Principes pour une filtration VMC double flux efficace


Crédit image : komfovent


On retrouve des filtres sur les installations de puits canadien, ainsi que sur toutes les VMC double flux, depuis peu sur certaines entrées d'air en VMC simple flux. 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 ? Toutes les réponses dans ce dossier.

Dossier réalisé par fiabishop - niveau : intermédiaire

A quoi servent les filtres ?

Les filtres ont 2 fonctions :

  1. Augmenter la qualité de l'air ambiant (traitement de l'air) : on se protège des poussières, champignons, bactéries, particules de fibre, pollens, pollutions diverses extérieures. L'objectif est de respirer un air plus sain.
  2. Limiter l'encrassement des réseaux de ventilation (préfiltration). Les conduits, l'échangeur de chaleur sont alors protégés d'un encrassement prématuré induit par l'aspiration des poussières et graisses.

changement filtresLa fonction d'amélioration de qualité de l'air est une option, cela ne gène pas l'installation si vous ne mettez pas ce filtre dans votre VMC. Le préfiltre est par contre indispensable au bon fonctionnement du caisson. 

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 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 (mais c'est pertinent dans de rares cas). 
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.

L'efficacité d'un filtre dépend de la structure du médium. 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, ce qui augmente sa résistance au passage de l'air (ce que l'on appelle les perte de charges) jusqu'à ce que l'air ne puisse plus passer, ce que l'on souhaite absolument éviter. Le filtre doit donc être nettoyé/remplacé régulièrement.

Comment les filtres sont classifiés ?

On retiendra qu'il existe une norme européeene, sur laquelle s'appuie encore la plupart des filtres vendus dans le commerce, la NF EN 779. Celle ci a été supplantée en 2018 par une nouvelle norme mondiale, la ISO 16890.

Sur la norme EN 779, les filtres sont classés par une lettre indiquant le type de filtre (G, M, F, H) , et un chiffre donnant l'efficacité (plus il est élevé et plus la classe de filtration est forte)

Classe EN 779Applications
Filtres grossiers - préfiltres
G1 - G2Protection contre les insectes
G3 - G4Préfiltre pour les classes de filtration F5-F9
Filtres moyens
M5 - M6Filtre sur l'air neuf basique
Filtres fins
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
 F9 + traitement adsorbantTraitement des odeurs et pollutions

Les particules aérosols sont elles classées selon leur taille. On voit dans l'image ci dessous la taille des différents polluants aérosols, et l'efficacité filtrante. 

Plage granulométrique des aérosols


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

TailleExemples de polluants aerosolsEffet 
Particules <1 μm Virus, nanoparticules, gaz d'échappementPasse dans le sang 

Particules 1<..<2.5 μm

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

A retenir :

Ville de Paris pic de pollution- 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 la plupart des micro particules.

- Si les filtres peuvent se nettoyer, la structure du média est altérée par ce nettoyage, et devient plus grossier. Un filtre doit donc être changé régulièrement. De nombreuses divergences existent sur ce sujet. Nous suggérons de notre coté de nettoyer un préfiltre toutes les 2000 heures de fonctionnement, et de le changer à minima au bout de 3 nettoyages. Au moment de la mise en place de l'installation de ventilation, observer au départ régulièrement l'encrassement du filtre, pour adapter les périodicités de nettoyage à votre environnement proche.

- Lors du nettoyage, il faut garder à l'esprit que le filtre a capturé de multiples polluants, aussi il faut le retirer avec délicatesse et procéder au nettoyage en dehors des pièces de vie (risque de relarguages de polluants dans les pièces)

- Les PM1, particules fines émises notamment par les échappements des moteurs diesel, sont les plus difficiles à filtrer. On conseillera donc des classes de filtration élevées pour gérer ce problème.  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.

La classification européenne des filtres EN 779

Qualité de l'air - indice Em - Efficacité moyenne / rendement opacimétrique

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 %.

Préfiltration - indice Am - Arrestance moyenne / rendement gravimétrique

Pour qualifier les filtres G2, G3 et G4 on effectue un test avec un aérosol pulvérisant des particules synthétiques grossières. 

Nouvelle norme ISO 16890

Cette norme remplace l’actuelle norme européenne EN779-2012 et la norme américaine AHSRAE52-2. L'objectif est qu'une seule norme soit 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 détermine la classe des filtres en testant non pas uniquement des particules de 0.4 µm mais indique l'efficacité sur 3 tailles de particules fines, qui sont celles mesurées pour apprécier la pollution de l’air 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 μm (=0.001mm)
- ePM 2.5: particules fines dont la taille est inférieur à 2.5 μm (=0.0025mm)
- ePM 10: particules fines dont la taille est inférieur à 10 μm (=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

Comment choisir ? 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 en général 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
Ce filtre M5 est composé d'un média filtrant et d'une structure de maintien métallique périphérique. Ces filtres bon marché peuvent facilement être "fabriqués" à partir d'un rouleau de média filtrant. Leur surface filtrante correspond à la surface du filtre.Ce préfiltre G4 est composé d'une structure complexe périphérique permettant un maintien étanche du filtre et d'un média filtrant plissé ultracompact. Pour une même surface de filtre, la surface filtrante est beaucoup plus importante que l'exemple 1. La durée de vie du filtre est donc bien supérieure au cas précédent. Ces filtres ne peuvent être fabriqués soit même.
Filtre à charbon actifFiltre compact F7
filtre à charbon actiffiltre Paul Lueftung F7
Ce filtre est un média utilisant le charbon actif, plissé compact, ce filtre adsorbant est adapté pour purifier et filtrer les gaz et odeurs. Ce filtre ci  est prévu pour être disposé dans un caisson filtre en alternative aux filtres de la VMC (rares sont les VMC à proposer un filtre à charbon).
Du fait de son coût, il sera pertinent de disposer un étage de préfiltration en amont pour augmenter sa durée de vie.
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). Par rapport au filtre plus haut, il y a moins de plis mais l'épaisseur du filtre est bien supérieure. 
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 périphérique est métallique. Malheuresement, la plupart de ses filtres incluent la structure de maintien, qui est donc "jetable" quand le filtre est colmaté.

Ce préfiltre est beaucoup plus simple dans sa conception de conception, avec un carton comme structure de maintien assez simple, qualité de filtration et durée de vie efficace environ 2 fois moindre que les filtres fins.

Filtre sur porte filtre rechargeableFiltre générique
filtre à poches
Malheuresement trop peu de fabricants de VMC proposent des portes filtres adaptés à leurs caissons. Pourtant cette solution permet d'acheter du média filtrant en rouleau, découper son filtre et le remplacer. La structure de maintien est conservée. Les portes filtres existent aussi, même si c'est plus rare, pour les filtres plissés, et peuvent être commandés sur mesure (mais c'est onéreux).

Ce filtre est une fabrication "maison" de fiabishop. Afin de proposer des filtres moins chers pour les VMC double flux, nous avons pris l'initiative de convevoir et faire fabriquer en grande quantité différents types de filtres, afin d'obtenir de meilleurs prix sans dégrader la classe de filtration.
Voir notre rubrique filtres

Ce petit tour des filtres est interessant, mais on pourra résumer la problématique ainsi : la plupart du temps, si vous possédez un caisson de ventilation, vous dépendez des filtres proposés par le fabricant pour la VMC. Aussi pour réduire le budget filtration, la réponse dépendra de votre objectif et en fonction de votre cas vous opterez soit uniquement pour des filtres G4 (juste une préfiltration) ou un ensemble de filtres G4 et filtres F7 (préfiltration et qualité de l'air)

Evidement, nous conseillons de regarder à quel prix un fabricant de VMC propose ses consommables au moment de l'achat. Les différences de prix pouvant être significatives.

Autrement, il existe plusieurs voies alternatives.
Le caisson filtre est l'une d'elles. Cela vous permet soit d'ajuster le classe de filtration à votre besoin (surtout sur les cas ou du H10 ou charbon actif est conseillé pour des pollutions extérieures spécifiques). Le caisson Isobox par exemple est très bien pour cela, filtres bon marché et large choix de classes de filtration. 
Opter pour des porte filtres rechargeables. Dans la maison individuelle, souvent ce choix est possible si le fabricant offre cette possibilité mais cela reste rare (seul la marque Brink le généralise pour ses filtres G4 à ce jour). En dehors des maisons individuelles, les filtres pouvant couter plusieurs centaines d'euros, on pourra faire fabriquer un porte filtre par une société spécialisée et ensuite utiliser du rouleau de média filtrant vendu au ml.
Opter pour des filtres génériques. 

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

  • 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.
  • Pour assurer une bonne qualité d'air dans le logement, des filtres de classe F7 minimum sont conseillés sur l'air neuf.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • N'oubliez pas qu'un filtre est alteré lorsqu'il est nettoyé. Cela a pour conséquence une destruction de la structure du média, le rendant à terme inefficace. Ne pas répeter cette opération plus de 3 fois.

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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