HEPA Filter กรองอากาศคลีนรูม เรื่องน่ารู้และการทดสอบตามมาตรฐาน NEBB

ทำความรู้จัก HEPA Filter กรองอากาศคลีนรูม หลักการกรอง 2 ประเภท ตัวแปร 10 ข้อ มาตรฐาน UL FM EN1822 และการทดสอบรอยรั่วตาม NEBB

HEPA Filter กรองอากาศคลีนรูมคือหัวใจสำคัญของระบบกรองอากาศในห้องคลีนรูม และการทดสอบห้องคลีนรูมตามมาตรฐาน NEBB ก็รวมถึงการตรวจสอบรอยรั่วของ HEPA Filter เป็นหนึ่งในรายการทดสอบหลัก บทความนี้รวบรวมสิ่งที่วิศวกรและผู้ดูแลคลีนรูมควรรู้เกี่ยวกับการกรองอากาศ HEPA Filter ตั้งแต่หลักการทำงาน ตัวแปรสำคัญ ไปจนถึงมาตรฐานการทดสอบระดับสากล

เลือกอ่าน

HEPA Filter คืออะไร?

HEPA Filter (High-Efficiency Particulate Air Filter) คือแผ่นกรองอากาศประสิทธิภาพสูงที่สามารถดักจับอนุภาคฝุ่นขนาด 0.3 ไมครอนได้ไม่ต่ำกว่า 99.97% ทำจากเส้นใยแก้วละเอียด (Micro Fine Glass Fiber) หรือ PTFE (Poly Tetra Flour Ethylene) เรียงสานกันแน่นทึบ เป็นมาตรฐานสำคัญในห้องคลีนรูมทุกระดับ ISO Class ตั้งแต่อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เซมิคอนดักเตอร์ ไปจนถึงการแพทย์และเภสัชกรรม

หลักการกรองอากาศ 2 ประเภทหลัก

แผ่นกรองอากาศที่ดีต้องมีประสิทธิภาพเหมาะสมกับการใช้งาน กักเก็บฝุ่นได้สูง และมีความดันตกคร่อมต่ำ โดยหลักการกรองอากาศแบ่งเป็น 2 ประเภทหลัก:

1. การกรองแบบทางกล (Mechanical Filtration)

ใช้เส้นใยเนื้อกรอง (Media) ขนาดต่างๆ ถักสานกันให้มีช่องว่างระหว่างเส้นใย เพื่อดักจับอนุภาคปนเปื้อนในอากาศผ่าน 3 กลไกหลัก:

กลไก ขนาดอนุภาค วิธีการดักจับ
Interception < 100 nm อนุภาคเคลื่อนที่ตามกระแสอากาศแล้วสัมผัสเส้นใย
Impact > 1 ไมครอน อนุภาคหนักพุ่งชนเส้นใยโดยตรง
Diffusion < 0.1 ไมครอน อนุภาคเล็กมากเคลื่อนที่แบบสุ่ม (Brownian Motion) แล้วติดเส้นใย
Diagram โครงสร้าง HEPA Filter แสดงกลไกการกรอง Interception Impact และ Diffusion

2. การกรองแบบทางเคมี (Chemical Filtration)

ใช้สาร Activated Carbon หรือ Alumina เคลือบด้วย Potassium Permanganate หรือ Potassium Hydroxide เพื่อดักจับแก๊สปนเปื้อนขนาดเล็กกว่า 0.01 ไมครอน ผ่านกลไกการดูดซับ (Adsorption), การดูดซึม (Absorption) และการทำปฏิกิริยา (Chemisorption) ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับความเร็วลม อุณหภูมิ ความชื้น และความเข้มข้นของแก๊สปนเปื้อน

หมายเหตุ: การกรองแบบผสม (Mechanical + Chemical) โดยเคลือบเนื้อกรองสังเคราะห์หรือใยแก้วด้วยสาร Anti-Microbial ต้องผ่านการรับรองจาก Environmental Protection Agency (EPA) ว่าไม่มีสารพิษและไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์

10 ตัวแปรสำคัญในการกรองอากาศที่ต้องรู้

การเลือกและดูแล HEPA Filter ให้เหมาะสมต้องเข้าใจตัวแปรเหล่านี้:

คุณสมบัติแผ่นกรอง
01

ปริมาณลม (Air Flow)

แผ่นกรองชั้นต้นและชั้นกลาง (ประสิทธิภาพ ≤99% ASHRAE) ใช้ความเร็วลมไม่เกิน 500 fpm (2.5 m/s) บางรุ่นสามารถรองรับได้สูงสุดถึง 625 fpm (3.125 m/s)

02

ประสิทธิภาพ (Efficiency)

แบ่งการวัดออกเป็น 3 ช่วง ได้แก่ ประสิทธิภาพเริ่มต้น (Initial), ประสิทธิภาพเฉลี่ย (Average — ค่าที่ผู้ผลิตระบุ), และประสิทธิภาพสุดท้าย (Final — จุดที่แผ่นกรองอิ่มตัว)

03

ความดันตกคร่อม (Pressure Drop)

แบ่งเป็น Initial, Average, Final Resistance ค่าคลาดเคลื่อนไม่ควรเกิน ±10% แผ่นกรองที่ดีต้องมีประสิทธิภาพสูงแต่ความดันตกคร่อมต่ำ ควรออกแบบแบบ V-Shape เพื่อเพิ่มพื้นที่การกรอง

04

Burst Pressure

ความดันสูงสุดก่อนที่แผ่นกรองจะเสียหาย สำหรับงานโรงไฟฟ้าจะทดสอบสูงกว่า Final Resistance ถึง 10–15 เท่า และต้องผ่านการทดสอบโดย Third Party

05

Dust Holding Capacity (DHC)

ความสามารถในการกักเก็บฝุ่น (หน่วย g หรือ kg) เป็นตัวบ่งบอกอายุการใช้งาน เช่น แผ่นกรอง DHC 1,000 g จะใช้งานได้นานเป็น 2 เท่าของ DHC 500 g ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน

06

อายุการใช้งาน

แผ่นกรองชั้นต้น (20–30% ASHRAE) มีอายุ 3–6 เดือน, ชั้นกลาง (45–95% ASHRAE) 6–12 เดือน, HEPA/ULPA (≥98%) ใช้ได้มากกว่า 1 ปี หากเปลี่ยนแผ่นกรองชั้นต้นสม่ำเสมออาจยืดอายุได้ถึง 2 ปี

07

Face Air Velocity

ความเร็วลมที่ผ่านหน้าแผ่นกรองมีผลต่อประสิทธิภาพ HEPA/ULPA โดยตรง หากสูงเกิน 250 fpm ประสิทธิภาพการกรองอนุภาค 0.3 ไมครอนจะลดลงจาก 99.99% (จาก Diffusion Effect) จึงต้องการความเร็วลมที่ต่ำ

08

พื้นที่เนื้อกรอง

ควรเพิ่มจำนวน Pleat แบบ V-Shape เพื่อช่วยลดความเร็วลมและความดันตกคร่อม และแนะนำให้ใช้วัสดุแบบ Dual/Progressive Density (หน้าหยาบ-หลังละเอียด) แทนการใช้ Single Density

09

Outgassing

วัสดุที่ใช้ทำแผ่นกรองต้องไม่ปล่อยสารอินทรีย์ปนเปื้อน (Organic Contaminate) เข้าสู่ระบบ ซึ่งสำคัญมากสำหรับโรงงานผลิตฮาร์ดดิสก์ (HDD) โดยต้องผ่านการทดสอบจาก Third Party Laboratory ตามเกณฑ์ลูกค้า

10

Life Cycle Cost Analysis (LCCA)

การวิเคราะห์ต้นทุนรวมทั้งหมด (ราคาแผ่นกรอง + ค่าไฟ + ค่าแรง + ค่ากำจัด) เพื่อหาจุด Optimum Final Pressure ที่ทำให้ Total Cost ต่ำที่สุด ซึ่งคือช่วงเวลาที่เหมาะสมที่สุดในการเปลี่ยนแผ่นกรอง

มาตรฐานการทดสอบ HEPA Filter ระดับสากล

การทดสอบประสิทธิภาพ HEPA Filter มีมาตรฐานหลายระบบจากทั้งฝั่งอเมริกาและยุโรป ได้แก่ ASHRAE 52.2-2007, IEST RP CC Series, EN779-2012 และ EN1822-2009 ซึ่งครอบคลุมการทดสอบ:

  • Overall Efficiency — ประสิทธิภาพรวมของแผ่นกรอง
  • Leak Scan Test — ตรวจหารอยรั่วตามพื้นที่เนื้อกรองและขอบกรอบ
  • Air Velocity Distribution — การกระจายความเร็วลมผ่านแผ่นกรอง
  • Pressure Drop — ความดันตกคร่อมขณะใช้งาน
  • Outgassing Test — การปล่อยแก๊สอินทรีย์จากวัสดุแผ่นกรอง
  • Most Penetration Particle Size (MPPS) — ขนาดอนุภาคที่ผ่านกรองได้มากที่สุด ทดสอบตาม EN1822-2009

สาร Aerosol ที่ใช้ทดสอบ ได้แก่ Polystyrene Latex (PSL), Polyfunctional Alcohol และ Potassium Chloride (KCl) ซึ่งต้องผ่านการรับรองว่าไม่มีสารพิษตกค้างในแผ่นกรอง

มาตรฐาน UL และ FM Approval

การทดสอบประสิทธิภาพ HEPA Filter มีมาตรฐานหลายระบบจากทั้งฝั่งอเมริกาและยุโรป ได้แก่ ASHRAE 52.2-2007, IEST RP CC Series, EN779-2012 และ EN1822-2009 ซึ่งครอบคลุมการทดสอบ:

  • Overall Efficiency — ประสิทธิภาพรวมของแผ่นกรอง
  • Leak Scan Test — ตรวจหารอยรั่วตามพื้นที่เนื้อกรองและขอบกรอบ
  • Air Velocity Distribution — การกระจายความเร็วลมผ่านแผ่นกรอง
  • Pressure Drop — ความดันตกคร่อมขณะใช้งาน
  • Outgassing Test — การปล่อยแก๊สอินทรีย์จากวัสดุแผ่นกรอง
  • Most Penetration Particle Size (MPPS) — ขนาดอนุภาคที่ผ่านกรองได้มากที่สุด ทดสอบตาม EN1822-2009

สาร Aerosol ที่ใช้ทดสอบ ได้แก่ Polystyrene Latex (PSL), Polyfunctional Alcohol และ Potassium Chloride (KCl) ซึ่งต้องผ่านการรับรองว่าไม่มีสารพิษตกค้างในแผ่นกรอง

มาตรฐาน เนื้อหาหลัก
UL 900 ทดสอบความปลอดภัยจากไฟ — วัสดุต้องไม่ลามไฟ, ควันน้อยกว่า 9 ตารางนิ้ว (Smoke Density)
UL 586 มาตรฐานเฉพาะสำหรับ HEPA Filter — ทดสอบ Performance, Airflow, Resistance
FM Approval เข้มงวดกว่า UL — ตรวจสอบถึงโรงงานและกระบวนการผลิต ลดความเสี่ยงการใช้งาน และช่วยลดค่าเบี้ยประกันภัยโรงงาน

การตรวจสอบรอยรั่ว HEPA Filter ในการทดสอบคลีนรูม

การทดสอบห้องคลีนรูมตามมาตรฐาน NEBB รวมถึงการตรวจ Leak ของ HEPA Filter ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญ หากพบรอยรั่ว สามารถซ่อมได้ในพื้นที่เนื้อกรองตามที่มาตรฐานกำหนด แต่ถ้าเกินขีดจำกัดต้องเปลี่ยนแผ่นกรองใหม่

สำหรับผู้ดูแลคลีนรูม ควรขอผลการทดสอบจากผู้ขายหรือผู้ผลิตตามมาตรฐาน ASHRAE 52.1-1992, ASHRAE 52.2-2007, EN779-2012 และ EN1822-2009 และควรให้ผู้เชี่ยวชาญ Certified โดย NEBB ดำเนินการทดสอบ ดูข้อมูลบริการทดสอบได้ที่ Cleanroom Testing โดย VOV

วัสดุ PTFE ทางเลือกใหม่สำหรับ HEPA/ULPA

ปัจจุบันมีเนื้อกรองประสิทธิภาพสูงทำจาก PTFE (Poly Tetra Flour Ethylene หรือเทฟล่อน) ซึ่งเป็นเส้นใยสังเคราะห์ขนาดเล็ก มีคุณสมบัติเด่น:

  • ประสิทธิภาพสูงเทียบเท่าหรือสูงกว่า Micro Fine Glass Fiber ที่ความเร็วลมเดียวกัน
  • ความดันตกคร่อมเริ่มต้นต่ำกว่า 30–50% ประหยัดพลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญ
  • ทนต่อการกัดกร่อนจากไอกรดและสารเคมี ไม่ขาดง่าย
  • เหมาะสำหรับ Clean Room ที่ต้องการควบคุม Outgassing อย่างเข้มงวด

ดูข้อมูลผลิตภัณฑ์ HEPA/ULPA Filter and HEPA Box สำหรับห้องคลีนรูมของคุณได้ที่ VOV

สรุปเกี่ยวกับ HEPA Filter กรองอากาศคลีนรูม

HEPA Filter เป็นอุปกรณ์กรองอากาศหัวใจของห้องคลีนรูม การเลือกและดูแลอย่างถูกต้องต้องเข้าใจทั้งหลักการกรอง 2 ประเภท (ทางกล vs. ทางเคมี), ตัวแปร 10 ข้อที่กระทบประสิทธิภาพ ตั้งแต่ Air Flow, Efficiency, Pressure Drop ไปจนถึง LCCA และ Outgassing รวมถึงมาตรฐานการทดสอบทั้งฝั่งอเมริกา (UL, ASHRAE) และยุโรป (EN1822) การตรวจสอบรอยรั่ว HEPA Filter โดยผู้เชี่ยวชาญ NEBB Certified เป็นขั้นตอนที่ขาดไม่ได้ในการทดสอบคลีนรูมทุกครั้ง

หากต้องการให้ VOV ช่วยวางแผนระบบกรองอากาศ หรือทดสอบ HEPA Filter ตามมาตรฐาน NEBB ติดต่อผู้เชี่ยวชาญได้ที่ หน้าติดต่อเรา

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

HEPA Filter คืออะไร และทำงานอย่างไรในห้องคลีนรูม?

HEPA Filter (High-Efficiency Particulate Air Filter) คือแผ่นกรองอากาศประสิทธิภาพสูงที่ดักจับอนุภาคขนาด 0.3 ไมครอนได้ไม่ต่ำกว่า 99.97% โดยใช้กลไก 3 อย่างร่วมกัน คือ Interception (ดักอนุภาค <100 nm), Impact (ดักอนุภาค >1 ไมครอน) และ Diffusion (ดักอนุภาค <0.1 ไมครอน) ในห้องคลีนรูม HEPA Filter ติดตั้งอยู่ใน HEPA Box หรือ FFU เพื่อกรองอากาศที่จ่ายเข้าห้องให้สะอาดตามมาตรฐาน ISO Class ที่กำหนด

HEPA Filter กับ ULPA Filter ต่างกันอย่างไร?

HEPA Filter ดักจับอนุภาคขนาด 0.3 ไมครอนได้ ≥99.97% ส่วน ULPA Filter (Ultra-Low Penetration Air) มีประสิทธิภาพสูงกว่า โดยดักจับอนุภาคขนาด 0.12 ไมครอนได้ ≥99.9995% ULPA ใช้ในห้องคลีนรูม ISO Class 1–4 เช่น การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง ในขณะที่ HEPA เหมาะกับ ISO Class 5–8 ทั่วไป ทั้งสองชนิดต้องทดสอบตามมาตรฐาน EN1822-2009

ควรเปลี่ยน HEPA Filter ทุกกี่ปี?

อายุการใช้งาน HEPA/ULPA Filter (ประสิทธิภาพ ≥98%) โดยทั่วไปมากกว่า 1 ปี และอาจยาวถึง 2 ปีหากบำรุงรักษาแผ่นกรองชั้นต้นและชั้นกลางสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม อายุจริงขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและปริมาณฝุ่นในพื้นที่ ควรตรวจวัดความดันตกคร่อมสม่ำเสมอ และวิเคราะห์ตาม Life Cycle Cost Analysis (LCCA) เพื่อกำหนดเวลาเปลี่ยนที่คุ้มค่าที่สุด

การตรวจสอบรอยรั่ว HEPA Filter ทำอย่างไร และต้องทำบ่อยแค่ไหน?

การตรวจรอยรั่ว (Leak Scan Test) ทำโดยฉีดสาร Aerosol เช่น PSL หรือ KCl ก่อนแผ่นกรอง แล้วใช้ Photometer หรือ Particle Counter สแกนตรวจวัดหลังแผ่นกรอง ถ้าพบรั่วเกินเกณฑ์มาตรฐาน EN1822 หรือ IEST ต้องซ่อมหรือเปลี่ยน ควรทดสอบทุกปีตามมาตรฐาน NEBB CPT หรือทันทีหลังติดตั้งใหม่หรือซ่อมแซมระบบ

ทำไมความเร็วลมมีผลต่อประสิทธิภาพ HEPA Filter?

HEPA Filter อาศัยกลไก Diffusion เป็นหลักในการดักจับอนุภาคขนาดเล็ก (<0.1 ไมครอน) ซึ่งต้องการเวลาสัมผัสเพียงพอ ถ้าความเร็วลมสูงเกิน 250 fpm อนุภาคจะผ่านแผ่นกรองเร็วเกินไป ทำให้ประสิทธิภาพลดลงต่ำกว่า 99.99% และความดันตกคร่อมจะสูงขึ้น ส่งผลให้ต้องใช้พลังงานมากขึ้นด้วย

Share the Post:

บทความที่เกี่ยวข้อง