Filtry powietrza

Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN) zatwierdził w kwietniu 2012 r. nową normę dla przeciwpyłowych filtrów powietrza do wentylacji ogólnej, EN 779: 2012. Podczas gdy obowiązująca norma EN 779: 2002 oparta na pomiarach średniej skuteczności filtracji została szeroko zaakceptowana jako standard badań i klasyfikacji filtrów powietrza, zweryfikowana norma jest ponownie ważnym krokiem naprzód.

Norma EN 779: 2012 wprowadza klasyfikacje dla filtrów dokładnych od F7 do F9 opartą na minimalnej skuteczności filtracji (ME). ME jest zdefiniowane jako najniższa wartość separacji pyłu osiągana dla testowanych filtrów dla cząsteczek o wielkości 0.4 μm; początkowa skuteczność filtracji, skuteczność filtracji w czasie całego testu i skuteczność filtracji przy całkowitym rozładowaniu elektrostatycznym medium filtracyjnego. Filtry, które nie spełniają wymagań ME, utracą swoją oryginalną klasyfikację i automatycznie spadną o klasę lub niżej. Z tą zrewidowaną metodologią nowa norma EN 779 wskazuje ich negatywne oddziaływanie na Jakość Powietrza w Pomieszczeniach (IAQ - Indoor Air Quality) poprzez niewystarczającą skuteczność filtracji.

Pomimo faktu, że wiele filtrów powietrza wykazuje zgodną średnią skuteczność filtracji, część z nich traci funkcjonalność wychwytywania cząsteczek w czasie, przez co staję się bramą dla zanieczyszczeń pochodzących z powietrza w budynkach. Wraz z wprowadzeniem wymagań ME w normie EN 779: 2012 pojawiła się konieczność rozwoju filtrów dokładnych z podwyższoną skutecznością filtracji w ciągu całego cyklu użytkowania filtra.

Filtry dokładne wcześniej klasyfikowane jako F5 i F6 w normie EN 779: 2002 nie są potrzebują spełniać wymagań wartości ME w tej sytuacji. Aby wyraźnie odróżnić tą zmianę, te klasy filtracji zostały przemianowane na M5 i M6.

Tabela 1. Pokazuje zweryfikowaną klasyfikację zgodnie z normą EN 779: 2012.

¹⁾ Charakterystyka pyłów atmosferycznych jest bardzo zróżnicowana w porównaniu z syntetycznym pyłem użytym w testach. Z tego powodu wyniki badań nie stanowią podstawy do przewidywania żywotności. Rozładowanie elektrostatyczne medium filtracyjnego lub uwalnianie włókien z medium może mieć również negatywny wpływ na skuteczność filtracji.
²⁾ Minimalna skuteczność jest tutaj najniższą wartością skuteczności filtracji wśród początkowych poziomów skuteczności filtracji, skuteczności filtracji po rozładowaniu elektrostatycznym medium filtracyjnego , najniższego poziomu skuteczności filtracji zaobserwowanego w trakcie procedur testowych.

Opis metody

Poza czysto mechanicznym sposobem filtracji, użytkowanie elektretowych mediów filtracyjnych tzn. mediów z pasywnym ładunkiem elektrostatycznym na włóknach, jest opcją do podniesienia początkowego stanu skuteczności filtracji dla określonych cząsteczek powyżej i poniżej wymagań bez powodowania ujemnego efektu wzrostu oporów przepływu i towarzyszącego wzrostu spadku ciśnienia – to znaczy, powietrze jest filtrowane przy minimalnym zużyciu energii. W niektórych warunkach pracy np. wysoki poziom wilgotności albo oddziaływanie bardzo małych cząsteczek z procesów spalania lub mgły olejowej może wpłynąć na efekt rozładowania elektrostatycznego lub uwalniania ładunków elektrycznych w taki sposób, że obniża skuteczność filtracji w czasie operacyjnym filtra. Jeśli w filtrowanym powietrzu jest wystarczająco dużo pyłu efekt filtracji jest kompensowany przez efekt mechaniczny filtracji z powodu nagromadzenia pyłu w medium.

Niestety, niektórzy konkurenci na rynku oferują produkty, których efektywność filtracji jest prawie w całości oparta na efekcie elektrostatyczności, więc efekt osiągnięcia skuteczności filtracji nie jest osiągnięty trwale. Z tego powodu w normie z 2002 r. została wprowadzona dodatkowa metoda testowania filtrów pod względem stopnia wpływu elektrostatyczności na efektywność filtracji.

W nowej, zrewidowanej normie EN 779: 2012 ta metoda została już użyta jako miernik do klasyfikacji filtrów. W tym celu próbka medium filtracyjnego jest zanurzana w isopropanolu, suszona i sprawdzana pod względem skuteczności filtracji cząsteczek 0,4 μm. Celem użycia isopropanolu jest neutralizacja ładunków elektrostatycznych na włóknach. ME – minimalna skuteczność odpowiada najniższej wartości zmierzonej w czasie testu; skuteczności filtracji przed, w czasie i po obciążeniu jednostki filtracyjnej pyłem testowym oraz próbce materiału po zastosowaniu izopropanolu. Zmierzone wartości skuteczności filtracji są przypisywane do odpowiedniej klasy filtracji zgodnie z Tabelą 1.

Wprowadzenie wartości ME do części normy dotyczącej filtrów dokładnych zapobiegnie wprowadzaniu na rynek filtrów elektrostatycznie naładowanych pozorujących wysokie skuteczności filtracji, które wkrótce po użyciu w instalacji nie osiągają określanej klasy filtracji. Dzięki temu norma znacznie podniosła poprzeczkę w określeniu skuteczności filtracji przez co wpłynęła na ogólny standard jakości dla użytkownika systemu wentylacji budynków.

Wady i zalety

Nowa procedura badawcza jest przeprowadzana tylko na małej próbce medium filtracyjnego i nie jest w stanie ocenić jakości całego produktu lub jego charakterystyki technicznej, co może być bardziej znaczące dla jednostki filtracyjnej niż fakt czy medium filtracyjne jest naładowane elektrostatycznie i w jakim stopniu. W dodatku metoda ta nie pozwala na ocenę skuteczności filtracji pod względem jej wzrostu spowodowanej obciążeniem pyłowym. Znaczącym jest również fakt, że izopropanol jest w stanie skutecznie zdegradować chemicznie medium filtracyjne przez co nie jest one zdatne do jakichkolwiek dalszych testów.

W znormalizowanej procedurze testowej EN 779 odtwarzalne i porównywalne wyniki testów filtrów mogą być osiągane w laboratorium. Pomimo ogólnej akceptacji normy EN 779 opisanej powyżej ujawnia ona również swoje słabe strony. Jedną z nich jest ograniczenie pomiarów co do wielkości cząsteczki. Kolejną nie mniej ważną jest, że pył testowy (ASHRAE) nie odzwierciedla w wystarczający sposób pyłu atmosferycznego, więc jednostki filtracyjne będą pracowały różnie w warunkach laboratoryjnych i rzeczywistych. Ponadto, skład pyłu atmosferycznego może być bardzo różnorodny ze względu na lokalizację i czas użytkowania.

Filtry oparte na mediach filtracyjnych z włókien szklanych uwalniają mikroskopijnie małe fragmenty włókna szklanego, które są wdychane i od dawne podejrzewane o szkodliwość dla ludzkiego zdrowia. Te i inne zjawiska są określane jako „shedding” czyli uwalnianie. Zjawisko to wprawdzie jest określone w normie, ale tylko dla celów informacyjnych, bez określenia metod badawczych, nie wspominając o określeniu sposobu oceny tego efektu na klasyfikację filtracji.