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La norma ISO 16890

A cosa serve la norma ISO 16890

La norma ISO 16890 è stata studiata con l’intento di rendere più intelligibile per l’utilizzatore finale la classificazione dei filtri per ventilazione più chiara per i progettisti la prescrizione delle sezioni filtranti.

La ISO 16890 unifica e tende a sostituire lo standard europeo EN779:2012 e quello americano ASHRAE 52.2 .

Nel processo di unificazione e redazione del nuovo standard ISO le norme americane hanno avuto un’influenza maggiore di quelle europee.

Le caratteristiche principali della ISO 16890

Scopo

La norma si prefigge di stilare un sistema di classificazione per i filtri per particolato solido aerodisperso che abbiano efficienza ePM1 inferiore a 99%, e prevede che siano testati in condizioni di portata comprese tra 0,25 m3/s (900 m3/h) e 1,5 m3/s (5400 m3/h) riferito a un apparato di test con sezione filtrante di dimensioni nominali 610 x 610 mm.

I filtri per depuratori d’aria domestici portatili sono esplicitamente esclusi dallo scopo di questa norma.

Peculiarità

La ISO 16890 ha alcune peculiarità che la rendono più moderna degli standard che la precedono.

In particolare la norma 16890 ha le seguenti caratteristiche uniche

  • è più severa nella classificazione rispetto alle altre norme
  • molto vicina alla reale applicazione dei filtri
  • prevede il test dei filtri con particolato di 3 diverse dimensioni
  • prevede test anche con particolato PM1: la frazione considerata più dannosa per la salute

Quando la ISO 16890 entra in vigore?

In Italia il CEN/TC 195 ha approvato un periodo di coesistenza tra la nuova EN ISO 16890 e l’attuale EN 779.
In base a tale risoluzione la nuova EN ISO 16890 deve essere recepita dai vari enti di normazione entro il 30 giugno 2017, mentre il ritiro della EN 779 deve avvenire entro il 30 giugno 2018.

In alcuni paesi come il Regno Unito, la norma è già entata in vigore e ha già sostituito la EN 779.


Principi di classificazione secondo ISO 16890

La nuova norma offre una classificazione prestazionale e definisce un’efficienza degli elementi filtranti per 3 classi di particolato PM10, PM2,5 e PM1.

Il PM e le classi di efficienza ePM

PM è acronimo di Particulate Matter, nella norma ISO 16980 PMx indica particolato con diametro aerodinamico compreso tra 0,3 µm e x µm.

L’efficienza percentuale di un filtro testato con un particolato di classe PMx è detta ePMx, si esprime in % e indica la capacità di un filtro di rimuovere da un flusso una frazione in massa di particelle appartenenti a un dato intervallo dimensionale.

Per esempio un elemento filtrante in grado di rimuovere il 75% in massa di particolato PM10 avrà efficienza ePM10 75%.

Nella EN 16890 le classi di efficienza sono una per ogni intervallo dimensionale di particolato PM10,PM2,5 e PM1.

Efficienza Dimensione del particolato – µm
ePM10 0,3 < x < 10
ePM2,5 0,3 < x < 2,5
ePM1 0,3 < x < 1

I gruppi ISO e la classificazione in base all’efficienza

Per i filtri che non raggiungono nemmeno PM10 del 50% è istituito un gruppo a parte detto coarse o grossolano

I filtri testati vengono ordinati in 4 gruppi

Gruppo di appartenenza Requisito minimo Valore riportato
ISO Coarse ePM1 min – | ePM2,5 min – | ePM10 < 50% Arrestanza iniziale
ISO ePM10 ePM1 min – | ePM2,5 min – | ePM10 ≥50% ePM10
ISO ePM2,5 ePM1 min – | ePM2,5 min >50% | ePM10 ePM2,5
ISO ePM1 ePM1 min >50% | ePM2,5 min – | ePM10 ePM1

Il Valore di efficienza ePM riportato viene arrotondato per difetto al 5%, per i filtri appartenenti al gruppo ISO Coarse il valore di ePM può essere omesso.

Un filtro può anche appartenere a due gruppi, per esempio un filtro classificato come ISO PM1 85% può anche essere ISO PM10 95% ma solo uno di questi valori deve essere riportato sull’etichetta.
Per completezza nel rapporto di test si possono indicare tutte le efficienze calcolate.

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Evoluzione della EN 779 (parte 2)

La EN 779-2002 suddivide in 5 fasce gli intervalli dimensionali da misurare, per un intervallo complessivo compreso tra 0,2 e 3 micron.

L’aerosol di prova adottato è il DEHS liquido, con queste motivazioni:

  • – è facile da generare, mantenendo le desiderate caratteristiche di concentrazione e dimensioni;
  • – può essere utilizzato sia in fase elettricamente neutra, oppure può essere trattato elettrostaticamente al fine di ottenere una distribuzione di carica rappresentativa dell’effettivo aerosol atmosferico;
  • – la sua densità è di circa 1 g/cm3, caratteristica che permette di ottenere una equivalenza tra dimensione aerodinamica e dimensione geometrica;
  • – la misura effettuata con il contatore particellare ottico risulta più accurata con aerosol liquido rispetto ad un particolato solido irregolare.

Utilizzando la dimensione di riferimento a 0,4 micron, la EN 779-2002 classifica i filtri secondo il seguente schema:

  • filtri grossolani (tipo G): efficienza a 0,4 micron < 40%;

  • filtri fini (tipo F): efficienza a 0,4 micron > 40%.

Per quanto riguarda la perdita di carico finale, la EN 779-2002 prevede che essa sia pari a 250 Pa per i filtri G1-G4 e 450 Pa per i filtri F5-F9. Perdite di carico differenti influenzano sensibilmente i valori di efficienza e, di conseguenza, il tipo di filtro da scegliere.

Tuttavia, le perdite di carico finali indicate nella norma sono troppo elevate e si basano su una misura effettuata a filtro non trattato, così che l’efficienza e la capacità di carico risultano sovrastimate rispetto a quelle effettive in campo.

La EN 779-2002 si concentra sull’efficienza media fornita da un filtro durante la sua vita operativa. Sebbene questo parametro fornisce un metodo veloce e semplice per confrontare differenti prodotti, tuttavia non è in grado di rendere conto delle anche enormi variazioni nelle prestazioni di un filtro che si hanno durante la sua vita operativa. Un esempio per tutti, quello di alcuni filtri sintetici che perdono di efficienza nel tempo man mano che la propria carica elettrostatica svanisce.

Questa problematica ha portato alla revisione della norma, conclusasi con l’approvazione della EN 779-2012.

La prima modifica importante è stata quella di introdurre il requisito di efficienza minima per le classi di filtrazione fine F7-F8-F9. L’efficienza minima è il dato peggiore misurato dal laboratorio, tra i seguenti:

  1. Efficienza iniziale (a filtro nuovo) con DEHS.
  2. Efficienza iniziale misurata su una campione di materiale filtrante dopo la rimozione “artificiale” delle eventuali cariche elettrostatiche presenti sul materiale filtrante.
  3. Minima efficienza fra quelle misurate sul filtro sporco.

Poiché non è stata prevista l’efficienza minima per le classi F5 e F6 (e nemmeno i test a filtri “scaricati”), queste sono state rinominate come M5 e M6 dove M sta ad indicare una filtrazione “media” (che si differenzia sia dalla grossolana che da quella fine).

Quali sono i nuovi criteri sui quali si basa la definizione delle nuove classi filtranti?

Per testare i prodotti filtranti vengono prese in esame particelle di grandezza 0,4 micron: se il valore medio di efficienza è inferiore al 40%, il filtro viene classificato come filtrazione grossolana (da G1 a G4), basando la classificazione sull’arrestanza media; se il valore di efficienza media è compreso tra il 40% e l’80%, il filtro viene assegnato al gruppo filtrante medio (M5-M6); se l’efficienza media supera l’80%, il filtro viene classificato come filtro fine (F7-F9), con la distinzione sulla base dell’efficienza minima.

Relativamente ai filtri con carica elettrostatica, nella EN 779-2012 l’unico metodo permesso è quello che utilizza l’Isopropanolo.

Le differenze tra le due versioni della EN 779 in termini di classificazione dei filtri sono riportate nelle Tabelle 1 e 2.

Tabella 1: EN 779-2002

Classe Perdita di carico finale Arrestanza media (%) Efficienza media (%) a 0,4 micron
G1 250 Pa 50% ≤ Am < 65%
G2 250 Pa 65% ≤ Am < 80%
G3 250 Pa 80% ≤ Am < 90%
G4 250 Pa 90% ≤ Am
F5 450 Pa 40% ≤ Em < 60%
F6 450 Pa 60% ≤ Em < 80%
F7 450 Pa 80% ≤ Em < 90%
F8 450 Pa 90% ≤ Em < 95%
F9 450 Pa 95% ≤ Em

Tabella 2: EN 779-2012

Classe Perdita di carico finale Arrestanza media (%) Efficienza media (%) a 0,4 micron Efficienza minima (%) a 0,4 micron
G1 250 Pa 50% ≤ Am < 65%
G2 250 Pa 65% ≤ Am < 80%
G3 250 Pa 80% ≤ Am < 90%
G4 250 Pa 90% ≤ Am
M5 450 Pa 40% ≤ Em < 60%
M6 450 Pa 60% ≤ Em < 80%
F7 450 Pa 80% ≤ Em < 90% 35%
F8 450 Pa 90% ≤ Em < 95% 55%
F9 450 Pa 95% ≤ Em 70%

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Evoluzione della EN 779 (parte 1)

La prima norma europea ad occuparsi dei test per filtri destinati alla ventilazione è stata la Eurovent 4/5 usata dal 1980 per classificare i filtri grossolani e quelli fini. Adottava una classificazione basata sull’efficienza puntuale media (per i filtri fini, da EU5 a EU9) e sull’arrestanza (per i filtri grossolani, da EU1 a EU4), senza però specificare né la portata d’aria né la perdita di carico finale.

Nel 1993 viene pubblicata la Eurovent 4/9, revisionata nel 1997. In questa norma veniva usato come aerosol di prova il DEHS (una finissima nebbiolina oleosa generata da un ugello atomizzatore ad aria compressa) e veniva misurata l’efficienza basata sul conteggio particellare nell’intervallo 0,2-5 micron.

Sempre nel 1993 viene pubblicata dalla Commissione Europea di Standardizzazione (CEN) la EN 779 “Filtri d’aria antipolvere per ventilazione generale – Determinazione della prestazione di filtrazione”, norma che prendeva come base la Eurovent 4/5 e come riferimento gli standard americani ASHRAE 52-68 e 52-76, senza tuttavia comprendere nel test l’efficienza frazionaria (o efficienza spettrale, cioè l’efficienza media misurata per intervalli prestabiliti di dimensioni particellari).
Essa costituisce a tutt’oggi (grazie alle successive variazioni) la principale norma di riferimento per la prova e la classificazione dei filtri per la ventilazione.

Come per molti altri standard, il sistema di classificazione introdotto e la metodologia utilizzata per le prove servono a fornire dei parametri utili solo per confrontare tra loro prodotti simili e non per predirne le effettive prestazioni sul campo.
Infatti, le prestazioni dei filtri in condizioni effettive di funzionamento sono influenzate da una moltitudine di fattori, non tutti riproducibili nei test di laboratorio anche se, nella definizione delle procedure di questi ultimi, si cerca di tenerne conto il più possibile.

Nel 2002 la EN 779 subisce una prima modifica, al fine di adeguare i test all’ambito della qualità dell’aria indoor e a quello della protezione ambientale. Nella EN 779-2002 l’impianto di prova è lo stesso delle versione precedente, ma viene calcolata l’efficienza frazionaria (con DEHS come particolato di prova) al posto dell’efficienza puntuale media (con polvere atmosferica come particolato di prova). Al fine di garantire l’efficacia di questa sostituzione, vennero condotti degli esperimenti per verificare quale valore dell’efficienza media frazionaria corrispondesse al valore dell’efficienza puntuale media: venne individuato il valore di efficienza media frazionaria a 0,4 micron, che divenne lo standard di riferimento per le misure.
La procedura per il test è la seguente:

  1. inizialmente si misura la caduta di pressione ai capi del filtro utilizzando aria filtrata, a 4 diverse velocità di flusso (50%, 75%, 100% e 120% del flusso di prova);
  2. successivamente, mediante un contatore particellare ottico, si determina l’efficienza a 0,4 micron, attraverso misure a valle e a monte del filtro;
  3. quindi si alimenta gradualmente il filtro con polvere sintetica, interrompendo periodicamente l’alimentazione per misurare l’arrestanza, la perdita di carico e la quantità in peso del particolato inviato;
  4. da ultimo, si determina la classe del filtro in funzione della sua prestazione media rilevata.

La EN 779-2002 dedica particolare attenzione all’influenza degli effetti elettrostatici sul valore di efficienza misurato. Sono a tal fine previste alcune prove specifiche: viene dapprima testata la prestazione del filtro pretrattato, quindi si “scarica” il filtro dalle cariche elettrostatiche presenti (con sostanze diverse quali isopropanolo, unica sostana normata, ma anche fumo diesel, detergenti o surfatanti in acqua ) e si testa il filtro nuovamente dopo il trattamento.
Per verificare se tali metodi di “scarica” forniscono risultati equivalenti tra di loro e se essi rappresentano in buona approssimazione quanto si verifica nella realtà operativa, nel 2003 sono stati condotti degli esperimenti in 9 differenti laboratori: i risultati hanno mostrato che, ad eccezione dei filtri in fibra di vetro, l’efficienza aumenta quando il filtro viene “scaricato” con surfatanti in acqua, mentre negli altri casi i risultati sono equivalenti.
I filtri esposti al pretrattamento in laboratorio con fumo diesel simulano egregiamente le prestazioni effettive di lunga durata (mesi) e inoltre il fumo non danneggia i media filtranti, né influenza le perdite di carico; è quindi un metodo particolarmente consigliato.
Confrontata con gli esperimenti di laboratorio, l’efficienza dei filtri con cariche elettrostatiche passive in condizioni reali di funzionamento diminuisce rapidamente; è per questo che la EN 779-2002 richiede di testare l’efficienza dopo il trattamento e fornisce le indicazioni sui metodi di prova.

Relativamente alla scelta dell’aerosol di prova per il test, la EN 779-2002 non prende in considerazione il particolato di dimensioni maggiori a 3 micron, in quanto è piuttosto raro in atmosfera e si pensa che non sia respirabile né dannoso alla salute.

continua

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Gli standard tecnici dei filtri per particolato

Le prestazioni di un filtro sono una voce estremamente importante per determinare la scelta dell’apparecchiatura più idonea al compito per cui è destinata, in funzione del tipo di particolato e delle condizioni del flusso d’aria da trattare.

Gli standard tecnici sono nati e si sono evoluti per poter fornire indicazioni il più possibile attendibili e precise relativamente alla definizione e determinazione dei parametri utili a caratterizzare tali prestazioni.
Sono strumenti elaborati appositamente per fornire metodologie di misura e caratterizzazione dei risultati, affinché l’utilizzatore finale sia in grado di operare scelte e confronti sulla base di dati sperimentali oggettivi.

Nel settore dei filtri per particolato, gli standard più comunemente utilizzati sono quelli elaborati dall’ASHRAE Americana (American Society of Heating, Refrigerating & Air-Conditioning Engineers), nella fattispecie lo standard ASHRAE 52.2 ed il precedente ASHRAE 52.1, e quelli europei, nella fattispecie gli standard EN 779 ed EN 1882.
Questi standard forniscono ciascuno delle metodologie di prova e di “classificazione” dei filtri, basate sulla determinazione di alcuni parametri che sono però differenti tra uno standard e l’altro.
Risulta perciò utile e necessario avere a disposizione delle tabelle di raccordo tra i vari standard così che si possano operare congrue comparazioni e scelte oculate.
Quella che proponiamo qui di seguito è una tabella comparativa elaborata dagli estensori della EN 779.

Arrestanza
(ASHRAE 52.1)
Efficienza
(ASHRAE 52.1)
MERV
(ASHRAE 52.2)
Classi di Efficienza
(EN 779 – EN 1882)
Particelle Campi di Applicazione
60-80% < 20% MERV1-MERV4 G1-G2 > 10 micron Cabine di verniciatura
80-90% < 20% MERV5 G3 3 – 10 micron
90-95% 20-30% MERV6 G4 trattamento aria, alberghiero, ristorazione
95-98% 25-40% MERV7-MERV8 G4
99% 50-60% MERV9-MERV10 M5 1 -3 micron
99% 60-70% MERV10-MERV11 M6
99% 70-80% MERV12-MERV13 M6
99% 80-85% MERV13 F7 0,3 – 1 micron
99% 80-90% MERV13-MERV14 F7
99% 90-95% MERV14-MERV15 F8
95% MERV15 F9
N/A 95% DOP MERV16 E11
Arrestanza
Esprime il rapporto tra la massa di particolato trattenuta dal filtro e quella complessiva utilizzata per il test.
MERV (Minimum Efficiency Reporting Value)
Metodo per la determinazione dell’efficienza frazionale (l’abilità di un filtro di catturare particelle di differenti dimensioni, indicata per ogni intervallo dimensionale testato) dei filtri polvere. Va sempre associato al valore della velocità dell’aria utilizzata per eseguire il test.
Classi di Efficienza
Classi G: basate sui valori di Arrestanza media (calcolata con metodo gravimetrico) a una perdita di carico finale di 250 Pa;
Classi M: basate sull’efficienza media relativa a particelle di dimensioni 0,4 micron a una perdita di carico finale di 450 Pa;
Classi F: basate sull’efficienza minima e sull’efficienza media relativa a particelle di dimensioni 0,4 micron a una perdita di carico finale di 450 Pa.

Si fa riferimento alla seguente tabella:

Tipo di Filtro Classe di Efficienza Arrestanza Media (%) Efficienza Media (%)
a 0,4 micron
Perdita di Carico Finale (Pa) Efficienza Minima (%)
a 0,4 micron
Grossolano G1 50 ≤ Am < 65 250
G2 65 ≤ Am < 80 250
G3 80 ≤ Am < 90 250
G4 90 ≤ Am 250
Medio M5 40 ≤ Em < 60 450
M6 60 ≤ Em < 80 450
Fine F7 80 ≤ Em < 90 450 35
F8 90 ≤ Em < 95 450 55
F9 95 ≤ Em 450 70

Nella Figura seguente, si può osservare un esempio (fonte Flanders Corp.) di prestazioni di differenti tipi di filtro in funzione delle dimensioni delle particelle trattate, e la relativa corrispondenza con la classificazione MERV.

prestazioni di differenti tipi di filtro in funzione di dimensioni particelle trattate e relativa corrispondenza con classificazione MERV

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Classificazione filtri secondo Norma EN779:2012

Tabella riassuntiva della classificazione dei filtri secondo le prestazioni, come descritto nella norma Europea EN 779 2012 relativa alle prestazioni che i filtri aria devono possedere.

Classe Perdita di carico finale Arrestanza media Am Efficienza media Em Efficienza minima
G1 250 Pa 50% ≤ Am < 65%
G2 250 Pa 65% ≤ Am < 80%
G3 250 Pa 80% ≤ Am < 90%
G4 250 Pa 90% ≤ Am
M5 450 Pa 40% ≤ Em < 60%
M6 450 Pa 60% ≤ Em < 80%
F7 450 Pa 80% ≤ Em < 90% 35%
F8 450 Pa 90% ≤ Em < 95% 55%
F9 450 Pa 95% ≤ Em 70%
Questa tabella è liberamente tratta dalla norma EN 779 2012 acquistabile presso www.uni.com/

Prodotti classificati secondo Norma EN779:2012

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