Teknologi filtrasi MERV 13 vs. NanoMax

Ditetapkan oleh American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), sistem Minimum Efficiency Reporting Value (MERV) adalah istilah umum untuk menilai seberapa efektif filter udara dalam menangkap partikel di udara.

Peringkat MERV telah menjadi pusat perbincangan tentang bagaimana membuat ruang publik bersama seperti sekolah dan kantor bersama lebih aman bagi siswa, karyawan, dan lainnya dari polutan udara dalam ruangan yang berbahaya dan infeksi yang menular melalui udara.

ASHRAE merekomendasikan MERV 13 sebagai minimum untuk membantu mengurangi penularan aerosol infeksius. Ada bukti yang menunjukkan bahwa MERV 13 tidak dapat memfilter cukup banyak polutan udara infeksius yang berbahaya, termasuk virus dan partikel ultrahalus lainnya.

Teknologi filtrasi NanoMax adalah alternatif yang jauh lebih efisien dibandingkan MERV 13 untuk penerapan filtrasi pemanas, ventilasi, dan pendingin udara (HVAC) terintegrasi. NanoMax bahkan melampaui filter udara MERV 16 dalam hal efisiensi filtrasi tetapi dengan penurunan tekanan rendah yang sebanding dengan filter MERV 8, sehingga NanoMax kompatibel dengan banyak sistem HVAC. Selain itu, NanoMax menawarkan banyak manfaat lain seperti efisiensi energi yang meningkat dan interval penggantian filter yang lebih jarang.

Cara kerja peringkat MERV

Sistem MERV menilai filter udara pada skala 1-20 berdasarkan kemampuannya menangkap partikel polutan udara.¹ Semakin tinggi peringkat MERV, semakin tinggi efisiensi filtrasi.

Standar ASHRAE MERV menilai efisiensi filtrasi untuk tiga rentang ukuran polutan udara yang berbeda. Setiap peringkat MERV menunjukkan efisiensi total sebuah filter dalam menangkap partikel yang termasuk dalam setiap rentang ukuran.

Sebuah filter kemudian diberikan peringkat MERV dari 1-20 berdasarkan total efisiensi filter tersebut dalam menyaring partikel udara (lihat Gambar 1 untuk efisiensi filtrasi filter MERV dari 1-16).

Gambar 1: Grafik efisiensi rating MERV untuk tiga kategori ukuran partikel – Standar ASHRAE 52.2-2017.

Setiap rating MERV juga dikaitkan dengan penurunan tekanan. Ini mengacu pada perubahan tekanan udara yang terjadi saat udara melewati filter ke sisi lain saluran udara, diukur menggunakan inci air (in H₂O) atau pascal (Pa).

Penurunan tekanan digunakan untuk menilai seberapa banyak aliran udara yang terhambat saat udara melewati filter. Filter udara MERV 13 dapat menyebabkan resistansi udara yang tinggi pada sistem HVAC, sehingga tidak cocok digunakan pada banyak sistem HVAC.

Filter udara NanoMax melampaui filter MERV 16 dalam hal efisiensi filtrasi dan mencapai penurunan tekanan yang mirip dengan filter MERV 8. Ini berarti sistem HVAC yang kompatibel dengan MERV 8 juga akan kompatibel dengan NanoMax, memastikan penurunan tekanan rendah sekaligus kinerja filtrasi tinggi.

Ukuran partikel sangat penting untuk memahami seberapa berbahayanya suatu partikel – semakin kecil partikel, semakin berbahaya partikel tersebut.^2,3 Rating MERV yang lebih tinggi memberikan perlindungan yang semakin baik dari partikel kecil.

Klik di sini untuk melihat mengapa ukuran partikel itu penting...

MERV 1-7: Menangkap partikel kasar dari 3-10 mikron

Partikel kasar adalah partikel udara paling tidak berbahaya. Partikel dalam kisaran ini terkadang disebut PM10 (materi partikel dengan ukuran diameter 10 mikron atau lebih kecil) karena ukurannya lebih kecil dari 10 mikron.

Contoh umum partikel kasar meliputi:

• serbuk sari dari pohon, tanaman, dan rumput yang dapat memicu alergi dan asma
• debu yang terdiri dari tanah, pasir, dan sel kulit mati
• spora jamur yang dilepaskan oleh jamur beracun untuk berkembang biak
• bulu hewan peliharaan yang rontok dari kucing, anjing, hewan pengerat, dan hewan peliharaan lain di rumah yang dapat membawa protein penyebab alergi dari urin dan air liur
• partikel yang dilepaskan oleh antiperspiran padat dan produk kebersihan rumah tangga lainnya

Filter dengan peringkat MERV 1-7 terutama dirancang untuk menangkap partikel kasar. Filter dengan peringkat MERV 1-4 menangkap kurang dari 20% partikel kasar, sedangkan filter dengan peringkat 5-7 menangkap 20-50% partikel tersebut.

MERV 8-11: Menangkap partikel kasar dan halus dari 1 hingga 10 mikron

Filter dengan peringkat MERV 8-11 dapat menangkap partikel kasar dari 3 hingga 10 mikron serta partikel halus dari 1 hingga 3 mikron, dengan penurunan tekanan rendah yang dapat ditangani oleh sebagian besar sistem HVAC tanpa masalah.

Kategori partikel halus ini termasuk PM2.5 – partikel udara yang lebih kecil dari 2,5 mikron dalam diameter yang dianggap sangat berbahaya.

Partikel kasar dan halus dalam rentang ini biasanya berasal dari sumber berikut:

• debu rumah tangga yang terdiri dari serat pakaian, bakteri, mikroplastik, dan partikel udara mikroskopis lainnya
• kotoran dan kulit yang terkelupas dari serangga rumah tangga umum seperti tungau debu
• debu halus yang terbawa angin dari lokasi konstruksi, pabrik, dan pabrik industri
• debu batu bara atau minyak yang dilepaskan saat dibakar untuk bahan bakar
• partikel dari pembakaran mesin kendaraan dan knalpot

Filter dengan peringkat MERV 8-11 menangkap sekitar 70-85% partikel kasar dan 20-50% partikel halus dari 1-3 mikron. Filter MERV 11 juga dapat menangkap sekitar 20% partikel yang lebih kecil dari 1 mikron.

MERV 12-16: Menangkap partikel kasar dan halus dari 0,3-10 mikron

Filter dengan peringkat MERV 12 ke atas dapat menyaring partikel halus dari 0,3 hingga 1 mikron.

Beberapa contoh partikel halus yang lebih kecil dari 1 mikron (kadang disebut PM1) antara lain:⁴

• proses pembakaran industri di pabrik dan pembangkit listrik
• asap kayu dari kebakaran hutan atau pemanas ruangan
• asap tembakau dari rokok atau rokok cerutu
• logam berat di udara dari pembakaran batu bara dan sumber energi lainnya, seperti tembaga, kromium, dan besi
• ion anorganik yang larut dalam air (WSIs) yang bereaksi secara kimia dengan partikel di udara, termasuk sulfat (SO4), nitrat (NO3), dan amonium (NH4)
• reaksi kimia atmosfer dari partikel dengan bahan kimia di udara, seperti oksida nitrogen dan sulfur dioksida
• berbagai jenis bakteri dan virus yang teraerosol, termasuk beberapa aerosol COVID-19

Filter dengan rating MERV 12-16 menangkap:

• 35-95% partikel berukuran 0,3 sampai 1 mikron
• 65-95% partikel berukuran 1-3 mikron
• 85-95% partikel kasar berukuran 3-10 mikron

Filter MERV 13 menangkap sekitar 35-50% partikel halus yang lebih kecil dari 1 mikron. Filter MERV 16 dapat menangkap hingga 95% partikel dari 10 mikron hingga 0,3 mikron, namun mungkin sulit digunakan di banyak sistem HVAC tanpa peningkatan.

MERV 17-20: Diukur dengan standar ISO

Di atas MERV 16, ISO 16890 adalah standar yang lebih disukai untuk menilai kinerja filter efisiensi tinggi secara memadai.⁵

Sementara filter MERV 16 dapat dipasang ke dalam sistem HVAC standar untuk penurunan tekanan yang ditentukan secara praktis, filter dengan rating MERV 17-20 memerlukan rekayasa mekanik tingkat tinggi dan fabrikasi untuk dapat diintegrasikan ke dalam sistem HVAC. Hal ini membuatnya sebagian besar tidak layak digunakan di banyak sistem HVAC komersial.

ISO 16890 memperhitungkan hal ini dengan spesifikasi ekstensif untuk efisiensi filtrasi yang dapat mengakomodasi sistem yang lebih kuat, termasuk:⁶

• sistem klasifikasi yang disederhanakan untuk PM10, PM2.5, dan PM1, dengan mempertimbangkan efisiensi rata-rata dan minimum
• menggunakan debu yang lebih halus untuk pengujian dibandingkan sistem rating MERV yang memperhitungkan berbagai kondisi yang dihadapi filter di lapangan
• prosedur lanjutan untuk menghilangkan muatan listrik pada filter untuk memastikan akurasi tinggi pengukuran filtrasi
• mempertimbangkan distribusi polusi partikel di daerah perkotaan vs. pedesaan, karena partikel yang lebih kecil cenderung lebih umum di area perkotaan

Teknologi NanoMax menyaring partikel ultrahalus (UFP)

Partikel ultrahalus (UFP) adalah partikel udara terkecil yang ada, dengan ukuran mulai dari 0,1 mikron hingga 0,003 mikron. Mereka juga biasanya ditemukan dalam konsentrasi yang jauh lebih tinggi (dalam jumlah partikel) di udara dibandingkan dengan PM10, PM2.5, dan PM1, yang umumnya berasal dari:⁷

• jelaga diesel
• asap kendaraan
• asap dari kebakaran hutan dan merokok
• emisi industri

Sistem rating MERV dan ISO untuk filter udara tidak menguji UFP pada rentang ini. Namun, filter NanoMax telah diuji untuk menyaring setidaknya 90% UFP.⁸

Ukuran UFP yang sangat kecil memungkinkan mereka masuk ke paru-paru dan menyeberang ke aliran darah melalui alveoli, yang dapat menyebabkan peradangan dan kerusakan jaringan paru-paru serta penumpukan plak arteri yang dapat menyebabkan penyakit jantung.

UFP juga dapat masuk ke otak dari aliran darah melalui sawar darah-otak.⁹ Akibatnya, paparan jangka panjang terhadap UFP juga dapat menyebabkan:

• tumor otak
• kehilangan ingatan
• kebingungan
• penurunan kognitif
• gangguan belajar permanen pada anak-anak dan remaja
• dementia
• Alzheimer

Banyak materi infeksius di udara juga termasuk dalam kategori UFP. Misalnya, virion coronavirus SARS-CoV-2 (untuk sindrom pernapasan akut berat coronavirus 2) yang bertanggung jawab atas infeksi COVID-19 memiliki diameter antara 0,05 hingga 0,13 mikron.^10,11

Partikel-partikel ini berasal dari aerosol pernapasan yang menyebar melalui bernapas, berbicara, berbisik, tertawa, dan bernyanyi, masuk ke saluran pernapasan melalui membran mukosa di saluran napas dan sering menyebabkan COVID-19. Aerosol coronavirus SARS-CoV-2 dapat tetap melayang di udara selama berjam-jam jika tidak ada filtrasi atau ventilasi.

Bahkan filtrasi MERV 13, yang memiliki efisiensi 35-45% untuk UFP, jauh lebih rendah efisiensinya dibandingkan teknologi NanoMax.

MERV 13 vs. teknologi NanoMax

Filter MERV 13 memiliki beberapa manfaat utama yang membuatnya menguntungkan untuk berbagai aplikasi:

• komoditas yang tersedia secara luas dan disuplai oleh banyak vendor
• sangat dikenal oleh sebagian besar profesional fasilitas dan HVAC, dapat dipasang dan dirawat dengan kurva pembelajaran minimal
• tersedia dalam ukuran 1 inci yang cocok untuk sebagian besar sistem HVAC

Namun, filter MERV 13 juga memiliki beberapa kelemahan utama:

• efisiensi filtrasi rendah ≤ 50% untuk partikel terkecil dan paling berbahaya seperti UFP dan virus
• peningkatan tekanan tinggi yang dapat meningkatkan hambatan udara, mempercepat keausan komponen HVAC, dan menurunkan efisiensi seiring material filtrasi terisi partikel
• membutuhkan waktu operasi lebih lama dan lebih banyak ventilasi udara luar untuk mengurangi konsentrasi partikel udara di dalam ruangan dengan membuka jendela atau pintu, sehingga menurunkan efisiensi energi bangunan
• interval penggantian filter yang sering (biasanya setiap 3 bulan) yang menyebabkan biaya perawatan mahal seiring waktu

Filter NanoMax menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan filtrasi MERV 13, termasuk:

• efisiensi jauh lebih tinggi dibandingkan MERV 13 untuk semua rentang partikel – hingga 100% untuk partikel kasar (3-10 mikron), 99% untuk 1-3 mikron, dan 96% untuk 0,3-1 mikron
• teruji mampu menyaring UFP dengan efisiensi hingga 90%, sementara filter MERV 13 tidak diuji untuk UFP
• mencapai penurunan tekanan yang relatif rendah meskipun efisiensi tinggi (biasanya dikaitkan dengan penurunan tekanan yang sangat tinggi)
• lebih hemat energi – tidak memerlukan operasi HVAC lebih lama atau ventilasi mekanis lebih banyak dari yang disyaratkan kode bangunan
• interval penggantian filter yang lebih jarang, karena filter dapat diganti sekitar sekali setiap 12 bulan

Beberapa kekurangan filter NanoMax meliputi:

• hanya tersedia sebagai filter 2 inci yang mungkin memerlukan peningkatan rak filter sistem HVAC sebelum pemasangan
• memerlukan instalasi oleh ahli yang mungkin tidak dapat disediakan oleh profesional HVAC atau fasilitas
• biaya awal lebih tinggi (sekitar $100 per filter) dibandingkan filter MERV 13 ($10-40 per buah)
• jenis filter dengan permintaan tinggi tidak tersedia secara luas

Efisiensi filtrasi

Filter MERV 13 menjadi semakin kurang efektif seiring dengan semakin kecilnya partikel, hanya mampu menyaring sekitar 35% partikel udara ultrahalus. NanoMax biasanya menyaring antara 96% hingga 100% dari semua partikel mulai dari 10 mikron hingga 0,3 mikron dan lebih kecil.

Berikut adalah perbandingan langsung tentang seberapa baik filter MERV 13 dan NanoMax dapat menangkap berbagai jenis polutan udara ini.

Filter MERV 13 hanya menyaring 35-45% partikel terkecil, termasuk bakteri dan virus di udara yang menjadi perhatian utama di ruang kelas dan area kerja bersama.

Dengan MERV 13, lebih dari setengah kontaminan udara di ruangan bisa tidak tersaring, sehingga penghuni tetap terpapar kontaminan udara berbahaya. Selain itu, filter HVAC sering membiarkan hingga 30% udara bocor melalui sisi filter yang tidak tertutup rapat, artinya bahkan lebih sedikit udara yang benar-benar melewati material filtrasi. Efisiensi filter MERV 13 juga menurun drastis seiring waktu, dengan efisiensi terkadang bahkan lebih rendah dari 35% saat media filtrasi penuh dengan partikel.

Filter udara HVAC NanoMax mengungguli MERV 13 bahkan MERV 16 untuk partikel halus dan ultrahalus seperti PM2.5 dan virus, dengan efisiensi filtrasi hingga 96% untuk partikel sampai 0,3 mikron dan 90% untuk UFP. Hal ini dicapai melalui kombinasi:

• hingga 60 kaki persegi area permukaan material filtrasi
• desain filter lipat yang memaksimalkan aliran udara bahkan saat filter penuh dengan partikel
• desain material micro-fiber (AMF) canggih yang menggunakan serat 10 kali lebih tipis dari yang biasanya digunakan pada filter udara HVAC standar
• perlindungan kebocoran WedgeSeal yang memastikan tidak ada udara tercemar yang melewati sisi filter, sehingga semua udara yang melewati sistem HVAC benar-benar tersaring

Penurunan Tekanan

Penurunan tekanan tinggi yang terkait dengan filter MERV 13 menyebabkan motor HVAC bekerja lebih keras untuk mendorong udara melalui material filtrasi MERV 13 yang padat dan sangat tahan.

Penurunan tekanan awal pada filter MERV 13 berkisar antara 0,25 hingga 0,5 in H₂O (62 hingga 124 Pa), dan biasanya harus diganti sebelum mencapai 1,0 in H₂O (249 Pa). Penurunan tekanan ini juga mungkin memerlukan peningkatan sistem HVAC, seperti:

• peningkatan ukuran saluran udara agar sistem HVAC dapat beroperasi pada aliran udara yang lebih tinggi
• peningkatan motor untuk menyesuaikan peningkatan tekanan dalam sistem HVAC

Filter udara NanoMax mencapai penurunan tekanan rendah yang sebanding dengan filter MERV 8, namun tetap memberikan efisiensi filtrasi yang lebih tinggi daripada filter MERV 16 pada umumnya.

Rata-rata, filter NanoMax memiliki penurunan tekanan awal serendah 0,38 in H₂O (95 Pa) saat pertama kali dipasang dan dapat mencapai penurunan tekanan sebesar 1,0 in H₂O (249 Pa) sebelum perlu diganti, dengan kehilangan efisiensi filtrasi yang sangat sedikit.

Penurunan tekanan yang rendah ini sering memungkinkan filter NanoMax digunakan bahkan pada sistem HVAC yang kompatibel dengan MERV 8. Hal ini dapat membuat NanoMax lebih mudah diintegrasikan ke dalam sistem HVAC di mana filter udara berkinerja tinggi biasanya memerlukan peningkatan mahal atau menyebabkan keausan atau kerusakan akibat penurunan tekanan tinggi.

Lipat filter Nanomax juga diatur sedemikian rupa sehingga udara dapat terus melewati tanpa banyak hambatan, bahkan saat material filtrasi terisi partikel seiring waktu, membantu menjaga penurunan tekanan tetap rendah (lihat Gambar 2 untuk tampilan close-up).

Gambar 2: tampilan close up lipatan filter NanoMax dan MERV 13. Ini adalah area persegi yang sebanding berukuran 5" x 2,75" (inci).

Ventilasi

Filter MERV 13 biasanya menghilangkan kurang dari 50% partikel udara terkecil yang berukuran antara 0,3 hingga 1 mikron. Ini berarti filter tersebut sering harus digunakan bersamaan dengan ventilasi udara luar, seperti membuka pintu dan jendela, untuk secara signifikan mengurangi konsentrasi kontaminan udara.

Penggunaan ventilasi udara luar bersama dengan filtrasi udara MERV 13 memiliki beberapa kelemahan utama:

• meningkatkan polusi udara dalam ruangan dari udara luar: membuka pintu dan jendela dapat memasukkan polusi udara luar ke dalam ruangan
• mengekspos penghuni pada suhu luar: di banyak bagian dunia, suhu dapat mencapai tingkat ekstrim yang membuat ventilasi udara luar menjadi tidak memungkinkan
• mengurangi efisiensi energi: karena efisiensi filtrasi yang lebih rendah, sistem HVAC dengan filtrasi MERV 13 memerlukan lebih banyak ventilasi mekanis, yang membebani sistem HVAC dan menghasilkan emisi karbon dari penggunaan listrik

Filter NanoMax membantu mengurangi kebutuhan ventilasi udara luar dengan cara berikut:

• Fasilitas perlu memenuhi persyaratan kode bangunan untuk ventilasi mekanis. Namun, ventilasi mekanis tambahan tidak diperlukan dengan filter udara NanoMax. Filter NanoMax menangkap sejumlah besar partikel terkecil yang paling berbahaya.
• Sistem HVAC dengan filter NanoMax hanya perlu dioperasikan saat ruangan dalam gedung digunakan karena efisiensi filtrasi tinggi yang dimiliki NanoMax.
• Pengoperasian dan ventilasi udara luar yang dikurangi menghemat energi dan memperpanjang umur filter. Hal ini mengurangi dampak lingkungan dari pengoperasian HVAC akibat penggunaan yang lebih sedikit serta membantu menurunkan biaya penggantian dan perawatan filter.

Penggantian Filter

Pabrikan filter udara MERV 13 biasanya menyarankan penggantian filter setiap 3 bulan. Akibatnya, mengganti filter udara MERV 13 di seluruh sekolah atau gedung perkantoran bisa menjadi sangat memakan waktu dan mahal.

Filter udara NanoMax perlu diganti sekitar sekali setiap 12 bulan rata-rata, dengan media filter sekitar 60 kaki persegi. Hal ini menghemat waktu yang biasanya dihabiskan untuk prosedur pemasangan yang ekstensif dan mengurangi biaya tinggi yang terkait dengan penggantian filter yang sering di seluruh ukuran lokasi gedung.

Lihat tabel di bawah untuk ilustrasi perkiraan penggantian filter, biaya perawatan tahunan, dan biaya filter untuk sebuah fasilitas yang menggunakan, misalnya, 50 filter.