Utilisation des classifications MERV pour déterminer l’efficacité des dépoussiéreurs industriels

Par Andrew Untz, Ingénieur ingénieur projets

Les normes permettant de mesurer correctement et précisément l’efficacité des systèmes de dépoussiéreurs industriels n’ont jamais existé. Depuis que de nombreux fabricants de dépoussiéreurs et de filtres font des revendications sur les performances de leurs produits, plusieurs utilisateurs finaux se trouvent perdus dans un monde de vantardises et de promesses. Afin de mettre en place une base de comparaison, plusieurs entreprises, industries et juridictions appliquent les classifications MERV, établies par la norme ASHRAE 52. pour l’industrie de nettoyage de ventilation industrielle générale. Cependant, s’agit-il d’une mesure d’efficacité appropriée pour les dépoussiéreurs industriels ?

Appliquer le système de classification MERV pour mesurer l’efficacité des dépoussiéreurs industriels est problématique pour les raisons suivantes :

• MERV effectue les tests à des débits de supports indiqués très différents des débits traditionnels de fonctionnement des dépoussiéreurs industriels ;
• les classifications MERV indiquent une efficacité minimale de filtre (généralement au démarrage) plutôt que des émissions traditionnelles de filtre au cours de la durée de vie du filtre ;
• MERV mesure l’efficacité du support filtrant, et non du système intégral de récupération de la poussière et de son système d’auto-nettoyage, et ;
• MERV identifie la perte de charge, mais ne traite pas la consommation d’énergie globale.

Qu’est-ce que MERV ?

MERV se réfère à la Minimum Efficiency Reporting Value (valeur reportée d’efficacité minimale). Il s’agit d’un système de notation intégré à la spécification de tests de la norme ASHRAE 52.. Le système attribue un nombre à un filtre afin d’identifier sa performance minimale en matière de retrait d’une particule d’un flux d’air. Les nombres les plus élevés sont conçus pour indiquer une efficacité supérieure de filtration, mais de nombreux experts de l’industrie de dépoussiéreurs industriels avouent que ce n’est pas le cas.

Le norme ASHRAE 52. a d’abord été écrite pour établir une méthode de mesure des performances des dispositifs de nettoyage de l’air de ventilation générale. Alors que les systèmes de nettoyage de l’air de ventilation générale et les systèmes de dépoussiéreurs industriels retirent tous deux des particules d’un flux d’air, ils n’ont rien d’autre en commun. Les différences sont expliquées ci-dessous.

Débits opérationnels pour la ventilation générale vs.la poussière industrielle

La norme 52. a été établie pour tester l’efficacité des filtres à air complets statiques utilisés dans les systèmes de ventilation générale, comme les systèmes de filtre à air complet des pièces et bâtiments. En contraste, les filtres à air complets de récupération de la poussière industrielle fonctionnent dans un environnement très dynamique, où la poussière s’accumule continuellement et est nettoyée du support lorsque requis. La plupart des dépoussiéreurs industriels comprennent un système d’auto-nettoyage qui permet aux filtres de continuer à fonctionner plus longtemps, par rapport à lorsque qu’ils ne sont pas nettoyés régulièrement. Parfois, les filtres sont nettoyés lorsqu’il n’y a pas de débit d’air, mais souvent le nettoyage se produit pendant le fonctionnement normal. Le gâteau de poussières en constant changement (et sa perte de charge associée) signifie que l’efficacité du filtre est également en constant changement. À chaque fois qu’un filtre est nettoyé, l’efficacité des filtres change. Les conditions statiques utilisées dans la norme ASHRAE 52. ne peuvent pas être appliquées d’une manière appropriée aux conditions dynamiques dans un dépoussiéreur.

Les processus de fabrication industrielle produisent de la poussière, dans des quantités généralement non attendues dans les systèmes de nettoyage de ventilation générale. Les flux d’air dans les processus des scieries, des installations de manutention des grains, les ateliers de fabrication métallique et les cabines de vaporisation thermique produisent généralement 0,5 à 20 grains par 0,03 m³ de particules. Les fabricants ne peuvent pas se permettre d’arrêter la production pour changer les filtres régulièrement, et doivent donc faire confiance à des systèmes avec auto-nettoyage. Les systèmes d’auto-nettoyage permettent d’utiliser un filtre pendant une plus longue période.

En contraste, un essai ASHRAE 52. insère relativement peu de poussière dans le flux d’air. Il utilise environ 0,005 grain par 0,03 m³ d’air. C’est 100 à 400 fois moins de concentration de la poussière que dans un flux d’air de dépoussiéreur industriel conventionnel.

Un autre facteur essentiel à prendre en compte est que la vitesse de la face du support diffère grandement entre la ventilation générale et les dépoussiéreurs industriels. Un dépoussiéreur conventionnel dispose d’une vitesse de la face du support d’environ 0,15 m à 3,66 m par minute. En comparaison, la norme ASHRAE 52. teste les vitesses des débits d’air compris entre 35,97 m et 227,99 m par minute. Cela signifie que les magnitudes sont 10 à 1 500 fois supérieures dans un essai MERV que dans un dépoussiéreur. Étant donné que la vitesse du support peut avoir une influence sur l’efficacité, le caractère applicable de l’essai MERV pour une application de dépoussiéreur industriel doit être remis en question.

Efficacité initiale ou globale

L’objectif de la norme ASHRAE 52. est de mesurer l’efficacité d’un système de nettoyage de ventilation générale. L’objectif d’un dépoussiéreur est de contrôler les émissions dans la durée. Au premier regard, il semblerait que l’efficacité d’un filtre serait directement liée aux émissions que le filtre permet de s’échapper du système. Cependant, l’efficacité d’un filtre ne peut pas être directement liée aux émissions dans un dépoussiéreur industriel. Si quelqu’un essaie de calculer les émissions sur la durée en fonction des niveaux d’efficacité MERV, les émissions seront largement exagérées. Les mauvais calculs se produisent lorsqu’un filtre du dépoussiéreur est plein de poussière et que des gâteaux de poussières se forment continuellement.

Le principe de fonctionnement d’un dépoussiéreur industriel utilise l’accumulation du gâteau de poussières pour fournir une filtration supplémentaire. Étant donné que le gâteau de poussières offre une résistance au débit d’air, la résistance à travers le support filtrant d’un dépoussiéreur est généralement comprise entre 0,07 et 0,18 psi (2 et 5 pouces de colonne d’eau). Pendant ce temps, le gâteau de poussières est constamment remplacé au fur et à mesure que les filtres sont nettoyés, puis que la poussière s’accumule à nouveau. Le test ASHRAE 52. fonctionne dans une plage de résistance totalement différente. Le test s’arrête à une résistance maximale de 0,05 psi (1,4 pouce de colonne d’eau) (ou avant en fonction du niveau d’efficacité obtenu). Le test MERV est simplement lié à la capacité du support filtrant à capturer la poussière, alors que le cycle de fonctionnement d’un dépoussiéreur utilise l’accumulation et la libération des gâteaux de poussières comme facteur important du rendement.

Ces différences dans la fonction d’un dépoussiéreur par rapport à l’application d’un essai ASHRAE 52. rendent l’approche au support de conception considérablement différente. Pour un système de filtration statique, il serait avantageux de disposer d’un support de filtration en profondeur qui permet aux particules de se charger à travers la profondeur du support sans véritablement pénétrer par l’élément filtrant. Le support qui permet à la poussière de se charger dans le filtre sans former de gâteaux de poussières pourra gérer plus de particules et durera plus longtemps dans un environnement statique. Cependant, ce n’est pas idéal lorsque vous essayez de nettoyer le support dans un environnement dynamique. Plus de la poussière est retenue sur la surface du support (filtration en surface), plus elle est facile à nettoyer. Il est très avantageux de disposer d’un support de filtration en surface dans un dépoussiéreur pour assurer une durée de vie du filtre plus longue. Un fabricant de filtres peut facilement concevoir un support de filtration en profondeur pour assurer une meilleure notation MERV pour ses filtres, et les consommateurs penseront surement qu’une notation MERV élevée correspond à un meilleur filtre. Cependant, ce support de filtration en profondeur sacrifie souvent la capacité à libérer des particules lors du nettoyage. Un consommateur de dépoussiéreur industriel qui achète un filtre uniquement en fonction de la notation MERV ne sait peut-être pas qu’il sacrifie un domaine considérable de performance : la capacité de nettoyage. Le meilleur filtre pour les dépoussiéreurs industriels propose une meilleure efficacité ET de meilleures performances de nettoyage. Étant donné le nombre et la complexité de facteurs impliqués dans la performance des dépoussiéreurs industriels, certains peuvent affirmer qu’il n’est pas efficace de baser des décisions d’achat de dépoussiéreurs sur la notation MERV, qui est uniquement fondée sur l’efficacité initiale. Les conditions qui séparent une notation de performances MERV 13 d’une notation de performances MERV 14 représentent uniquement une courte partie de la durée de vie des filtres des dépoussiéreurs. La notation MERV établie lors des quelques minutes initiales de la durée de vie du filtre ne peut pas prédire l’efficacité des 6 à 24 mois restants du filtre. De nouveau, la caractérisation d’efficacité de la norme 52. n’est pas fiable. La performance réelle des dépoussiéreurs industriels est plus exactement basée sur la conception du système de nettoyage, la technologie du support de filtration en surface et la gestion du débit d’air.

Performances du support ou du système

Le système de notation MERV n’est également pas adapté pour identifier l’efficacité d’un système de dépoussiéreurs industriels, étant donné qu’il jauge le support, plutôt que le système de filtration entier. Idéalement, la norme permettrait à l’utilisateur final de comparer les émissions en fonctionnement régulier. Il jauge l’efficacité du système de filtration intégral. La gestion du débit d’air dans un dépoussiéreur est essentielle à ses performances globales. Sa conception doit gérer le débit d’air de manière à ce que la plus grande partie de la poussière ne touche jamais les filtres, afin de permettre au support de durer le plus longtemps. Le débit d’air doit également être géré de manière à ce que la poussière collectée s’établisse sans être ré-entraînée dans le débit d’air ou soit suspendue d’une manière permanente. Il existe plusieurs approches Donaldson® Torit® pour nettoyer les mécanismes, mais la conception du système de nettoyage et le support doivent fonctionner ensemble. L’utilisateur du dépoussiéreur est uniquement concerné par les performances totales, la mesure d’un facteur ou d’un autre n’est donc pas complète.

Perte de charge ou consommation totale d’énergie

Un autre problème est que la notation de la norme ASHRAE 52. de la perte de charge ne reconnaît pas les caractéristiques des performances plus larges de plus en plus importantes pour de nombreux utilisateurs finaux : la consommation d’énergie et son coût. Une restriction plus importante dans un filtre demande plus d’énergie pour maintenir un débit d’air approprié. L’énergie de nettoyage est également très importante. Un dépoussiéreur peut avoir un très bon système de nettoyage et une faible perte de charge, mais nécessite de grandes quantités d’énergie de nettoyage. Peu pensent que ce scénario est acceptable. Pourtant, les notations MERV ne fournissent aucune aide aux utilisateurs finaux sur cette caractéristique essentielle de performance.

Quelle est la prochaine étape ?

Vu toutes les raisons pour lesquelles le système de notation MERV n’est pas approprié pour les dépoussiéreurs industriels, que faire ? Pour créer une nouvelle norme, il faudrait prendre en compte plusieurs des principales caractéristiques de performances qui comptent pour un utilisateur final : principalement celles abordées dans cet article. D’autres considérations des utilisateurs finaux lors du choix d’un dépoussiéreur industriel peuvent également être prises en compte. La taille, l’intégrité de l’armoire, le bruit et la capacité du système de filtre pour se rétablir de bouleversements sont d’autres caractéristiques qui intéressent les utilisateurs finaux.

Leaders de l’industrie de dépoussiéreurs industriels, l’ASHRAE et l’ISO collaborent pour répondre à ce problème. Le comité technique 5. de l’ASHRAE a récemment complété un projet de recherche (RP1284) pour déterminer la meilleure manière de développer une spécification de tests pour les dépoussiéreurs.Il existe un comité spécial de projets pour élaborer une spécification de test en fonction de cette recherche. Le comité technique 142 de l’ISO rédige également une spécification de tests similaire à utiliser au niveau international. Les deux projets seront entièrement rédigés et développés dans plusieurs années, mais au moins ils répondent aux besoins du marché des dépoussiéreurs industriels, contrairement à la notation MERV qui n’a jamais tenté de les satisfaire. Les personnes intéressées doivent s’impliquer. Pensez à faire partie des examens publics avant que les normes soient publiées : vos commentaires pourront assurer que les besoins des utilisateurs finaux sont satisfaits.

En attendant, lorsque vous devez choisir un système de filtre de dépoussiéreur, posez au fabricant des questions sur le caractère applicable de MERV à la présente situation. Plus important, prenez du temps pour poser des questions sur les caractéristiques qui prédiront l’efficacité du système de dépoussiéreurs, comme : les flux opérationnels, la durée de vie du filtre attendue, la conception du support, la gestion du débit d’air, la conception du système de nettoyage et l’utilisation de l’énergie. Vos résultats reflèteront votre choix le plus perspicace.

Andrew Untz est Ingénieur projets chez Donaldson Company, Inc., il détient une licence de science en ingénierie de l’université de Wisconsin River Falls et un MBA de l’université de Phoenix. Andrew Untz a 16 années d’expérience dans les filtres à air complet industriels. Il travaille sur le Comité technique ASHRAE 5. et a participé à l’élaboration de l’ASHRAE 199. Andrew Untz participe au Comité technique ISO 142, WG5, dirigeant le développement d’une norme de tests internationaux pour les dépoussiéreurs industriels.