MERV 13 対 NanoMax 濾過技術

アメリカ暖房冷凍空調学会（ASHRAE）によって制定された最小効率報告値（MERV）システムは、空気清浄フィルターが空中浮遊粒子をどれだけ効果的に捕捉できるかを評価するための一般的な指標です。

MERV評価は、学校や共有オフィスなどの公共スペースを、危険な室内空気汚染物質や空気感染症から学生や従業員、その他の人々を守るためにどう安全にするかという議論の中心となっています。

ASHRAEは感染性エアロゾルの拡散を抑えるための最低基準としてMERV 13を推奨しています。しかし、MERV 13ではウイルスやその他の超微粒子を含む危険な感染性空気中汚染物質を十分に除去できないという証拠もあります。

NanoMaxフィルトレーション技術は、統合型暖房・換気・空調（HVAC）フィルトレーション導入においてMERV 13よりもはるかに効率的な代替手段です。NanoMaxは、ろ過効率の面でMERV 16エアフィルターさえも上回りますが、MERV 8フィルターと同等の低圧損で、多くのHVACシステムと互換性があります。さらにNanoMaxは省エネルギーやフィルター交換頻度の低減など多くの利点も提供します。

MERV評価の仕組み

MERVシステムは、空気清浄フィルターが空中浮遊汚染粒子を捕捉する能力を1～20のスケールで評価します。¹ MERV値が高いほど、ろ過効率も高くなります。

ASHRAEのMERV基準は、3つの異なる空気汚染粒子サイズ範囲に対するろ過効率を評価します。それぞれのMERV値は、各サイズ範囲の粒子を捕捉するフィルターの総合効率を示します。

フィルターは、そのフィルターがこれらの空中粒子をろ過する総効率に基づき、MERV評価1～20が割り当てられます（図1はMERVフィルター1～16のろ過効率を示しています）。

図1：3つの粒子サイズカテゴリにおけるMERV評価効率チャート – ASHRAE規格52.2-2017.

各MERV評価には圧力損失も関連付けられています。これは、空気がフィルターを通過してダクトの反対側に到達する際に発生する空気圧の変化を指し、水柱インチ（in H₂O）またはパスカル（Pa）で測定されます。

圧力損失は、空気がフィルターを通過する際にどれだけ気流が制限されるかを評価するために使用されます。MERV 13の空気フィルターは、HVACシステムに高い空気抵抗をもたらす可能性があり、多くのHVACシステムでの使用には適していません。

NanoMax空気フィルターは、ろ過効率の点でMERV 16フィルターを上回り、MERV 8フィルターと同様の圧力損失を実現します。これは、MERV 8に対応したHVACシステムであればNanoMaxにも対応できることを意味し、高いろ過性能とともに低い圧力損失を保証します。

粒子の大きさは、その危険性を理解する上で重要です。粒子が小さいほど、より危険になる可能性があります。^2,3 より高いMERV評価は、小さな粒子からより優れた保護を提供します。

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MERV 1-7：3～10ミクロンの粗大粒子を捕集

粗大粒子は、空気中に浮遊する粒子の中で最も危険性が低いものです。この範囲の粒子は、直径が10ミクロン以下であることから、PM10（直径10ミクロン以下の粒子状物質）と呼ばれることもあります。

粗大粒子の一般的な例は以下の通りです：

• 花粉（樹木、植物、草などから発生し、アレルギーや喘息を引き起こすことがある）
• ホコリ（土壌、砂、死んだ皮膚細胞などで構成される）
• カビ胞子（有害なカビが繁殖のために放出する）
• ペットのふけ 猫、犬、げっ歯類、その他の家庭動物が排尿や唾液から放出するアレルギー誘発性タンパク質を運ぶことがある抜け毛
• 固体制汗剤やその他の家庭用衛生製品から放出される粒子

MERV 1-7に格付けされたフィルターは、主に粗い粒子を捕集するために設計されています。MERV 1-4のフィルターは粗い粒子の20%未満しか捕集できませんが、5-7に格付けされたフィルターはこれらの粒子の20-50%を捕集します。

MERV 8-11: 1〜10ミクロンの粗粒子および微粒子を捕集

MERV 8-11に格付けされたフィルターは、3〜10ミクロンの粗粒子と1〜3ミクロンの微粒子を捕集することができ、多くのHVACシステムで問題なく扱える低圧力損失です。

このカテゴリの微粒子には、PM2.5 － 直径2.5ミクロン未満で特に危険とされる浮遊粒子状物質が含まれます。

この範囲の粗粒子および微粒子は、主に以下の発生源から発生します：

• 衣類繊維、バクテリア、マイクロプラスチック、その他の微小な空気中粒子を含む家庭のホコリ
• 一般的な家庭内昆虫（例：ダニ）からの糞や抜け殻
• 建設現場、工場、産業プラントから風で吹き飛ばされる微細なホコリ
• 燃料として燃焼された際に放出される石炭や石油の粉塵
• 車両エンジンの燃焼や排気からの粒子

MERV 8-11に格付けされたフィルターは、粗粒子の約70〜85%、1〜3ミクロンの微粒子の20〜50%を捕集します。MERV 11フィルターは1ミクロン未満の粒子も約20%捕集可能です。

MERV 12-16: 0.3〜10ミクロンの粗粒子および微粒子を捕集

MERV 12以上のフィルターは、0.3〜1ミクロンの微粒子もろ過できます。

1ミクロン未満の微粒子（PM1と呼ばれることもあります）の例としては、以下が挙げられます：⁴

• 工場や発電所での産業用燃焼プロセス
• 山火事や室内暖房による木材の煙
• タバコの煙 または葉巻の使用
• 石炭やその他のエネルギー源の燃焼による空中重金属（銅、クロム、鉄など）
• 空中粒子と化学反応する無機水溶性イオン（WSIs）（硫酸塩（SO4）、硝酸塩（NO3）、アンモニウム（NH4）など）
• 粒子状物質と空中化学物質の大気中化学反応（窒素酸化物や二酸化硫黄など）
• さまざまなエアロゾル化した細菌やウイルス（COVID-19エアロゾルを含む）

MERV 12-16で定格されたフィルターは以下を捕集します：

• 0.3～1ミクロンの粒子の35～95％
• 1～3ミクロンの粒子の65～95％
• 3～10ミクロンの粗い粒子の85～95％

MERV 13フィルターは1ミクロン未満の微粒子の約35～50％を捕集します。MERV 16フィルターは0.3ミクロンから10ミクロンまでの粒子を最大95％捕集できますが、多くのHVACシステムではアップグレードなしでは使用が難しい場合があります。

MERV 17-20：ISO規格による測定

MERV 16を超える場合、高効率フィルターの性能を適切に評価するにはISO 16890が推奨標準です。⁵

MERV 16フィルターは標準的なHVACシステムに実用的な指定圧力損失で後付けできますが、MERV 17-20で定格されたフィルターはHVACシステムに組み込むために高度な機械工学と製造が必要となります。これにより、多くの商業用HVACシステムでの使用はほぼ困難となっています。

ISO 16890は、より堅牢なシステムを考慮した広範なろ過効率仕様を持ち、これを考慮しています。⁶

• PM10、PM2.5、PM1のための簡略化された分類システム（平均効率と最小効率の両方を考慮）
• MERV評価システムで使用されるものより細かいダストをテストに使用（現場でフィルターが直面するさまざまな条件を考慮）
• フィルターの帯電除去のための高度な手順（ろ過測定の高精度を確保）
• 都市部と農村部の粒子汚染分布を考慮（小さな粒子は都市部でより一般的）

NanoMax技術は超微小粒子（UFP）をろ過

超微小粒子（UFP）は存在する中で最も小さな空中粒子で、サイズは0.1ミクロンから0.003ミクロンまでです。また、PM10、PM2.5、PM1よりも空気中に（粒子数として）はるかに高い濃度で存在することが多く、主に以下の発生源から発生します：⁷

• ディーゼルスス
• 車両排気ガス
• 山火事や喫煙による煙
• 工業排出物

MERVおよびISOの空気フィルター評価システムは、この範囲のUFPに対するテストは行っていません。しかし、NanoMaxフィルターは少なくとも90％のUFPをろ過することがテストで証明されています。⁸

UFPの極小サイズは、肺に入り、肺胞を通じて血流に移行することを可能にし、肺組織の炎症や損傷、動脈プラークの蓄積を引き起こし、心臓病の原因となることがあります。

UFP（超微粒子）は血液脳関門を通じて血流から脳内にも侵入することがあります。⁹ その結果、UFPへの長期的な曝露は以下のような影響も引き起こす可能性があります：

• 脳腫瘍
• 記憶喪失
• 混乱
• 認知機能の低下
• 子供や若年成人における永続的な学習障害
• 認知症
• アルツハイマー病

多くの空中感染性物質もUFPのカテゴリーに分類されます。例えば、COVID-19感染症の原因となるSARS-CoV-2（重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2型）の空気中ウイルス粒子は直径0.05～0.13ミクロンです。^10,11

これらの粒子は呼吸、会話、ささやき、笑い、歌うことで広がる呼吸器エアロゾルから発生し、気道の粘膜を通じて呼吸器系に侵入し、しばしばCOVID-19を引き起こします。SARS-CoV-2コロナウイルスのエアロゾルは、ろ過や換気がない場合、数時間空中に浮遊し続けることがあります。

MERV 13フィルターはUFPに対して35～45％の効率ですが、NanoMaxテクノロジーよりも大幅に効率が低いです。

MERV 13とNanoMaxテクノロジーの比較

MERV 13フィルターには、さまざまな用途に適したいくつかの主な利点があります：

• 多くのベンダーから供給される広く入手可能な商品
• ほとんどの施設やHVAC（空調）専門家にとって非常に馴染みがあり、最小限の学習で設置・メンテナンスが可能
• ほとんどのHVACシステムに適合する1インチサイズで提供されている

しかし、MERV 13フィルターにはいくつかの大きな欠点もあります：

• UFPやウイルスなど最も小さく危険な粒子に対するろ過効率が50％以下
• 高い圧力損失により空気抵抗が増し、HVAC部品の摩耗や、ろ材に粒子が蓄積することで効率が低下する
• 室内の空気中粒子濃度を分散させるために、窓やドアを開けて換気を増やす必要があるため、建物のエネルギー効率が低下する
• 頻繁なフィルター交換（通常3ヶ月ごと）が必要で、長期的には高価なメンテナンスとなる

NanoMaxフィルターは、MERV 13フィルターと比較して以下のような利点があります：

• あらゆる粒子サイズでMERV 13よりもはるかに高い効率 ― 粗大粒子（3～10ミクロン）で最大100％、1～3ミクロンで99％、0.3～1ミクロンで96％
• UFPに対して最大90％の効率でろ過できることがテストで証明されている（MERV 13フィルターはUFPに対してテストされていない）
• 高効率にもかかわらず比較的低い圧力損失を実現（通常は高効率ほど圧力損失が大きくなる）
• よりエネルギー効率が高い ― 建築基準で要求される以上のHVAC運転や機械換気を必要としない
• フィルター交換間隔が長い ― 約12ヶ月ごとに交換可能

NanoMaxフィルターの欠点には以下が含まれます：

• 2インチサイズのみの提供で、設置前にHVACシステムのフィルターラックのアップグレードが必要な場合がある
• 専門的な設置が必要であり、HVACや施設管理の専門家でも対応できない場合があります
• 初期費用が高い（フィルター1枚あたり約100ドル）MERV 13フィルター（1枚10～40ドル）より高額
• 需要の高いフィルタータイプが広く流通していません

ろ過効率

MERV 13フィルターは粒子が小さくなるほど効果が低下し、超微小な空中粒子に対してはわずか35%しかろ過できません。NanoMaxは通常、10ミクロンから0.3ミクロン以下の全ての粒子を96%～100%ろ過します。

以下は、MERV 13フィルターとNanoMaxフィルターがさまざまな種類の空中汚染物質をどれだけ捕捉できるかの比較です。

MERV 13フィルターは最小粒子の35～45%をろ過し、教室や共有ワークスペースで最も懸念される空中細菌やウイルスも含まれます。

MERV 13を使用すると、空間内の空中汚染物質の半分以上がろ過されず、居住者が危険な空中汚染物質にさらされる可能性があります。さらに、HVACフィルターは未密封の端から最大30%の空気がフィルターを通らずに漏れることが多く、実際にろ過材を通過する空気はさらに少なくなります。MERV 13フィルターの効率は時間の経過とともに大幅に低下し、ろ過材が粒子で目詰まりすると効率が35%未満になることもあります。

NanoMax HVAC空気清浄フィルターは、MERV 13やMERV 16フィルターよりもPM2.5やウイルスなどの微粒子・超微粒子に対して高性能で、0.3ミクロンまで96%、UFP（超微粒子）の90%をろ過します。これは以下の組み合わせによって実現されています。

• 最大60平方フィートのろ過材表面積
• 粒子が蓄積しても気流を最大化するプリーツ（ひだ）型フィルターデザイン
• 従来のHVAC空気清浄フィルターで使われる繊維よりも10倍細い繊維を使用した先進的なマイクロファイバー（AMF）素材設計
• フィルターの周囲から汚れた空気が漏れないようにするWedgeSeal漏れ防止機能により、HVACシステムを通過するすべての空気がろ過されることを保証

圧力損失

MERV 13フィルターに関連する高い圧力損失は、HVACモーターが密度が高く抵抗の大きいMERV 13フィルター素材を通して空気を押し出すために、より多くの力を必要とする原因となります。

MERV 13フィルターの初期圧力損失は0.25～0.5インチH₂O（62～124Pa）の範囲であり、通常は1.0インチH₂O（249Pa）に達する前に交換する必要があります。これらの圧力損失は、以下のようなHVACシステムのアップグレードを必要とする場合もあります：

• HVACシステムがより高い風量で運転できるように空調ダクトのサイズを拡大
• HVACシステム内の圧力増加に対応するためのモーターのアップグレード

NanoMaxエアフィルターは、MERV 8フィルターと同等の低い圧力損失を実現しつつ、一般的なMERV 16フィルターよりも高いろ過効率を維持します。

平均して、NanoMaxフィルターは設置初期に0.38インチH₂O（95Pa）という非常に低い初期圧力損失を持ち、交換が必要になるまでに1.0インチH₂O（249Pa）まで圧力損失が到達しても、ろ過効率の低下はごくわずかです。

この低圧力損失により、NanoMaxフィルターはMERV 8に対応したHVACシステムでも使用できることが多く、高性能エアフィルターの導入に際し、高額なアップグレードや高い圧力損失による摩耗・損傷のリスクを抑え、より簡単に統合できます。

Nanomaxフィルターのプリーツは、ろ材が粒子で目詰まりしても空気がほとんど妨げられずに通過できるように配置されており、低圧力損失を維持するのに役立ちます（詳細は図2参照）。

図2：NanoMaxとMERV 13フィルタープリーツのクローズアップ。比較された面積は5インチ×2.75インチです。

換気

MERV 13フィルターは通常、0.3～1ミクロンの最小粒子の50％未満しか除去できません。つまり、空気中の汚染物質濃度を大幅に低減するためには、しばしば屋外換気（ドアや窓を開けるなど）と併用する必要があります。

MERV 13エアフィルターと併用した屋外換気には、いくつかの大きな欠点があります：

• 屋外空気による室内汚染の増加：ドアや窓を開けることで屋外の大気汚染物質が室内に入り込む
• 居住者が外気温にさらされる：世界の多くの地域では、極端な高温や低温となり、屋外換気が現実的でない場合がある
• エネルギー効率の低下：ろ過効率が低いため、MERV 13フィルターを用いたHVACシステムではより多くの機械換気が必要となり、HVACシステムに大きな負荷がかかり、電力使用による二酸化炭素排出が増加する

NanoMaxフィルターは、次の方法で屋外換気の必要性を低減します：

• 施設は機械換気のための建築基準を満たす必要があります。 しかし、NanoMaxエアフィルターを使用する場合、追加の機械換気は必要ありません。NanoMaxフィルターは、最も小さく危険な粒子を大量に捕捉します。
• NanoMaxフィルターを搭載したHVACシステムは、NanoMaxの高いろ過効率により、室内空間が使用されている時のみ稼働すれば十分です。
• 運転時間および外気換気の削減により、省エネルギーとフィルター寿命の延長が実現します。これにより、HVACの稼働による環境負荷が減少し、フィルター交換やメンテナンスのコスト削減にもつながります。

フィルター交換

MERV 13エアフィルターのメーカーは、通常3ヶ月ごとのフィルター交換を推奨しています。そのため、学校やオフィスビル全体でMERV 13フィルターを交換するのは、非常に時間とコストがかかる場合があります。

NanoMaxエアフィルターは、平均して約12ヶ月ごとに交換が必要で、約60平方フィートのフィルターメディアを含んでいます。これにより、広範囲な設置作業にかかる時間が節約でき、頻繁なフィルター交換に伴う高額なコストも削減されます。

下記の表は、例えば50個のフィルターを使用する施設における、推定フィルター交換回数、年間メンテナンスコスト、フィルターコストの例です。