Comment fonctionnent les filtres à air ? Quatre mécanismes de base
Comment sélectionner le filtre à air adapté selon la norme ISO 16890
Il est bien connu que faire le bon choix en matière de filtres peut réduire sensiblement vos coûts en énergie. La norme ISO 16890 a rendu plus simple le choix de l’efficacité de filtration la plus adaptée à votre bâtiment. Tous les filtres à air éligibles sont classés de A+ à E. A+ représente les meilleures performances énergétiques tandis que E représente les plus basses. Consultez notre tableau de conversion de la norme DIN EN 779:2012 à la norme DIN EN ISO 16890 pour sélectionner le filtre à air le plus efficace.
Obtenir ce que vous voulez de votre filtre à air
Fin de vie
Deux éléments signifient la fin d'un filtre à air : endommagement et poussière.
Un filtre peut être soumis à des traitements rudes tout au long de sa vie, souvent même avant son installation. Les unités de traitement de l'air étant souvent situées dans des endroits difficiles à atteindre, les filtres doivent faire face à un long trajet - parfois semé d'embûches - jusqu'à leur point d'installation. Et une fois en place dans une unité de traitement de l'air, les variations du débit d'air et des particules à l'entrée peuvent également endommager le média filtrant ou le cadre. En cas de dommage, l'air chargé de poussière peut passer à travers le filtre vers l'application en aval, les personnes ou les équipements que vous essayez de protéger.
La poussière peut ne pas causer une telle défaillance catastrophique ou instantanée, mais elle finira également par mettre fin à la durée de vie d'un filtre. Lorsque le filtre sépare le contaminant du flux d'air entrant, la poussière s'accumule sur le média filtrant. Ce gâteau de poussière bloque le flux d'air, entraînant une chute de la pression et donc une augmentation rapide de la consommation d'énergie. En fait, un tout nouveau filtre représentera environ 25 % de la consommation d'énergie d'une unité de traitement de l'air. Un filtre chargé augmente cette valeur à 50 %. Ainsi, s'il est tentant de retarder le remplacement des filtres encrassés le plus longtemps possible, une modification trop tardive peut coûter plus cher à long terme.
Conçu pour durer
En tant que fabricants de filtres, nous nous efforçons de maximiser la durée de vie de nos filtres afin d’offrir le meilleur rapport qualité-prix possible à nos clients. Pour cela, nous choisissons les matériaux les plus solides et les combinons dans la construction la plus robuste possible. Nous prolongeons également la durée de vie de nos filtres en trouvant de nouveaux moyens d’augmenter leur capacité de rétention de la poussière.
Par exemple, nous avons développé des supports spéciaux de rétention en profondeur. Dans ce cas, la conception du support permet à la poussière de pénétrer plus profondément dans les fibres au lieu de se déposer à la surface. Cela ralentit l'accumulation du gâteau de poussière sur le support, ce qui signifie que la chute de pression reste faible pendant longtemps et que la durée de vie du filtre est prolongée.
Une autre méthode pour maximiser la capacité de rétention de la poussière est la manière dont nous façonnons le média dans le filtre. Par exemple, nos filtres à sacs utilisent des sacs effilés vers le bas. Ces sacs coniques chargent la poussière entrante uniformément sur toute la surface du sac. Cela signifie que le filtre ne s'encrasse pas aussi rapidement que les sacs en forme de U, qui alimentent l'air uniquement à travers l'extrémité du sac.
Prix d’achat
C'est le coût le plus évident, mais il est parfois difficile de faire une comparaison équivalente pour évaluer des filtres à air concurrents. Deux filtres qui semblent similaires sur le papier - même taille, même classe de filtre et autres options - peuvent fonctionner très différemment tout au long de leur durée de vie. Ces disparités de performances peuvent provenir de différences qui se cachent sous la surface de la technologie des médias et autres éléments de la conception des filtres.
Consommation énergétique
Il n’a ni câble d’alimentation ni piles, il peut donc sembler étrange de parler de la consommation d’énergie d’un filtre à air. Mais un filtre consomme de l'énergie grâce à la résistance qu'il provoque au flux d'air dans le système de CVC. Plus cette résistance (ou chute de pression) est élevée, plus le ventilateur doit s’efforcer de déplacer le même volume d’air.
Cette consommation d'énergie est de loin le coût le plus élevé associé à un filtre à air. Eurovent, l'association européenne des fabricants d'équipements de traitement de l'air et des systèmes de réfrigération, a constaté que 80 % du coût total de propriété d'un filtre correspond à la consommation d'énergie. En comparaison, le prix d'achat ne représentait que 10 %. C’est pourquoi un filtre dont le prix d’achat est moindre pourrait bien coûter beaucoup plus cher à long terme. Pour le placer dans le contexte, les filtres à air représentent 15 % de la consommation d'énergie d'un bâtiment commercial moyen.
Maintenance
Nous n'avons pas encore perfectionné les filtres à installation automatique. Vous aurez donc besoin d'au moins une personne pour installer les éléments filtrants dans votre unité de traitement de l'air. Une fois en place, un filtre à air devra faire l’objet d’une inspection périodique afin de s’assurer qu’il est en bon état et d’un nettoyage occasionnel afin d'éliminer les débris plus volumineux ou la poussière. Que ces tâches soient effectuées par un employé ou par un fournisseur de services externe, des coûts seront associés à ce travail.
Élimination
En dehors d'applications spécialisées, telles que la recherche biologique ou l'industrie nucléaire, la plupart des filtres à air sont relativement faciles à éliminer une fois qu'ils ont atteint la fin de leur vie utile. Mais cela peut toujours être s'avérer coûteux ; la mise au rebut d'un filtre CVC coûte généralement environ un tiers de son prix d'achat et les produits avec un média en fibre de verre peuvent être encore plus onéreux. Ces produits doivent être déposés dans une décharge - car ils ne peuvent pas être incinérés - et ils sont plus difficiles à changer en raison des risques pour la santé et la sécurité de l'équipe de service.
Un filtre à air de CVC a généralement deux objectifs : protéger les autres composants du système d'alimentation en air de la saleté et des dommages et fournir de l'air propre et frais aux personnes se trouvant dans le bâtiment. Il peut y avoir d'autres applications de niche, telles que la protection d'objets dans les musées, mais généralement, un filtre à air dans les bâtiments commerciaux a pour objectif de protéger la santé des personnes et/ou des équipements.
Pour cela, un filtre à air doit capter les contaminants du flux d'air entrant. Différents filtres effectueront cette fonction à différents niveaux en fonction de leur taille, de leur forme et de leur design. Mais finalement, la puissance d'arrêt d'un filtre dépend de l'efficacité de la filtration. Plus le nombre de particules pouvant être séparées par un filtre est grand et plus les particules sont petites, plus l'efficacité de la filtration est élevée.
À l'époque de la norme EN779, F7 était la classe de filtration idéale pour les filtres à air CVC. Nous avons désormais une nouvelle norme ISO 16890, mais vous pouvez toujours avoir un F7 dans votre centrale de traitement d’air. Il n'y a potentiellement rien de mal à cela. Mais avez-vous déjà examiné votre système de filtrage afin de déterminer s'il produisait le résultat souhaité lorsque vous avez acheté votre filtre à air ? Sinon, vous êtes loin d'être seul. Mais de plus en plus d'entreprises adoptent une approche différente en matière d'achat de filtres, une approche basée sur la fourniture du niveau de qualité de l'air dont elles ont besoin.
Maximiser la durée de vie et la valeur
- Arrêtez de compter les heures : De nombreux filtres sont remplacés après une période donnée, par exemple six mois ou un an, généralement lorsque l'équipe de service effectue la visite prévue. Mais cette approche rigide ne prend pas en compte les performances des différents filtres et des différents environnements dans lesquels ils fonctionnent. Sur une période donnée, les filtres d'un bâtiment peuvent être chargés de poussière, tandis qu'un autre ensemble de filtres est pratiquement propre. Tout dépend du niveau de particules entrantes et des capacités des filtres installés. Alors, vérifiez la chute de pression du système dans le cadre du programme de maintenance régulier. Si le filtre a dépassé la perte de pression finale recommandée, il est temps de le changer. Et lorsque vous recherchez des produits de remplacement, choisissez des filtres adaptés au niveau de particules entrant. Notre programme de gestion des programme de gestion des filtres eco16 peut vous aider à trouver le filtre adapté à votre environnement d'exploitation.
- Rechercher la robustesse : Un filtre cassé n'est guère utile, par conséquent, effectuez des inspections visuelles régulières de vos filtres afin d'identifier les dommages avant qu'ils ne causent d'autres problèmes. Lors du remplacement des filtres, recherchez les caractéristiques de conception qui augmentent la robustesse du filtre. Les cadres en plastique ou en métal sont généralement préférables au carton. Des grilles ou des protections peuvent aider à protéger le support. De simples ajouts, tels que des poignées de transport, peuvent empêcher le filtre de s’endommager pendant l’installation et prolonger sa durée de vie en conséquence.
- Vérifier la capacité : La plupart des fabricants détailleront la capacité de rétention de la poussière de leurs filtres dans la documentation du produit. Si ce n'est pas le cas, demandez-leur les données. Un filtre à air avec une plus grande capacité de rétention de la poussière est le moyen le plus simple de maximiser la durée de vie de votre système de filtration et de minimiser vos coûts.
- Mettre l'accent sur la réduction de la consommation d'énergie : Réduire la consommation d'énergie d'un filtre à air revient à diminuer la résistance qu'il crée au flux d'air. Si nous réduisons la chute de pression, nous pouvons régler le ventilateur ou réinitialiser l'onduleur afin de consommer moins d'énergie. Afin de simplifier la recherche d'un filtre à air écoénergétique, Eurovent et ses membres participants gèrent un système de classification énergétique. Tout comme une télévision ou un réfrigérateur, les produits éligibles sont classés sur une échelle de A+ (le meilleur) à E (le pire). Pour les produits qui ne relèvent pas du système, tels que les filtres offrant des niveaux de propreté de l'air plus bas et plus élevés, recherchez une chute de pression plus faible afin de minimiser vos dépenses énergétiques. Cela coûtera environ 80 % du coût total d'un filtre, il est donc important de réfléchir à la question.
- Choisir une durée de vie plus longue : Plus votre filtre dure longtemps, plus vous pouvez retarder les dépenses d'installation, de mise au rebut et d'entretien. Alors, recherchez des produits ayant une durée de vie plus longue - généralement ceux avec une plus grande capacité de rétention de la poussière.
- Rechercher une élimination écologique (et économique) : Le meilleur moyen de se débarrasser de vos filtres usés est l'incinération qui permet de récupérer de l'énergie et de réduire l'enfouissement des déchets. Mais les filtres avec une structure en métal et des médias en fibre de verre ne peuvent pas être éliminés de cette manière. Alors, recherchez des filtres avec un cadre en plastique et un média synthétique afin de réduire vos coûts d'élimination et de réduire l'impact sur l'environnement.
Filtration basée sur les résultats
Les filtres doivent fonctionner avec toutes sortes de paramètres - des villes froides et humides aux environnements ruraux secs et chauds. Le type et la taille du contaminant que subissent les filtres varient considérablement d'un endroit à l'autre, de même que l'humidité, la température, le débit d'air et d'autres facteurs qui influent sur les performances du filtre. En fait, l'environnement d'exploitation et le type de polluant varient souvent entre les bâtiments voisins. C'est pourquoi une approche unique en matière de sélection des filtres peut compromettre la qualité de l'air et mettre en péril ce que vous essayez de protéger. Une approche basée sur les résultats, qui repose sur des preuves tangibles de l'environnement d'exploitation et de vos objectifs, peut garantir la sécurité des personnes et des équipements de votre bâtiment, tout en vous faisant économiser de l'argent. Voici comment cela fonctionne.
- Décider d'un résultat : La raison la plus probable de l’installation de filtres CVC est la protection des personnes et des composants. Nous, les êtres humains, sommes les plus vulnérables et les plus précieux de ces deux catégories et s’ils sont sûrs pour les humains, ils le sont également pour le reste du système de CVC. Le résultat souhaité pour votre système de filtration sera donc de fournir une qualité d’air sans danger pour les occupants de votre bâtiment. Heureusement, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) nous dit exactement en quoi consiste ce niveau de sécurité : 20 mg/m³ pour les PM10 (particules de moins de 10 µm de diamètre) et 10 mg/m³ pour les PM2,5 (particules inférieures à 2,5 µm).
- Découvrez ce à quoi vous faites face : Maintenant que nous connaissons le résultat souhaité, nous devons déterminer les niveaux de contaminants entrants. La plupart des pays du monde publient désormais des niveaux de pollution dans leurs régions, souvent avec des enregistrements historiques détaillés et parfois presque en temps réel. Il est donc facile de rechercher rapidement sur le Web les niveaux de PM10 et de PM2,5 dans votre région.
- Faisons quelques additions : Disposant des niveaux de pollution locaux, vous pouvez ensuite calculer l'efficacité de filtration qui éliminera suffisamment de contaminant afin de fournir un niveau de qualité de l'air sans danger. Par exemple, si les concentrations de PM à l'extérieur de votre bâtiment sont de 48 µg/m³ pour les PM10 et de 33 µg/m³ pour les PM2,5, vous avez besoin d'un système de filtration capable de réduire les PM10 de 58 % et les PM2,5 de 69 %. Cela équivaut à des efficacités de filtration au minimum ISO 16890 de ePM10 60 % et ePM2.5 70 %.
- Utilisez un tampon de sécurité ou une enquête : Bien entendu, les niveaux de pollution de l'air publiés ne vous donneront pas une image précise de votre bâtiment. Les niveaux de pollution sont loin d'être statiques et les données régionales publiées peuvent ne pas tenir compte de la pollution localisée causée par la construction ou l'activité industrielle. Nous vous recommandons donc d’ajouter un tampon de sécurité et de choisir un filtre de 10 à 20 % plus propre que vos calculs ne le suggèrent. Cela couvrira toutes les périodes de forte pollution et atténuera les risques de sources voisines. Mieux encore, demandez à votre partenaire de filtration de mener une étude de la qualité de l’air de votre bâtiment. Nous analysons régulièrement les sites de nos clients dans le cadre de notre programme eco16. Nous mesurons le niveau et le type de polluants entrants et créons une solution de filtration sur mesure garantissant une qualité d’air sûr au coût le plus bas possible. En savoir plus sur eco16 ici.
- Attention aux filtres avec des spécifications excessives : À ce stade, vous vous demandez peut-être pourquoi ne pas simplement choisir l'efficacité de filtration la plus élevée possible. Et la réponse dépend des coûts. Les filtres à haute efficacité ont tendance à être plus coûteux à l'achat et, puisqu'ils sont conçus pour piéger les particules les plus fines, ils se chargent de poussière grossière beaucoup plus rapidement que les filtres de classe inférieure, ce qui réduit considérablement la durée de vie. Mais la plus grande implication financière d'une spécification excessive de l'efficacité du filtre réside dans la consommation d'énergie. Un filtre ayant une classe de filtration trop élevée obstruera le flux d'air et provoquera une augmentation considérable de la consommation d'énergie de l'ensemble du système CVC.
Mécanisme de filtration de l'air
L'air sale pénètre dans un côté du filtre et l'air propre ressort de l'autre côté. La purification de l’air peut s’expliquer par les quatre mécanismes fondamentaux de la filtration de l’air CVC.
Impaction inertielle
Les grosses particules de haute densité sont généralement capturées par impaction inertielle. Lorsque l'air traverse le média filtrant, il passe autour des fibres. Mais l'inertie provoque la séparation de la particule du flux d'air et la collision avec la fibre.
Interception
L'interception capture les particules de taille moyenne. Ces particules sont trop petites pour posséder une inertie. C'est la raison pour laquelle elles suivent la trajectoire du flux d'air. Si la particule entre en contact avec la fibre, elle adhère au support et elle est capturée.
Diffusion
Les particules plus petites capturées par diffusion. Les particules minuscules se déplacent le long des trajectoires irrégulières, comme une molécule de gaz. Ceci est connu sous le nom de mouvement brownien et ne suit pas les lignes de circulation d'air. Ce mouvement plus important augmente la probabilité que la particule entre en collision avec la fibre du filtre.
Attraction électrostatique
On trouve l'attraction électrostatique principalement dans les filtres avec un média synthétique. Les particules suivent la trajectoire du flux d’air mais si elle est fermée, une force électrostatique les attire. Elles entrent en collision avec les brins du média et elles sont retenues dans le filtre.
Contactez-nous
Chez MANN+HUMMEL, nous sommes votre partenaire privilégié en matière de filtration d'air ! Que vous soyez à la recherche de conseils techniques ou de solutions personalisées, notre équipe d'experts est mobilisée pour répondre précisément à vos attentes. Contactez-nous par e-mail ou par téléphone et engageons ensemble une collaboration sur-mesure pour optimiser la qualité de votre environnement. Faites le choix de l'expertise MANN+HUMMEL et transformez vos enjeux de filtration en opportunités de performance.