Technologie de filtration MERV 13 vs. NanoMax

Établi par l'American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), le système MERV (Minimum Efficiency Reporting Value) est une abréviation courante pour évaluer l'efficacité des filtres à air à capturer les particules en suspension dans l'air.

Les valeurs MERV sont devenues un élément central de la discussion sur la manière de rendre les espaces publics partagés tels que les écoles et les bureaux partagés plus sûrs pour les étudiants, les employés et les autres personnes contre les polluants dangereux de l'air intérieur et les infections transmises par l'air.

L'ASHRAE recommande l'indice MERV 13 comme minimum pour aider à réduire la transmission d'aérosols infectieux. Il est prouvé que MERV 13 ne peut pas filtrer suffisamment de polluants infectieux dangereux en suspension dans l'air, y compris les virus et autres particules ultrafines.

Latechnologie de filtration NanoMax est une alternative beaucoup plus efficace que le MERV 13 pour la mise en œuvre d'une filtration intégrée pour le chauffage, la ventilation et la climatisation (HVAC). NanoMax surpasse même les filtres à air MERV 16 en termes d'efficacité de filtration, mais avec de faibles pertes de charge comparables aux filtres MERV 8, ce qui rend NanoMax compatible avec de nombreux systèmes HVAC. En outre, NanoMax offre de nombreux autres avantages tels qu'une efficacité énergétique accrue et une réduction des intervalles de remplacement des filtres.

Fonctionnement des indices MERV

Le système MERV évalue les filtres à air sur une échelle de 1 à 20 en fonction de leur capacité à capturer les particules polluantes en suspension dans l'air.¹ Plus l'indice MERV est élevé, plus l'efficacité de la filtration est importante.

La norme ASHRAE MERV évalue l'efficacité de la filtration pour trois gammes distinctes de taille de polluants atmosphériques. Chaque indice MERV implique l'efficacité totale d'un filtre à capturer les particules appartenant à chaque gamme de taille.

Un filtre se voit ensuite attribuer un indice MERV de 1 à 20 en fonction de son efficacité totale à filtrer ces particules en suspension dans l'air (voir la figure 1 pour les efficacités de filtration des filtres MERV de 1 à 16).

Figure 1 : Tableau d'efficacité de l'indice MERV pour trois catégories de taille de particules - ASHRAE Standard 52.2-2017.

Chaque indice MERV est également associé à une perte de charge. Il s'agit de la variation de la pression de l'air qui se produit lorsque l'air traverse un filtre jusqu'à l'autre côté du conduit, mesurée en pouces d'eau (en_H2O) ou en pascals (Pa).

La chute de pression est utilisée pour évaluer le degré de restriction du flux d'air lorsque l'air passe à travers le filtre. Les filtres à air MERV 13 peuvent introduire une forte résistance à l'air dans les systèmes CVC, ce qui les rend impropres à l'utilisation dans de nombreux systèmes CVC.

Les filtres à air NanoMax surpassent les filtres MERV 16 en termes d'efficacité de filtration et atteignent des pertes de charge similaires à celles des filtres MERV 8. Cela signifie qu'un système HVAC compatible avec MERV 8 sera également compatible avec NanoMax, ce qui garantit une faible perte de charge ainsi que des performances de filtration élevées.

La taille des particules est essentielle pour comprendre le degré de dangerosité d'une particule - plus la particule est petite, plus elle peut être dangereuse.^2,3 Des indices MERV plus élevés offrent une protection de plus en plus efficace contre les petites particules.

Cliquez ici pour savoir pourquoi la taille des particules est importante...

MERV 1-7 : Capte les grosses particules de 3 à 10 microns

Les grosses particules sont les moins dangereuses en suspension dans l'air. Les particules de cette gamme sont parfois appelées PM10 (particules d'un diamètre inférieur ou égal à 10 microns) car leur diamètre est inférieur à 10 microns.

Voici quelques exemples courants de particules grossières

• le pollen des arbres, des plantes et des herbes qui peut déclencher des allergies et de l'asthme
• la poussière composée de terre, de sable et de cellules cutanées mortes
• les spores de mois issures libérées par les moisissures toxiques pour la reproduction
• les squames d'animaux excrétées par les chats, les chiens, les rongeurs et d'autres animaux domestiques, qui peuvent transporter des protéines allergisantes provenant de l'urine et de la salive
• les particules libérées par les antisudorifiques solides et autres produits d'hygiène ménagère.

Les filtres classés MERV 1-7 sont principalement conçus pour capturer les grosses particules. Les filtres classés MERV 1-4 capturent moins de 20 % des particules grossières, tandis que les filtres classés 5-7 capturent 20 à 50 % de ces particules.

MERV 8-11 : Capture les particules grossières et fines de 1 à 10 microns

Les filtres classés MERV 8-11 peuvent capturer les particules grossières de 3 à 10 microns ainsi que les particules fines de 1 à 3 microns, avec de faibles pertes de charge que la plupart des systèmes CVC peuvent traiter sans problème.

Cette catégorie de particules fines comprend les PM2,5 - des particules en suspension dans l'air d'un diamètre inférieur à 2,5 microns, considérées comme particulièrement dangereuses.

Les particules fines et grossières de cette catégorie proviennent généralement des sources suivantes

:

• poussière domestique comprenant des fibres de vêtements, des bactéries, des microplastiques et d'autres particules microscopiques en suspension dans l'air
• les excréments et les peaux mortes d' insectes domestiques courants comme les acariens
• les poussières fines soufflées par le vent depuis les chantiers de construction, les usines et les installations industrielles
• les poussières de charbon ou de pétrole libérées lors de la combustion des carburants
• les particules provenant de la combustion et de l'échappement des moteurs de véhicules.

Les filtres classés MERV 8-11 capturent environ 70-85% des particules grossières et 20-50% des particules fines de 1 à 3 microns. Les filtres MERV 11 peuvent également capturer environ 20 % des particules inférieures à 1 micron.

MERV 12-16 : Capture les particules grossières et fines de 0,3 à 10 microns

Les filtres classés MERV 12 et plus peuvent filtrer les particules fines de 0,3 à 1 micron.

Voici quelques exemples de particules fines inférieures à 1 micron (parfois appelées PM1)⁴

• les processus de combustion industrielle dans les usines et les centrales électriques
• la fumée de bois provenant des feux de forêt ou du chauffage intérieur
• la fumée de tabac provenant de l'utilisation de cigarettes ou de cigares
• les métaux lourds en suspension dans l'air provenant de la combustion du charbon et d'autres sources d'énergie, tels que le cuivre, le chrome et le fer
• les ions inorganiques solubles dans l'eau qui réagissent chimiquement avec les particules en suspension dans l'air, notamment le sulfate (SO4), le nitrate (NO3) et l'ammonium (NH4)
• les réactions chimiques atmosphériques des particules avec les produits chimiques en suspension dans l'air, tels que les oxydes d'azote et le dioxyde de soufre
• une variété de bactéries et de virus en aérosol, y compris certains aérosols COVID-19.

Les filtres classés MERV 12-16 capturent

:

• 35-95% des particules de 0,3 à 1 micron
• 65-95% des particules de 1 à 3 microns
• 85-95 % des particules grossières de 3 à 10 microns

Les filtres MERV 13 capturent environ 35 à 50 % des particules fines inférieures à 1 micron. Les filtres MERV 16 peuvent capturer jusqu'à 95 % des particules de 10 microns à 0,3 micron, mais il peut être difficile de les utiliser dans de nombreux systèmes CVC sans les moderniser.

MERV 17-20 : Mesuré par les normes ISO

Au-delà de la norme MERV 16, la norme ISO 16890 est la norme de référence pour les filtres MERV 17-20.

Les filtres MERV 16 peuvent être installés dans des systèmes CVC standard pour des pertes de charge spécifiées pratiques, mais les filtres MERV 17-20 nécessitent un degré élevé d'ingénierie mécanique et de fabrication pour être incorporés dans un système CVC. Ils ne peuvent donc pas être utilisés dans de nombreux systèmes CVC commerciaux.

La norme ISO 16890 tient compte de cet aspect en établissant des spécifications détaillées pour l'efficacité de la filtration, qui peuvent tenir compte de systèmes plus robustes, y compris:⁶

• un système de classification simplifié pour les PM10, les PM2,5 et les PM1, prenant en compte les efficacités moyennes et minimales
• l'utilisation d'une poussière plus fine pour les essais que celle utilisée dans le système d'évaluation MERV, qui tient compte d'une grande variété de conditions auxquelles les filtres sont confrontés sur le terrain
• des procédures avancées pour décharger les filtres afin d'assurer une grande précision des mesures de filtration
• tient compte de la répartition de la pollution par les particules entre les zones urbaines et les zones rurales, les particules plus petites étant plus fréquentes dans les zones urbaines.

La technologie NanoMax filtre les particules ultrafines (UFP

) Les particules ultrafines (UFP) sont les plus petites particules en suspension dans l'air, dont la taille varie de 0,1 micron à 0,003 micron. Elles se trouvent généralement en concentrations beaucoup plus élevées (en nombre de particules) dans l'air que les PM10, PM2,5 et PM1, et proviennent généralement des sources suivantes:⁷

• suie de diesel
• les gaz d'échappement des véhicules
• de la fumée des incendies de forêt et du tabagisme
• des émissions industrielles.

Les systèmes d'évaluation MERV et ISO pour les filtres à air ne testent pas les PUF dans cette gamme. Toutefois, les filtres NanoMax ont été testés pour filtrer au moins 90 % des PUF.⁸

La taille minuscule des PUF leur permet de pénétrer dans les poumons et de passer dans la circulation sanguine par les alvéoles, ce qui entraîne une inflammation et une détérioration des tissus pulmonaires ainsi qu'une accumulation de plaques artérielles pouvant entraîner des maladies cardiaques.

Les PUF peuvent également pénétrer dans le cerveau à partir de la circulation sanguine en traversant la barrière^{hémato-encéphalique9}

:

• des tumeurs cérébrales
• des pertes de mémoire
• confusion
• un déclin cognitif
• des difficultés d'apprentissage permanentes chez les enfants et les jeunes adultes
• démence
• la maladie d'Alzheimer.

Une grande partie des matières infectieuses en suspension dans l'air entre également dans la catégorie des PFP. Par exemple, les virions du coronavirus SARS-CoV-2 (pour severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) en suspension dans l'air, responsables des infections COVID-19, ont un diamètre compris entre 0,05 et 0,13 micron.^10,11

Ces particules proviennent d'aérosols respiratoires qui se propagent en respirant, en parlant, en chuchotant, en riant et en chantant, pénétrant dans l'appareil respiratoire par les muqueuses des voies respiratoires et provoquant souvent des infections COVID-19. Les aérosols du coronavirus SARS-CoV-2 peuvent rester en suspension dans l'air pendant des heures en l'absence de filtration ou de ventilation.

Même la filtration MERV 13, dont l'efficacité est de 35 à 45 % pour les UFP, est nettement moins efficace que la technologie NanoMax.

Les filtres MERV 13

par rapport à la technologie NanoMax

Les filtres MERV 13 présentent certains avantages clés qui les rendent intéressants pour une grande variété d'applications :

• largement disponibles, fournis par de nombreux vendeurs
• très familiers à la plupart des professionnels des installations et du CVC, capables d'être installés et entretenus avec une courbe d'apprentissage minimale
• se présentent sous la forme de filtres de 1 pouce. qui s'adaptent à la plupart des systèmes HVAC

Cependant, les filtres MERV 13 présentent également plusieurs inconvénients majeurs

:

• une faible efficacité de filtration de ≤ 50 % pour les particules les plus petites et les plus dangereuses telles que les UFP et les virus.
• des pertes de charge élevées qui peuvent augmenter la résistance de l'air, user les composants CVC et réduire l'efficacité lorsque le matériau filtrant est chargé de particules
• nécessité d'un fonctionnement plus long et d'une plus grande ventilation de l'air extérieur pour disperser les concentrations intérieures de particules en suspension en ouvrant les fenêtres ou les portes, ce qui réduit l'efficacité énergétique des bâtiments
• intervalles de remplacement fréquents des filtres (généralement tous les 3 mois) qui entraînent une maintenance coûteuse au fil du temps.

Les filtres NanoMax offrent plusieurs avantages par rapport à la filtration MERV 13, notamment

• une efficacité bien supérieure à celle de MERV 13 pour toutes les gammes de particules - jusqu'à 100 % pour les grosses particules (3-10 microns), 99 % pour 1-3 microns et 96 % pour 0,3-1 micron
• testés pour filtrer les UFP avec une efficacité allant jusqu'à 90 %, alors que les filtres MERV 13 ne sont pas testés pour les UFP
• permet d'obtenir des pertes de charge relativement faibles malgré une efficacité élevée (généralement associée à des pertes de charge prohibitives)
• plus efficace sur le plan énergétique - ne nécessite pas un fonctionnement plus long du système CVC ou une ventilation mécanique plus importante que ne l'exige le code du bâtiment
• réduction des intervalles de remplacement des filtres, ceux-ci pouvant être remplacés tous les 12 mois environ.

Les filtres NanoMax présentent les inconvénients suivants

• ils ne sont disponibles que sous la forme de filtres de 2 pouces, ce qui peut nécessiter une mise à niveau du support de filtre du système CVC avant l'installation
• nécessitent une installation par un expert que les professionnels du CVC ou des installations ne sont pas toujours en mesure d'assurer
• coût initial plus élevé (environ 100 $ par filtre) que les filtres MERV 13 (10 à 40 $ chacun)
• le type de filtre à forte demande n'est pas très répandu

Efficacité de filtration

Les filtres MERV 13 deviennent de moins en moins efficaces à mesure que les particules deviennent plus petites, ne filtrant que 35 % des particules ultrafines en suspension dans l'air. Les filtres NanoMax filtrent généralement entre 96 % et 100 % de toutes les particules allant de 10 microns à 0,3 micron et moins.

Voici une comparaison côte à côte de la capacité des filtres MERV 13 et NanoMax à capturer ces différents types de polluants en suspension dans l'air.

Filtres MERV 13 35-45% des plus petits Les filtres MERV 13 ne filtrent pas les particules en suspension, y compris les bactéries et les virus en suspension dans l'air, qui sont les plus préoccupants dans les salles de classe et les espaces de travail partagés.

Avec un filtre MERV 13, plus de la moitié des contaminants en suspension dans l'air peuvent ne pas être filtrés, ce qui expose les occupants à des contaminants dangereux en suspension dans l'air. En outre, les filtres HVAC laissent souvent passer jusqu'à 30 % de l'air par les bords non scellés du filtre, ce qui signifie qu'une proportion encore plus faible de l'air passe réellement à travers le matériau filtrant. L'efficacité des filtres MERV 13 diminue également de façon spectaculaire avec le temps, avec des efficacités parfois inférieures à 35 % car le média filtrant se charge en particules.

Les filtres à air NanoMax HVAC surpassent les filtres MERV 13 et même MERV 16 pour les particules fines et ultrafines comme les PM2,5 et les virus, avec des efficacités de filtration allant jusqu'à 96 % jusqu'à 0,3 micron et 90 % des UFP. Ces résultats sont obtenus grâce à la combinaison de ce qui suit

• jusqu'à 60 pieds carrés de surface de filtration
• des filtres plissés qui maximisent le débit d'air même lorsque les filtres sont chargés de particules
• la conception du matériau en microfibres avancées (AMF) qui utilise des fibres 10 fois plus fines que celles généralement utilisées dans les filtres à air standard des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC)
• Protection contre les fuites WedgeSeal qui garantit qu'aucun air pollué ne passe autour du filtre, assurant que tout l'air passant par le système HVAC est filtré.

Perte de charge

La perte de charge élevée associée aux filtres MERV 13 oblige les moteurs de CVC à travailler plus fort pour pousser l'air à travers le matériau de filtration MERV 13 dense et très résistant.

Les pertes de charge initiales des filtres MERV 13 varient de 0,25 à 0,5 po_H2O(62 à 124 Pa) et doivent généralement être remplacées avant d'atteindre 1,0 po_H2O(249 Pa). Ces pertes de charge peuvent également nécessiter des améliorations du système de CVC, telles que

• l'augmentation de la taille des conduits d'air pour permettre au système CVC de fonctionner à des débits d'air plus élevés
• un moteur amélioré pour s'adapter à l'augmentation de la pression dans le système CVC.

Les filtres à air NanoMax permettent d'obtenir de faibles pertes de charge comparables à celles des filtres MERV 8, tout en offrant une efficacité de filtration supérieure à celle des filtres MERV 16 habituels.

En moyenne, les filtres NanoMax ont des pertes de charge initiales aussi faibles que 0,38 in_H2O(95 Pa) lorsqu'ils sont installés pour la première fois et peuvent atteindre des pertes de charge de 1,0 in_H2O(249 Pa) avant de devoir être remplacés, tout en perdant très peu d'efficacité de filtration.

Cette faible perte de charge permet souvent d'utiliser les filtres NanoMax même dans les systèmes HVAC compatibles avec MERV 8. Cela peut faciliter l'intégration de NanoMax dans les systèmes HVAC où des filtres à air de haute performance pourraient autrement nécessiter des mises à niveau coûteuses ou subir une usure ou des dommages dus à des pertes de charge élevées.

Les plis du filtre Nanomax sont également disposés de manière à ce que l'air puisse continuer à passer largement sans restriction, même si le matériau de filtration se charge de particules au fil du temps, ce qui contribue à maintenir une faible perte de charge (voir la figure 2 pour un gros plan).

Figure 2 : gros plan des plis des filtres NanoMax et MERV 13. Il s'agit d'une surface carrée comparable de 5" x 2,75" (pouces).

Ventilation

Les filtres MERV 13 retiennent généralement moins de 50 % des plus petites particules en suspension dans l'air, comprises entre 0,3 et 1 micron. Cela signifie qu'ils doivent souvent être utilisés avec une ventilation de l'air extérieur, en ouvrant les portes et les fenêtres, pour réduire de manière significative la concentration des particules en suspension dans l'air. les contaminants en suspension dans l'air.

L'utilisation d'une ventilation par l'air extérieur et d'un système de filtration MERV 13 présente plusieurs inconvénients majeurs

:

• augmentation de la pollution intérieure provenant de l'air extérieur: l'ouverture des portes et des fenêtres peut introduire la pollution de l'air extérieur dans les espaces intérieurs
• exposition des occupants aux températures extérieures: dans la plupart des régions du monde, les températures peuvent atteindre des niveaux extrêmement élevés ou bas qui rendent la ventilation extérieure irréalisable
• réduire l'efficacité énergétique: en raison d'une efficacité de filtration plus faible, les systèmes CVC dotés d'une filtration MERV 13 nécessitent davantage de ventilation mécanique, ce qui met à rude épreuve les systèmes CVC et génère des émissions de carbone dues à la consommation d'énergie.

Les filtres NanoMax contribuent à réduire le besoin de ventilation de l'air extérieur de la manière suivante

:

• Les installations doivent répondre aux exigences du code du bâtiment en matière de ventilation mécanique. Les filtres NanoMax capturent une quantité importante des particules les plus petites et les plus dangereuses.
• Les systèmes CVC équipés de filtres NanoMax ne doivent fonctionner que lorsque l'espace intérieur est occupé , en raison de l'efficacité de filtration élevée associée à NanoMax.
• La réduction du fonctionnement et de la ventilation de l'air extérieur permet d'économiser de l'énergie et de prolonger la durée de vie des filtres. Cela réduit l'impact sur l'environnement du fonctionnement des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation en raison d'une utilisation réduite et contribue à réduire le coût du remplacement et de l'entretien des filtres.

Remplacement des

filtres Les fabricants de filtres à air MERV 13 suggèrent généralement de remplacer les filtres tous les trois mois. Par conséquent, le remplacement des filtres à air MERV 13 dans une école ou un immeuble de bureaux peut s'avérer excessivement long et coûteux.

Les filtres à air NanoMax doivent être remplacés tous les 12 mois en moyenne et contiennent environ 60 pieds carrés de média filtrant. Cela permet de gagner du temps sur les procédures d'installation et de réduire les coûts élevés associés au remplacement fréquent des filtres, quelle que soit la taille du bâtiment.

Le tableau ci-dessous présente une estimation des remplacements de filtres, des coûts de maintenance annuels et des coûts des filtres pour une installation utilisant, par exemple, 50 filtres.