Школа фильтрации: Третий модуль

Методы и стандарты испытаний воздушных фильтров: В воздушных фильтрах используются тонкие волокна их наполнителей и сложные механизмы фильтрации, которые невидимы невооруженным глазом, как и частицы с газами, которые они улавливают.

Так как же проверить, что фильтр работает эффективно и в соответствии с техническими характеристиками? Как определить «хороший» фильтр и «плохой» фильтр?

Мы знаем, что самым важным свойством воздушного фильтра является его эффективности, которая представляет собой меру его способности удалять взвешенные в воздухе загрязнения, такие как пыль, частицы и газы. Другими важными свойствами являются перепад давления, вызываемого фильтром и его емкость по накапливанию пыли.

Для измерения данных свойств в отрасли фильтрации воздуха необходимы стандарты, обеспечивающие проведение испытаний фильтров согласованным и надежным образом. Стандарты, в основе которых лежат задокументированные знания, позволяют классифицировать и сравнивать фильтры разных производителей.

Классификация фильтров и лабораторные испытания

В Европе воздушные фильтры для задержания частиц, предназначенные для использования в системах вентиляции общего назначения, классифицируются в соответствии со стандартом испытаний EN 779:2012. В США используется стандарт ASHRAE 52.2. Выбор стандарта определяет тип испытательной установки, процедуру испытания, классификацию фильтра и то, каким образом оформляются результаты проведенных испытаний.

Испытания по стандарту EN 779:2012

По данному стандарту в фильтр загружается стандартная контрольная пыль для измерения его емкости по удержанию пыли. Затем на него воздействуют контрольным аэрозолем, чтобы определить его эффективность фильтрации. Емкость по удержанию пыли – это мера количества тестовой пыли (в граммах), уловленной и удерживаемой фильтром до того, как будет достигнуто окончательное падение давления, предусмотренное в испытании (см. таблицу 1 далее). Измерения эффективности производятся после подачи определенных доз контрольной пыли пока не будет достигнуто предусмотренное падение давления.

По результатам испытания производится классификация фильтра. Класс фильтров средней и тонкой очистки определяется по их средней эффективности удаления частиц размером 0,4 микрометра (мкм), что представляет интерес с точки зрения фильтрации, поскольку большая часть антропогенных частиц, образующихся в результате деятельности человека, имеют размер около

0,4 мкм. Чтобы присвоить фильтру класс F7, его средняя эффективность должна быть в диапазоне 80-90 % (≥80 <90 %) в течение всего цикла испытаний. Однако в реальных условиях эффективность фильтра не увеличится.

В некоторых фильтрах используются полимерные (синтетические) волокна с электростатическим зарядом. Их эффективность зависит от силы заряда, который со временем ослабевает, зачастую за пару месяцев, по мере использования фильтра. С учетом этого, измерение минимальной эффективности (Minimum Efficiency - ME) этих фильтров после возможного падения или потери заряда включены в испытание и процедуры измерения, предусмотренные в стандарте EN 779:2012. Чтобы удалить электростатический заряд, фильтр обрабатывается изопропанолом. Значение ME фильтра класса F7 составляет 35 % (см. таблицу 1).

Испытания по стандарту ASHRAE

ASHRAE 52.2:2007 – это американский стандарт испытания и классификации фильтров. Частицы соли (хлорида калия) используются для измерения эффективности задержания частиц трех разных диапазонов размеров, 0,3-1 мкм, 1-3 мкм и 3-10 мкм, в ходе этапов постепенной нагрузкой пылью.

Для измерения емкости удержания пыли фильтр загружается стандартной контрольной пылью ASHRAE. Показатель MERV (Minimum Efficiency Reporting Value – показатель соответствия минимальной эффективности) является основой для классификации воздушных фильтров согласно стандарту ASHRAE 52.2. MERV – это самая низкая измеренная начальная эффективность или самый низкий показатель эффективности, выявленный в процессе подачи пыли.

Согласно приложению J к стандарту ASHRAE 52:2, электростатический заряд удаляется избыточным количеством контрольного аэрозоля хлорида калия.

Новый стандарт для испытаний фильтров

ISO 16890 – это новый глобальный стандарт для фильтров, который разрабатывается взамен стандартов EN 779 и ASHRAE

52.2. Эффективность фильтрации является основой стандарта, а измеряется она различными способами в зависимости от типа фильтра. Для фильтров грубой очистки используется проверка гравиметрической эффективности с использованием контрольной пыли. Эффективность фильтров средней степени очистки проверяется с применением частиц размером PM2,5 и PM10. Для проверки эффективности фильтров тонкой очистки применяются частицы размером PM1.

Обеспечение качества фильтров

В настоящее время, в Швеции отметка P является наивысшим показателем качества фильтров. Ни у одной другой системы контроля качества нет более строгих требований, и ни одна другая система не основана на реальных условиях. Фильтры испытываются в лаборатории в соответствии со стандартом EN 779:2012. Чтобы гарантировать качественную работу в реальных условиях эксплуатации, фильтры также проверяются на объектах в течение шести месяцев.

Сертификация Eurovent

Чтобы удостоверить, что фильтры работают в соответствии с заявленными производителем техническими данными, можно привлечь независимую организацию, компанию Eurovent Certification Company, которая проводит испытания и сертифицирует мешочные фильтры, компактные фильтры и панельные фильтры в классах фильтров тонкой очистки с M5 по F9. Для этого компания Eurovent использует лабораторию, аккредитованную по стандарту EN 779.

Одобренные производители получают сертификат Eurovent и разрешение использовать логотип Eurovent в своей маркетинговой деятельности. Для сохранения сертификата испытания должны повторно производиться раз в год.

Стандарты испытаний для молекулярных фильтров

Молекулярные фильтры используются уже более 50 лет, однако унифицированный международный стандарт испытаний для них был составлен не так давно. Более того, для молекулярных фильтров нет классификации, такой как EN 779. Применяемые сегодня стандарты для испытаний молекулярных фильтров можно разделить на два метода: для сырья и для готовых фильтров в сборе.

GPACM

GPACM (Gas Phase Air Cleaning Media – наполнение фильтра для удаления газообразных веществ из воздуха) – это акроним, которым обозначается наполнение фильтров, используемое для удаления из воздуха газов. Засыпной материал, например шарики или гранулы, испытываются в соответствии со стандартом США ANSI/ ASHRAE 145.1 путем подачи на них потока загрязненного воздуха в испытательной трубе шириной два дюйма, в которой поддерживается постоянный поток воздуха, температура и влажность. Замеряется время до того момента, когда через наполнитель начнет проходить 50 % исходной концентрации загрязнений.

Помимо засыпных материалов в стандарте ISO 10121-1 также предусмотрено испытание листовых наполнений и таких структур, как соты. Оба стандарта используются для оценки наполнителей. Они не применяются для испытания готовых изделий.

GPACD

GPACD (Gas Phase Air Cleaning Devices – устройства для удаления газообразных веществ из воздуха) – это акроним, которым обозначаются изделия, удаляющие газы из воздуха. Начальная эффективность, эффективность в ходе нагрузочного испытания, емкость, удерживающая способность и падение давления в настоящее время можно испытывать согласно стандарту США ANSI/ASHRAE 145.2 или международному стандарту ISO 10121-2. В обоих стандартах используются разные методики сравнения аналогичных изделий.

Стандарт ANSI/ASHRAE 145.2 предусматривает испытания только GPACD, в которых используются поглощающие вещества, при этом пользователи могут выбирать из 30 разных контрольных газов в заданной концентрации. Емкость указывается, как объем газа, удаляемый при 99% проникновении или спустя максимум четыре часа. В стандарте ISO 10121-2 содержится открытая часть, в которой могут использоваться конкретные газы, концентрация, поток, температура и влажность. Упрощенная часть основана на заранее определенных параметрах. Стандарт ISO для получения данных по качеству требует минимального сокращения эффективности и принимает фильтры и методы очистки воздуха всех типов.

Стандарт EN 13779 для определения классов фильтров

EN 13779 это европейский стандарт для общеобменной вентиляции в зданиях всех типов, за исключением жилых. В стандарте определен уровень функционирования, требуемый от технических решений, однако он не является обязательным. Стандарт EN 13779 помогает создать здоровый и комфортный климат в помещениях при приемлемых затратах на установку и эксплуатацию системы.

Класс фильтра определяется по стандарту, в котором указаны стадии фильтрации, необходимые для достижения целевого качества воздуха в помещениях с учетом уровней загрязнения наружного воздуха. Газовые фильтры для молекулярной фильтрации, предназначенные для удаления газов и паров, необходимы для соблюдения максимально строгих требований (см. таблицу 2).

Высокоэффективные воздушные фильтры

В Европе используется стандарт EN 1822, в котором испытание высокоэффективных воздушных фильтров EPA, HEPA и ULPA разделено на пять частей.

Высокоэффективные воздушные фильтры классифицируются с использованием частиц с размером MPPS – частиц, которым легче всего проникнуть через фильтр. Для фильтров класса H13 обязательными являются испытания на утечку.

«ISO 29463 – Высокоэффективные фильтры и наполнители фильтров для удаления твердых примесей из воздуха» – это стандарт ISO, основанный на стандарте EN 1822. Он также разделен на пять частей, которые озаглавлены также, как части стандарта EN 1822, при этом в нем предусмотрены «четные» классы, расположенные между классами стандарта EN 1822, например, 99,90 %, что соответствует ISO 30E.

IEST, международное техническое сообщество инженеров, расположенное в США, установило несколько методов проведения испытаний. Методы IEST-RP-CC001, 007, 021 и 034 применяются к высокоэффективным воздушным фильтрам. Разные части данного стандарта описывают требования к рабочим характеристикам, классификацию, конструкцию, требования к конструкции и испытания наполнителей фильтров.

Стандарты для «чистых комнат»

В настоящее время ISO 14644 и ISO 14698 являются наиболее широко используемыми стандартами для предприятий с чистыми комнатами. Стандарт ISO 14644 пришел на смену таким национальным стандартам, как  федеральный стандарт США 209 и британский стандарт 5295.

В стандарте ISO 14644 десять частей, и еще несколько частей планируется добавить в него со временем. В стандарте ISO 14644 не учитываются микроорганизмы. Стандарты ISO 14698 и GMP (Good Manufacturing Practices – надлежащая практика организации производства) используются в пищевой и фармацевтической отраслях. Данные стандарты также включают микробиологические загрязнения.

*ГФ = газовый фильтр (фильтр с активированным углем и (или) химический фильтр)