Norma ISO 16890 - Wprowadzenie

Wprowadzenie do normy ISO 16890 – nowe podejście do klasyfikacji filtrów

Ostatnia norma EN 779 została zaktualizowana w 2012 r. Opisuje procedurę testową, która została opracowana około 40 lat temu, gdzie wydajność filtrów jest oszacowywana na podstawie testów zatrzymania cząstek stałych przy użyciu syntetycznego aerozolu o jednolitej wielkość cząstek, a mianowicie 0,4 μm. Wyniki tych testów służą do przypisania filtrów do klas od M5 do F9. Filtry pyłu zgrubnego są klasyfikowane na podstawie procedury testowej wykorzystującej standardowy pył (ASHRAE).

Nowa norma ISO 16890 ma zastąpić normę EN 779 używaną do charakteryzowania skuteczność filtracji filtrów klasyfikowanych obecnie od G1 do F9. Ten nowy standard wprowadza inne podejście wobec obecnego standardu w zakresie metodologii klasyfikacji i dlatego będzie miał znaczący wpływ na rynek. W celu uszczegółowienia przyszłych korzyści i rozważenia wpływu na certyfikację filtrów cząsteczkowych powietrza zostały tutaj przedstawione główne zmiany, wprowadzone przez normę ISO 16890.

Wyraźniejszy związek między skutecznością filtra a jakością powietrza

Zgodnie z normą EN 779 wydajność filtracji filtrów powietrza ocenia się za pomocą syntetycznego pyłu laboratoryjnego (pył ASHRAE) tylko dla wielkości cząstek 0,4 mikrona (μm). Jednak widmo cząstek w powietrzu zewnętrznym jest znacznie szersze. Oznacza to, że duża część niebezpiecznych cząstek stałych nie jest brana pod uwagę podczas proces pomiaru. Kolejnym punktem krytyki w procedurach testowych EN 779 jest to, że w warunkach badań laboratoryjnych filtry osiągają wyższą wydajność przy rosnącym obciążeniu pyłem. W praktyce jednak, stopień skuteczności separacji filtra dla pyłu atmosferycznego pozostaje stały lub nawet nieznacznie maleje. Podsumowując, wydajność mierzona zgodnie z EN 779 nie odpowiada rzeczywistemu zachowaniu filtra. Ponadto, standard testu nie podaje informacji, które widmo cząstek jest separowane i w jakim stopniu.

Zatem obecny system umożliwia porównanie filtrów między sobą, ale nie jest łatwe ocenić skuteczność filtra w odniesieniu do jego wpływ na jakość powietrza. Z tej obserwacji zasugerowano, aby scharakteryzować filtry w odniesieniu do wskaźników, które były używane od kilku lat w dziedzinie jakości powietrza: cząstki stałe (PM); PM10, PM2.5 i PM1, które określają stężenia w powietrzu cząstek ciekłych lub stałych, a których średnica odpowiednio jest mniejsza niż 10, 2,5 i 1 μm. Wskaźniki te są wykorzystywane w wielu dziedzinach zdrowia i badaniach toksykologii oraz umożliwiają klasyfikację cząstek według ich niebezpieczeństwa:

  • Cząstki o średnicy większej niż 10 μm są zatrzymane przez górne drogi oddechowe i nie są wdychane
  • Cząstki o średnicy mniejszej niż 10 μm (PM10) mogą przeniknąć do oskrzeli
  • Cząstki o średnicy poniżej 2,5 μm (PM2,5) mogą przeniknąć do pęcherzyków płucnych
  • Cząstki o średnicy poniżej 1 μm (PM1) mogą przeniknąć przez barierę pęcherzykowo-kapilarną i dostać się do krwi

W nowym podejściu międzynarodowej normy ISO 16890 skuteczność filtra jest mierzona nie tylko sprawnością filtracji dla cząstek o średnicy 0,4 μm, ale jest szacowana dla całego spektrum rozmiarów cząstek i dlatego definiuje cztery nowe grupy filtrów w oparciu o wielkość cząstek pyłu:

  • ISO Coarse: oszacowania dla separacji nowego pyłu ISO A2
  • PM10 : dla wielkości cząstek ≤ 10 μm
  • PM2,5 : dla wielkości cząstek ≤ 2,5 μm
  • PM1 : dla wielkości cząstek ≤ 1 μm

Nowy standard ISO 16890 klasyfikuje filtry względem ich skuteczności filtracji dla tych różnych wielkości cząstek zgodnie z tabelą 1. Prefiks „e” oznacza „efficiency” - skuteczność. Aby zaliczyć się do każdej kategorii, filtr musi być w stanie wychwycić co najmniej 50% cząstek w tym zakresie wielkości. Filtry wychwytujące mniej niż 50% pyłu PM10 trafiają do grupy  ISO Coarse - filtrów zgrubnych.

Jednakże nie wszystkie produkty w grupie filtrów będą takie same. W informacji dotyczącej produktów i raportach z badań filtra, skuteczność filtra będzie szczegółowo opisana obok grupy filtrów, więc prawdopodobnie zobaczysz takie opisy filtrów jak ePM2,5 60% lub ePM1 95%. Oznacza to po prostu, że pierwszy filtr zapewnia wydajność 60% dla wielkości cząstek ≤ 2,5 μm.  a drugi filtr jest sprawny w 95% dla wielkości cząstek ≤ 1 μm. Efektywność jest zaokrąglana do najbliższych 5%, więc nie powinieneś spotykać na przykład żadnych produktów wymienionych jako ePM10 89%.

Tabela 1. Klasyfikacja filtrów zgodnie z ISO 16890-1

Klasyfikacja filtrów zgodnie z ISO 16890-1

Procedura testowania filtra wg ISO 16890

Procedura testowania nowej normy ISO 16890 rozpoczyna się od wytyczenia krzywej skuteczności frakcyjnej filtra powietrza w zakresie wielkości cząstek 0,3 do 10 mikronów. Zgodnie z normą proces badania obejmuje tylko w pełni zmontowane filtry. Potem filtr poddaje się działaniu oparom izopropanolu, aby ocenić wpływ mechanizmu elektrostatyczności na zatrzymanie cząstek, po których mierzona jest krzywa skuteczności frakcyjnej jeszcze raz. Od wartości średniej obu krzywych skuteczności frakcyjnej, obliczane są skuteczności dla ePM1 zakres wielkości cząstek do 1 mikrona, ePM2,5 dla zakresu wielkości cząstek do 2,5 mikrona i ePM10 dla cząstki zakres wielkości do 10 mikronów. Dodatkowo, minimalne skuteczności ePM1 min i ePM2,5 min są obliczane na podstawie krzywej skuteczności frakcyjnej mierzonej po ekspozycji na izopropanol. W oparciu o te wartości skuteczności filtracji, filtry są dzielone na cztery grupy. Warunkiem wstępnym dla każdej grupy jest to, że filtr przechwytuje co najmniej 50% odpowiedniego zakres wielkości cząstek. Jeśli na przykład filtr, wychwytuje ponad 50% cząstek PM1, zostanie zakwalifikowany jako filtr ISO ePM1. Odpowiednio raportowana skuteczność filtracji jest zaokrąglana do najbliższych 5% w górę i w dół. W rezultacie w przyszłości klasy filtracji w ścisłym znaczeniu tego słowa normy EN 779 lub ASHRAE 52.2 nie będą już istnieć. Obok filtrów drobnego pyłu, nową normę ISO oszacowuje się również gruboziarniste filtry pyłowe jako ISO Coarse: to znaczy filtry, które wychwytują mniej niż 50% cząstek PM10.

Dzięki tej normie filtr może mieć aż cztery klasy wydajności, jeśli osiągnie co najmniej 50% w kategorii ePMx. Przykładowo, filtr klasy ISO ePM1 85% może być jednocześnie sklasyfikowany jako ISO ePM10 95%. Norma przewiduje jednak, że należy wybrać i zadeklarować jedną klasę filtracyjną (najlepiej tą, dla której uzyskano pozytywny wynik z pyłem o najniższej wielkości) i tylko ta klasyfikacja ma znaleźć się na etykiecie filtra. Pozostałe wyniki - skuteczności uzyskane dla innych grup ePMx należy umieścić w raporcie podsumowującym, w którym powinny się znaleźć również wartości minimalne ePM1 min oraz ePM2,5 min.

Różnice pomiędzy EN 779: 2012 i ISO 16890

Różnice pomiędzy EN 779 2012 i ISO 16890

Znaczenie praktyczne ISO 16890

Cząstki stałe to nie tylko jeden rozmiar. Cząstki stałe to mieszanina zanieczyszczeń, która pochodzi z różnych źródeł. Pośród naturalnych źródeł cząstek stałych materii można wyliczyć głównie pyłki, zarodniki grzybów i pył z procesów erozyjnych. Ze względu na stosunkowo dużą średnicę cząstek około 10 mikronów, są one zazwyczaj widoczne gołym okiem. Znacznie bardziej niebezpiecznymi są drobne cząstki o wielkości 0,3 mikrona, za generowanie których odpowiada głównie ruch pojazdów silnikowych, emisje przemysłowe, ogrzewanie budynków i rolnictwo. Ponadto, lokalizacja twojego systemu i warunki klimatyczne mają duży wpływ na otaczające powietrze. To z kolei oznacza, że najbardziej wydajne rozwiązanie filtracyjne dla twojego systemu i procesów mogą się znacznie różnić. Norma ISO 16890 wykorzystuje te same parametry oceny jak Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) i inne organy ds. ochrony środowiska. Większość krajów udostępnia obecnie pomiary poziomów jakości powietrza w swoich granicach, które są łatwo dostępne w internecie. To znaczy, że po kilku kliknięciach można wyświetlić bieżący i historyczny poziom PM w twoim lokalnym środowisku. To jest zwykle bardzo dobra podstawa do scharakteryzowania rzeczywistego zanieczyszczenia pyłem. Posiadając te informacje można określić, jakiego poziomu filtracji potrzebujesz, aby osiągnąć bezpieczny poziom cząstek  w budynku. Światowa Organizacja Zdrowia zaleca bezpieczne poziomy PM10 i PM2,5 odpowiednio na poziomie 20 μg/m3 i 10 μg/m3, więc zaleca się używanie tych danych jako linii bazowej. Z filtrami cząstek PM1 jest nieco inaczej, ponieważ zwykle są stosowane do ochrony szczególnych procesów, więc poziom jakości powietrza powinien być zgodny z wymaganiami tego zastosowania. Podsumowując. W przeciwieństwie do starej normy EN 779 procedura testowa filtrów w normie ISO 16890 uwzględnia rzeczywistą wielkość zanieczyszczeń powietrza. Bazując na tych parametrach oraz w oparciu o wytyczne WHO można będzie w łatwiejszy sposób wybrać odpowiedni do zastosowania filtr powietrza.

Wybór optymalnego filtra

  1. Aby określić jakość powietrza lokalizacji, określamy aktualne dane najbliższej stacji pomiaru zanieczyszczeń powietrza za pośrednictwem strony internetowej.
  2. Załóżmy, że roczna średnia wartość zawartości cząstek stałych PM10  w powietrzu wynosi 35 μg/m3.
  3. Jeżeli zastosujemy filtr ISO ePM10 80%, to oznacza, że pozwoli na przeniknięcie maksymalnie 20% cząstek pyłu PM10.
  4. Obliczenia dają wynik, że średnia wartość koncentracji pyłu po filtracji zostanie zmniejszona do 7 μg/m3.

Porównanie klasyfikacji wg norm:

EN 779: 2012, ASHRAE 52.2, ISO 16890

Porównanie klasyfikacji wg norm EN 779: 2012, ASHRAE 52.2, ISO 16890