Principes pour une filtration VMC double flux efficace

Ce dossier fait le point sur un sujet souvent assez mal compris : le changement de filtres et la qualité de l'air intérieur. Comment les filtres sont classifiés, quelles sont leur performance et durée de vie ? Peut-on les nettoyer ? Existe t-il des solutions pour réduire le budget filtration sans réduire la qualité de l'air ?

Dossier réalisé par fiabishop - niveau : intermédiaire

Généralités et principes

On retrouve des filtres sur les installations de puits canadien, ainsi que sur toutes les VMC double flux. A quoi servent-ils ? Quel filtre est adapté à votre besoin ? A quelle périodicité les remplacer ? Toutes les réponses dans ce dossier.

A quoi servent les filtres ?

  1. Augmenter la qualité de l'air ambiant (traitement de l'air) : champignons, bactéries, particules de fibre, pollens, pollutions extérieures.
  2. Limiter l'encrassement des réseaux de ventilation (préfiltration). Encrassement induit par l'aspiration des poussières.

changement filtresLes deux fonctions ne sont pas forcément assurées par le même filtre. Les préfiltres sont disposés en amont des installations (borne de puits canadien pour limiter l'encrassement du collecteur géothermique, amont des ventilateurs sur les VMC pour limiter l'encrassement des échangeurs et du réseau de gaines... Les filtres fins sont eux généralement après l'échangeur de chaleur de la VMC double flux, intégrés au caisson ou sur un caisson filtre en aval. Les filtres grossiers se retrouvent également sur le réseau d'extraction d'air, positionnés sur le caisson en amont de l'échangeur, et éventuellement sur la bouche d'extraction de la cuisine.   L'efficacité d'un filtre dépend de sa structure. Le maillage d'un filtre grossier est par exemple compris entre 5 et 1000 µm. Un filtre fin dispose d'un maillage entre 0.1 et 100 µm. Selon le filtre, l'efficacité est liée à la couche poreuse, qui intercepte les particules et à un éventuel traitement électro statique. En piégeant les particules, le filtre se colmate progressivement, augmentant la perte de charge jusqu'à ce que l'air ne puisse plus passer. Le filtre doit alors être remplacé.

Principales désignations des filtres

Classe EN 779Applications
Filtres grossiers (gravimétriques)
G1 - G2Protection contre les insectes
G3 - G4Préfiltre pour les classes de filtration F5-F9
Filtres fins (opacimétriques)
F5Filtre sur l'air neuf basique
F6 - F7Filtre sur l'air neuf (pollens végétaux, poussières, germes)
F8 - F9Fumées sur l'air neuf (tabac, particules fines émises par trafic routier chargé)
Filtres absolus
H10 - H16Filtres pour locaux spécifiques
Filtres à charbon actif
 Traitement des odeurs et pollutions

Plage granulométrique des polluants de l'air et des filtres

Plage granulométrique des aérosols


Pour rappel , plus une particule est fine, plus elle est dangereuse pour la santé

Particules <1 micron Virus, nanoparticules, gaz d'échappementPasse dans le sang 

Particules 1<..<2.5

 Bactéries, champignons et spores de moisissure, pollen, poussière de tonerPasse dans les poumons 
Particules 2.5<..<10 Pollen, poussière de désertPasse dans la trachée 
Particules grossières Sable, cheveuxPasse dans le nez, la gorge 

 

La classification européenne des filtres EN 779

La classification européenne des filtres à air, EN 779:2012, définit trois catégories de filtre à air. Cette norme impose une efficacité de filtration moyenne pour chaque classe de filtration (G1, G2, G3, G4, M5, M6, F7, F8 et F9) ainsi qu’une efficacité de filtration minimum à partir de la classe de filtration F7. Un filtre appartient à une catégorie ou à l'autre en fonction de son efficacité moyenne à retenir des particules de 0,4 µm :

  • les filtres grossiers (G). Leur efficacité moyenne est inférieure à 40 % 
  • les filtres moyens (M). Leur efficacité moyenne est comprise entre 40 et 80 % 
  • les filtres fins (F). Leur efficacité moyenne est supérieure à 80 %.

Pour les qualités de filtration G2, G3 et G4 le test est effectué avec un aérosol pulvérisant des particules synthétiques grossières. La différence entre le poids des particules émises et le poids retenu par le filtre donne l’arrestance moyenne (Am) exprimé en % (rendement gravimétrique).
Pour les qualités de filtration comprise entre M5 et F9, le test est effectué avec un aérosol pulvérisant des particules d’environ 0.4 micron. L’efficacité moyenne (Am) du filtre est calculée selon la capacité qu’a le filtre à arrêter ces particules de 0.4 micron et est exprimé en % (efficacité opacimétrique).

Tableau de classification des filtres selon la norme EN779:2012

  L'indice de qualité du filtre permet de prendre conscience que l'efficacité du filtre est fortement dépendante de sa classification. Exemple avec les particules fines, qui sont la conséquence de la pollution de l'air extérieur par le trafic automobile. 

Ville de Paris pic de pollution
Crédit photo : Métro

On voit dans le tableau de classification que la pollution automobile suppose des filtres très fins (les VMC proposent souvent de base des filtres F5 ou F7, qui seraient ici un peu limite), les VMC munies de simples préfiltres G4 laissent passer quasiment toutes les particules contenues dans l'air extérieur.

En parallèle, plus la filtration est fine et plus les pertes de charges sont importantes (cela augmente donc les consommations électriques des moteurs des VMC.

 

A retenir :

- Les filtres grossiers ne sont pas adaptés pour améliorer la qualité de l’air, ils auront pour fonction de pré-filtrer et prémunir l’encrassement des réseaux, mais ils laissent passer les micro particules dangereuses.

- Les filtres en général ne se nettoient pas. Un filtre G3 nettoyé à l’air comprimé devient beaucoup plus grossier.

- Les PM1, particules fines émises notamment par les échappements des moteurs diesel, impliquent, en cas de risque de pollution la mise en place de filtres F9 pour assurer une bonne qualité d’air intérieur. => Filtration plus couteuse, induisant des pertes de charge importantes => Avec seulement un pré-filtre, les microparticules étant collantes, ne s’enlèvent pas avec une brosse tournante. L'encrassement des gaines devient un problème.

 

Nouvelle norme mondiale ISO 16890

Cette norme remplace l’actuelle norme européenne EN779-2012 et la norme américaine AHSRAE52-2. Enfin, une seule norme sera utilisée dans le monde entier pour une compréhension plus facile et une protection de la santé plus grande. Elle rentre en application en juin 2018. Cette classification est maintenant déterminée avec des particules fines proches de la réalité, celles que l’on mesure pour apprécier la pollution de l’air et qui sont prises en compte par l'OMS (Organisation Mondiale de la Santé) et les agences environnementales du monde entier.

 

Dorénavant, l'efficacité de filtration est déterminée en fonction des différentes tailles de particules fines, notées "PM" (en anglais Particule Matter), le "e" signifie efficacité:

- ePM 1: particules fines dont la taille est inférieur à 1 micron (=0.001mm)
- ePM 2.5: particules fines dont la taille est inférieur à 2.5 micron (=0.0025mm)
- ePM 10: particules fines dont la taille est inférieur à 10 micron (=0.01mm)

La norme exige qu’un filtre ait une efficacité minimum de 50% suivant la taille de particule visée. Par exemple, si un filtre retient plus de 50% de particules PM1, il sera classé en tant que filtre ISO ePM1.

En plus des particules fines, la nouvelle norme ISO évalue également les filtres à poussières grossières tels qu’ISO grossiers: c’est-à-dire des filtres qui retiennent moins de 50% de PM10.

Tableau de classification des filtres selon la norme ISO 16890

 

Critères de choix

L'une des premières questions à se poser serait : de quel niveau de filtration ai-je besoin ? Nous avons vu dans le chapitre précédent que c'est essentiellement lié aux pollutions identifiées, que l'on cherchera à empêcher de rentrer. L'un des problèmes majeur pouvant se poser est lié à une pollution par le trafic routier, qui peut poser un problème de santé publique en ville et agglomérations à trafic routier élevé. La ventilation double flux présente ici par rapport à la VMC simple flux l'avantage que l'on peut filtrer (les entrées d'air en menuiseries ne le permettent pas), mais pour une filtration efficace, il faudrait un filtre F9. Le coût d'un filtre dépend de sa conception, du principe de filtration mis en œuvre, de la surface filtrante, et de la structure de maintien. Quelques exemples qui montrent la diversité de produits existants dans la gamme des filtres fins : on s'intéressera notamment à la structure de maintien et la surface filtrante.

Filtre fin simpleFiltre ultracompact
filtre simplefiltre zehnder g4
Filtre F5 composé d'une structure de maintien périphérique. Ces filtres bon marché peuvent facilement être "fabriqués" à partir d'un rouleau de média filtrant.Le filtre est composé d'une structure complexe périphérique pour le maintien du filtre et d'un filtre plissé ultracompact. Pour une même surface de filtre, la surface filtrante est beaucoup plus importante que l'exemple 1.
Filtre à charbon actifFiltre compact F7
filtre à charbon actiffiltre Paul Lueftung F7
Filtre à charbon actif plissé ultracompact, ce filtre adsorbant est adapté pour purifier et filtrer les gaz et odeurs. Ce filtre aux dimensions importantes est prévu pour les caissons filtres en aval de la VMC. Du fait de son coût important, il sera pertinent de disposer de 2 étages de préfiltration en amont pour augmenter la durée de vie de ce filtre.Le filtre F7 assez simple de réalisation et bon marché dispose d'une importante surface filtrante du fait des plis et de sa dimension. Il est disposé dans les VMC de marque PAUL (qui ont des dimensions généreuses) et les caissons filtres (pour les autres caissons).
Filtre à poches F7Filtre grossier
filtre à pochesfiltre grossier G3
On voit de moins en moins les filtres à poches dans les VMC double flux en résidentiel, pourtant ce sont les filtres qui présentent les plus importantes surfaces filtrantes. Celui ci est issu d'un caisson filtre. La structure de maintien est métallique.Les préfiltres sont souvent beaucoup plus simples de conception, structure de maintien assez simple, qualité de filtration et durée de vie efficace environ 2 fois moindre que les filtres fins.

Réduire le coût sans dégrader l'efficacité, astuces à connaitre

  1. L'efficacité d'un filtre est lié à sa surface filtrante. Pour une même surface utile, les filtres à poches ou filtres compacts ont une surface filtrante beaucoup plus importante que les filtres standards. Cela leur donne une durée de vie à comparaison plus importante.
  2. Pour assurer une bonne qualité d'air dans le logement, des filtres de classe F7 minimum sont conseillés sur l'air neuf.
  3. Les VMC double flux de haute qualité sont généralement très isolées et de ce fait réservent peu de place pour les filtres, qui sont généralement spécifiques au modèle de caisson (largeur, épaisseur, type de média filtrant) et quelquefois nécessitent 2 filtres sur l'air neuf (le filtre est bypassé en même temps que l'échangeur). Il est dans ce cas intéressant de disposer en aval de la VMC un caisson filtre de dimension généreuse qui remplacera le filtre fin de la VMC. Cela permettra de réduire le budget d'entretien sans réduire la qualité de filtration.
  4. La durée de vie d'un filtre est indiqué en nombre d'heures de fonctionnement, généralement 2000 heures pour un filtre G3 et 4000 heures pour un filtre F7. Si vous n'utilisez pas la VMC en intersaison (ventilation par ouverture des fenêtres), vous réduisez de manière significative le budget d'entretien.
  5. Les filtres fins sont des filtres complexes, sauf cas particuliers (photo 1 plus haut) assez peu évidents à faire soit même. En revanche, les filtres grossiers sont faciles à réaliser. Une alternative à l'achat du filtre est l'achat d'un rouleau de média filtrant équivalent, avec lequel vous pouvez découper vos propres filtres.
  6. Plus la préfiltration (G3) est efficace et plus vous augmentez la durée de vie des filtres fins (deuxième étage de filtration). N'hésitez pas à mettre un deuxième filtre G si vous en avez la possibilité.
  7. N'oubliez pas qu'un filtre ne se nettoie pas à l'aspirateur. Il ne se lave pas non plus. Cela a pour conséquence une destruction de la structure du média, le rendant inefficace, et vous vous exposez aux toxiques et microbes qui ont été filtrés.
  8. Les filtres peuvent être comparés selon la classification EUROVENT (norme EN 779:2012). Cette norme précise l'efficacité initiale de filtration pour une taille de particule, et la surconsommation d'énergie induite par l'augmentation de perte de charge de l'installation.

Penser au changement régulier

On ne pense pas forcément à changer ses filtres. Gérez un carnet d'entretien de la VMC, ou vous notez toutes les interventions sur la VMC. En général, ne tardez pas trop à remplacer un filtre encrassé. La perte de charge augmente de manière importante, pouvant induire une augmentation de la consommation électrique, une baisse de débit ou une baisse d'efficacité, voire des dysfonctionnements sur les moteurs en cas de non remplacement sur une période prolongée.

 


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