Zadaniem wentylacji jest zapewnienie dopływu świeżego powietrza do pomieszczenia oraz usuwanie powietrza zużytego. Podstawową funkcją wentylacji jest filtracja powietrza, która ma na celu eliminację z powietrza nawiewanego / wywiewanego wszelkiego typu szkodliwych wtrąceń. Negatywnymi skutkami „braku” odpowiedniej filtracji powietrza będą dla użytkowników pomieszczeń: ból głowy, szybkie męczenie organizmu, podrażnione błony śluzowe czy wręcz choroby układu oddechowego. Aby zatem wyeliminować szkodliwe wtrącenia (kurz, pył czy nawet alergeny) musimy prawidłowo zaprojektować proces filtracji powietrza. 

Filtr jest urządzeniem, które separuje cząsteczki stałe z przepływającego przez niego powietrza. Jego skuteczność określamy klasą filtracji – obecnie ogólnie stosowanym (w Polsce i Europie) standardem jest norma PN-EN 779 (tabela 1.).

Natomiast już klasy filtracji wg ASHRAE (obowiązujące w USA) nie są zgodne z powyższymi. Nowe podejście do klasyfikacji filtrów powietrza formułowane przez International Organisation of Standarisation (ISO) ma być uniwersalne w skali całegoświata. Przewiduje się, że nowy standard wejdzie jako norma europejska na początku drugiego kwartału 2017 roku, natomiast jako samodzielny standard miałby obowiązywać od początku ostatniego kwartału 2018. To także koniec jednoczesnego obowiązywania poprzedniego i nowego standardu, a co za tym idzie, pełna adaptacja wszelkich norm i rozporządzeń zgodnie z nowym punktem widzenia.

Jaki jest nowy punkt widzenia?

Nowy standard skupia się na cząstkach materialnych (pyłu zawieszonego) i określa zdolność jaką dany filtr ma, aby te cząstki oddzielić od przepływającego powietrza. Particulate Matter zwane dalej PM definiujemy wprost jako stałe lub ciekłe cząstki zawieszone w powietrzu. Wielkości cząstki zostały zdefiniowane m.in. na podstawie badań nad szkodliwością dla zdrowia cząstek wdychanych z powietrza. Definiujemy trzy typowe wielkości PM₁₀, PM_2,5 i PM₁. Zarówno EPA (Environmental Protection Agency), WHO (World Health Organization), jak i Unia Europejska definiują PM₁₀ jako cząstkę materialną, pył, przechodzący (z 50% sprawnością) przez otwór sortujący o średnicy aerodynamicznej do 10 mikrometrów. Definicja PM_2,5 i PM₁ jest analogiczna do poprzedniej z tą różnicą, że zmienia się średnica aerodynamiczna otworu przelotowego. Do powyższej definicji należy przywołać EN 12341 jako standard próbkowania i pomiaru cząstek PM₁₀. Zasada pomiaru opiera się na gromadzeniu w filtrze frakcji PM₁₀ pyłu zawieszonego otoczenia oraz określania jego masy. W uproszczeniu przyjmuje się, że PM₁₀ to cząstka mniejsza lub równa 10 μm. I tak definiujemy trzy charakterystyczne wielkości cząstek materialnych:

Ujednolicenie standardu definicji klasy filtracji w dobie globalizacji ma za zadanie wprowadzić wspólną metodę badań i klasyfikacji filtrów powietrza w odniesieniu do ich efektywności w usuwaniu cząstek stałych z powietrza. Obecne standardy (m.in. Europejski i Amerykański) stosują zupełnie różne podejścia, których nie sposób porównać. Nowy standard ISO 16890 ustanawia system klasyfikacji efektywności filtrów powietrza do wentylacji ogólnej w oparciu o zdolność separowania cząstek materialnych PM₁₀, PM_2,5 oraz PM₁.

Rys. 1. Wykres znormalizowanego rozkładu wielkości cząstki materialnej

 Zapewnia także przegląd procedur testowych oraz określa ogólne wymagania dotyczące oceny i znakowania filtrów, jak również do dokumentowania wyników badań. Metoda opisana w normie stosuje się do natężenia przepływu powietrza pomiędzy 0,25 m3/s i 1,5 m3/s, odwołując się do nominalnej powierzchni czołowej 610 mm x 610 mm. Efektywność filtracji zdefiniowana jest w sposób przedstawiony w tabeli 3.

Aby zniwelować fakt, że filtry mogą mieć różny stopień efektywności w zależności od stopnia jego zabrudzenia, przeprowadza się następującą procedurę: ƒƒ

• Bada się skuteczność początkową filtra.
• ƒƒ Przeprowadza się proces elektrostatycznego rozładowania filtra.
• ƒƒ Bada się skuteczność filtracji po rozładowaniu filtra która jest zdefiniowana jako minimalna efektywność frakcyjna filtra. ƒƒ
• Obliczana jest średnią między początkową a minimalną efektywnością frakcyjną.

Rys. 2. Wykres efektywności wychwytywania cząstek od wielkości cząstki

Aby sklasyfikować filtr do jednej z poniższych grup ePMX,min posługujemy się wartościami ePM₁₀, ePM_2,5, ePM₁ oraz sprawnością zatrzymania cząstki przechodzącej przez otwór sortujący [%]. Po tak przeprowadzonej ocenie filtra mamy wynik w przykładowej postaci: ePM₁[55%]

Powyższa klasyfikacja mówi nam, że filtr zatrzyma z 55% skutecznością cząstki materialne o wielkości od 0,3 do 1 μm. Przy czym, aby filtr został zakwalifikowany jako ePM₁ wymaga się, aby jego skuteczność zarówno początkowa jak i po rozładowaniu wynosiła przynajmniej 50% (dla cząstek o wielkości 0,3÷1 μm). Analogicznie jest w sytuacji ePM_2,5, natomiast dla ePM₁₀ wymagana jest jedynie sprawność początkowa nie mniejsza niż 50%.

Różnice jaką otrzymujemy w klasyfikacji pokazuje tabela 4.

Co otrzymujemy?

Nowa klasyfikacja efektywności klas filtracji mówi nam wiele więcej o samej sprawności procesu „wyławiania” cząstek materialnych z przepływającego powietrza. Natomiast niesie ze sobą pułapki w takiej postaci, że fizycznie taki sam filtr może być sklasyfikowany np. jako ePM1[50%] oraz ePM2,5[75%], a do producenta należeć będzie obowiązek jednoznacznego etykietowania wyrobu. Poza tym, powstaje konieczność dostosowania wszystkich dokumentów, które powołują się na klasę filtracji (np.: PN-EN 1886, DIN 1946-4, VDI6022).

FRAPOL Sp. z o.o.
ul. Mierzeja Wiślana 8
30-832 Kraków
tel.: +48 12 653 27 66
fax: +48 12 653 27 89
www.frapol.com.pl

Kazimierz SZYBIŃSKI
– Zastępcy Dyrektora Technicznego,
Frapol Sp. z o.o.