Trong hệ thống HVAC công nghiệp, các cấp lọc thường được bố trí từ lọc thô để giữ bụi lớn và bảo vệ thiết bị, đến HEPA cho môi trường yêu cầu độ sạch cao và ULPA cho các ứng dụng cần kiểm soát hạt nghiêm ngặt hơn. Việc lựa chọn cấp lọc cần phù hợp với yêu cầu sản xuất và khả năng của hệ thống HVAC.
Do đó, các hệ thống AHU/ACU thường không sử dụng duy nhất một màng lọc mà bố trí nhiều tầng lọc nối tiếp. Mỗi tầng đảm nhận một nhiệm vụ khác nhau: lọc thô bảo vệ thiết bị và các bộ lọc phía sau, lọc tinh kiểm soát bụi mịn, trong khi HEPA hoặc ULPA được sử dụng ở những khu vực yêu cầu hiệu suất lọc cao hơn.
Vì vậy, việc lựa chọn và sử dụng các cấp lọc cần được xem xét đồng thời với yêu cầu chất lượng không khí, lưu lượng gió, tổn thất áp suất, khả năng của quạt và điều kiện vận hành thực tế. Cùng Hecosite tìm hiểu hệ thống lọc khí công nghiệp với lọc thô, HEPA và ULPA; vai trò từng cấp lọc và nguyên tắc lựa chọn phù hợp cho hệ thống HVAC nhà máy.
1. Hệ thống lọc khí công nghiệp trong HVAC là gì?
Trong phạm vi HVAC, hệ thống lọc khí công nghiệp là tập hợp các bộ lọc được bố trí trên đường cấp, hồi hoặc tuần hoàn không khí nhằm loại bỏ các hạt ô nhiễm trước khi không khí được đưa vào khu vực cần kiểm soát. Các bộ lọc có thể được lắp trực tiếp trong AHU/ACU, trên đường ống gió hoặc tại các thiết bị đầu cuối như HEPA Box, Fan Filter Unit (FFU), tùy thuộc vào cấu hình hệ thống.
Một hệ thống lọc được thiết kế phù hợp thường đáp ứng đồng thời một số mục tiêu:
- Hạn chế bụi và particulate đi vào khu vực sản xuất.
- Bảo vệ coil, quạt, đường ống và các thành phần của AHU khỏi bám bẩn.
- Giảm tải cho các cấp lọc hiệu suất cao phía sau.
- Hỗ trợ duy trì yêu cầu về độ sạch của phòng hoặc khu vực sản xuất.
- Kéo dài tuổi thọ bộ lọc HEPA/ULPA và tối ưu chi phí vận hành.
Cần phân biệt lọc khí trong HVAC với hệ thống hút bụi công nghiệp hoặc xử lý khí thải. Bộ lọc HVAC chủ yếu xử lý không khí thông gió và tuần hoàn ở nồng độ bụi tương đối thấp, trong khi các hệ thống hút bụi công nghệ có thể phải xử lý tải bụi lớn hơn nhiều phát sinh trực tiếp từ quá trình sản xuất. ASHRAE cũng phân biệt rõ nhóm bộ lọc HVAC với các hệ thống xử lý dòng khí công nghệ có nồng độ particulate cao.
2. Vì sao hệ thống HVAC thường sử dụng nhiều cấp lọc?
Một sai lầm phổ biến là cho rằng chỉ cần lắp HEPA có hiệu suất cao là có thể thay thế toàn bộ các cấp lọc trước đó. Trong thực tế, đưa toàn bộ lượng bụi từ không khí ngoài trời hoặc không khí hồi trực tiếp qua HEPA sẽ khiến bộ lọc nhanh tích bụi, chênh áp tăng và thời gian sử dụng giảm đáng kể.
Vì vậy, một hệ thống thường được tổ chức theo nguyên tắc:
- Không khí → Lọc thô → Lọc trung gian/lọc tinh → HEPA/ULPA → Khu vực yêu cầu kiểm soát
Trong đó:
- Lọc thô giữ các hạt lớn và bảo vệ thiết bị.
- Lọc tinh giảm tải bụi mịn trước cấp lọc cuối.
- HEPA/ULPA đảm nhiệm kiểm soát các hạt rất nhỏ trong những ứng dụng có yêu cầu cao.
ASHRAE khuyến nghị HEPA và ULPA cần được bảo vệ bằng các bộ tiền lọc để giảm tải bụi lên bộ lọc hiệu suất cao. Cách tiếp cận nhiều tầng không chỉ nâng cao hiệu quả lọc mà còn giúp cân bằng giữa độ sạch, tuổi thọ màng lọc, tổn thất áp suất và chi phí vận hành hệ thống.
3. Các cấp lọc khí phổ biến trong hệ thống HVAC công nghiệp
Bảng tham chiếu các cấp lọc thường gặp trong thiết bị & hệ thống HVAC:
| Nhóm lọc | Cấp lọc thường gặp | Vai trò điển hình | Hệ phân loại/tiêu chuẩn |
| Lọc thô | G3, G4 | Giữ bụi lớn, bảo vệ coil và cấp lọc sau | EN 779 cũ |
| Lọc trung gian / tinh | F7, F8, F9 | Kiểm soát bụi mịn hơn | EN 779 cũ |
| Lọc hiệu suất cao | H13, H14 | Lọc cuối trong nhiều ứng dụng phòng sạch | EN 1822 / ISO 29463 |
| Lọc siêu hiệu suất cao | U15, U16, U17 | Ứng dụng yêu cầu kiểm soát hạt rất cao | EN 1822 / ISO 29463 |
Chi tiết các cấp lọc như sau
3.1. Lọc thô Pre-filter
Lọc thô thường là tầng lọc đầu tiên mà dòng không khí đi qua. Nhiệm vụ chính của cấp lọc này không phải tạo ra độ sạch cao mà là giữ những hạt bụi tương đối lớn, sợi, côn trùng và các chất bẩn có thể nhanh chóng làm bẩn coil hoặc các bộ lọc phía sau.
Các dạng phổ biến gồm:
- Panel filter.
- Pleated filter.
- Synthetic filter.
- Một số dạng washable filter tùy thiết kế.
Trong các tài liệu và sản phẩm cũ, người dùng vẫn thường gặp cách gọi G3, G4 theo EN 779. Tuy nhiên, đối với bộ lọc thông gió nói chung, ISO 16890 sử dụng hệ phân loại dựa trên khả năng lọc các nhóm particulate matter thay vì tiếp tục sử dụng cách phân loại G/F trước đây. Lọc thô thường có tổn thất áp thấp hơn các cấp lọc phía sau và đóng vai trò quan trọng trong việc kéo dài tuổi thọ của toàn bộ filter bank.
3.2. Lọc trung gian và lọc tinh
Sau tầng lọc thô, những hệ thống yêu cầu chất lượng không khí cao hơn có thể sử dụng thêm lọc trung gian hoặc lọc tinh. Nhóm này có nhiệm vụ kiểm soát những hạt nhỏ hơn mà pre-filter không giữ được hiệu quả, đồng thời giảm tải cho HEPA nếu hệ thống có trang bị cấp lọc cuối.
Một số dạng filter thường gặp:
- Bag/Pocket filter.
- Pleated filter hiệu suất cao.
- Compact filter.
- V-bank filter.
Theo ISO 16890, các bộ lọc thông gió được đánh giá dựa trên hiệu suất đối với các nhóm hạt như:
- ISO Coarse
- ePM10
- ePM2.5
- ePM1
ISO 16890-1 thiết lập hệ thống phân loại dựa trên hiệu suất đối với particulate matter và áp dụng cho các bộ lọc thông gió có hiệu suất ePM1 nằm trong phạm vi của tiêu chuẩn. Trong thực tế tại Việt Nam, các tên gọi như F7, F8, F9 vẫn còn xuất hiện phổ biến trong hồ sơ kỹ thuật, catalogue và trao đổi thương mại. Đây là cách phân loại thuộc EN 779 trước đây. Eurovent lưu ý rằng hai hệ thống sử dụng phương pháp phân loại khác nhau, do đó không thể thực hiện phép chuyển đổi trực tiếp một-một. Ngay cả các bộ lọc cùng thuộc một lớp EN 779 cũng có thể cho kết quả ISO 16890 khác nhau.
3.3. Màng lọc HEPA
HEPA – High Efficiency Particulate Air là nhóm bộ lọc hiệu suất cao thường được sử dụng tại các môi trường yêu cầu kiểm soát particulate nghiêm ngặt hơn như:
- Phòng sạch.
- Nhà máy dược phẩm.
- Một số khu vực sản xuất thực phẩm.
- Bệnh viện và khu vực y tế đặc thù.
- Nhà máy điện tử.
- Laboratory.
- Một số dây chuyền sản xuất có độ nhạy cao với bụi.
HEPA không đơn thuần là phiên bản “lọc tinh hơn” của pre-filter. Đây là một nhóm bộ lọc có yêu cầu thử nghiệm và phân loại riêng. ISO 29463-1:2024 hiện quy định hệ thống phân loại, đánh giá hiệu suất, thử nghiệm và marking đối với bộ lọc hiệu suất cao.Trong thực tế HVAC và phòng sạch, hai cấp HEPA thường được nhắc đến là H13 và H14.
Theo tài liệu ASHRAE về clean spaces, HEPA thuộc nhóm H theo ISO 29463 và được đánh giá tại MPPS – Most Penetrating Particle Size, tức vùng kích thước hạt mà bộ lọc khó thu giữ nhất. Tuy nhiên, không nên hiểu rằng mọi phòng sạch đều bắt buộc phải sử dụng H14 hoặc cấp cao hơn. Cấp lọc cần được xác định dựa trên yêu cầu của phòng, quá trình sản xuất, tiêu chuẩn áp dụng và thiết kế HVAC.
3.4. Màng lọc ULPA
ULPA – Ultra Low Penetration Air – thuộc nhóm bộ lọc có hiệu suất cao hơn HEPA đối với particulate.
ULPA thường được xem xét trong những môi trường đòi hỏi mức kiểm soát hạt rất cao, chẳng hạn một số công đoạn:
- Sản xuất semiconductor.
- Vi điện tử.
- Quang học chính xác.
- Công nghệ cao.
- Các phòng sạch hoặc quy trình đặc biệt có giới hạn particulate rất nghiêm ngặt.
Theo ASHRAE, HEPA thuộc Group H còn ULPA thuộc Group U theo ISO 29463; hai nhóm đều được đánh giá hiệu suất tại MPPS. Điểm cần lưu ý là ULPA không mặc nhiên tốt hơn HEPA về mặt thiết kế hệ thống.
Hiệu suất lọc cao hơn thường đi kèm yêu cầu lớn hơn về:
- Diện tích media.
- Tổn thất áp suất.
- Khả năng của quạt.
- Độ kín của housing.
- Kiểm tra leakage.
- Chi phí đầu tư và thay thế.
Do đó, lựa chọn ULPA khi quy trình thực tế không yêu cầu có thể làm tăng chi phí và trở lực hệ thống mà không mang lại lợi ích tương ứng.
Xem thêm: [Lựa chọn cấp lọc HEPA/ULPA cho từng môi trường nhà máy]
4. Tiêu chuẩn phân loại bộ lọc cần biết
Khi đọc catalogue hoặc specification của hệ thống lọc khí HVAC, cần xác định rõ bộ lọc đang được đánh giá theo tiêu chuẩn nào.
ISO 16890 – Bộ lọc cho thông gió nói chung
ISO 16890 phân loại bộ lọc dựa trên hiệu suất đối với particulate matter, với các nhóm chính như ISO Coarse, ePM10, ePM2.5 và ePM1. Tính đến tháng 10/2026, ISO 16890-1:2016 vẫn là phiên bản được công bố, trong khi Edition 2 đang ở giai đoạn Final Draft International Standard và dự kiến thay thế phiên bản 2016.
ISO 29463 – Bộ lọc hiệu suất cao
ISO 29463 áp dụng cho các bộ lọc và vật liệu lọc hiệu suất cao. ISO 29463-1:2024 quy định việc phân loại, đánh giá hiệu suất, thử nghiệm và marking của nhóm filter này. Đây là hệ tiêu chuẩn quan trọng khi làm việc với EPA, HEPA và ULPA.
G4, F7, F9 có còn được sử dụng?
Các cách gọi G4, F7 hay F9 vẫn rất quen thuộc trong ngành HVAC, đặc biệt khi làm việc với hệ thống cũ. Tuy nhiên, khi thiết kế mới hoặc lựa chọn sản phẩm, nên ưu tiên kiểm tra:
- Tiêu chuẩn thử nghiệm.
- Hiệu suất thực tế.
- Lưu lượng danh định.
- Pressure drop.
- Kích thước filter.
- Điều kiện vận hành.
Thay vì chỉ dựa vào một tên cấp lọc cũ.
5. Một hệ thống HVAC cần bao nhiêu tầng lọc?
Không tồn tại một cấu hình lọc cố định phù hợp với mọi nhà máy. Một AHU phục vụ khu vực sản xuất thông thường có thể chỉ cần pre-filter kết hợp fine filter, trong khi hệ HVAC cho phòng sạch có thể cần thêm HEPA tại AHU hoặc terminal filter tại khu vực cấp gió. Ví dụ về nguyên tắc cấu hình:
Khu vực thông thường
- Pre-filter → Fine filter → AHU/Không gian sử dụng
Khu vực yêu cầu chất lượng không khí cao
- Pre-filter → Fine filter → High-efficiency filter → Không gian sử dụng
Phòng sạch
- Pre-filter → Intermediate/Fine filter → HEPA/ULPA → Phòng sạch
Đây chỉ là sơ đồ nguyên lý, không phải cấu hình mặc định. Số tầng lọc thực tế phải được xác định dựa trên:
- Yêu cầu về chất lượng không khí.
- Cấp sạch hoặc giới hạn particulate.
- Tiêu chuẩn áp dụng.
- Chất lượng không khí ngoài trời.
- Tải bụi phát sinh từ quá trình.
- Tỷ lệ gió tươi/gió hồi.
- Điều kiện vận hành AHU.
- Yêu cầu bảo vệ HEPA/ULPA.
Xem thêm: [Phân biệt màng lọc HEPA và ULPA]
6. Lựa chọn bộ lọc không nên chỉ dựa vào hiệu suất lọc
Một bộ lọc tốt không chỉ được đánh giá bằng tỷ lệ giữ bụi. ASHRAE xác định một số đặc tính quan trọng của bộ lọc particulate gồm khả năng loại bỏ hạt, trở lực dòng khí, tuổi thọ và chi phí vòng đời. Khi lựa chọn filter cho AHU/ACU, cần xem xét đồng thời các yếu tố sau.
Hiệu suất lọc
- Filter phải đáp ứng mức kiểm soát particulate cần thiết cho môi trường sử dụng.
- Không cần thiết lựa chọn cấp lọc cao hơn yêu cầu nếu việc này không mang lại lợi ích kỹ thuật tương ứng.
Lưu lượng và vận tốc qua filter
- Mỗi filter được thiết kế cho một phạm vi lưu lượng nhất định.
- Diện tích filter quá nhỏ so với lưu lượng có thể làm tăng face velocity và pressure drop, đồng thời ảnh hưởng tới khả năng chứa bụi cũng như tuổi thọ của filter.
Tổn thất áp suất
Khi không khí đi qua filter, hệ thống luôn phát sinh một mức trở lực nhất định.
Thông số cần quan tâm gồm:
- Initial pressure drop khi filter sạch.
- Pressure drop trong quá trình vận hành.
- Recommended/final pressure drop theo dữ liệu của nhà sản xuất.
Khả năng của quạt
Filter là một phần trong tổng trở lực mà quạt AHU phải thắng. Do đó, không thể nâng cấp từ một cấp lọc thông thường lên HEPA hoặc từ HEPA sang ULPA mà không kiểm tra lại khả năng đáp ứng lưu lượng và cột áp của quạt.
Khả năng bảo trì
Filter cần được bố trí sao cho có thể:
- Kiểm tra.
- Đo chênh áp.
- Tháo lắp.
- Thay thế.
- Vệ sinh khu vực filter bank.
Một cấp lọc phù hợp về lý thuyết nhưng khó bảo trì trong điều kiện thực tế có thể làm giảm độ tin cậy của hệ thống trong quá trình vận hành.
7. Màng lọc ảnh hưởng thế nào đến hoạt động của AHU?
Khi bụi tích tụ trên bề mặt và trong filter media, trở lực qua màng lọc thường tăng dần. Điều này làm thay đổi đặc tính của hệ thống:
- Màng lọc tích bụi → Pressure drop tăng → Tổng trở lực hệ thống tăng → Điểm làm việc của quạt thay đổi
Với hệ thống không có cơ chế duy trì lưu lượng, airflow có thể giảm. Với hệ thống sử dụng VFD và điều khiển constant airflow, quạt có thể phải tăng tốc để bù lại phần trở lực tăng thêm, từ đó làm tăng mức tiêu thụ năng lượng.
ASHRAE cũng lưu ý pressure drop của media filter thường tăng trong quá trình tích bụi và việc lựa chọn filter cần xem xét cả chi phí vận hành trong suốt vòng đời chứ không chỉ giá mua ban đầu. Đây là lý do việc lựa chọn cấp lọc cần được thực hiện ngay từ giai đoạn thiết kế AHU thay vì coi filter là một linh kiện có thể thay đổi độc lập.
8. Khi nào cần kiểm tra hoặc thay màng lọc?
Không nên sử dụng duy nhất thời gian vận hành, chẳng hạn “3 tháng thay một lần” hay “6 tháng thay một lần”, làm tiêu chí cho mọi hệ thống. Tốc độ bẩn của filter phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
- Nồng độ bụi ngoài trời.
- Thời gian vận hành.
- Lưu lượng gió.
- Diện tích filter.
- Hiệu quả của pre-filter.
- Vị trí cửa lấy gió tươi.
- Hoạt động sản xuất xung quanh.
- Mùa và điều kiện môi trường.
Một trong những thông số quan trọng cần theo dõi là chênh áp qua filter. ASHRAE cũng đề cập việc sử dụng manometer hoặc pressure gauge để theo dõi pressure drop qua filter bank và xác định thời điểm cần bảo trì.
Ngoài chênh áp, quá trình kiểm tra định kỳ cần chú ý:
- Tình trạng bề mặt filter.
- Gasket và độ kín.
- Hiện tượng bypass.
- Filter bị ẩm.
- Biến dạng khung.
- Phân bố bụi bất thường.
- Tình trạng các cấp lọc phía trước.
Nếu màng lọc liên tục bị tắc trong thời gian ngắn, nguyên nhân không nhất thiết nằm ở chất lượng filter. Vấn đề có thể xuất phát từ thiếu pre-filter, diện tích lọc không đủ, face velocity quá cao hoặc vị trí lấy gió ngoài không phù hợp.
Xem thêm: [4 sai lầm phổ biến khiến màng lọc AHU nhanh tắc nghẽn]
9. Nguyên tắc lựa chọn hệ thống lọc khí cho nhà máy
Có thể hình dung quá trình lựa chọn theo chuỗi:
Yêu cầu môi trường → Mức độ kiểm soát particulate → Cấp lọc → Cấu hình các tầng lọc → Pressure drop → Khả năng quạt → Vận hành & bảo trì
Thay vì bắt đầu bằng câu hỏi:
“Nên dùng H13 hay H14?”
Nên bắt đầu bằng:
“Khu vực này cần kiểm soát chất lượng không khí đến mức nào và tiêu chuẩn nào đang được áp dụng?”
Sau đó mới xác định cấp filter phù hợp.
Đối với những môi trường yêu cầu cao như phòng sạch, nhà máy dược, điện tử hoặc khu vực sản xuất đặc thù, việc lựa chọn còn cần đối chiếu với:
- User Requirement Specification (URS).
- Tiêu chuẩn ngành.
- Cấp sạch.
- Quy trình sản xuất.
- Risk assessment.
- Thiết kế HVAC tổng thể.
Kết luận
Hệ thống lọc khí công nghiệp trong HVAC không phải là một màng lọc đơn lẻ mà thường là sự kết hợp của nhiều tầng lọc có chức năng khác nhau. Lọc thô giúp loại bỏ bụi kích thước lớn và bảo vệ hệ thống; lọc tinh kiểm soát các particulate nhỏ hơn và giảm tải cho cấp lọc cuối; trong khi HEPA và ULPA được sử dụng tại những môi trường có yêu cầu kiểm soát hạt cao.
Tuy nhiên, hiệu suất lọc càng cao không đồng nghĩa với hệ thống càng tối ưu. Mỗi cấp lọc đều tạo ra trở lực đối với dòng khí. Vì vậy, một phương án phù hợp cần cân bằng giữa hiệu suất lọc, lưu lượng, pressure drop, khả năng quạt, tuổi thọ filter và yêu cầu thực tế của khu vực sử dụng. Đây cũng là cơ sở để lựa chọn đúng cấp lọc cho từng môi trường nhà máy và đảm bảo hệ thống HVAC hoạt động ổn định trong suốt vòng đời vận hành.