ZKUŠEBÍ POSTUPY PRO VZDUCHOVÉ FILTRY E 779 E 1822 Pro hodnocení a specifikaci vzduchových filtrů se v Evropě osvědčilo rozdělení do tříd filtrace. Klasifikace se vádí na základě výkonu odlučování filtru dle platných evropských norem. K tomu používané zkušební postupy jsou normovány filtry hrubý a jemný prach (E 779) a filtry (E 1822).
Zkušební postupy vzduchové filtry Druhy zkoušek Rozlišujeme mezi typovou zkouškou a zkouškou ve výrobním závodě. Typová zkouška filtru se vádí vhodným normovaným postupem odpovídajícím danému filtru (viz tabulka 2). Testovaný filtr přitom musí být reprezentativní určitou konstrukční řadu. Tato podmínka je považována za splněnou, má-li testovaný kus s danou konstrukční řadou identické následující znaky: popis 1), hloubku filtračního složence ve směru udění vzduchu a rychlost udění filtračním médiem. Ostatní znaky testovaného kusu se mohou lišit, např. velikost a tvar náběhové plochy. Typové zkoušky mohou vádět všechny autorizované zkušebny akreditované dle E ISO/IEC 17025 (dříve DI E 45000). Jako základ zařazení do třídy slouží platný zkušební atest některé z těchto zkušeben, který musí zahrnovat jednoznačný popis testovaného duktu, podmínky zkoušky i výsledky zkoušky. Typové zkoušky jsou účelné filtry hrubý a zejména jemný prach. Zkouška ve výrobním závodě se vztahuje na filtry, které nemají typové zkoušky, nebo filtry, které musí být podle platných norem podrobeny individuální zkoušce (např. HEPA a ULPA filtry). Pokud zkušební zařízení u výrobce filtrů odpovídají platným normám, zkouška byla vedena podle platné normy a je u výrobce implementován systém managementu jakosti dle ISO 9000, může být zařazení filtrů do normovaných tříd filtrace vedeno také na základě zkoušek ve výrobním závodě. Zkoušky ve výrobním závodě se vádějí na zkušebním zařízení výrobce. Jako základ zařazení do tříd slouží zkušební atest, který zahrnuje jednoznačný popis testovaného duktu, podmínky zkoušky i výsledky zkoušky. O možném uznání těchto zkoušek rozhoduje kupující na výhradní vlastní zodpovědnost. Zkušební postupy a klasifikace vzduchových filtrů Zařazení vzduchových filtrů do skupin a tříd (tabulka 2) se vádí na základě výsledků měření výkonu odlučování, které se dosahují normovanými zkušebními postupy, které jsou krátce popsány dále v textu. Podrobné a závazné informace je nutno převzít z relevantních norem. Skupina je definována na základě jednotného postupu měření a stejných parametrů zkoušky. Třída je definována na základě jedné (dolní) mezní hodnoty nebo dvou (dolní a horní) mezních hodnot výkon odlučování filtru ve vztahu k postupu měření skupiny, který náleží příslušné třídě. Skupina G: hrubý prach Třídy G1 - G4 Gravimetrická zkušební metoda dle E 779 2) stanovení stupně odloučení: ěkolikanásobné poprášení testovaného kusu známým množstvím standardizovaného umělého zkušebního prachu 3) v udícím vzduchu až po maximální koncovou tlakovou ztrátu 250 Pa. Stanovení stupně odloučení na základě poměrů hmot zvážením aerosolového filtru následně zařazeného za testovaný kus. Ze všech jednotlivých měření se vypočte střední stupeň odloučení (A m ). Skupina F: jemný prach Třídy F5 - F9 Zkušební metoda založená na změně zabarvení dle E 779 2) stanovení stupně účinnosti: ěkolikanásobné měření frakčního stupně účinnosti DEHS-aerosolem (0,2-3,0 μm) v čistém vzduchu. Testovaný kus se po prvním měření v novém stavu zatíží známým množstvím standardizovaného syntetického zkušebního prachu 3) a poté se opět vede stanovení frakčního stupně účinnosti, a to až do dosažení koncové tlakové ztráty 450 Pa. Měření frakčního stupně účinnosti se vádí pomocí laserového počítače částic nejméně 5 oblastí velikostí částic. Zařazení filtrů do tříd se vádí na základě středního stupně účinnosti (E m ) částice o velikosti 0,4 μm, vypočteného ze všech jednotlivých měření. Dodatečně se měří stupeň účinnosti vyprázdněného filtračního média částice 0,4 μm. Skupina H: HEPA filtry Třídy H10 - H14 Třídy H10-H12 nezkoušeny na netěsnost Třídy H13 a H14 zkoušeny pomocí Scanningu nebo vizuálně 4) na vyloučení netěsnosti. Zkušební metoda viz skupina U. Skupina U: ULPA filtry Třídy U15 - U17 Zkoušeny na vyloučení netěsnosti pomocí Scanningu. Zkušební metoda dle E 1822 5). Zkouška se vádí na neznečistěných filtrech pomocí kapalného zkušebního aerosolu (např. DEHS), na základě naměřených hodnot průměr částic odpovídající maximálnímu činiteli stupu (tzv. MPPS): V prvním kroku testování se zjistí na plochých vzorkách filtračního média velikost částic, při které se dosáhne maximálního činitele stupu (MPPS). ásledující posouzení a klasifikace filtru se potom vede už jenom MPPS. V druhém kroku se změří integrální činitel stupu D i MPPS (zjištěný přes výstupní plochu) a tlaková ztráta filtru, obojí při jmenovitém objemovém průtoku. Ve třetím kroku se při jmenovitém průtoku vzduchu zjistí lokální činitel stupu D L (= penetrace v místě netěsnosti) MPPS přes celou výstupní plochu filtru i jeho rám (metoda Scanningu). Pro filtry tříd H13 a vyšší přitom nesmí lokální činitel stupu D L pětinásobně překročit hodnotu maximálního integrálního činitele stupu Di příslušné třídy (D L < 5x D i ). Pro klasifikaci filtru nesmějí být překročeny mezní hodnoty integrální a lokální činitel stupu příslušné třídy. 2
Tabulka 1 Třídy, vlastnosti a typické příklady použití Skupina Třída Vlastnosti na příkladu Doporučení použití Typ filtru KS filtrů filtrace odloučených látek vzduchových filtrů orma G hrubý prach G1 G2 Listy Hmyz Textilní vlákna Písek Létavý popílek Vodní kapky Vlasy Pouze nejjednodušší použití (např. jako ochrana před hmyzem) KS PL KS GLAS Z KS PR KS MA Filtrační média Účinné částice > 10 μm E 779 G3 G4 Květní pyl Pyl Mlha Odvodní vzduch ze stříkacích kabin a kuchyní Ochrana ti znečištění klimatizačních a kompaktních přístrojů (např. okenní klimatizace, ventilátory) Předfiltry filtrační třídy F7 až F8 (nutné pouze u silně znečištěného vstupního vzduchu) Předfiltry a filtry cirkulujícího vzduchu zařízení civilní ochrany KS PAK 25, 35 KS GLAS Z KS W KS GT KS PR KS PL Filtrační média KS MA F jemný prach Účinné částice > 1 μm F5 F6 Výtrusy Cementový prach (hrubá frakce) Částice, které způsobují skvrny nebo usazování prachu Větší bakterie Zárodky na nosných částicích PM 10 prach venkovního vzduchu story s nejnižšími požadavky (např. dílenské haly, skladovací story, garáže) Předfiltry třídy filtrace F8 a F9 venkovního vzduchu story s nízkými požadavky (např. dejní story, určité výrobní story) Předfiltry třídy filtrace F9 a H10 odvodního vzduchu před výměníky tepla KS PAK 45, 55 KS W KS PAK AST Filtrační média KS PAK 62 KS W, KS MPP KS GT -P E 779 F7 F8 ahromaděné saze Tzv. prach cházející plícemi PM 2,5 prach Cementový prach (jemná frakce) cirkulujícího vzduchu ve větracích centrálách Koncové filtry v klimatizačních zařízeních střední nároky, např. obchodní domy, kanceláře a určité výrobní story Předfiltry třídy filtrace H11 a H12 KS PAK 85, 95 KS W, KS MPP KS GLAS C -P F8 F9 Tabákový kouř (hrubá frakce) Kouř kysličníků kovů (hrubá frakce) Olejový kouř Bakterie Koncové filtry v klimatizačních zařízeních vyšší nároky, např. kanceláře, výrobní story, rozvodné centrály, laboratoře Zařízení vnějšího vzduchu v nemocnicích Centrály výpočetní techniky Předfiltry třídy filtrace H13, H14 Předfiltry adsorpční filtry (např. filtry s aktivním uhlím) Předfiltry ve farmaceutickém průmyslu (dbát na certifikační předpisy) KS PAK 95, 98 JP- blau PB- /V- /P- blau -P KS MPP 3
Skupina Třída Vlastnosti na příkladu Doporučení použití Typ filtru KS filtrů filtrace odloučených látek vzduchových filtrů orma H H a U, účinné částice > 0,01 μm E 1822 H10 H11 H12 H13 Zárodky Tabákový kouř Kouř kysličníků kovů Viry na nosných částicích Saze Olejový kouř ve stavu vzniku Aerosoly Radioaktivní aerosoly Zbytky výparů z mořské soli Koncové filtry story s vysokými požadavky (např. laboratoře a nemocnice) Koncové filtry čisté story tříd > ISO 7 ve farmaceutickém, potravinářském, optickém průmyslu a v průmyslu lehkého strojírenství Koncové filtry nemocnice s vyššími požadavky, avšak bez předpisu zkoušky netěsností Koncové filtry story v potravinářském, elektronickém, farmaceutickém a fóliovém průmyslu odvodního vzduchu v zařízeních jaderné techniky Koncové filtry čisté story tříd > ISO 5 Koncové filtry v zařízeních civilní ochrany PL-R, CR -P G, KS MIKRO S PB-/V-/P-rot PB-/V-/P-gelb CR, G JK-S / JG-S PB-glas V-glas / P-glas PL-S, KS MIKRO S H14 Aerosoly Viry Koncové filtry čisté story tříd > ISO 4 Koncové filtry farmaceutický průmysl a nemocnice s nejvyššími požadavky a předpisem zkoušky netěsností CR G CRM KS MIKRO S U E 1822 U15 U16 U17 Aerosoly Koncové filtry čisté story tříd > ISO 3 Koncové filtry čisté story tříd > ISO 2 Koncové filtry čisté story tříd > ISO 1 CR, CRM,, G JM, CR, CRM, G A adsorpci plynů Aktivní uhlí Lehké těkavé uhlovodíky VOC s Asfaltové, dehtové, benzínové a kerosinové výpary Výpary z rozpouštědel Tělesné, civilizační a nemocniční zápachy Potravinářské, kuchyňské a hnilobné zápachy Odlučování zápachů na letištích, v kancelářských a správních budovách, hotelích, nemocnicích Zlepšení IAQ Snížení SBS (Syndromu nemocných budov) Filtrace přívodního vzduchu v mikroelektronice Odstraňování škodlivých plynů z cirkulujícího vzduchu KS AFP-AZ A-AZ, AX KS AFP-AZ-Komfort KS BD KS KOPA absorpci plynů Impregnované aktivní uhlí KM n O 4 na Al 2 O 3 Kyselé stopové plyny SO 2, SO 4, O 2, O x HCI, H 2 SO 4, H 2 S, HF, Cl 2 Filtrace přívodního vzduchu řídící střediska a počítačové story (např. na letištích) přívodního a cirkulujícího vzduchu rozvodné ústředny a dispečinky v korozívním středí přívodního a cirkulujícího vzduchu mikroelektroniku přívodního a cirkulujícího vzduchu muzea, historické archivy a knihovny KS AFP-AS, A-AS AX KS BD KS KOPA Žádné normy Impregnované aktivní uhlí, polymery Aminy H 3, H 4 MP, HMDS Filtrace cirkulujícího vzduchu v mikroelektronice KS AFP-AA, A-AA AX KS BD KS KOPA 4
Vlastnosti vzduchových filtrů a jejich použití Vlastnosti vzduchových filtrů Zařazení do tříd uvedené v tabulce 2 umožňuje kvalitativní srovnání výkonů odlučování typy filtrů různého původu a konstrukce s ohledem na normované zkušební parametry a v současné době platné normy. Pro filtry skupin G a F nelze však vycházet ze srovnání dosažených výsledků zkoušek získaných při normovaném měření s výkony dosaženými v konkrétních podmínkách nasazení. ejnápadnější odchylky jsou následující: Výkon odlučování může být oti přírodním středoevropským aerosolům obsaženým ve venkovním vzduchu podstatně nižší, než střední stupeň účinnosti dle E 779, podle průměru částic, filtračního média, stavu zanesení filtru a objemového průtoku vzduchu. Zejména syntetická filtrační média, která jsou normálně elektrostaticky nabitá, vykazují při nasazení s přírodním aerosolem následkem výboje až 3násobně větší penetraci než při měření s normovaným zkušebním prachem dle 7, 8, 9, 10) E 779. Konstrukční řady filtrů s filtračními médii, která nejsou v udu vzduchu stabilní (např. kapsové filtry), mohou při spuštění a zastavení nebo při pokročilém zanesení prachem (vysoké tlakové ztráty) předešlé odloučené částice uvolnit znovu do udu vzduchu (tzv. reentrainment nebo shedding ), což přirozeně snižuje 11, 12) jejich výkon odlučování. skupiny G mohou hůře odlučovat částice při zvětšujícím se průměru (od cca 5 μm) a náběhové rychlosti (tzv. particle bounce nebo 13, 14) shedding ). Schopnost akumulace s přírodním středoevropským aerosolem obsaženým ve venkovním vzduchu, podle filtračního média, filtry skupiny G: 0,4 až 3krát a filtry skupiny F: 1,5 až 8krát vyšší než při měření se syntetickým zkušebním prachem dle E 779. 6) Použití vzduchových filtrů Tabulka 1 obsahuje doporučení nasazení různých skupin a tříd filtrů. a příkladu běžných použití a typicky odlučovaných částic pomocí filtrů lze stanovit obvykle potřebnou třídu filtrace. Kromě toho existují také normy a směrnice, které předepisují minimální třídy filtrace určitá použití. Definice HEPA High Efficiency Penetration Air filter (volně přeloženo: vysoce výkonný aerosolový filtr) ULPA Ultra Low Penetration Air filter (volně přeloženo: nejvýše výkonný aerosolový filtr) DEHS DiEtHylhexylSebacat (ester kyseliny sebakové až (2-ethylhexylester)), syntetický olej s podobnými vlastnostmi jako DOP MPPS Most Penetrating Particle Size (volně přeloženo: průměr částic odpovídající maximálnímu činiteli stupu) Poznámky / Odkazy 1) Popis konstrukčního vzorku zahrnuje popis filtračního materiálu (druh/plošná hmotnost v g/m 2 /tlouš ka vrstvy), údaje o ploše a storovém uspořádání filtračního materiálu i konstrukční stavba filtračního článku. 2) E 779; ov. 2002: Partikel-Luftfilter für allgemeine Raumlufttechnik Bestimmung der Filterleistung. 3) Složení syntetického zkušebního prachu dle E 779 je následné: zkušební prach Air Cleaner Fine (ISO 12103-1) 72 hmotn. % saze Molocco 23 hmotn. % bavlněné lintry 5 hmotn. % Má složení, a tím i vlastnosti, které nejsou srovnatelné s přírodním středoevropským aerosolem obsaženým ve venkovním vzduchu. aměřené hodnoty akumulace prachu dle E 779 to nemohou být použity výpočet životností s přírodními aerosoly obsaženými ve venkovním vzduchu. 4) Pro filtry skupiny H je dovoleno kázat těsnost alternativně též pomocí tzv. praménkové zkoušky olejovou mlhou dle E 1822-4, dodatek A. Zkušební kus se tuto zkoušku namontuje na komoru a vpouští se na vstupní stranu malý ud vzduchu a mlha s vysokým obsahem parafinového oleje. Výstupní strana filtru se osvítí lampou v tmavé místnosti. etěsnost lze vyloučit, když se na tmavém pozorovaném pozadí nevyskytují žádné vizuálně rozeznatelné olejové praménky. 5) E 1822-1; April 1998; «Schwebstofffilter (HEPA und ULPA)» Teil 1: Klassifikation, Leistungsprüfung, Kennzeichnung. 6) «Les filtres de ventilation generale: Signification de leurs haracteristiques determinees suivant les normes existantes», J. Michel, CETIAT, F-Orsay, FILTRA 86, Paris, 2. Oct. 1986. 7) «Filtration Characteristics of Prefilters...», J. Schier, Luwa AG, Zürich, 10th International Symposium on Contamination Control (ICCCS), 10. - 14. Sept. 1990, Zurich, Switzerland. 8) «Can we trust air filters», J. Gustavson, Camfil AB, S-Trosa, Filtration + Separation, March 2000. 9) SITEF, 1995. Lifetime Test of Air Filters in Real Application, SITEF, STF A95027, Trondheim, orway. 10) Lähtimäki M. 1998. Performances of Ventilation Filters, Pilot field study, filter material test and full scale field test. VTT, Tampere, Finland, June 1998. 11) Kuehn T. H., Yang C. H. and Kulp R. H. «Effects of Fan Cycling on the Performance of Particulate Air filters used for IAQ Control». Indoor Air 96. The 7th International Conference on Indoor Quality and Climate, Vol. 4. Page 211. 12) Rivers R. D. and Murphy D. J. Determination of Air Filter Performance under Variable Air Volume (VAV) Conditions. ASHRAE 675-RP (1996). 13) Phillip B. A., Davis W. T., and Dever M. Investigation of the Effect of a Topically Applied Tackifier in Reducing Particle Bounce in a Melt-Blown Air Filter». Filtration & Separation, 1996, Page 933. 14) Qian Y., Willeke K., Ulevicius V. and Grinshpun S. A. Particle eentrainment from Fibrous Filters. Aerosol Science and Technology, 27:3. Poznámky k tabulce 2: 15) Směrné hodnoty jako pomoc srovnání různých zkušebních postupů. Pro zařazení do tříd nejsou rozhodující a podle filtračního média odlišné. 16) Prokázání těsnosti u filtrů tříd H13 a H14 se může vést pomocí praménkové zkoušky olejovou mlhou dle E 1822-4, dodatek A. 5
Zařazení filtrů do tříd a příslušné zkušební postupy Tabulka 2 Charakteristické Střední stupeň Střední stupeň Integrální činitel počá- Místní činitel počátečního veličiny odloučení A m [%] účinnosti E m [%] tečního stupu D i [%] stupu D L [%] Zkušební postupy E 779-2002 E 779-2002 E 1822-1998 E 1822-1998 Princip měření Vážení Počítání částic s LPC Počítání částic Scanning s počítáním s CC nebo LPC částic / vizuálně 16) Zkušební aerosol Vzduch s hrubým Čistý vzduch Čistý vzduch Čistý vzduch + MPPSsyntetickým s DEHS-aerosolem, + MPPS-DEHS-aerosol DEHS-/Paraf.-aerosol zkušebním prachem 0,4 μm Kritéria Δp (konc.) = 250 Pa Δp (konc.) = 450 Pa Průkazné hranice Průkazné hranice CC/LPC < MPPS CC/LPC < MPPS Skupina filtrů G Třída filtrace G1 A m < 65 G2 65 A m < A m < 80 G3 80 A m < A m < 90 hrubý prach G4 90 A m < A m E m = ca. 35 15) F F5 A m ca. 95 15) 40 < E m < 60 F6 60 < E m < 80 F7 80 < E m < 90 jemný prach F8 90 < E m < 95 F9 A m ca. 100 15) 95 < E m D i = ca. 15 15) H H10 15) ca. 98 = E m D i < 15 nedefinovatelné H11 D i < 5 nedefinovatelné HEPA filtry H12 D i < 0,5 nedefinováno 16) H13 D i < 0,05 D L < 0,25 16) H14 D i < 0,005 D L < 0,025 16) U Hranice tříd v % U15 D i < 0,0005 D L < 0,0025 ULPA filtry U16 D i < 0,00005 D L < 0,00025 U17 D i < 0,000005 D L < 0,00010 Třídy filtrace a jejich stupeň odloučení / účinnosti v závislosti na velikosti částic Tabulka 3 ASHRAE 52-76 Odlučivost / účinnost v % podle velikosti částic Skupina Třída Stupeň Stupeň Velikost částic v μm filtrů filtrace dle odloučení účinnosti E 779 % % < 0,3 0,3-0,5 0,5-1 1-5 > 5 G1 60 ~ 0 ~ 0 ~ 0 ~ 0 ~ 0 70 filtraci G2 70 ~ 10 ~ 0 ~ 0 ~ 0 ~ 10 80 hrubého G3 85 ~ 25 ~ 0 ~ 0 ~ 0 ~ 20 90 prachu G4 95 ~ 35 ~ 0 ~ 5 ~ 10 ~ 35 95 F5 ~ 97 50 ~ 10 20 30 65 98 filtraci F6 ~ 98 70 ~ 15 30 50 80 99 jemného F7 > 98 83 ~ 25 50 70 90 ~ 100 prachu F8 > 99 92 ~ 35 70 90 95 ~ 100 F9 ~ 100 96 ~ 50 80 95 98 ~ 100 KS Klima-Service a.s. a Trávníkách 1588 CZ - 263 01 Dobříš Tel.: 00420 318 541 111 Fax: 00420 318 541 112 E-mail: info@ksklimaservice.cz www.ksklimaservice.cz KS Klima-Service a.s. 10/2005/ZKUŠEBÍ POSTUPY