Teknologi penapisan MERV 13 berbanding NanoMax

Ditubuhkan oleh American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), sistem Minimum Efficiency Reporting Value (MERV) ialah singkatan umum untuk menilai sejauh mana penapis udara dapat menangkap zarah bawaan udara dengan berkesan.

Penarafan MERV telah menjadi elemen utama dalam perbincangan tentang cara menjadikan ruang awam yang dikongsi seperti sekolah dan pejabat yang dikongsi lebih selamat untuk pelajar, pekerja, dan orang lain daripada bahan pencemar udara dalaman berbahaya serta jangkitan bawaan udara.

ASHRAE mengesyorkan MERV 13 sebagai tahap minimum untuk membantu mengurangkan penularan aerosol berjangkit. Terdapat bukti yang menunjukkan bahawa MERV 13 tidak dapat menapis bahan pencemar bawaan udara berjangkit yang berbahaya dalam jumlah mencukupi, termasuk virus dan zarah ultra halus lain.

Teknologi penapisan NanoMax ialah alternatif yang jauh lebih cekap berbanding MERV 13 untuk pelaksanaan penapisan dalam sistem bersepadu pemanasan, pengudaraan, dan penyaman udara (HVAC). NanoMax mengatasi malah penapis udara MERV 16 dari segi kecekapan penapisan tetapi dengan penurunan tekanan rendah yang setanding dengan penapis MERV 8, menjadikan NanoMax serasi dengan banyak sistem HVAC. Selain itu, NanoMax menawarkan banyak manfaat lain seperti kecekapan tenaga yang lebih tinggi dan selang penggantian penapis yang lebih panjang.

Cara penarafan MERV berfungsi

Sistem MERV menilai penapis udara pada skala 1-20 berdasarkan keupayaannya menangkap zarah bahan pencemar bawaan udara.¹ Semakin tinggi penarafan MERV, semakin tinggi kecekapan penapisan.

Piawaian MERV ASHRAE menilai kecekapan penapisan untuk tiga julat saiz bahan pencemar udara yang berbeza. Setiap penarafan MERV menunjukkan jumlah kecekapan penapis dalam menangkap zarah yang termasuk dalam setiap julat saiz tersebut.

Penapis kemudian diberikan penarafan MERV dari 1-20 berdasarkan kecekapan keseluruhan penapis tersebut dalam menapis zarah bawaan udara ini (lihat Rajah 1 untuk kecekapan penapisan penapis MERV dari 1-16).

Rajah 1: Carta kecekapan penarafan MERV untuk tiga kategori saiz zarah – Piawaian ASHRAE 52.2-2017.

Setiap penarafan MERV juga dikaitkan dengan penurunan tekanan. Ini merujuk kepada perubahan tekanan udara yang berlaku apabila udara melalui penapis ke bahagian lain saluran, diukur menggunakan inci air (in H₂O) atau pascal (Pa).

Penurunan tekanan digunakan untuk menilai sejauh mana aliran udara dihadkan apabila udara melalui penapis. Penapis udara MERV 13 boleh menyebabkan rintangan udara yang tinggi dalam sistem HVAC, yang menjadikannya tidak sesuai digunakan dalam banyak sistem HVAC.

Penapis udara NanoMax mengatasi penapis MERV 16 dari segi kecekapan penapisan dan mencapai penurunan tekanan yang serupa dengan penapis MERV 8. Ini bermakna sistem HVAC yang serasi dengan MERV 8 juga akan serasi dengan NanoMax, memastikan penurunan tekanan yang rendah bersama prestasi penapisan yang tinggi.

Saiz zarah sangat penting untuk memahami betapa berbahayanya sesuatu zarah – semakin kecil zarah, semakin berbahaya zarah tersebut.^2,3 Penarafan MERV yang lebih tinggi memberikan perlindungan yang semakin baik daripada zarah kecil.

Klik di sini untuk melihat mengapa saiz zarah penting...

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

Zarah kasar ialah zarah bawaan udara yang paling kurang berbahaya. Zarah dalam julat ini kadangkala dipanggil PM10 (bahan zarah dengan saiz diameter 10 mikron atau lebih kecil) kerana diameternya lebih kecil daripada 10 mikron.

Contoh lazim zarah kasar termasuk:

• debunga daripada pokok, tumbuhan dan rumput yang boleh mencetuskan alahan dan asma
• habuk yang terdiri daripada tanah, pasir dan sel kulit mati
• spora kulapuk yang dilepaskan oleh kulapuk toksik untuk pembiakan
• kelemumur haiwan peliharaan yang luruh daripada kucing, anjing, tikus, dan haiwan peliharaan lain yang boleh membawa protein pencetus alahan daripada air kencing dan air liur
• zarah yang dilepaskan oleh antipeluh pepejal dan produk kebersihan rumah yang lain

Penapis bertaraf MERV 1-7 terutamanya direka untuk menangkap zarah kasar. Penapis bertaraf MERV 1-4 menangkap kurang daripada 20% zarah kasar, manakala penapis bertaraf 5-7 menangkap 20-50% daripada zarah ini.

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

Penapis bertaraf MERV 8-11 boleh menangkap zarah kasar dari 3 hingga 10 mikron serta zarah halus dari 1 hingga 3 mikron, dengan penurunan tekanan rendah yang boleh dikendalikan oleh kebanyakan sistem HVAC tanpa masalah.

Kategori zarah halus ini merangkumi PM2.5 – jirim zarahan bawaan udara yang berdiameter lebih kecil daripada 2.5 mikron yang dianggap amat berbahaya.

Zarah kasar dan halus dalam julat ini lazimnya datang daripada sumber berikut:

• habuk rumah yang terdiri daripada serat pakaian, bakteria, mikroplastik, dan zarah bawaan udara mikroskopik lain
• najis dan kulit luruh daripada serangga rumah biasa seperti hama habuk
• habuk halus yang ditiup angin dari tapak pembinaan, kilang, dan loji perindustrian
• habuk arang batu atau minyak yang dilepaskan apabila dibakar sebagai bahan api
• zarah daripada pembakaran enjin kenderaan dan ekzos

Penapis bertaraf MERV 8-11 menangkap kira-kira 70-85% zarah kasar dan 20-50% zarah halus dari 1-3 mikron. Penapis MERV 11 juga boleh menangkap kira-kira 20% zarah yang lebih kecil daripada 1 mikron.

MERV 12-16: Menangkap zarah kasar dan halus dari 0.3-10 mikron

Penapis bertaraf MERV 12 dan ke atas boleh menapis zarah halus bersaiz 0.3 hingga 1 mikron.

Beberapa contoh zarah halus yang lebih kecil daripada 1 mikron (kadangkala dipanggil PM1) termasuk:⁴

• proses pembakaran perindustrian di kilang dan loji janakuasa
• asap kayu daripada kebakaran hutan atau pemanasan dalaman
• asap tembakau daripada rokok atau penggunaan cerut
• logam berat bawaan udara daripada pembakaran arang batu dan sumber tenaga lain, seperti kuprum, kromium, dan besi
• ion tak organik larut air (WSI) yang bertindak balas secara kimia dengan zarah bawaan udara, termasuk sulfat (SO4), nitrat (NO3), dan ammonium (NH4)
• tindak balas kimia atmosfera bagi bahan zarahan dengan bahan kimia bawaan udara, seperti nitrogen oksida dan sulfur dioksida
• pelbagai bakteria dan virus teraerosol, termasuk beberapa aerosol COVID-19

Penapis berkadar MERV 12-16 memerangkap:

• 35-95% zarah bersaiz 0.3 hingga 1 mikron
• 65-95% zarah bersaiz 1-3 mikron
• 85-95% zarah kasar bersaiz 3-10 mikron

Penapis MERV 13 memerangkap kira-kira 35-50% zarah halus yang lebih kecil daripada 1 mikron. Penapis MERV 16 boleh memerangkap sehingga 95% zarah daripada 10 mikron hingga 0.3 mikron, tetapi mungkin sukar digunakan dalam banyak sistem HVAC tanpa naik taraf.

MERV 17-20: Diukur mengikut piawaian ISO

Di luar MERV 16, ISO 16890 ialah piawaian pilihan untuk menilai dengan secukupnya prestasi penapis kecekapan tinggi.⁵

Walaupun penapis MERV 16 boleh dipasang semula ke dalam sistem HVAC standard untuk penurunan tekanan tertentu yang praktikal, penapis berkadar MERV 17-20 melibatkan tahap kejuruteraan mekanikal dan fabrikasi yang tinggi untuk diintegrasikan ke dalam sistem HVAC. Ini menjadikannya sebahagian besarnya tidak praktikal untuk digunakan dalam banyak sistem HVAC komersial.

ISO 16890 mengambil kira hal ini dengan spesifikasi meluas bagi kecekapan penapisan yang dapat merangkumi sistem yang lebih teguh, termasuk:⁶

• sistem pengelasan yang dipermudahkan untuk PM10, PM2.5, dan PM1, dengan mengambil kira kedua-dua kecekapan purata dan minimum
• menggunakan habuk yang lebih halus untuk ujian berbanding yang digunakan dalam sistem penarafan MERV, yang mengambil kira pelbagai keadaan yang dihadapi penapis di lapangan
• prosedur lanjutan untuk menyahcas penapis bagi memastikan ketepatan tinggi pengukuran penapisan
• mempertimbangkan taburan pencemaran zarah bandar berbanding luar bandar, kerana zarah yang lebih kecil cenderung lebih lazim di kawasan bandar

Teknologi NanoMax menapis zarah ultrahalus (UFP)

Zarah ultrahalus (UFP) ialah zarah bawaan udara paling kecil yang wujud, dengan saiz antara 0.1 mikron hingga 0.003 mikron. Ia juga biasanya ditemui dalam kepekatan yang jauh lebih tinggi (mengikut bilangan zarah) di udara berbanding PM10, PM2.5, dan PM1, dan lazimnya berpunca daripada:⁷

• jelaga diesel
• ekzos kenderaan
• asap daripada kebakaran hutan dan merokok
• pelepasan industri

Sistem penarafan MERV dan ISO untuk penapis udara tidak menguji UFP dalam julat ini. Walau bagaimanapun, penapis NanoMax telah diuji untuk menapis sekurang-kurangnya 90% UFP.⁸

Saiz UFP yang sangat kecil membolehkannya memasuki paru-paru dan merentasi ke dalam aliran darah melalui alveolus, mengakibatkan keradangan dan kerosakan tisu paru-paru serta pengumpulan plak arteri yang boleh membawa kepada penyakit jantung.

UFP juga boleh memasuki otak dari aliran darah melalui penghalang darah-otak.⁹ Akibatnya, pendedahan jangka panjang kepada UFP juga boleh menyebabkan:

• tumor otak
• kehilangan ingatan
• kekeliruan
• kemerosotan kognitif
• ketidakupayaan pembelajaran kekal pada kanak-kanak dan golongan dewasa muda
• demensia
• Alzheimer

Banyak bahan berjangkit bawaan udara juga tergolong dalam kategori UFP. Sebagai contoh, virion koronavirus SARS-CoV-2 (sindrom pernafasan akut teruk koronavirus 2) di udara yang bertanggungjawab terhadap jangkitan COVID-19 berukuran antara 0.05 hingga 0.13 mikron diameter.^10,11

Zarah-zarah ini berasal daripada aerosol pernafasan yang tersebar melalui pernafasan, percakapan, bisikan, ketawa dan nyanyian, lalu memasuki saluran pernafasan melalui membran mukus dalam laluan udara dan sering menyebabkan COVID-19. Aerosol koronavirus SARS-CoV-2 boleh kekal di udara selama berjam-jam tanpa penapisan atau pengudaraan.

Malah penapisan MERV 13, yang mempunyai kecekapan 35-45% untuk UFP, adalah jauh lebih rendah kecekapannya berbanding teknologi NanoMax.

MERV 13 lwn. teknologi NanoMax

Penapis MERV 13 mempunyai beberapa manfaat utama yang menjadikannya berfaedah untuk pelbagai aplikasi:

• komoditi yang tersedia secara meluas dibekalkan oleh banyak vendor
• sangat biasa bagi kebanyakan profesional fasiliti dan HVAC, boleh dipasang dan diselenggara dengan keluk pembelajaran yang minimum
• tersedia dalam saiz 1 inci yang sesuai dengan kebanyakan sistem HVAC

Walau bagaimanapun, penapis MERV 13 juga mempunyai beberapa kelemahan utama:

• kecekapan penapisan rendah iaitu ≤ 50% untuk zarah yang paling kecil dan paling berbahaya seperti UFP dan virus
• penurunan tekanan yang tinggi yang boleh meningkatkan rintangan udara, mempercepat kehausan komponen HVAC, dan mengurangkan kecekapan apabila bahan penapis dipenuhi zarah
• keperluan untuk operasi yang lebih lama dan lebih banyak pengudaraan udara luaruntuk menyebarkan kepekatan zarah bawaan udara di dalam bangunan dengan membuka tingkap atau pintu, sekali gus mengurangkan kecekapan tenaga bangunan
• selang penggantian penapis yang kerap (biasanya setiap 3 bulan) yang mengakibatkan kos penyelenggaraan yang mahal dari semasa ke semasa

Penapis NanoMax menawarkan beberapa kelebihan berbanding penapisan MERV 13, termasuk:

• kecekapan yang jauh lebih tinggi daripada MERV 13 untuk semua julat zarah – sehingga 100% untuk zarah kasar (3-10 mikron), 99% untuk 1-3 mikron, dan 96% untuk 0.3-1 mikron
• diuji untuk menapis UFP dengan kecekapan sehingga 90%, manakala penapis MERV 13 tidak diuji untuk UFP
• mencapai penurunan tekanan yang agak rendah walaupun dengan kecekapan tinggi (yang biasanya dikaitkan dengan penurunan tekanan yang terlalu tinggi)
• lebih cekap tenaga – tidak memerlukan operasi HVAC yang lebih lama atau lebih banyak pengudaraan mekanikal daripada yang dikehendaki oleh kod bangunan
• selang penggantian penapis yang lebih panjang, kerana penapis boleh diganti kira-kira sekali setiap 12 bulan

Beberapa kelemahan penapis NanoMax termasuk:

• hanya tersedia sebagai penapis 2 inci yang mungkin memerlukan naik taraf rak penapis sistem HVAC sebelum pemasangan
• memerlukan pemasangan oleh pakar yang mungkin tidak dapat disediakan oleh profesional HVAC atau kemudahan
• kos permulaan yang lebih tinggi (kira-kira $100 setiap penapis) berbanding penapis MERV 13 ($10-40 setiap satu)
• jenis penapis permintaan tinggi yang tidak tersedia secara meluas

Kecekapan penapisan

Penapis MERV 13 menjadi semakin kurang berkesan apabila zarah menjadi lebih kecil, dengan penapisan serendah 35% bagi zarah ultrahalus bawaan udara. NanoMax biasanya menapis antara 96% hingga 100% bagi semua zarah dalam julat 10 mikron hingga serendah 0.3 mikron dan lebih kecil.

Berikut ialah perbandingan bersebelahan tentang sejauh mana penapis MERV 13 dan NanoMax dapat menangkap pelbagai jenis pencemar bawaan udara ini.

Penapis MERV 13 menapis 35-45% zarah paling kecil, termasuk bakteria dan virus bawaan udara yang menjadi kebimbangan terbesar di bilik darjah dan ruang kerja bersama.

Dengan MERV 13, lebih daripada separuh pencemar bawaan udara dalam ruang tersebut boleh kekal tidak ditapis, mendedahkan penghuni kepada pencemar bawaan udara yang berbahaya. Tambahan pula, penapis HVAC sering membenarkan sehingga 30% udara bocor melalui celah di sekeliling tepi yang tidak dimeterai, bermakna lebih sedikit udara yang sebenarnya melalui bahan penapisan. Kecekapan penapis MERV 13 juga menurun dengan ketara dari semasa ke semasa, dengan kecekapan kadangkala lebih rendah daripada 35% apabila media penapisan dipenuhi bahan zarahan.

Penapis udara HVAC NanoMax mengatasi prestasi penapis MERV 13 malah penapis MERV 16 bagi zarah halus dan ultrahalus seperti PM2.5 dan virus, dengan kecekapan penapisan setinggi 96% hingga 0.3 mikron dan 90% bagi UFP. Ini dicapai melalui gabungan:

• sehingga 60 kaki persegi keluasan permukaan bahan penapisan
• reka bentuk penapis berlipat yang memaksimumkan aliran udara walaupun apabila penapis dipenuhi bahan zarahan
• reka bentuk bahan gentian mikro termaju (AMF) yang menggunakan gentian 10 kali lebih halus daripada yang biasanya digunakan dalam penapis udara HVAC standard
• perlindungan kebocoran WedgeSeal yang memastikan tiada udara tercemar melepasi sekeliling penapis, sekali gus memastikan semua udara yang melalui sistem HVAC ditapis

Penurunan Tekanan

Penurunan tekanan tinggi yang dikaitkan dengan penapis MERV 13 menyebabkan motor HVAC bekerja lebih keras untuk menolak udara melalui bahan penapisan MERV 13 yang padat dan mempunyai rintangan tinggi.

Penurunan tekanan awal bagi penapis MERV 13 berada dalam julat 0.25 hingga 0.5 in H₂O (62 hingga 124 Pa), dan biasanya mesti diganti sebelum mencapai 1.0 in H₂O (249 Pa). Penurunan tekanan ini juga mungkin memerlukan naik taraf sistem HVAC, seperti:

• saiz saluran udara yang ditingkatkan untuk membolehkan sistem HVAC beroperasi pada aliran udara yang lebih tinggi
• motor yang dinaik taraf untuk menampung tekanan yang meningkat dalam sistem HVAC

Penapis udara NanoMax mencapai penurunan tekanan rendah yang setanding dengan penapis MERV 8 sambil masih memberikan kecekapan penapisan yang lebih tinggi berbanding penapis MERV 16 biasa.

Secara purata, penapis NanoMax mempunyai penurunan tekanan awal serendah 0.38 in H₂O (95 Pa) apabila mula dipasang dan boleh mencapai penurunan tekanan 1.0 in H₂O (249 Pa) sebelum perlu diganti sambil kehilangan kecekapan penapisan yang sangat sedikit.

Penurunan tekanan yang rendah ini sering membolehkan penapis NanoMax digunakan walaupun dalam sistem HVAC yang serasi dengan MERV 8. Ini boleh menjadikan NanoMax lebih mudah diintegrasikan ke dalam sistem HVAC di mana penapis udara berprestasi tinggi mungkin memerlukan naik taraf yang mahal atau menyebabkan haus atau kerosakan akibat penurunan tekanan yang tinggi.

Lipit penapis Nanomax juga disusun supaya udara boleh terus melaluinya tanpa banyak sekatan walaupun bahan penapisan semakin dipenuhi zarah dari semasa ke semasa, membantu mengekalkan penurunan tekanan yang rendah (lihat Rajah 2 untuk paparan dekat).

Rajah 2: paparan dekat lipit penapis NanoMax dan MERV 13. Ini ialah kawasan segi empat yang setanding berukuran 5" x 2.75" (inci).

Pengudaraan

Penapis MERV 13 biasanya menyingkirkan kurang daripada 50% zarah bawaan udara yang paling kecil dalam julat 0.3 hingga 1 mikron. Ini bermakna penapis ini selalunya perlu digunakan bersama pengudaraan udara luar, yang dilakukan dengan membuka pintu dan tingkap, untuk mengurangkan kepekatan bahan cemar bawaan udara dengan ketara.

Penggunaan pengudaraan udara luar bersama penapisan udara MERV 13 mempunyai beberapa kelemahan utama:

• meningkatkan pencemaran dalaman daripada udara luar: membuka pintu dan tingkap boleh membawa pencemaran udara luar ke dalam ruang dalaman
• mendedahkan penghuni kepada suhu luar: di banyak bahagian dunia, suhu boleh mencapai tahap yang terlalu tinggi atau terlalu rendah sehingga menjadikan pengudaraan luar tidak praktikal
• mengurangkan kecekapan tenaga: disebabkan kecekapan penapisan yang lebih rendah, sistem HVAC dengan penapisan MERV 13 memerlukan lebih banyak pengudaraan mekanikal, menyebabkan beban yang besar pada sistem HVAC dan menghasilkan pelepasan karbon daripada penggunaan tenaga

Penapis NanoMax membantu mengurangkan keperluan untuk pengudaraan udara luar melalui cara berikut:

• Fasiliti perlu memenuhi keperluan kod bangunan untuk pengudaraan mekanikal. Walau bagaimanapun, pengudaraan mekanikal tambahan tidak diperlukan dengan penapis udara NanoMax. Penapis NanoMax menangkap sejumlah besar zarah paling kecil dan paling berbahaya.
• Sistem HVAC dengan penapis NanoMax hanya perlu beroperasi apabila ruang dalaman diduduki disebabkan oleh kecekapan penapisan tinggi yang dikaitkan dengan NanoMax.
• Pengurangan operasi dan pengudaraan udara luar menjimatkan tenaga serta memanjangkan jangka hayat penapis. Ini mengurangkan impak alam sekitar daripada operasi HVAC disebabkan penggunaan yang lebih rendah dan membantu mengurangkan kos penggantian serta penyelenggaraan penapis.

Penggantian Penapis

Pengilang penapis udara MERV 13 lazimnya mencadangkan penggantian penapis setiap 3 bulan. Akibatnya, menggantikan penapis udara MERV 13 di seluruh sekolah atau bangunan pejabat boleh menjadi terlalu memakan masa dan mahal.

Penapis udara NanoMax perlu diganti kira-kira sekali setiap 12 bulan secara purata, dengan kandungan sekitar 60 kaki persegi media penapis. Ini menjimatkan masa yang sebaliknya akan digunakan untuk prosedur pemasangan yang meluas dan mengurangkan kos tinggi yang berkaitan dengan penggantian penapis yang kerap di tapak bangunan pelbagai saiz.

Rujuk jadual di bawah untuk ilustrasi anggaran penggantian penapis, kos penyelenggaraan tahunan dan kos penapis bagi kemudahan yang menggunakan, sebagai contoh, 50 penapis.