หลักการกรองอากาศ

          ปัจจุบันเทคโนโลยีในการกรองอากาศ เพื่อคุณภาพของอากาศที่สะอาดและลดความเสี่ยงต่อการเกิดโรคเกี่ยวกับระบบทางเดินหายใจจากสิ่งปนเปื้อนในอากาศ เริ่มมีบทบาทมากขึ้นในชีวิตประจำวันของคนเรา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปัจจุบันมีการนิยมใช้แผ่นกรองอากาศ ซึ่งแผ่นกรองอากาศได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ทั้งในการประยุกต์ใช้งาน เช่น ห้องสะอาดในโรงงานยา ห้องสะอาดใน โรงงานอิเล็คโทรนิกส์ ฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ ห้องพ่นสี อบสีในโรงงานผลิตรถยนต์ ในเครื่องปรับอากาศขนาดเล็กและ ขนาดใหญ่ และยังมีการใช้เฉพาะทาง เช่น โรงไฟฟ้า

            หลักการกรองอากาศ แผ่นกรองอากาศที่ดีจะต้องมีประสิทธิภาพการกรองที่เหมาะสมกับการใช้งานในแต่ละประเภท และมีความสามารถในการกักเก็บฝุ่นสูง เพื่อยืดอายุการใช้งานที่นานและมีความค่าความต้านทานของอากาศต่ำ (Pressure drop) ทฤษฎีการจับฝุ่นของแผ่นกรองอากาศในการออกแบบแผ่นกรองอากาศนั้น จะมีความต้านทานต่อการไหลของอากาศสูงมาก ซึ่งต้องใช้พัดลมที่ทําความดันได้มากๆ เพื่อเอาชนะความต้านทานอากาศ ของแผ่นกรองนี้ทําให้สิ้นเปลืองพลังงาน ดังนั้นการกรองแบบแผ่นกรองนั้นจึงมีหลักการอยู่หลายแบบขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการใช้งาน ซึ่งหลักการใหญ่ๆ คือ หลักทางกล (Mechanical) สามารถแยกย่อยได้อีก 4 วิธี ดังภาพ

  1. Straining: การดักจับฝุ่นโดยวิธีนี้จะเกิดขึ้นได้เมื่อสิ่งปนเปื้อนมีขนาดใหญ่กว่าช่องว่างระหว่างเส้นใย ในทางปฏิบัติวิธีนี้จะให้ประสิทธิภาพในการกรองที่ต่ำมาก เนื่องจากขนาดของสิ่งปนเปื้อนที่แขวนลอยในอากาศ ส่วนใหญ่ จะมีขนาดเล็กกว่าช่องว่างระหว่างเส้นใยของแผ่นกรอง และวิธีนี้จะใช้ดีก็ต่อเมื่อสิ่งปนเปื้อน มีขนาดใหญ่ กว่า 10 ไมครอนขึ้นไป ตัวอย่างแผ่นกรองอากาศที่อาศัยหลักการนี้ในการกรองฝุ่นละออง เช่น แผ่นกรองอากาศ ชนิดอลูมิเนียม และแผ่นกรองอากาศชนิดตาข่ายในเครื่องปรับอากาศขนาดเล็กทั่วไป
  2. Inertia: วิธีนี้จะใช้ได้ดีกับสิ่งปนเปื้อนที่มีขนาดใหญ่ (ตั้งแต่ 5 ไมครอนขึ้นไป) และสามารถทําได้โดย การส่งลม (อากาศ) ที่มีสิ่งปนเปื้อนอยู่ ให้ไหลผ่านแผ่นกรอง สิ่งปนเปื้อนที่มีขนาดใหญ่จะเคลื่อนที่ไปตามกระแสลม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว และมีแรงเฉื่อยและไม่สามารถเลี้ยวหลบเส้นใยของแผ่นกรองได้เช่นเดียวกับอากาศ จึงพุ่งชนและติดอยู่กับเส้น ใยของแผ่นกรองอากาศ
  3. Interception: วิธีนี้จะใช้กับสิ่งปนเปื้อนที่มีขนาดประมาณ 0.3-3 ไมครอน และมีหลักการทํางานคล้ายๆกับวิธี Inertia คือสิ่งปนเปื้อนจะเคลื่อนที่ตามการไหลของกระแสลม (อากาศ) และด้วยขนาดที่เล็ก สิ่งปนเปื้อนนี้จะสามารถ เคลื่อนที่หลบเส้นใยของแผ่นกรองตามการเคลื่อนที่ของอากาศได้บ้าง ฝุ่นละอองก็จะมีโอกาสสัมผัสกับเส้นใยของแผ่นกรองอากาศ แทนการพุ่งชน
  4. Diffusion: สิ่งปนเปื้อนในอากาศที่มีขนาดเล็กกว่า 0.3 ไมครอน จะมีคุณสมบัติการเคลื่อนที่คล้ายกับอากาศมากกว่าการเคลื่อนที่ของอนุภาคโดยทั่วไป ซึ่งการเคลื่อนที่นี้จะไม่มีทิศทางแน่นอน และไม่เคลื่อนที่ตามการเคลื่อนที่ (ไหล) ของอากาศ โอกาสที่สิ่งปนเปื้อนที่มีขนาดเล็กๆนี้จะเคลื่อนที่เข้าสัมผัสและดูดติดอยู่กับแผ่นกรองได้ดีด้วยแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล

รูปที่ 1 หลักการกรองอากาศทางกล