MERV 13 contre la technologie de filtration NanoMax

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

Les indices MERV sont devenus centraux dans la discussion sur la manière de rendre les espaces publics partagés comme les écoles et les bureaux plus sûrs pour les élèves, les employés et autres personnes face aux polluants dangereux de l'air intérieur et aux infections aéroportées.

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

La technologie de filtration NanoMax est une alternative beaucoup plus efficace au MERV 13 pour l'implémentation de la filtration intégrée du chauffage, de la ventilation et de la climatisation (CVC). NanoMax surpasse même les filtres à air MERV 16 en termes d'efficacité de filtration tout en ayant des pertes de pression faibles comparables à celles des filtres MERV 8, ce qui rend NanoMax compatible avec de nombreux systèmes CVC. De plus, NanoMax offre de nombreux autres avantages comme une efficacité énergétique accrue et des intervalles de remplacement des filtres réduits.

Comment fonctionnent les indices MERV

Le système MERV évalue les filtres à air sur une échelle de 1 à 20 selon leur capacité à capturer les particules polluantes en suspension.¹ Plus la valeur MERV est élevée, plus l'efficacité de filtration est grande.

La norme MERV de l'ASHRAE évalue l'efficacité de filtration pour trois plages de tailles distinctes de polluants de l'air. Chaque indice MERV implique l'efficacité totale d'un filtre à capturer les particules appartenant à chaque plage de taille.

Un filtre se voit ensuite attribuer une valeur 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 des indices MERV pour trois catégories de taille de particules – Norme ASHRAE 52.2-2017.

Chaque indice MERV est également associé à une perte de pression. Cela fait référence au changement de pression d’air qui se produit lorsque l’air traverse un filtre vers l’autre côté du conduit, mesuré en pouces d’eau (po H₂O) ou en pascals (Pa).

La perte de pression est utilisée pour évaluer dans quelle mesure le débit d'air est restreint lorsque l’air passe à travers le filtre. Les filtres à air MERV 13 peuvent introduire une résistance à l’air élevée dans les systèmes CVC, ce qui les rend inadaptés à 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 pression similaires à celles des filtres MERV 8. Cela signifie qu’un système CVC compatible avec MERV 8 sera également compatible avec NanoMax, garantissant une faible perte de pression tout en offrant une performance de filtration élevée.

La taille des particules est essentielle pour comprendre à quel point une particule peut être dangereuse – plus la particule est petite, plus elle peut être dangereuse.^2,3 Les indices MERV plus élevés offrent une protection de plus en plus efficace contre les petites particules.

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

MERV 1-7 : Capture les particules grossières de 3 à 10 microns

Les particules grossières sont les particules en suspension dans l’air les moins dangereuses. Les particules de cette gamme sont parfois appelées PM10 (matières particulaires d’un diamètre de 10 microns ou moins) car elles sont inférieures à 10 microns de diamètre.

Des exemples courants de particules grossières incluent :

• pollen provenant des arbres, des plantes et des graminées, qui peut déclencher des allergies et de l’asthme
• poussière composée de terre, de sable et de cellules mortes de la peau
• spores de moisissure libérées par des moisissures toxiques pour la reproduction
• poils d’animaux perdus par les chats, chiens, rongeurs et autres animaux domestiques qui peuvent transporter des protéines allergènes provenant de l'urine et de la salive
• particules libérées par les anti-transpirants solides et autres produits d'hygiène domestique

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 grosses particules, tandis que les filtres classés 5-7 capturent 20-50 % 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 pression que la plupart des systèmes CVC peuvent supporter sans problème.

Cette catégorie de particules fines inclut les PM2.5 – des particules en suspension dans l'air de moins de 2,5 microns de diamètre considérées comme particulièrement dangereuses.

Les particules grossières et fines de cette gamme proviennent couramment des sources suivantes :

• poussière domestique composée de fibres de vêtements, de bactéries, de microplastiques et d'autres particules microscopiques en suspension
• excréments et peaux mortes provenant d'insectes domestiques courants comme les acariens
• poussière fine transportée par le vent depuis les chantiers, usines et installations industrielles
• poussière de charbon ou de pétrole libérée lors de la combustion pour le carburant
• particules issues de la combustion des moteurs de véhicules et des gaz d'échappement

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 de moins de 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 de moins de 1 micron (parfois appelées PM1) :⁴

• processus de combustion industrielle dans les usines et les centrales électriques
• fumée de bois provenant des feux de forêt ou du chauffage intérieur
• fumée de tabac provenant de la cigarette ou cigares
• métaux lourds aéroportés provenant de la combustion du charbon et d'autres sources d'énergie, tels que le cuivre, le chrome et le fer
• ions inorganiques hydrosolubles (WSI) qui réagissent chimiquement avec les particules en suspension dans l'air, y compris le sulfate (SO4), le nitrate (NO3) et l'ammonium (NH4)
• réactions chimiques atmosphériques des particules avec des produits chimiques aéroportés, telles que les oxydes d'azote et le dioxyde de soufre
• une variété de bactéries et de virus aérosolisés, y compris certains aérosols de 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 grosses particules de 3 à 10 microns

Les filtres MERV 13 capturent environ 35-50 % des particules fines de moins de 1 micron. Les filtres MERV 16 peuvent capturer jusqu'à 95 % des particules allant de 10 microns à 0,3 micron, mais peuvent être difficiles à utiliser dans de nombreux systèmes CVC sans mises à niveau.

MERV 17-20 : Mesuré selon les normes ISO

Au-delà du MERV 16, la norme ISO 16890 est la norme privilégiée pour évaluer correctement la performance d’un filtre à haute efficacité.⁵

Alors que les filtres MERV 16 peuvent être adaptés aux systèmes CVC standards pour des pertes de charge spécifiées pratiques, les filtres classés MERV 17-20 nécessitent un haut degré d’ingénierie mécanique et de fabrication pour être intégrés à un système CVC. Cela les rend en grande partie inadaptés à l’utilisation dans de nombreux systèmes CVC commerciaux.

L’ISO 16890 prend cela en compte avec des spécifications étendues pour l’efficacité de la filtration qui peuvent s’appliquer à des systèmes plus robustes, notamment :⁶

• un système de classification simplifié pour PM10, PM2.5 et PM1, prenant en compte à la fois les efficacités moyennes et minimales
• utilise une poussière plus fine pour les tests que celle utilisée dans la classification MERV, ce qui tient compte d’une grande variété de conditions auxquelles les filtres sont exposés sur le terrain
• procédures avancées pour décharger les filtres afin d’assurer une grande précision des mesures de filtration
• prend en compte la répartition de la pollution particulaire urbaine vs rurale, car les particules plus petites sont généralement plus courantes 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 qui existent, allant de 0,1 micron jusqu’à 0,003 micron. Elles se trouvent aussi généralement en beaucoup plus grande concentration (en nombre de particules) dans l’air que les PM10, PM2.5 et PM1, et proviennent couramment de :⁷

• suie de diesel
• gaz d’échappement des véhicules
• fumée des feux de forêt et du tabac
• émissions industrielles

Les systèmes de classification MERV et ISO pour les filtres à air ne testent pas les UFP dans cette gamme. Cependant, les filtres NanoMax ont été testés pour filtrer au moins 90 % des UFP.⁸

La petite taille des UFP leur permet de pénétrer dans les poumons et de passer dans la circulation sanguine à travers les alvéoles, ce qui provoque une inflammation et des lésions du tissu pulmonaire ainsi qu’une accumulation de plaque artérielle pouvant entraîner des maladies cardiaques.

Les UFP peuvent également pénétrer dans le cerveau depuis la circulation sanguine en traversant la barrière hémato-encéphalique.⁹ Par conséquent, une exposition prolongée aux UFP peut aussi provoquer :

• tumeurs cérébrales
• perte de mémoire
• confusion
• déclin cognitif
• troubles d'apprentissage permanents chez les enfants et les jeunes adultes
• démence
• Alzheimer

Une grande partie de la matière infectieuse en suspension dans l'air appartient également à la catégorie des UFP. Par exemple, les virions du coronavirus aéroporté SARS-CoV-2 (syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2) responsables des infections COVID-19 mesurent entre 0,05 et 0,13 microns de diamètre.^10,11

Ces particules proviennent des aérosols respiratoires qui se propagent par la respiration, la parole, le chuchotement, le rire et le chant, pénétrant dans les voies respiratoires par les muqueuses et provoquant souvent la 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, qui offre des rendements de 35 à 45 % pour les UFP, est nettement moins efficace que la technologie NanoMax.

MERV 13 vs. technologie NanoMax

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

• produit largement disponible fourni par de nombreux fournisseurs
• très familier pour la plupart des professionnels des installations et du CVC, pouvant être installé et entretenu avec une courbe d'apprentissage minimale
• disponibles en tailles de 1 pouce qui s'adaptent à la plupart des systèmes CVC

Cependant, les filtres MERV 13 présentent également plusieurs inconvénients majeurs :

• faible efficacité de filtration ≤ 50 % pour les particules les plus petites et les plus dangereuses, telles que les UFP et les virus
• fortes pertes de pression qui peuvent augmenter la résistance de l'air, user les composants CVC et réduire l'efficacité à mesure que le matériau filtrant se charge en particules
• nécessité d'un fonctionnement prolongé et d'une ventilation accrue avec de l'air extérieur pour disperser les concentrations de particules en suspension en ouvrant les fenêtres ou les portes, ce qui réduit l'efficacité énergétique du bâtiment
• fréquence élevée de remplacement des filtres (généralement tous les 3 mois) entraînant des coûts d'entretien élevés sur le long terme

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

• efficacité bien supérieure à celle du MERV 13 pour toutes les tailles 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
• obtient des pertes de pression comparativement faibles malgré une grande efficacité (habituellement associée à des pertes de pression très élevées)
• plus économe en énergie – ne nécessite pas un fonctionnement prolongé du CVC ni une ventilation mécanique supérieure à celle exigée par le code du bâtiment
• intervalles de remplacement des filtres réduits, les filtres pouvant être remplacés environ une fois tous les 12 mois

Certains inconvénients des filtres NanoMax incluent :

• disponibles uniquement en filtres de 2 pouces pouvant nécessiter la mise à niveau du support de filtre du système CVC avant l'installation
• nécessite une installation experte que les professionnels CVC ou de maintenance ne sont pas toujours en mesure de fournir
• coût initial plus élevé (environ 100 $ par filtre) que les filtres MERV 13 (10 à 40 $ chacun)
• type de filtre très demandé mais peu disponible

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. NanoMax filtre généralement entre 96 % et 100 % de toutes les particules, allant de 10 microns jusqu’à 0,3 micron et moins.

Voici une comparaison côte à côte de l’efficacité des filtres MERV 13 et NanoMax pour capturer ces différents types de polluants aéroportés.

Les filtres MERV 13 retiennent 35 à 45 % des particules les plus petites, y compris les bactéries et virus en suspension dans l’air qui représentent les plus grands risques dans les salles de classe et espaces de travail partagés.

Avec MERV 13, plus de la moitié des contaminants aériens présents dans l’espace peuvent rester non filtrés, exposant les occupants à des polluants dangereux. De plus, les filtres CVC permettent souvent jusqu’à 30 % de fuite d’air autour des bords non scellés, ce qui signifie qu’encore moins d’air passe réellement à travers le matériau filtrant. L’efficacité des filtres MERV 13 diminue également de façon significative au fil du temps, parfois même en dessous de 35 % lorsque le média filtrant est saturé de particules.

Les filtres à air CVC NanoMax surpassent les filtres MERV 13 et même MERV 16 pour les particules fines et ultrafines comme le PM2,5 et les virus, avec des efficacités de filtration allant jusqu’à 96 % jusqu’à 0,3 micron et 90 % des UFP. Ceci est rendu possible grâce à une combinaison de :

• jusqu’à 60 pieds carrés de surface de matériau filtrant
• conceptions de filtres plissés qui maximisent le flux d’air même lorsque les filtres se chargent en particules
• matériaux avancés en microfibres (AMF) utilisant des fibres 10 fois plus fines que celles généralement utilisées dans les filtres à air CVC standards
• protection contre les fuites WedgeSeal qui garantit qu’aucun air pollué ne contourne le filtre, assurant que tout l’air passant par le système CVC est filtré

Perte de charge

La forte chute de pression associée aux filtres MERV 13 oblige les moteurs HVAC à travailler davantage pour pousser l'air à travers le matériau de filtration MERV 13 dense et très résistant.

Les chutes de pression initiales des filtres MERV 13 varient de 0,25 à 0,5 po H₂O (62 à 124 Pa), et ils doivent généralement être remplacés avant d'atteindre 1,0 po H₂O (249 Pa). Ces chutes de pression peuvent également nécessiter des améliorations du système HVAC, telles que :

• augmentation de la taille des conduits d'air pour permettre au système HVAC de fonctionner à des débits d'air plus élevés
• mise à niveau du moteur pour s'adapter à l'augmentation de la pression dans le système HVAC

Les filtres NanoMax atteignent des chutes de pression faibles comparables à celles des filtres MERV 8 tout en offrant une efficacité de filtration supérieure à celle des filtres MERV 16 classiques.

En moyenne, les filtres NanoMax présentent des chutes de pression initiales aussi faibles que 0,38 po H₂O (95 Pa) lors de la première installation et peuvent atteindre des chutes de pression de 1,0 po H₂O (249 Pa) avant de devoir être remplacés, tout en perdant très peu d'efficacité de filtration.

Cette faible chute de pression permet souvent d'utiliser les filtres NanoMax même dans les systèmes HVAC compatibles avec MERV 8. Cela peut rendre NanoMax plus facile à intégrer dans des systèmes HVAC où des filtres à air haute performance nécessiteraient autrement des améliorations coûteuses ou entraîneraient une usure ou des dommages dus à des chutes de pression élevées.

Les plis du filtre NanoMax sont également agencés de manière à ce que l'air puisse continuer à passer en grande partie sans restriction, même lorsque le matériau de filtration se charge de particules au fil du temps, aidant ainsi à maintenir une faible chute de pression (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 zone carrée comparable de 5" x 2,75" (pouces).

Ventilation

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

L'utilisation de la ventilation par air extérieur en complément de la filtration d'air MERV 13 présente plusieurs inconvénients majeurs :

• augmentation de la pollution intérieure due à l'air extérieur : ouvrir les portes et les fenêtres peut introduire la pollution de l'air extérieur dans les espaces intérieurs
• exposition des occupants aux températures extérieures : dans une grande partie du monde, les températures peuvent atteindre des extrêmes qui rendent la ventilation extérieure irréalisable
• réduction de l'efficacité énergétique : en raison d'une efficacité de filtration plus faible, les systèmes HVAC équipés de filtres MERV 13 nécessitent davantage de ventilation mécanique, ce qui sollicite fortement les systèmes HVAC et génère des émissions de carbone liées à la consommation d'énergie

Les filtres NanoMax aident à réduire le besoin de ventilation par air extérieur de plusieurs façons :

• Les établissements doivent respecter les exigences du code du bâtiment en matière de ventilation mécanique. Cependant, une ventilation mécanique supplémentaire n'est pas nécessaire avec les filtres à air NanoMax. Les filtres NanoMax capturent une quantité significative des particules les plus petites et les plus dangereuses.
• Les systèmes CVC équipés de filtres NanoMax ne nécessitent un fonctionnement que lorsque l'espace intérieur est occupé en raison des hautes efficacités de filtration associées à NanoMax.
• La réduction du fonctionnement et de la ventilation d'air extérieur permet d'économiser de l'énergie et de prolonger la durée de vie du filtre. Cela réduit l'impact environnemental du fonctionnement des systèmes CVC grâce à une utilisation moindre et contribue à diminuer le coût du remplacement et de la maintenance des filtres.

Remplacement du filtre

Les fabricants de filtres à air MERV 13 recommandent généralement de remplacer le filtre tous les 3 mois. Par conséquent, remplacer les filtres à air MERV 13 dans une école ou un immeuble de bureaux entier peut devenir extrêmement chronophage et coûteux.

Les filtres à air NanoMax doivent être remplacés environ une fois tous les 12 mois en moyenne, et contiennent environ 60 pieds carrés de média filtrant. Cela permet d'économiser le temps normalement consacré à des procédures d'installation fastidieuses et réduit les coûts élevés associés au remplacement fréquent des filtres pour tous types de bâtiments.

Veuillez vous référer au tableau ci-dessous pour une illustration des remplacements de filtres estimés, des coûts annuels de maintenance et des coûts de filtres pour une installation utilisant, par exemple, 50 filtres.