Vzduchové filtry

Zařazení vzduchových filtrů do filtračních tříd se provádí na základě účinnosti filtrace (nebo činitele prostupu - v případě velmi jemných filtrů) určené pro danou filtrační třídu a dle vlastností zkušebního aerosolu. Měření se provádějí ve specializovaných výzkumných střediscích. Na jejich základě výrobce filtrů obdrží charakteristiku filtru se všemi nutnými parametry filtrace. Výběr měřicí metody pro určení výše parametrů filtrace závisí na druhu a určení zkoušeného filtračního materiálu (filtr pro hrubý prach, jemný, HEPA¹⁾, ULPA²⁾).

Druh a rozměr částic testovacího aerosolu používaného pro měření jsou úzce spojeny s určením zkoušeného filtračního materiálu. Čím přesnější filtr je, tím jemnější se používá zkušební aerosol. V Tabulce 1 jsou znázorněny nejčastěji aplikované zkušební metody a také jsou zde uvedeny normy, které popisují vhodný postup měření. Nejčastěji byly používány klasifikace vzduchových filtrů na základě dokumentu EUROVENT³⁾ a německé normy včetně názvosloví v souladu s EN 779: 1993 a EN 1822-1: 1998.

Tabulka 1. Metody měření účinnosti filtrace

DEHS – polydisperzní aerosol bis-sebakátu
DOP – monodisperzní aerosol dioktyl-ftalátu.

---

¹⁾Filtr HEPA (High Efficiency Particulate Air) - standardní filtr koloidních aerosolů se střední a vysokou účinností filtrace (třídy H10 ÷ H14) 
²⁾Filtr ULPA (Ultra Low Penetration Air) - filtr koloidních aerosolů s velmi vysokou účinností filtrace (třídy U15 ÷ U17).
³⁾Eurovent - The European Committee of the Constructors of Air Handling Equipment.

Během měření dle metodiky uvedené v Tabulce 1 (vyjma metody představené v EN 1822-3: 1998, EN 1822-5: 1998) získáme hodnotu celkové účinnost filtrace. Uplatněním procedury dle EN 1822-3: 1998, EN 1822-5: 1998 získáme numerickou (číselnou) hodnotu činitele prostupu nebo hodnotu účinnosti filtrace ve vztahu k průměru částic nejvíce pronikajících filtrem (MPPS- Most Penetrating Particle Size).

V Polsku se doporučuje v souladu s normou PN-B- 76003: 1996 uplatňovat následující dvě zkušební metody:

• gravimetrická metoda zkoušení vzduchových filtrů s uplatněním syntetického prachu (křemenného) (metodiky zkoušek dle PN-B-76004: 1996) uplatňována v případě filtrační třídy A1,A2,B1,B2,C v souladu s polským názvoslovím,
• zkušební metoda účinnosti filtrace s uplatněním zkušebního aerosolu mlhy technicky čistého parafínového oleje pro filtrační třídy Q, R, S (způsob provedení zkoušek není v Polsku normalizován).

První z vyjmenovaných metod, na bázi testu syntetického prachu, norma PN-B-76004: 1996 udává metodiku zkoušek účinnosti filtrace, průtokový odpor a kapacitu vstřebaného prachu a představuje popis zkoušky včetně složení zkušebního prachu. Složení uplatňovaného zkušebního prachu je srovnatelné se zahraničními normami EN 779: 1993, DIN 24 185, T.1, ASHRAE 52.1-1992, EUROVENT 4/5. Zahraniční normy doporučují uplatnění syntetického prachu s křemenem pro zkoušky filtračních tříd pro hrubý prach EU1÷EU4 (G1÷G4). Polská norma doporučuje pro určení účinnosti provést zkoušku s využitím zkušebního prachu rovněž pro filtrační třídy EU5÷EU8 (F5÷F8). Tabulka 2 ukazuje složení standardního prachu obsahujícího křemenný prach. Pro srovnání je v Tabulce 2 uvedeno i složení dosud používaného křemenného prachu podle normy PN-78/8962-04.

Je třeba poznamenat, že v souladu s nařízením ministra vnitra a administrativy ze dne 4.3.1999 ve věci povinnosti zavedení některých polských norem (Dz.U. Nr 22/99 poz. 209) obě nejnovější polské normy týkající se vzduchových filtrů (PN-B-76003: 1996, PN-B-76004: 1996) nepatří ke skupině norem s povinnou aplikací dle výše uvedeného případu.

Tabulka 4. Složení syntetického zkušebního prachu

Poznámka: producent prachu musí garantovat stabilitu složení a správné promíchání prachu.

V souladu s PN-B-76003: 1996 se doporučuje pro hodnocení filtrů koloidních aerosolů třídy Q,R,S provedení zkoušky pomocí mlhy čistého parafínového oleje. V souladu s touto normou se pro měření uplatňuje jako zkušební aerosol mlha čistého parafínového oleje. Neexistuje však žádná polská norma se schématem měření a popisem uplatňování příslušných zařízení. Způsob těchto zkoušek není v Polsku znormalizován.

Velmi podobnou zkušební metodu doporučuje německá norma DIN 24 184 (1990) pro velmi jemné filtry. V této normě je uveden popis konstrukce generátoru mlhy čistého parafínového oleje včetně jeho parametrů a pouze popis předpokladu provedení zkoušek. V souladu s normou DIN 24 184 je zkušebním aerosolem mlha parafínového oleje s průměrem většiny částic pod 1 µm, především v rozsahu 0,3÷0,5 µm. Zkoušky se provádějí při koncentraci mlhy v rozsahu 10 mg/m3 (v případě potřeby je možné koncentraci zvýšit na 80 mg/m3 ). V evropské normě EN 1822-2: 1998 týkající se vysoce jemných filtrů HEPA a ULPA, popisující zkoušky filtrů s uplatněním olejové mlhy, byly popsány následující doporučené parametry parafínového oleje (nízké hustoty) v teplotě 20ºC:

• hustota 843 kg/m³
• teplota tání 259 K
• teplota zapalování 453 K
• dynamická viskozita 0,026 Pas

Je třeba si uvědomovat, že zkušební metody využívající pro hodnocení účinnosti filtru aerosol mlhy čistého parafínového oleje, dle norem DIN 24 184 (1990) a EN 1822-3: 1998 a EN 1822-5: 2000, se od sebe významně liší, když:

• v souladu s normou DIN 24 184 (1990) pomocí aplikace optické metody se stanovuje celková účinnost filtrace
• v souladu s EN 1822-3: 1998 a EN 1822-5: 2000 se vyhodnocuje číselná užitečnost pomocí metody prostupu částic při užití tekutého zkušebního aerosolu se současným určením průměru částic nejvíce pronikajících filtrem (MPPS), pro které se určuje minimální účinnost filtrace

Jak již bylo zjištěno dříve, v důsledku aplikace projednaných metod hodnocení výše parametrů filtrace, nejčastěji (vyjma normy EN 1822-3 a EN 1822-5) získáváme účinnost vymezenou jako celkovou účinnost, v poměru k celkové hmotě prachu bez dalšího dělení na další hranice rozměrů částic. Vyrábění stále se zvětšujícího množství produktů vyžadujících velmi čisté prostředí (v tzv. čistých místnostech) staví před projektanty nové úkoly. Pro takové místnosti byla přijata definice čistoty spočívající v nepřekračování hranice částic o určitých průměrech, jež by se mohly v kontrolovaném prostoru objevit (nedostatek místních předpisů způsobí zřejmě zavedení mezinárodního dokumentu - ISO 14644-1 (Výkres 1), opírajícího se ve značné míře o americká doporučení (US-Federal Standard 209E).

Pro potřebu čistých místností je nutné zavedení množstevní (číselné) účinnosti prostupu filtrace používaných filtrů. Umožní to prognózu jejich efektivity ve vztahu k následujícím prostupům částic, definovaným jako kritické pro danou třídu čistoty místností. Mělo by se to týkat nejen velmi jemných filtrů (HEPA, ULPA) uplatňovaných jako poslední stupeň filtrace, ale rovněž předchozích filtrů vstupních a jemných. Teprve hodnocení prognózované číselné účinnosti prostupu filtrace mnohastupňové soustavy filtrů umožní zhodnotit rozložení frakcí opouštějících poslední vrstvu filtrace a porovnat je se zadávacími podmínkami čistoty místností.

Řešením části těchto problémů může být dokument EUROVENT 4/9 týkající se třídy filtrace EU1 ÷ EU9. Určení celkové účinnosti filtrace testem atmosférického prachu bylo nahrazeno hodnocením číselné účinnosti prostupu částic o průměru 0,2÷5 µm. Jako zkušební aerosoly byly navrženy DEHS nebo latex. Tento dokument na základě provedených zkoušek doporučuje účinnost filtrace určovat hromadně, ale v poměru k dalším prostupům částic o určených průměrech. Není to ještě nejlepší řešení, ale zdá se, že se tímto směrem (tj. uplatněním čtečky částic spolu s hodnocením frakční účinnosti v číselném vyjádření) budou ubírat následné modifikace zkušebních metod, nejen pro vysoce účinné filtry.

Výkres 1. Klasifikace čistých místností dle ISO 14644