MERV 13 против технологии фильтрации NanoMax

Система минимальной отчетной эффективности (MERV), созданная Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE), является распространённой системой для оценки того, насколько эффективно воздушные фильтры могут улавливать взвешенные в воздухе частицы.

Рейтинги MERV стали центральной темой обсуждения того, как сделать общие общественные пространства, такие как школы и офисы, более безопасными для учеников, сотрудников и других людей от опасных загрязнителей воздуха в помещениях и воздушных инфекций.

ASHRAE рекомендует MERV 13 как минимум для снижения передачи инфекционных аэрозолей. Существуют данные, показывающие, что MERV 13 не может отфильтровать достаточное количество опасных инфекционных загрязнителей воздуха, включая вирусы и другие ультрамелкие частицы.

Технология фильтрации NanoMax является гораздо более эффективной альтернативой MERV 13 для реализации интегрированной фильтрации систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). NanoMax превосходит даже фильтры MERV 16 по эффективности фильтрации, но при этом обеспечивает низкое падение давления, сравнимое с фильтрами MERV 8, что делает NanoMax совместимым со многими системами HVAC. Кроме того, NanoMax предлагает множество других преимуществ, таких как повышенная энергоэффективность и сокращённые интервалы замены фильтров.

Как работают рейтинги MERV

Система MERV оценивает воздушные фильтры по шкале от 1 до 20 по их способности улавливать частицы загрязнителей воздуха.¹ Чем выше рейтинг MERV, тем выше эффективность фильтрации.

Стандарт ASHRAE MERV оценивает эффективность фильтрации для трёх различных диапазонов размеров загрязняющих частиц воздуха. Каждый рейтинг MERV подразумевает общую эффективность фильтра по улавливанию частиц, попадающих в каждый из этих диапазонов.

Затем фильтру присваивается рейтинг MERV от 1 до 20 на основе общей эффективности фильтрации этих взвешенных в воздухе частиц (см. рисунок 1 для эффективности фильтрации фильтров MERV от 1 до 16).

Рисунок 1: Таблица эффективности рейтинга MERV для трех категорий размеров частиц — стандарт ASHRAE 52.2-2017.

Каждый рейтинг MERV также связан с перепадом давления. Это относится к изменению воздушного давления, которое происходит, когда воздух проходит через фильтр на другую сторону воздуховода, измеряется в дюймах водяного столба (in H₂O) или паскалях (Па).

Перепад давления используется для оценки того, насколько сильно ограничивается поток воздуха при прохождении через фильтр. Воздушные фильтры MERV 13 могут создавать высокое сопротивление воздуха в системах ОВКВ, что делает их непригодными для использования во многих таких системах.

Воздушные фильтры NanoMax превосходят фильтры MERV 16 по эффективности фильтрации и достигают перепадов давления, сопоставимых с фильтрами MERV 8. Это означает, что система ОВКВ, совместимая с MERV 8, также будет совместима с NanoMax, обеспечивая низкий перепад давления при высокой эффективности фильтрации.

Размер частицы имеет решающее значение для понимания её опасности — чем меньше частица, тем она опаснее.^2,3 Более высокие рейтинги MERV обеспечивают всё лучшую защиту от мелких частиц.

Нажмите здесь, чтобы узнать, почему размер частиц имеет значение...

MERV 1-7: Захватывает крупные частицы размером от 3 до 10 микрон

Крупные частицы — наименее опасные из взвешенных в воздухе частиц. Частицы в этом диапазоне иногда называют PM10 (взвешенные частицы с диаметром 10 микрон или меньше), поскольку они меньше 10 микрон в диаметре.

Распространённые примеры крупных частиц включают:

• пыльца от деревьев, растений и трав, способная вызывать аллергию и астму
• пыль, состоящая из почвы, песка и омертвевших клеток кожи
• споры плесени, выделяемые токсичными плесенями для размножения
• шерсть домашних животных сброшенные кошками, собаками, грызунами и другими домашними животными частицы, которые могут переносить аллергены из мочи и слюны
• частицы, выделяемые твердыми антиперспирантами и другими средствами гигиены для дома

Фильтры с рейтингом MERV 1-7 в первую очередь предназначены для улавливания крупных частиц. Фильтры с рейтингом MERV 1-4 задерживают менее 20% крупных частиц, а фильтры с рейтингом 5-7 — 20-50% этих частиц.

MERV 8-11: Улавливает крупные и мелкие частицы от 1 до 10 микрон

Фильтры с рейтингом MERV 8-11 могут задерживать крупные частицы от 3 до 10 микрон, а также мелкие частицы от 1 до 3 микрон, при этом обеспечивая низкое сопротивление воздуху, которое большинство систем HVAC могут выдерживать без проблем.

К этой категории мелких частиц относится PM2.5 — взвешенные в воздухе частицы размером менее 2,5 микрон, считающиеся особенно опасными.

Крупные и мелкие частицы в этом диапазоне обычно поступают из следующих источников:

• домашняя пыль, состоящая из волокон одежды, бактерий, микропластика и других микроскопических частиц в воздухе
• экскременты и сброшенная кожа от обычных домашних насекомых, таких как пылевые клещи
• мелкая пыль, раздуваемая ветром с строительных площадок, заводов и промышленных предприятий
• угольная или нефтяная пыль, выделяющаяся при сгорании топлива
• частицы от сгорания автомобильного топлива и выхлопных газов

Фильтры с рейтингом MERV 8-11 улавливают примерно 70-85% крупных частиц и 20-50% мелких частиц размером 1-3 микрона. Фильтры MERV 11 также способны задерживать около 20% частиц размером менее 1 микрона.

MERV 12-16: Улавливает крупные и мелкие частицы от 0,3 до 10 микрон

Фильтры с рейтингом MERV 12 и выше могут фильтровать мелкие частицы размером от 0,3 до 1 микрона.

Примеры мелких частиц размером менее 1 микрона (иногда называемых PM1) включают:⁴

• промышленные процессы сгорания на заводах и электростанциях
• дым от древесины из лесных пожаров или домашнего отопления
• табачный дым от сигарет или сигар употребление
• тяжёлые металлы в воздухе от сгорания угля и других источников энергии, такие как медь, хром и железо
• неорганические водорастворимые ионы (WSIs), которые химически реагируют с воздушными частицами, включая сульфат (SO4), нитрат (NO3) и аммоний (NH4)
• атмосферные химические реакции твёрдых частиц с воздушными химикатами, такими как оксиды азота и диоксид серы
• различные аэрозолированные бактерии и вирусы, включая некоторые аэрозоли COVID-19

Фильтры с рейтингом MERV 12-16 улавливают:

• 35-95% частиц размером от 0,3 до 1 микрона
• 65-95% частиц размером от 1 до 3 микрон
• 85-95% крупных частиц размером от 3 до 10 микрон

Фильтры MERV 13 улавливают около 35-50% мелких частиц меньше 1 микрона. Фильтры MERV 16 могут улавливать до 95% частиц размером от 10 микрон до 0,3 микрона, но их может быть сложно использовать во многих системах HVAC без модернизации.

MERV 17-20: Измеряется по стандартам ISO

За пределами MERV 16 предпочтительным стандартом для адекватной оценки эффективности высокоэффективного фильтра является ISO 16890.⁵

В то время как фильтры MERV 16 могут быть доработаны для стандартных систем HVAC с практично заданными перепадами давления, фильтры с рейтингом MERV 17-20 требуют высокой степени инженерной проработки и изготовления для интеграции в систему HVAC. Это делает их в основном непригодными для использования во многих коммерческих системах HVAC.

ISO 16890 учитывает это с помощью обширных спецификаций по эффективности фильтрации, которые могут учитывать более мощные системы, включая:⁶

• упрощённую систему классификации для PM10, PM2.5 и PM1 с учётом как средних, так и минимальных показателей эффективности
• использует более мелкую пыль для тестирования, чем в системе рейтинга MERV, что охватывает широкий спектр условий, с которыми сталкиваются фильтры на практике
• современные процедуры для разрядки фильтров для обеспечения высокой точности измерений фильтрации
• учитывает распределение загрязнения частицами в городских и сельских районах, так как более мелкие частицы обычно чаще встречаются в городах

Технология NanoMax фильтрует ультрамелкие частицы (UFP)

Ультрамелкие частицы (UFP) — это самые маленькие из существующих частиц в воздухе, размер которых варьируется от 0,1 микрона до 0,003 микрона. Кроме того, их обычно обнаруживают в гораздо больших концентрациях (по количеству частиц) в воздухе, чем PM10, PM2.5 и PM1, и часто они происходят от:⁷

• дизельная сажа
• выбросы автотранспорта
• дым от лесных пожаров и курения
• промышленные выбросы

Системы рейтинга фильтров воздуха MERV и ISO не тестируют UFP в этом диапазоне. Однако фильтры NanoMax были протестированы и способны фильтровать не менее 90% UFP.⁸

Крошечный размер UFP позволяет им проникать в лёгкие и попадать в кровоток через альвеолы, вызывая воспаление и повреждение тканей лёгких, а также образование артериальных бляшек, что может привести к сердечным заболеваниям.

УФЧ также могут проникать в мозг из кровотока через гематоэнцефалический барьер.⁹ В результате длительное воздействие УФЧ может вызывать также:

• опухоли головного мозга
• потерю памяти
• путаницу
• снижение когнитивных способностей
• постоянные нарушения обучения у детей и молодых людей
• деменцию
• болезнь Альцгеймера

Многие инфекционные частицы, находящиеся в воздухе, также относятся к категории УФЧ. Например, коронавирусные вирионы SARS-CoV-2 (коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома 2), вызывающие инфекции COVID-19, имеют диаметр от 0,05 до 0,13 микрон.^10,11

Эти частицы образуются из респираторных аэрозолей, которые распространяются при дыхании, разговоре, шепоте, смехе и пении, проникая в дыхательные пути через слизистые оболочки и часто вызывая COVID-19. Аэрозоли коронавируса SARS-CoV-2 могут оставаться в воздухе в течение часов при отсутствии фильтрации или вентиляции.

Даже фильтрация MERV 13, эффективность которой составляет 35-45% для УФЧ, имеет существенно более низкую эффективность по сравнению с технологией NanoMax.

MERV 13 против технологии NanoMax

Фильтры MERV 13 имеют ряд ключевых преимуществ, которые делают их выгодными для широкого спектра применений:

• широко доступный товар, поставляемый многими поставщиками
• хорошо знакомы большинству специалистов по эксплуатации зданий и системам HVAC, могут быть установлены и обслуживаться с минимальной необходимостью обучения
• выпускаются толщиной 1 дюйм, что позволяет использовать их в большинстве систем HVAC

Однако у фильтров MERV 13 есть и несколько серьезных недостатков:

• низкая эффективность фильтрации ≤ 50% для самых мелких и опасных частиц, таких как УФЧ и вирусы
• высокое сопротивление воздуху, что может увеличить сопротивление потоку воздуха, ускорить износ компонентов HVAC и снизить эффективность по мере накопления частиц в фильтрующем материале
• необходимость более длительной работы и большей вентиляции наружным воздухом для снижения концентрации частиц в помещении за счет открытия окон или дверей, что снижает энергоэффективность здания
• частая замена фильтров (обычно каждые 3 месяца), что приводит к дорогому обслуживанию со временем

Фильтры NanoMax обеспечивают ряд преимуществ по сравнению с фильтрацией MERV 13, включая:

• значительно более высокую эффективность по сравнению с MERV 13 для всех диапазонов частиц – до 100% для крупных частиц (3-10 микрон), 99% для 1-3 микрон и 96% для 0,3-1 микрона
• испытаны на фильтрацию УФЧ с эффективностью до 90%, тогда как фильтры MERV 13 не тестируются для УФЧ
• достигают сравнительно низкого сопротивления воздуху при высокой эффективности (что обычно связано с чрезмерно высоким сопротивлением)
• более энергоэффективны – не требуют более длительной работы HVAC или большей механической вентиляции, чем предписано строительными нормами
• увеличенные интервалы замены фильтров, так как фильтры можно менять примерно раз в 12 месяцев

Некоторые недостатки фильтров NanoMax включают:

• выпускаются только толщиной 2 дюйма, что может потребовать модернизации креплений фильтра в системе HVAC перед установкой
• требует профессиональной установки, которую специалисты по ОВКВ или обслуживанию зданий могут не предоставить
• более высокая начальная стоимость (около 100 долларов за фильтр) по сравнению с фильтрами MERV 13 (10-40 долларов за штуку)
• фильтр с высоким спросом не широко доступен

Эффективность фильтрации

Фильтры MERV 13 становятся все менее эффективными по мере уменьшения размера частиц, фильтруя всего 35% ультрамелких воздушных частиц. NanoMax обычно фильтрует от 96% до 100% всех частиц размером от 10 микрон вплоть до 0,3 микрона и меньше.

Вот сравнительная таблица того, насколько хорошо фильтры MERV 13 и NanoMax улавливают различные типы воздушных загрязнителей.

Фильтры MERV 13 задерживают 35-45% самых мелких частиц, включая переносимые по воздуху бактерии и вирусы, которые вызывают наибольшие опасения в классах и общих рабочих пространствах.

С фильтрами MERV 13 более половины загрязняющих веществ в воздухе могут остаться неотфильтрованными, подвергая находящихся в помещении опасности. Кроме того, фильтры ОВКВ часто допускают до 30% утечки воздуха вокруг неуплотненных краев, что означает, что еще меньшая часть воздуха проходит через фильтрующий материал. Эффективность фильтра MERV 13 также резко снижается со временем, иногда опускаясь ниже 35% по мере того, как фильтрующая среда засоряется частицами.

Воздушные фильтры NanoMax для ОВКВ превосходят по эффективности фильтрации мелких и ультрамелких частиц, таких как PM2.5 и вирусы, не только MERV 13, но и MERV 16, обеспечивая эффективность фильтрации до 96% для частиц размером до 0,3 микрона и 90% для ультрамелких частиц. Это достигается благодаря сочетанию:

• до 60 квадратных футов площади фильтрующего материала
• гофрированных конструкций фильтра, которые обеспечивают максимальный поток воздуха даже при засорении фильтра
• усовершенствованной конструкции материала из микроволокна (AMF), использующего волокна в 10 раз тоньше, чем обычно применяются в стандартных фильтрах ОВКВ
• защиты от утечек WedgeSeal, которая предотвращает прохождение загрязненного воздуха мимо фильтра, гарантируя, что весь воздух, проходящий через систему ОВКВ, фильтруется

Падение давления

Высокое падение давления, связанное с фильтрами MERV 13, заставляет двигатели систем HVAC работать интенсивнее, чтобы протолкнуть воздух через плотный, высоко сопротивляющийся фильтрационный материал MERV 13.

Начальные перепады давления в фильтрах MERV 13 составляют от 0,25 до 0,5 дюйма вод. ст. (62–124 Па), и обычно их необходимо заменить до достижения перепада в 1,0 дюйм вод. ст. (249 Па). Эти перепады давления также могут потребовать модернизации системы HVAC, например:

• увеличения размера воздуховодов, чтобы система HVAC могла работать при более высоких расходах воздуха
• установки более мощного двигателя для компенсации увеличенного давления в системе HVAC

Воздушные фильтры NanoMax обеспечивают низкие перепады давления, сравнимые с фильтрами MERV 8, при этом демонстрируя более высокую эффективность фильтрации, чем стандартные фильтры MERV 16.

В среднем фильтры NanoMax имеют начальные перепады давления всего 0,38 дюйма вод. ст. (95 Па) при установке и могут достигать перепада в 1,0 дюйм вод. ст. (249 Па) перед заменой, практически не теряя эффективности фильтрации.

Такое низкое падение давления часто позволяет использовать фильтры NanoMax даже в системах HVAC, рассчитанных на совместимость с MERV 8. Это может упростить интеграцию NanoMax в системы HVAC, где высокоэффективные воздушные фильтры в противном случае потребовали бы дорогостоящей модернизации или вызвали бы износ или повреждение из-за высокого перепада давления.

Складки фильтра NanoMax также расположены так, чтобы воздух мог продолжать проходить почти без препятствий, даже когда фильтрационный материал со временем накапливает частицы, что помогает поддерживать низкий перепад давления (см. рисунок 2 для увеличенного изображения).

Рисунок 2: крупный план складок фильтров NanoMax и MERV 13. Это сопоставимая квадратная область размером 5" x 2,75" (дюйма).

Вентиляция

Фильтры MERV 13 обычно удаляют менее 50% самых мелких частиц в воздухе размером от 0,3 до 1 микрона. Это означает, что их часто необходимо использовать вместе с вентиляцией наружным воздухом, то есть открытием дверей и окон, чтобы значительно снизить концентрацию загрязняющих веществ в воздухе.

Использование вентиляции наружным воздухом совместно с фильтрацией воздуха MERV 13 имеет несколько существенных недостатков:

• увеличение загрязнения воздуха в помещении за счет наружного воздуха: открытие дверей и окон может привести к попаданию загрязнений из наружного воздуха в помещения
• воздействие наружных температур на находящихся внутри: во многих регионах мира температура может достигать экстремальных значений, из-за чего вентиляция наружным воздухом становится невозможной
• снижение энергоэффективности: из-за низкой эффективности фильтрации системы HVAC с фильтрами MERV 13 требуют больше механической вентиляции, что создает значительную нагрузку на HVAC и приводит к выбросам углерода из-за потребления электроэнергии

Фильтры NanoMax помогают сократить необходимость вентиляции наружным воздухом следующими способами:

• Объекты должны соответствовать требованиям строительных норм по механической вентиляции. Однако дополнительная механическая вентиляция не требуется при использовании воздушных фильтров NanoMax. Фильтры NanoMax улавливают значительное количество самых мелких и опасных частиц.
• Системы HVAC с фильтрами NanoMax требуют работы только тогда, когда помещение занято благодаря высокой эффективности фильтрации, присущей NanoMax.
• Сокращение времени работы и вентиляции наружным воздухом экономит энергию и продлевает срок службы фильтра. Это снижает воздействие на окружающую среду от эксплуатации HVAC за счёт уменьшения использования и помогает снизить затраты на замену и обслуживание фильтров.

Замена фильтра

Производители воздушных фильтров MERV 13 обычно рекомендуют замену фильтра каждые 3 месяца. В результате замена фильтров MERV 13 во всём школьном или офисном здании может стать чрезвычайно трудоёмкой и дорогостоящей.

Фильтры NanoMax необходимо заменять примерно раз в 12 месяцев, при этом они содержат около 60 квадратных футов фильтрующего материала. Это экономит время, которое иначе тратилось бы на длительные процедуры установки, и снижает высокие издержки, связанные с частой заменой фильтров на объектах всех размеров.

Обратитесь к таблице ниже для иллюстрации предполагаемых замен фильтров, ежегодных расходов на обслуживание и стоимости фильтров для объекта, использующего, например, 50 фильтров.