چگونه می توانید یک فیلتر HEPA جعبه ای بسازید که به طور موثر هوای داخل خانه را از دود پاک می کند؟

چرا فیلتر HEPA جعبه ای یکی از موثرترین راه حل های تمیز کردن هوا است

دود آتش‌سوزی، دود تنباکو و دود پخت و پز، ذرات ریز - به ویژه ذرات PM2.5 با اندازه 2.5 میکرومتر یا کوچکتر - را با غلظت‌هایی که تصفیه‌کننده‌های هوای تجاری صدها دلار برای رفع آن طراحی شده‌اند، وارد هوای داخل خانه می‌کنند. فیلتر HEPA جعبه‌ای که گاهی به نام جعبه‌های Corsi-Rosenthal به نام مهندسانی که این طرح را متداول کرده‌اند، نامیده می‌شود، با استفاده از فیلترهای کوره استاندارد و یک فن جعبه‌ای که مجموعا کسری از یک واحد تجاری هزینه دارد، عملکرد حذف ذرات قابل مقایسه را به دست می‌آورد. اصل ساده است: چندین فیلتر دارای رتبه HEPA یا با MERV بالا در یک پیکربندی مکعبی در اطراف یک فن جعبه ای قرار گرفته اند که هوا را به طور همزمان از طریق هر چهار صفحه فیلتر به داخل می کشد و به طور چشمگیری سطح کل فیلتر را در مقایسه با طراحی تک فیلتر افزایش می دهد و مقاومت جریان هوا را کاهش می دهد تا فن بتواند هوای تمیز بیشتری را در دقیقه جابجا کند.

اثربخشی این رویکرد توسط محققان مستقل، آژانس های بهداشت عمومی و گروه های مهندسی دانشگاه تایید شده است. در طول رویدادهای دود آتش‌سوزی و همه‌گیری COVID-19، ساخت فیلتر HEPA جعبه‌ای توسط متخصصان کیفیت هوای داخلی به‌عنوان مداخلات عملی و کم‌هزینه‌ای که واقعاً غلظت ذرات داخل خانه را به سطوحی کاهش می‌دهد که خطرات سلامتی را به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهد، به طور گسترده توصیه می‌شود. درک نحوه ساخت صحیح - از جمله انتخاب فیلتر، تطبیق فن، و تکنیک آب بندی - تعیین می کند که آیا واحد شما در حد پتانسیل خود عمل می کند یا به دلیل خطاهای ساخت و ساز قابل اجتناب کوتاه می آید.

درک رتبه بندی HEPA و MERV قبل از خرید

فیلترهای HEPA واقعی 99.97 درصد از ذرات معلق در هوا را با قطر 0.3 میکرومتر جذب می کنند - نافذترین اندازه ذرات برای محیط های فیلتراسیون فیبری. در زمینه فیلتر جعبه DIY، فیلترهای کوره "نوع HEPA" یا "رده بندی HEPA" معمولا به جای کاست های سفت و سخت HEPA استفاده می شود، زیرا فیلترهای کوره استاندارد مسطح، انعطاف پذیر هستند و به گونه ای طراحی شده اند که به راحتی در تنظیمات جعبه مونتاژ شوند. عملکرد فیلترهای کوره با استفاده از مقیاس MERV (مقدار گزارش حداقل کارایی) رتبه‌بندی می‌شود، جایی که اعداد بالاتر نشان‌دهنده فیلتراسیون دقیق‌تر است.

برای حذف ذرات دود، فیلترهای MERV 13 حداقل استاندارد توصیه شده است. فیلترهای MERV 13 حداقل 75 درصد از ذرات را در محدوده 0.3-1.0 میکرومتر و حداقل 90 درصد از ذرات را در محدوده 1.0-3.0 میکرومتر جذب می کنند - محدوده اندازه ای که بخش عمده ای از ذرات دود را در بر می گیرد. فیلترهای MERV 14 و MERV 16 به تدریج جذب ذرات ریز بهتری را ارائه می دهند اما مقاومت بیشتری در جریان هوا ایجاد می کنند که باعث کاهش حجم هوایی می شود که فن می تواند در مجموعه فیلتر حرکت کند. برای اکثر موقعیت‌های دود، MERV 13 نشان‌دهنده تعادل بهینه بین راندمان فیلتراسیون و جریان هوا در پیکربندی فن جعبه‌ای است.

موادی که برای ساختن یک فیلتر HEPA باکس نیاز دارید

مواد مورد نیاز برای ساخت جعبه چهار فیلتر استاندارد HEPA ارزان هستند، به طور گسترده در فروشگاه های سخت افزار و مراکز بهبود خانه در دسترس هستند و برای مونتاژ نیازی به ابزار یا مهارت خاصی ندارند. جمع آوری همه چیز قبل از شروع، روند ساخت نرم را تضمین می کند.

• چهار فیلتر کوره MERV 13: هر چهار باید به یک اندازه باشند تا سطح مقطع جعبه مربع شکل بگیرد. رایج ترین اندازه های مورد استفاده 20×20×1 اینچ، 20×25×1 اینچ یا 16×25×1 اینچ است. اندازه 20 × 20 × 1 اینچ برای ساخت پنکه های جعبه ای محبوب ترین است زیرا با ابعاد صفحه فن های جعبه استاندارد 20 اینچی دقیقا مطابقت دارد و هم ترازی را ساده کرده و شکاف ها را به حداقل می رساند.
• یک عدد فن جعبه ای 20 اینچی: یک فن باکس استاندارد 20 اینچی با نرخ 2000 تا 2500 CFM در سرعت بالا جریان هوای کافی را برای تمیز کردن هوا در یک اتاق متوسط تا بزرگ چندین بار در ساعت در صورت جفت شدن با چهار فیلتر MERV 13 20×20 اینچ فراهم می کند. یک فن با حداقل سه تنظیم سرعت انتخاب کنید تا بتوانید صدا و خروجی فیلتر را برای سطوح مختلف شدت دود متعادل کنید.
• یک ورق فیلتر یا مقوا برای قسمت بالایی: فیلتر پنجم قرار داده شده در بالای جعبه، مکعب پنج وجهی را تکمیل می کند و سطح فیلتر اضافی را اضافه می کند. برخی از سازندگان از یک تکه مقوای مسطح برش داده شده به اندازه برای پانل بالایی استفاده می کنند، اگر بودجه مورد نظر باشد، اگر چه فیلتر پنجم به طور معنی داری عملکرد را بهبود می بخشد و زمانی که غلظت دود بالا باشد توصیه می شود.
• نوار بسته بندی عریض یا نوار چسب: برای آب بندی تمام اتصالات بین فیلترها و بین مجموعه فیلتر و قاب فن استفاده می شود. آب بندی کامل یکی از حیاتی ترین مراحل است - هر شکافی در مونتاژ اجازه می دهد تا هوای فیلتر نشده به طور کامل از محیط فیلتر عبور کند و وارد تخلیه فن شود و اثر فیلتراسیون را در آن نقطه کاملاً نفی کند.
• سیم بانجی یا زیپ بند (اختیاری): برای نگه داشتن مجموعه مکعب فیلتر در هنگام ساخت اولیه قبل از چسباندن نوار، و برای محکم کردن فن در بالای جعبه فیلتر در برخی تنظیمات استفاده می شود. چهار سیم بانجی که دور بیرون جعبه مونتاژ شده پیچیده شده اند، فشرده سازی مفیدی را ایجاد می کنند که فیلترها را محکم در کنار هم نگه می دارد.

دستورالعمل گام به گام مونتاژ

ساخت صحیح فیلتر HEPA جعبه ای تقریباً 15 تا 30 دقیقه طول می کشد. مهمترین اصل در سرتاسر مونتاژ این است که اطمینان حاصل شود که جهت جریان هوا از طریق هر فیلتر صحیح است و هر شکاف بای پس پتانسیل کاملاً مهر و موم شده است. عجله در فرآیند آب بندی، شایع ترین علت عملکرد ضعیف فیلترهای هوای DIY است.

مرحله 1 - جهت جریان هوا را در فیلترهای خود شناسایی کنید

هر فیلتر کوره دارای جهت جریان هوای مشخصی است که روی قاب مقوایی آن چاپ شده است که با یک فلش نشان داده شده است. هوا باید از قسمت بالادست وارد شود - معمولاً سمتی که چگالی کمتری دارد - و از قسمت پایین دست به سمت فن خارج شود. در پیکربندی جعبه، هر چهار فیلتر جانبی باید به گونه‌ای تنظیم شوند که قسمت‌های بالادست (مصرف هوای کثیف) آن‌ها به سمت بیرون از مرکز جعبه و قسمت‌های پایین‌دست آنها به سمت داخل به سمت فن باشد. نصب حتی یک فیلتر به عقب به طور قابل توجهی کارایی فیلتراسیون آن را کاهش می دهد و می تواند رسانه فیلتر را بیش از حد بارگذاری کند.

مرحله 2 - چهار فیلتر جانبی را به شکل جعبه جمع کنید

چهار فیلتر را روی لبه‌هایشان قرار دهید و آنها را در یک لوله مربع بچینید، به طوری که قاب‌های مقوایی فیلترهای مجاور در هر گوشه با هم تماس داشته باشند. سطوح پایین دست (هوای پاک) باید همه به سمت داخل باشند. برای فیلترهای 20×20×1 اینچی، سطح مقطع مربعی به دست آمده تقریباً 20×20 اینچ در داخل است که با صفحه یک فن باکس استاندارد 20 اینچی مطابقت دارد. هنگام شروع نوار زدن، مجموعه را با سیم های بانجی به طور موقت کنار هم نگه دارید یا از کمک شخص دوم بخواهید. نوار پهن را محکم روی هر درزی که قاب‌های فیلتر مجاور به هم می‌رسند بچسبانید و تمام ارتفاع هر اتصال گوشه را در قسمت بیرونی جعبه بپوشانید. نوار را محکم در هر فرورفتگی در قاب مقوایی فشار دهید تا از مهر و موم هوا مطمئن شوید.

مرحله 3 - قسمت پایین جعبه فیلتر را ببندید

قسمت پایین مکعب فیلتر - انتهای روبروی فن - باید بسته شود تا از ورود هوای فیلتر نشده از زیر به مجموعه و دور زدن کامل محیط فیلتر جلوگیری شود. اگر از فیلتر پنجم برای موقعیت بالایی استفاده می‌کنید و فن را در بالا قرار می‌دهید، قسمت پایین جعبه باید با برش مقوایی بسته شود تا در دهانه مناسب باشد و در هر چهار لبه آن را محکم بچسبانید. برخی از سازندگان در عوض جعبه را با فن در کنار و فیلتر پنجم که صفحه روبروی فن را می بندد، جهت می دهند که به همان اندازه خوب کار می کند. هر جهتی که انتخاب کنید، نکته کلیدی این است که باید فقط یک دهانه در جعبه تکمیل شده وجود داشته باشد - وجهی که فن متصل می شود.

مرحله 4 - فن جعبه ای را به صفحه باز وصل کنید

فن جعبه را طوری قرار دهید که در مرکز بالای قسمت باز مکعب فیلتر قرار گیرد، به طوری که فن هوا را به سمت بالا می دمد و از جعبه دور می کند - هوا را از چهار طرف فیلتر به داخل می کشد و هوای تمیز فیلتر شده را از طریق فن خارج می کند. توری فن باید به سمت بیرون باشد (جهت خروج هوای تمیز)، نه به سمت داخل به سمت فیلترها. در تمام محیط اطراف جایی که قاب فن با لبه‌های بالای قاب فیلتر تماس می‌گیرد، نوار چسب بزنید و این مفصل را کاملاً آب بندی کنید. اگر صفحه فن کمی کوچکتر از دهانه فیلتر است، یک حاشیه مقوایی برای پر کردن شکاف برش دهید و قبل از اینکه کل محل اتصال را آب بندی کنید، آن را به قاب فن و لبه های فیلتر محکم بچسبانید.

مرحله 5 - بازرسی نهایی و تست نشت

قبل از کار با دستگاه، هر اتصال نواری را تحت نور مناسب به صورت بصری بازبینی کنید و برای تایید چسبندگی، تمام لبه های نوار را فشار دهید. فن را روی سرعت بالا روشن کنید و به آرامی دست خود را در اطراف همه درزها بچرخانید - هر جریان هوا در یک مفصل احساس شود نشان دهنده نشتی است که نیاز به چسب اضافی دارد. به گوشه هایی که سه قاب فیلتر به هم می رسند و به محل اتصال بین قاب فن و مجموعه فیلتر توجه ویژه ای داشته باشید، زیرا این مکان ها مستعدترین مکان ها برای دور زدن نشتی هستند. یک فیلتر جعبه ای که به خوبی مهر و موم شده است نباید جریان هوای قابل تشخیص را در هیچ درزی در هنگام کار نشان دهد.

فیلتر HEPA جعبه چقدر می تواند هوا را تمیز کند - راهنمای اندازه اتاق

نرخ تحویل هوای پاک (CADR) یک جعبه چهار فیلتر MERV 13 با یک فن 20 اینچی که با سرعت بالا کار می کند معمولاً در محدوده 400 تا 600 CFM برای ذرات دود قرار می گیرد، بسته به فن خاص و مارک فیلتر مورد استفاده. این به طور مطلوب با تصفیه کننده های هوای تجاری در محدوده قیمت 200 تا 500 دلار مقایسه می شود. تعداد تغییرات هوا در ساعت (ACH) به حجم اتاق بستگی دارد.

دستورالعمل های بهداشت عمومی به طور کلی حداقل 4-6 تغییر هوا در ساعت را برای کاهش موثر ذرات دود در فضاهای اشغال شده توصیه می کنند. جدول بالا نشان می دهد که یک تک خوش ساخت جعبه فیلتر HEPA این هدف را به راحتی در اتاق هایی تا حدود 900 فوت مربع با سقف های 8 فوتی به دست می آورد و در فضاهای کوچکتر به میزان قابل توجهی از آن فراتر می رود. برای مناطق نشیمن با پلان باز یا اتاق‌های بزرگ‌تر، ساخت دو واحد و قرار دادن آنها در مکان‌های مختلف درون فضا، کاهش ذرات یکنواخت‌تری را نسبت به یک واحد در مرکز ایجاد می‌کند.

افزودن کربن فعال برای از بین بردن بوی دود

فیلترهای HEPA و MERV 13 ذرات معلق را بسیار موثر جذب می‌کنند، اما آلاینده‌های گازی را جذب نمی‌کنند - ترکیبات آلی فرار (VOCs)، پیش‌سازهای مونوکسید کربن و ترکیبات معطر که بوی مشخص دود را می‌دهند و به اثرات فاز گاز سمی آن کمک می‌کنند. برای رفع بوی دود و همچنین ذرات، فیلتر کربن فعال را می توان در ساخت فیلتر جعبه گنجاند.

ساده ترین روش این است که قبل از مونتاژ، یک یا دو لایه از صفحات پیش فیلتر کربن فعال - که به صورت رول از تامین کنندگان HVAC موجود است - روی سطح بیرونی هر فیلتر MERV 13 قرار دهید. لایه کربن با عبور هوا ابتدا آلاینده های گازی را جذب می کند، در حالی که فیلتر MERV 13 پشت آن ذرات را جذب می کند. برخی از سازندگان از فیلترهای کوره کربنی MERV 13 به علاوه استفاده می کنند که هر دو لایه رسانه را در یک واحد فیلتر واحد ادغام می کند و ساخت و ساز را ساده می کند. برای محیط‌هایی با غلظت دود بالا، مانند اتاق‌های مجاور آتش‌سوزی‌های فعال یا خانه‌هایی که به طور منظم در معرض دود تنباکو قرار دارند، فیلتر کربن اختصاصی به طور معنی‌داری کیفیت کلی هوا را فراتر از آنچه که فیلتر ذرات به تنهایی به دست می‌آورد، بهبود می‌بخشد.

برنامه تعویض فیلتر و تعمیر و نگهداری مداوم

فیلتر HEPA جعبه ای به حداقل تعمیر و نگهداری نیاز دارد اما برای حفظ عملکرد خود نیاز به تعویض دوره ای فیلتر دارد. همانطور که ذرات دود روی محیط فیلتر انباشته می شوند، مقاومت جریان هوا به تدریج افزایش می یابد و فن به تدریج هوای کمتری را در مجموعه جابجا می کند - CADR را بدون هیچ نشانه قابل مشاهده ای مبنی بر کاهش عملکرد کاهش می دهد.

• بازرسی بصری: در فصل دود، هر دو تا چهار هفته یکبار، سطح بیرونی فیلترها را بررسی کنید. تغییر رنگ خاکستری یا قهوه ای شدید در سراسر صفحه فیلتر نشان دهنده بارگذاری ذرات قابل توجه است. فیلتر یکنواخت تیره که زمانی سفید یا خاکستری روشن بود ظرفیت باقیمانده را به میزان قابل توجهی کاهش داده است و باید به سرعت تعویض شود.
• بررسی جریان هوا: در حالی که با سرعت بالا کار می کنید، یک دستمال یا نوار کاغذ سبک وزن را نزدیک خروجی هوای تمیز فن نگه دارید. کاهش قابل توجه جریان هوا در مقایسه با زمانی که فیلترها جدید بودند، نشان دهنده افزایش مقاومت فیلتر در اثر بارگذاری است و نشان می دهد که تعویض آن انجام می شود.
• فاصله تعویض: تحت عملکرد مداوم در طول یک رویداد دود آتش سوزی با مقادیر AQI بالاتر از 150، ممکن است فیلترها ظرف یک تا سه هفته نیاز به تعویض داشته باشند. در طول دوره‌های دود متوسط ​​یا استفاده متناوب، فیلترهای مشابه ممکن است دو تا سه ماه دوام بیاورند. سعی نکنید فیلترهای MERV 13 را تمیز یا جاروبرقی بکشید - این به ماتریس فیبر آسیب می رساند و راندمان فیلتر را برای همیشه کاهش می دهد.
• نگهداری فن: هر بار که فیلترها را تعویض می کنید گرد و غبار انباشته شده را از پره ها و توری فن پاک کنید. گرد و غبار روی پره های فن باعث کاهش راندمان جریان هوا می شود و در نهایت می تواند باعث گرم شدن بیش از حد موتور شود. از یک پارچه مرطوب یا برس نرم استفاده کنید - هرگز آب را مستقیماً روی محفظه موتور فن یا قطعات الکتریکی اسپری نکنید.

نکات قرار دادن برای به حداکثر رساندن عملکرد تمیز کردن دود

جایی که فیلتر HEPA جعبه را در یک اتاق قرار می دهید به طور قابل توجهی بر میزان سریع و کامل کاهش غلظت ذرات دود تأثیر می گذارد. قرارگیری بهینه، گردش هوا را از طریق فیلتر به حداکثر می‌رساند و حجم هوای اتاق را که در مناطق مرده دور از الگوی ورودی فیلتر راکد می‌ماند، به حداقل می‌رساند.

• در صورت امکان در مرکز اتاق قرار دهید: یک مکان مرکزی به فیلتر اجازه می دهد تا هوا را از همه جهات به طور مساوی بکشد و فاصله ای که هر ذره باید قبل از رسیدن به ورودی فیلتر طی کند را به حداقل می رساند. قرار دادن گوشه یا دیوار، ورودی را از جهات مجاور محدود می کند و CADR موثر را با محدود کردن حجم هوایی که فیلتر می تواند در واحد زمان نمونه برداری کند، کاهش می دهد.
• صورت های مصرفی را شفاف نگه دارید: حداقل 12 اینچ فاصله را در اطراف هر چهار طرف فیلتر حفظ کنید. قرار دادن جعبه در مقابل دیوار، پشت مبلمان یا داخل کابینت به طور چشمگیری جریان هوا را به سمت فیلتر مسدود شده کاهش می دهد و عملکرد کلی را کاهش می دهد.
• خروجی هوای تمیز را به سمت مناطق اشغال شده قرار دهید: فن را طوری قرار دهید که هوای تمیز فیلتر شده به سمت مناطقی که افراد بیشترین زمان را در آن می گذرانند - قسمت های نشیمن، تخت ها، و محیط های کاری، منفجر شود. این امر حتی قبل از اینکه کل حجم هوای اتاق به غلظت ذرات کم برسد، یک منطقه هوای تمیز در اطراف سرنشینان ایجاد می کند.
• پنجره ها و درها را در هنگام دود بسته نگه دارید: فیلتر HEPA جعبه‌ای نمی‌تواند با نفوذ مداوم دود تازه همگام شود، اگر پنجره‌ها یا درها هوای خارج از منزل را فیلتر نشده باشند. در طول رویدادهای AQI بالا، نگه داشتن پوشش ساختمان تا حد عملی مهر و موم شده به فیلتر اجازه می دهد تا به تدریج غلظت ذرات داخل ساختمان را در عرض 30 تا 60 دقیقه پس از کار به سطوح ایمن کاهش دهد.