระแสอากาศ แต่เมื่อเคลื่อนผ่านเข้าใกล้เส้นใย จะถูกดักจับไว้เนื่องจากขนาดของอนุภาคใหญ่พอที่จะสัมผัสกับเส้นใยพอดี

3. การแพร่แบบบราวเนียน

(Brownian Diffusion)
< 0.1 ไมครอน

อนุภาคที่เล็กมากจะเคลื่อนที่แบบสุ่ม (ซิกแซก) ด้วยการกระตุ้นทางความร้อน ทำให้มีโอกาสสูงมากที่จะวิ่งชนและติดกับเส้นใย แม้จะมีขนาดเล็กกว่าช่องว่างก็ตาม

ส่วนประกอบของ HEPA Filter ได้แก่ Frame Filter Media Separator และ Gasket

จุดวิกฤตที่ HEPA Filter กรองได้ยากที่สุดคืออนุภาคขนาดประมาณ 0.3 ไมครอน หรือที่เรียกว่า MPPS (Most Penetrating Particle Size) ซึ่งเล็กเกินไปสำหรับ Impaction และ Interception แต่ใหญ่เกินไปสำหรับ Diffusion — นี่คือเหตุผลที่มาตรฐาน HEPA กำหนดค่าประสิทธิภาพที่ 0.3 ไมครอนโดยเฉพาะ

ส่วนประกอบของ HEPA Filter

HEPA Filter ที่ใช้ในห้อง Cleanroom ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 4 ส่วน:

  • Filter Media (แผ่นกรอง): ทำจากเส้นใยแก้ว (Borosilicate Glass Fiber) ที่พับทบเป็นชั้นๆ เพิ่มพื้นที่กรองโดยไม่เพิ่มขนาดตัวกรอง
  • Frame (กรอบ): ทำจากอะลูมิเนียม สแตนเลส หรือวัสดุสังเคราะห์ ออกแบบให้ทนทานและไม่ปล่อยอนุภาคออกมา
  • Separator / Pleats: ผนังกั้นภายในที่แยกชั้น Filter Media ออกจากกัน ทำให้อากาศไหลผ่านได้สม่ำเสมอ
  • Gasket / Sealant (ซีล): วัสดุกันรั่วที่ขอบกรอบ ป้องกันการรั่วซึมของอากาศที่ยังไม่ผ่านการกรอง — ส่วนนี้สำคัญมากเพราะหากซีลรั่วแม้เพียงเล็กน้อย ประสิทธิภาพของ HEPA Filter จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
ช่างเทคนิคทำ PAO Scan Test ตรวจสอบ HEPA Filter ในห้อง Cleanroom

ประเภทของ HEPA Filter ตามมาตรฐาน EN 1822

มาตรฐาน EN 1822 (European Standard) เป็นมาตรฐานสากลที่ใช้ในการจำแนกประเภทของ HEPA Filter โดยแบ่งตามประสิทธิภาพการกรองที่ MPPS ดังนี้:

ประเภท ประสิทธิภาพขั้นต่ำ (Total) ประสิทธิภาพขั้นต่ำ (Local) การใช้งานทั่วไป
E10 ≥ 85% — Pre-filter ทั่วไป
E11 ≥ 95% — ระบบปรับอากาศทั่วไป
E12 ≥ 99.5% — ห้องผลิตทั่วไป
H13 ≥ 99.95% ≥ 99.75% Cleanroom ISO Class 7-8, โรงพยาบาล
H14 ≥ 99.995% ≥ 99.975% Cleanroom ISO Class 5-6, ห้อง ICU
U15 ≥ 99.9995% ≥ 99.975% Cleanroom ISO Class 3-4, เซมิคอนดักเตอร์
U16 ≥ 99.99995% ≥ 99.9975% Cleanroom ISO Class 2
U17 ≥ 99.999995% ≥ 99.9999% Cleanroom ISO Class 1, EUV Lithography

ตาราง: การจำแนกประเภท HEPA/ULPA Filter ตามมาตรฐาน EN 1822 — H13 ขึ้นไปถือว่าเป็น HEPA Filter ระดับสูง

💡 หมายเหตุ: ประเภท U15–U17 มักเรียกว่า ULPA Filter (Ultra Low Penetration Air) ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่า HEPA ปกติ และใช้ในอุตสาหกรรมที่ต้องการความสะอาดสูงสุด

การตรวจสอบและทดสอบ HEPA Filter ในห้อง Cleanroom

การติดตั้ง HEPA Filter เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ — ต้องมีการ ทดสอบและตรวจสอบสม่ำเสมอ เพื่อให้มั่นใจว่า HEPA Filter ยังทำงานได้ตามมาตรฐาน Cleanroom Testing ที่กำหนดไว้

1. DOP / PAO Scan Test

ฉีดละอองน้ำมัน Dioctyl Phthalate (DOP) หรือ Poly Alpha Olefin (PAO) ที่ด้านขาเข้าของ Filter แล้ววัดการรั่วซึมด้วย Photometer ที่ด้านขาออก เป็นวิธีมาตรฐานสากลตาม IEST-RP-CC001

2. Particle Counter Test

ใช้ Laser Particle Counter วัดจำนวนและขนาดอนุภาคในอากาศทั้งก่อนและหลังผ่าน HEPA Filter เพื่อยืนยันประสิทธิภาพการดักจับฝุ่นและการกรองจริงในระบบ

3. Pressure Drop Test

วัดความดันตกคร่อม (Pressure Drop) ข้ามแผ่น Filter หากพบว่าค่าความดันสูงขึ้นมากผิดปกติจากค่าเริ่มต้น แสดงว่า Filter เริ่มเกิดการอุดตันและถึงเวลาที่ต้องพิจารณาเปลี่ยนใหม่

4. Integrity / Leak Test

ตรวจสอบการรั่วซึมบริเวณขอบเฟรม (Frame) และซีลยาง (Gasket) อย่างละเอียด เพื่อให้มั่นใจว่าอากาศจะผ่านแผ่นกรองทุกหยด และไม่มีทางลัดหรือช่องโหว่ให้อนุภาคเล็ดลอดเข้ามาได้

ความถี่ในการตรวจสอบ: โดยทั่วไปแนะนำให้ทำ Leak Test ทุก 6–12 เดือน หรือทันทีหลังเกิดเหตุการณ์ผิดปกติ เช่น ระบบ HVAC ขัดข้อง หรือตรวจพบ Particle Count สูงผิดปกติ

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

HEPA Filter ต้องเปลี่ยนบ่อยแค่ไหน?

ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและระดับการใช้งาน โดยทั่วไป HEPA Filter ในห้อง Cleanroom มีอายุการใช้งานประมาณ 3–5 ปี แต่ควรตรวจสอบ Pressure Drop เป็นประจำ หาก Pressure Drop สูงขึ้นเกิน 25% จากค่าเริ่มต้น ควรพิจารณาเปลี่ยน Filter ทันที นอกจากนี้หากผล Particle Count เริ่มเกินมาตรฐาน ISO Class ที่กำหนด ก็เป็นสัญญาณว่า Filter เสื่อมสภาพแล้ว

HEPA Filter H13 กับ H14 ต่างกันอย่างไร?

H13 มีประสิทธิภาพกรองอนุภาค 0.3 ไมครอน ≥ 99.95% เหมาะสำหรับ Cleanroom ISO Class 7–8 และโรงพยาบาล ในขณะที่ H14 มีประสิทธิภาพ ≥ 99.995% เหมาะสำหรับ ISO Class 5–6 และพื้นที่ผลิตที่ต้องการความสะอาดสูงสุด ราคา H14 สูงกว่า H13 ประมาณ 2–3 เท่า แต่จำเป็นสำหรับกระบวนการผลิตที่มีความละเอียดสูง

HEPA Filter ล้างทำความสะอาดได้หรือไม่?

ไม่แนะนำให้ล้างทำความสะอาด HEPA Filter เนื่องจากเส้นใยแก้วที่ใช้เป็น Filter Media มีความละเอียดมากและเปราะบาง การล้างด้วยน้ำหรือลมอัดจะทำลายโครงสร้างเส้นใยและทำให้ประสิทธิภาพลดลงอย่างถาวร ควรเปลี่ยน HEPA Filter ใหม่เมื่อถึงเวลา หรือเมื่อผล Leak Test ไม่ผ่านมาตรฐาน

HEPA Filter กับ ULPA Filter ต่างกันอย่างไร?

HEPA Filter (H10–H14) มีประสิทธิภาพกรองสูงสุด 99.995% สำหรับอนุภาค 0.3 ไมครอน ในขณะที่ ULPA Filter (U15–U17) มีประสิทธิภาพสูงกว่านั้นมาก โดยกรองได้ถึง 99.9995–99.999995% ที่อนุภาค 0.12 ไมครอน ULPA ใช้ในงานที่ต้องการความสะอาดสูงสุด เช่น การผลิต EUV Lithography ใน Fab ชิป แต่มีราคาสูงกว่าและให้ Airflow น้อยกว่า HEPA ในขนาดเดียวกัน

FFU กับ HEPA Filter ต่างกันอย่างไร?

FFU (Fan Filter Unit) คือระบบที่รวมพัดลมและ HEPA Filter ไว้ในหน่วยเดียวกัน ติดตั้งบนเพดาน Cleanroom เพื่อดูดอากาศจาก Plenum และผลักผ่าน HEPA Filter ลงมายังพื้นที่ Cleanroom แบบ Laminar Flow ส่วน HEPA Filter เป็นเพียงแผ่นกรองอย่างเดียว อาจใช้กับระบบ HVAC กลางหรือ FFU ก็ได้ขึ้นอยู่กับการออกแบบห้อง

สรุป

HEPA Filter คือหัวใจหลักของระบบกรองอากาศในห้อง Cleanroom ทุกประเภท ไม่ว่าจะเป็นการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์การแพทย์ หรือยาชีวภาพ ประสิทธิภาพของ HEPA Filter ขึ้นอยู่กับการเลือกประเภทที่ถูกต้องตามมาตรฐาน EN 1822 การติดตั้งอย่างถูกวิธี และการตรวจสอบสม่ำเสมอด้วยวิธี PAO Scan Test และ Particle Count

การเลือก HEPA Filter ที่ไม่เหมาะสม หรือการละเลยการบำรุงรักษา อาจส่งผลให้ Cleanroom สูญเสียระดับ ISO Class และก่อให้เกิดความเสียหายในกระบวนการผลิตได้ ดังนั้นการวางแผนระบบกรองอากาศตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบจึงเป็นสิ่งสำคัญที่สุด

VOV มีผู้เชี่ยวชาญด้าน Cleanroom พร้อมให้คำปรึกษาตั้งแต่การออกแบบระบบ HVAC การเลือก HEPA Filter ที่เหมาะสม ไปจนถึงการทำ Cleanroom Testing และ Validation ครบวงจร — ติดต่อทีมงาน VOV ได้เลย เพื่อรับคำปรึกษาฟรีไม่มีค่าใช้จ่าย

Share the Post: