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07-10-2011

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1

Requisitos de Filtragem

A QAI e os sistemas AVAC

11.as Jornadas de Climatização Edifícios com Necessidades Quase-Nulas de Energia e com Boa Qualidade do Ar Interior

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07-10-2011

[A filtragem do Ar é fundamental]3

1. Remoção de contaminantes do ar exterior necessário aos ocupantes dos espaços: – A poluição exterior é responsável pela diminuição da esperança de

vida (8,6 meses na UE,(WHO))

– A falta de uma estratégia de filtração adequada pode levar a elevado absentismo (alergias, rinites, constipações, gripes,…)

– A sensação de conforto não é compatível com um ar carregado de partículas.

2. Protecção dos equipamentos da sujidade: – Componentes do sistema de AVAC

– Computadores, impressoras, scaners, …

3. Redução da utilização da energia: – Manter limpas as superfícies dos permutadores de calor

2 07-10-2011

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07-10-2011

Partículas suspensas num gás = Aerosol

• Descamação natural da nossa pele

• Erosão dos minerais • Erosão do vestuário • Erosão do papel • Emissões dos motores de

combustão • Emissões industriais • Pólens • Báctérias, fungos

Fonte de Partículas

Partículas Dimensão (mm)

Grossas > 2,5 a 10

Finas < 2,5

Ultrafinas < 0,1

LUGAR PARTÍCULAS

nº/m3 mg/m3

Sala

limpa 103 –

Meio rural 109 50 – 150

Meio

Urbano 1011 200 – 500

Fumo

(tabaco) 1014 –

10 mm 2,5 mm

50 mm

3 07-10-2011

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07-10-2011

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1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

0.01 1.0 10.0

Diâmetro das partículas [mm]

De

po

siç

ão

100 0.1 0.001

Total

Alvéolos

Nasal

Ar 30 Kg

Líquidos 3 Kg

Sólidos 1 Kg

4

Penetração das Partículas no Sistema Respiratório

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07-10-2011

• As substâncias perigosas, tais como metais pesados e hidrocarbonetos aromáticos

policíclicos cancerígenos podem aderir à superfície das partículas finas e

minúsculas.

• Devido ao seu pequeno tamanho, as partículas inferiores a PM2.5 são um perigo

em si mesmo, pois quando inaladas chegam facilmente ao trato respiratório

inferior depositando-se nos brônquios e alvéolos, sem que possam ser exaladas .

• As partículas ultrafinas (menores que 0,1 mícrones) podem ser transferidas para a

corrente sanguínea e espalham-se através do sangue por todo o corpo.

As partículas são prejudiciais à saúde. Isto é verdade tanto para

exposição a grandes concentrações durante um curto período

de tempo como para um baixo nível de exposição ao longo de

um período mais longo. Por esse motivo, devemos procurar

minimizar a exposição às partículas em todos os momentos.

5

Penetração das Partículas no Sistema Respiratório

07-10-2011

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07-10-2011

Dimensão dos Contaminantes no ar

MOLÉCULA

CABELO

Microscópio Óptico Olho Nu

SMOG

VÍRUS

BACTÉRIA

PÓLEN

FUMO DE TABACO

FUMO PÓ

ESPOROS

Dimensão das partículas, mícrones

1.0 0.1 0.01 0.001 0.0001

Microscópio Electrónico

10 100

[Hinds 1982]

Filtros Grossos

Filtros Médios e Finos

Filtros Absolutos

Carvão activado

6

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07-10-2011

INÉRCIA

INTERCEPÇÃO

DIFUSÃO

ELECTROSTÁTICA

Mecanismos de Captação de Partículas

10 Diâmetro das partículas [mm]

0.01 0.1 1

Difusão Difusão

Intercepção

Inte

rce

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Iné

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cap

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7

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07-10-2011

100

80

60

40

20

0 0.01 0.1 1.0

INÉRCIA

INTERCEPÇÃO

DIFUSÃO

GRAVIDADE

Diâmetro das partículas [mm]

Re

nd

ime

nto

de

ca

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o [

%]

Total

10

8

Mecanismos de Captação de Partículas

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07-10-2011

FILTROS

Fibra de vidro Fibra de poliéster Espuma de poliuretano Fibra sintética Feltro em polipropileno Carvão activado

9

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07-10-2011

CLASSIFICAÇÃO FILTROS EN 779 Os filtros são classificados pelo Rendimento Gravimétrico Médio ou pelo Rendimento Médio num banco de ensaio com caudal de ar igual a 0,944m3/s (3400 m3/h) e perdas de carga finais : Filtros Grossos (250 Pa), Filtros Médios e Finos (450 Pa)

Grupo Classe Perda de carga final [Pa]

Rendimento gravimétrico médio

(pó sintético) Am [%]

Rendimento médio

(aerossol 0.4mm) Em [%]

Rendimento mínimo

(aerossol 0.4mm) * [%]

Filtros Grossos

G1 250 50 < Am < 65

G2 250 65 < Am < 80

G3 250 80 < Am < 90

G4 250 90 < Am

Filtros Médios

M5 450 40 < Em < 60

M6 450 60 < Em < 80

Filtros Finos

F7 450 80 < Em < 90 35

F8 450 90 < Em < 95 55

F9 450 95 < Em 70

* É o mais baixo dos 3 rendimentos: o inicial, a seguir à descarga electroestática e o mais baixo durante a fase de colmatagem do ensaio

10

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07-10-2011

100

80

60

40

20

0 0.1 1.0 10.0

Diâmetro das partículas [mm]

Re

nd

ime

nto

de

ca

pta

çã

o [

%] F8

F7

M6

M5

G4

11

Calha de fixação (dimensões

nominais) [mm]

Aro do filtro (mm)

Largura Altura Largura

Altura

610 610 592 592

508 610 490 592

305 610 287 592

610 305 592 287

508 305 490 287

305 305 287 287

EN 15805:2009 Dimensões normalizadas

FILTROS EN 15805 & EN 779

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07-10-2011 12

𝑾 =𝒒𝑽. ∆𝐩 . 𝒕

𝜼 . 𝟏𝟎𝟎𝟎

∆p =1

𝑀𝑥 ∆𝑃 𝑚 . 𝑑𝑚𝑀𝑥

0=

1

5𝑎.𝑀𝑥

4+1

4𝑏.𝑀𝑥

3+1

3𝑐.𝑀𝑥

2 +1

2𝑑.𝑀𝑥 + ∆𝑝𝑖

EUROVENT

W Energia anual utilizada [kWh]

𝑞𝑉

Caudal de ar [0,944 m3/s]

∆𝑝 Perda de carga média [Pa]

t Tempo de funcionamento [6000 h/ano]

𝜂 𝜂m. 𝜂D. 𝜂T. 𝜂V = 0,50

∆𝑝𝑖 - Perda de carga inicial [Pa] Mx- Massa de pó sintético do tipo ASHRAE [g] MTE – Rendimento mínimo do ensaio (EN 779)

CLASSIFICAÇÃO – EFICIENCIA ENERGÉTICA

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07-10-2011 13

CLASSIFICAÇÃO – EFICIENCIA ENERGÉTICA

𝑾 =𝒒𝑽. ∆𝐩 . 𝒕

𝜼 . 𝟏𝟎𝟎𝟎

∆p =1

𝑀𝑥 ∆𝑃 𝑚 . 𝑑𝑚𝑀𝑥

0=

1

5𝑎.𝑀𝑥

4+1

4𝑏.𝑀𝑥

3+1

3𝑐.𝑀𝑥

2 +1

2𝑑.𝑀𝑥 + ∆𝑝𝑖

W Energia anual utilizada [kWh]

𝑞𝑉

Caudal de ar [0,944 m3/s]

∆𝑝 Perda de carga média [Pa]

t Tempo de funcionamento [6000 h/ano]

𝜂 𝜂m. 𝜂D. 𝜂T. 𝜂V = 0,50

∆𝑝𝑖 - Perda de carga inicial [Pa] Mx- Massa de pó sintético do tipo ASHRAE [g] MTE – Rendimento mínimo do ensaio (EN 779)

EUROVENT

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07-10-2011

Devem ser concebidos ou possuírem uma marcação para impedir a sua

incorrecta instalação e concebidos também para que na sua posição correcta

não ocorram fugas de ar, quer através do seu aro, quer da vedação entre este

e a calha de fixação do corpo da conduta ou da secção da UTA.

Os filtros, incluindo os meios filtrantes e os seu aros, devem ser construídos

com materiais adequados à sua normal utilização e exposição às

temperaturas, humidades ou ambientes corrosivos onde vão ser aplicados e

devem ser concebidos para resistir aos constrangimentos mecânicos a que se

vão sujeitar durante a sua utilização normal. Quer pó, quer fibras libertadas

do meio filtrante pelo fluxo de ar que o atravessa não devem constituir perigo

ou incómodo para as pessoas (ou dispositivos) expostas ao ar filtrado.

14 07-10-2011

Requisitos construtivos EN 779

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07-10-2011

TROX

Bag Filter

V100 EN 779

F5

0,35m3/s

15

Marcação EN 779

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07-10-2011

Parâmetros a registar na inspecção às secções de filtragem:

16

Inspecção a UTAs e UTANs RSECE / NOTA TÉCNICA

Parâmetros Classificação

Estado de limpeza limpo, sujo, muito sujo

Estado de deterioração normal, degradado

Estado do meio filtrante normal, degradado

Substituição dos Filtros fácil, possível, difícil, impossível

Acerto entre a calha de fixação e o aro bom, aceitável, deficiente

Conformidade com a EN 779 sim, não (valor regulado [Pa])

Pressostato Diferencial bom, aceitável, deficiente

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07-10-2011 17

Existem manómetros ou pressostatos diferenciais nos filtros e transdutores de pressão nos ventiladores?

Existe filtro de partículas de eficiência adequada (F7 a F9) após ventilador de insuflação com correia e/ou atenuador acústico ?

CheckList RSECE

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07-10-2011

Classes Qualidade

IDA 1 Elevada

IDA 2 Média

IDA 3 Moderada

IDA 4 Baixa

DCO2 (ppm) =(Cint – Cext)

350

500

800

1200

m3.h-1.pes-1

72

45

28

18

18 07-10-2011

EN 13779 Ventilação dos edifícios não residenciais Requisitos de desempenho para os sistemas de ventilação e de climatização

A norma apresenta orientações relativas aos sistemas de climatização para se conseguir um ambiente interior saudável e confortável em todas as estações do ano mediante custos de instalação e de funcionamento adequados. A Norma foca-se nos aspectos do sistema para aplicações tipo e cobre os seguintes elementos: • parâmetros relevantes do ambiente interior. • definições das hipóteses de cálculo e desempenhos. • Comunicação entre as várias partes envolvidas na realização do sistema.

AR INTERIOR

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07-10-2011

Classes Caracterização

ETA 1 Baixa (emissão de materiais; metabolismo humano)

ETA 2 Moderada (ETA 1 + Actividades dos ocupantes)

ETA 3 Alta (I.S., locais de fumadores)

ETA 4 Muito Alta (Extracção de cozinhas, de parque de

estacionamento, etc.)

Classes Reutilização

ETA 1 Adequado para recirculação (RCA) e

transferência (TRA)

ETA 2 Pode ser utilizado como TRA

ETA 3 Não é adequado para RCA nem TRA

ETA 4 Não é adequado para RCA nem TRA

19 07-10-2011

AR EXTRACÇÃO EN 13779

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07-10-2011

Qualidade Ar

Exterior

Qualidade Ar Interior

IDA 1 (Alta)

IDA 2 (Média)

IDA 3 (Moderada)

IDA 4 (Baixa)

ODA 1 F9 F8 F7 F5

ODA 2 F7/F9 F6+F8 F5+F7 F5+F6

ODA 3 F7+GF+F9 F7+GF+F9 F5+F7 F5+F6

M5

M5+M6

M5+M6

M5+F7

M5+F7

M6+F8

Classes Caracterização

ODA 1 Ar Puro, temporariamente com poeiras (e.g., pólens)

ODA 2 Ar exterior com altas concentrações de partículas e/ou de poluentes gasosos

ODA 3 Ar Exterior com concentrações muito altas de poluentes gasosos e/ou de partículas

20

SELECÇÃO DE FILTROS EN 13779 Qualidade Ar Exterior

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07-10-2011

Boas Práticas – EN 13779 & VDI 6022

A humidade relativa deve ser inferior a 75% em todas as partes do sistema de

ventilação afim de minimizar o crescimento microbiano.

Por questões higiénicas (VDI 6022) é recomendável prever dois andares de

filtração. O primeiro deve ser composto um filtro com qualidade F5, mas

preferencialmente, F7. O segundo andar deve possuir um filtro com classificação

mínima de F7, mas preferencialmente F9. No caso de se optar por apenas um

andar, este deve possuir um filtro com a classificação mínima igual a F7.

O primeiro andar de filtração deve ser equipado com um pré-filtro grosso (G3,G4).

No sistema de retorno deve ser utilizado pelo menos um filtro com qualidade F5,

mas se se quiser melhorar o ambiente do espaço tratado o filtro deve possuir

qualidade F7.

O sistema de exaustão deve ser equipado com um filtro com qualidade F5 para

se proteger da contaminação.

Se existirem rodas entálpicas, recomenda-se para sua protecção, a utilização de

um filtro do lado do ar exaurido que seja de classe igual à do filtro do ar insuflado

(não deve ser inferior a F6).

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07-10-2011

Pressostato diferencial em cada filtro para alertar para a sua substituição.

Transdutor de pressão nos ventiladores para possibilitar a garantia de caudal

mínimo de ar novo, em função do grau de colmatação do processo de filtração.

Nas UTAs e UTANs os filtros devem localizar-se em secções com boa

uniformidade da velocidade frontal. Deve ter-se em atenção que nos casos em

que se utilizam ventiladores centrífugos (excepto plug-fan) a energia cinética é

considerável, (a velocidade na descarga do ventilador é varias vezes superior à

velocidade frontal da UTA), pelo que devem ser prevenidas secções vazias e

outros meios que uniformizem o escoamento antes do 2º andar de filtragem.

Substituição dos filtros:

a) se o valor da DP monitorizada atinge o valor ajustado para substituição ou

em resultado de inspecção visual

b) no final dos seguintes períodos, caso ocorram antes:

• 1º nível – 2.000 h de serviço ou máximo de 1 ano;

• 2º nível – 4.000 h de serviço ou máximo de 2 anos

Boas Práticas – EN 13779 & VDI 6022

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07-10-2011

Os filtros devem ser substituídos depois da estação dos pólens e da libertação de

esporos. No caso de grande solicitação os filtros podem também ser substituídos

após a estação de aquecimento para eliminar os odores dos produtos da

combustão.

Nos ambientes urbanos deve ter-se em atenção a utilização de filtros para

eliminação de odores (carvão activado).

A substituição dos filtros deve ser feita de forma cuidadosa e com utilização de

protecções adequadas para proteger os operadores e impedir que as impurezas

retidas não se escapem.

A eliminação dos filtros deve ser feita por inceneração em fornos com um bom

sistema de filtração para queimar as impurezas , reduzir o volume de desperdício

e recuperar alguma energia.

Os valores obtidos pelos ensaios de colmatação dos filtros não devem ser

utilizados para prever o seu desempenho real, uma vez que utilizam o pó

sintético.

Boas Práticas – EN 13779 & VDI 6022

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07-10-2011

• EN 1822-1 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 1: Classification, performance testing, marking

• EN 1822-2 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 2: Aerosol production, measuring equipment, particle counting statistic

• EN 1822-3 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 3: Testing flat sheet filter media

• EN 1822-4 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 4: Determining leakage of filter elements (scan method)

• EN 1822-5 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 5: Determining the efficiency of filter elements

FILTROS ABSOLUTOS EN 1822-#

0.01 0.1 1.0

0.3 mm

(MPPS) Tamanho da partícula com maior penetração

99.96

99.98

99.94

100.00 R

end

imen

to [

%]

24

0.1

mm

11

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Ed

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Ne

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EN 1822 VALOR TOTAL MPPS VALOR LOCAL MPPS

Grupo

de filtro

Classe de

filtro

Rendimento

Global % *

Penetração

%

Rendimento

Local % ** Penetração %

EPA (E)

E-10 85 15 - -

E-11 95 5 - -

E-12 99,5 0.5 - -

HEPA

(H)

H-13 99,95 0.05 99,75 0.25

H-14 99,995 0.005 99,975 0.025

ULPA

(U)

U-15 99,9995 0.0005 99,9975 0.0025

U-16 99,99995 0.00005 99,99975 0.00025

U-17 99,999995 0.000005 99,9999 0.0001

Método DOP - Baseia-se na determinação da dimensão da partícula para a qual a média oferece a eficácia de retenção mais baixa – dimensão de partícula de maior penetração – MPPS (Most Penetrable Particle Size), normalmente entre 0.15 e 0.25 mm.

HEPA

High

Efficiency

Particulate

Air ULPA

Ultra

Low

Penetration

Air * É a que designa o filtro

** Garantia de uma eficácia mínima em cada ponto do filtro

EPA

Efficient

Particulate

Air

25

FILTROS ABSOLUTOS EN 1822-#

11

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teri

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07-10-2011

Norma Designação

EN 779:2002 Particulate air filters for general ventilation - Determination of the filtration performance

EN 1822-1:2009 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 1: Classification, performance testing, marking

EN 1822-2:2009 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 2: Aerosol production, measuring equipment, particle counting statistics

EN 1822-3:2009 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 3: Testing flat sheet filter media

EN 1822-4:2009 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 4: Determining leakage of filter elements (scan method)

EN 1822-5:2009 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 5: Determining the efficiency of filter elements

EN 14799:2007 Air filters for general air cleaning - Terminology

EN 15805:2009 Particulate air filters for general ventilation - Standardised dimensions

Grupos de trabalho

WG 1 Particulate air filters for general ventilation

WG 2 HEPA and ULPA filters

WG3 Terminology SCIOLTO

WG 4 Filter face dimension of air filters for general ventilation

WG 5 Gas phase filters

26

Air filters for general air cleaning

NORMAS CEN/TC 195

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07-10-2011

Projectos Designação

EN 779:2011 Particulate air filters for general ventilation - Determination of the filtration performance

prEN ISO 10121-1 Test method for assessing the performance of gas-phase air cleaning media and devices for general ventilation - Part 1: Gas-phase air cleaning media

prEN ISO 10121-2 Test methods for assessing the performance of gas-phase air cleaning media and devices for general ventilation - Part 2: Gas phase air cleaning devices (GPACD) (ISO/DIS 10121-2:2011)

prEN ISO 12249-2 Particulate air filters for general ventilation - Part 2: Method of calculation for the energy performance of air cleaning devices and for the classification of the energy performance - Under Drafting to 2014-01

prEN ISO 29462 Field testing of general ventilation filtration devices and systems for in situ removal efficiency by particle size and resistance to airflow (ISO/DIS 29462:2011)

27

Air filters for general air cleaning

NORMAS CEN/TC 195

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07-10-2011

Estabelece uma terminologia para a indústria de filtração de ar, com termos e definições, bem como, em alguns casos, símbolos e unidades. É aplicável a filtros para partículas e gases e sistemas purificação de ar usados para a ventilação geral de espaços fechados habitadas.

ISO 29464: 2011 Equipamento de limpeza para ar e outros gases. Terminologia.

28

NORMAS ISO TC 142 Cleaning equipment for air and other gases

ISO 6584:1981

Equipamento de limpeza para ar e outros gases. Classificação dos separadores de pó.

Define uma classificação de separadores de pó, seus princípios de funcionamento e suas características. São dados exemplos de cada classe de separador numa lista não exaustiva. É dada uma simbologia para cada classe de separador para ser usada como base nos tipos mais complexos de separadores.

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07-10-2011 29

Esta Especificação Técnica apresenta métodos de ensaio e especifica um banco de ensaio para medir o desempenho dos filtros de ar para partículas, utilizados na ventilação geral. O banco de ensaios foi concebido para caudais de 0,25 m3/s [900 m3/h] a 1,5 m3/s [5 400 m3/h]. Aplica-se a filtros de ar com um rendimento inicial inferior a 99% para partículas de 0,4 µm. Combina dois métodos de ensaio: um método para o os filtros de ar de maior rendimento e outro método para filtros de baixa eficiência. Em ambos os casos, o ensaio repete-se sempre com um exemplar do meio filtrante carregado electrostaticamente para verificar a intensidade da retenção de partículas por esse efeito. Após a determinação da sua eficiência inicial, o filtro não tratado é carregado com pó sintético numa única etapa até que a sua queda de pressão final do ensaio seja atingida. Em seguida determina-se o desempenho do filtro carregado electrostaticamente. Os resultados de desempenho assim obtidos por si só não podem ser aplicados, quantitativamente , para prever o desempenho em condições reais, no que respeita ao rendimento e à duração de vida. Por isso apresentam outros factores que influenciam o desempenho.

ISO/TS 21220:2009 Ventilação geral: Filtros de ar para partículas - determinação do desempenho de filtração

NORMAS ISO TC 142 Cleaning equipment for air and other gases

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07-10-2011 30

NORMAS ASHRAE 52.2

EN779

Classe

G1

G2

G2

G2

G3

G3

G4

G4

G4

M5

M6

M6

F7

F8

F9

-

Minimum Efficiency Reporting Value

Composite Average Particle Size Efficiency in Size Range, %

Average Arrestance

(MERV-A)

Range 1 (0.3–1.0μm)

Range 2 (1.0–3.0μm)

Range 3 (3.0–10μm)

%

1 - A E3–A < 20 Aavg < 65

2 - A E3–A < 20 65 ≤ Aavg < 70

3 - A E3–A < 20 70 ≤ Aavg < 75

4 - A E3–A < 20 75 ≤ Aavg

5 - A 20 ≤ E3–A < 35

6 - A 35 ≤ E3–A < 50

7 - A 50 ≤ E3–A < 70

8 - A 70 ≤ E3–A

9 - A E1–A < 50 85 ≤ E3–A

10 - A 50 ≤ E2–A < 65 85 ≤ E3–A

11 - A 65 ≤ E2–A < 80 85 ≤ E3–A

12 - A 80 ≤ E2–A 90 ≤ E3–A

13 - A E1–A < 75 90 ≤ E2–A 90 ≤ E3–A

1 4- A 75 ≤ E1–A < 85 90 ≤ E2–A 90 ≤ E3–A

15 - A 85 ≤ E1–A < 95 90 ≤ E2–A 90 ≤ E3–A

16 - A 95 ≤ E1–A 95 ≤ E2–A 95 ≤ E3–A

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07-10-2011

IEQ –Indoor Environmental Quality

Credit 5 - Indoor Chemical & Pollutant Source Control

As entradas devem ser equipados com dispositivos para reter a

sujidade da rua.

Os espaços onde existam emissões perigosas devem possuir

estratégias que garantam a sua depressão em relação aos

espaços contíguos.

As UTAs e/ou UTANs devem possuir sistemas de

filtração com qualidade mínima MERV 13 (F7).

Soluções que evitem a contaminação do ambiente interior por elementos externos ou internos.

LEED

31