A QAI e os sistemas AVAC

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1 11.as Jornadas de Climatização A QAI e os sistemas AVAC Requisitos de Filtragem 1

2 [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

3 Partículas suspensas num gás = Aerosol Fonte de Partículas Descamação natural da nossa pele Erosão dos minerais Erosão do vestuário Erosão do papel Emissões dos motores de combustão Emissões industriais Pólens Báctérias, fungos Partículas Dimensão (mm) Grossas > 2,5 a 10 Finas < 2,5 Ultrafinas < 0,1 LUGAR Sala limpa PARTÍCULAS nº/m 3 mg/m Meio rural Meio Urbano Fumo (tabaco) 50 mm mm 2,5 mm 3

4 Deposição Penetração das Partículas no Sistema Respiratório Ar 30 Kg Total 0.6 Alvéolos Nasal Líquidos 3 Kg Sólidos 1 Kg Diâmetro das partículas [mm] 100 4

5 Penetração das Partículas no Sistema Respiratório 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

6 Dimensão dos Contaminantes no ar Microscópio Electrónico Microscópio Óptico Olho Nu SMOG FUMO PÓ FUMO DE TABACO ESPOROS BACTÉRIA MOLÉCULA VÍRUS CABELO PÓLEN Dimensão das partículas, mícrones [Hinds 1982] Carvão activado Filtros Absolutos Filtros Médios e Finos Filtros Grossos 6

7 Rendimento de captação Intercepção Inércia Mecanismos de Captação de Partículas INÉRCIA INTERCEPÇÃO Difusão Difusão Intercepção DIFUSÃO Diâmetro das partículas [mm] 10 ELECTROSTÁTICA 7

8 Rendimento de captação [%] Mecanismos de Captação de Partículas GRAVIDADE DIFUSÃO INTERCEPÇÃO INÉRCIA Total Diâmetro das partículas [mm] 10 8

9 FILTROS Fibra de vidro Fibra de poliéster Espuma de poliuretano Fibra sintética Feltro em polipropileno Carvão activado 9

10 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 0,944m 3 /s (3400 m 3 /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) A m [%] Rendimento médio (aerossol 0.4mm) E m [%] Rendimento mínimo (aerossol 0.4mm) * [%] G < A m < 65 Filtros Grossos G < A m < 80 G < A m < 90 G < A m Filtros Médios Filtros Finos M < E m < 60 M < E m < 80 F < E m < F < E m < F < E m 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

11 FILTROS EN & EN 779 Rendimento de captação [%] EN 15805:2009 Dimensões normalizadas Calha de fixação (dimensões nominais) [mm] Largura Altura Largur a Aro do filtro (mm) Altura F8 F7 M6 M5 G Diâmetro das partículas [mm] 11

12 CLASSIFICAÇÃO EFICIENCIA ENERGÉTICA EUROVENT W = q V. p. t η W Energia anual utilizada [kwh] q V Caudal de ar [0,944 m3/s] p Perda de carga média [Pa] t Tempo de funcionamento [6000 h/ano] η η m. η D. η T. η V = 0,50 p = 1 M x M x 0 P m. dm p i - Perda de carga inicial [Pa] M x - Massa de pó sintético do tipo ASHRAE [g] MTE Rendimento mínimo do ensaio (EN 779) = 1 5 a. M x b. M x c. M x d. M x + p i 12

13 CLASSIFICAÇÃO EFICIENCIA ENERGÉTICA EUROVENT W = q V. p. t η W Energia anual utilizada [kwh] q V Caudal de ar [0,944 m3/s] p Perda de carga média [Pa] t Tempo de funcionamento [6000 h/ano] η η m. η D. η T. η V = 0,50 p = 1 M x M x 0 P m. dm p i - Perda de carga inicial [Pa] M x - Massa de pó sintético do tipo ASHRAE [g] MTE Rendimento mínimo do ensaio (EN 779) = 1 5 a. M x b. M x c. M x d. M x + p i 13

14 Requisitos construtivos EN 779 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

15 Marcação EN 779 TROX Bag Filter V100 EN 779 F5 0,35m 3 /s 15

16 Inspecção a UTAs e UTANs RSECE / NOTA TÉCNICA Parâmetros a registar na inspecção às secções de filtragem: Parâmetros Estado de limpeza Estado de deterioração Estado do meio filtrante Substituição dos Filtros Acerto entre a calha de fixação e o aro Conformidade com a EN 779 Pressostato Diferencial Classificação limpo, sujo, muito sujo normal, degradado normal, degradado fácil, possível, difícil, impossível bom, aceitável, deficiente sim, não (valor regulado [Pa]) bom, aceitável, deficiente 16

17 CheckList RSECE 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? 17

18 EN 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 Classes Qualidade m 3.h -1.pes -1 DCO 2 (ppm) =(C int C ext ) IDA 1 Elevada IDA 2 Média IDA 3 Moderada IDA 4 Baixa

19 AR EXTRACÇÃO EN Classes ETA 1 Caracterização Baixa (emissão de materiais; metabolismo humano) ETA 2 ETA 3 ETA 4 Moderada (ETA 1 + Actividades dos ocupantes) Alta (I.S., locais de fumadores) Muito Alta (Extracção de cozinhas, de parque de estacionamento, etc.) Classes ETA 1 ETA 2 ETA 3 ETA 4 Reutilização Adequado para recirculação (RCA) e transferência (TRA) Pode ser utilizado como TRA Não é adequado para RCA nem TRA Não é adequado para RCA nem TRA 19

20 SELECÇÃO DE FILTROS EN Qualidade Ar Exterior Classes ODA 1 Caracterização Ar Puro, temporariamente com poeiras (e.g., pólens) ODA 2 ODA 3 Ar exterior com altas concentrações de partículas e/ou de poluentes gasosos Ar Exterior com concentrações muito altas de poluentes gasosos e/ou de partículas Qualidade Ar Exterior IDA 1 (Alta) Qualidade Ar Interior 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 M6+F8 M5+F7 M5+F7 M5+M6 M5+M6 20

21 Boas Práticas EN & 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). 21

22 Boas Práticas EN & VDI 6022 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 h de serviço ou máximo de 1 ano; 2º nível h de serviço ou máximo de 2 anos 22

23 Boas Práticas EN & VDI 6022 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 eliminação de odores (carvão activado). a utilização de filtros para 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. 23

24 Rendimento [%] 0.1 mm FILTROS ABSOLUTOS EN 1822-# EN High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 1: Classification, performance testing, marking EN High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 2: Aerosol production, measuring equipment, particle counting statistic EN High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 3: Testing flat sheet filter media EN High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 4: Determining leakage of filter elements (scan method) EN High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 5: Determining the efficiency of filter elements mm (MPPS) Tamanho da partícula com maior penetração

25 FILTROS ABSOLUTOS EN 1822-# EPA Efficient Particulate Air HEPA High Efficiency Particulate Air ULPA Ultra Low Penetration Air Grupo de filtro EPA (E) HEPA (H) ULPA (U) EN 1822 VALOR TOTAL MPPS VALOR LOCAL MPPS Classe de filtro Rendimento Global % * Penetração % Rendimento Local % ** Penetração % E E E-12 99, H-13 99, , H-14 99, , U-15 99, , U-16 99, , U-17 99, , * É a que designa o filtro ** Garantia de uma eficácia mínima em cada ponto do filtro 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. 25

26 NORMAS CEN/TC 195 Air filters for general air cleaning Grupos de trabalho Norma WG 1 WG 2 WG3 WG 4 WG 5 Particulate air filters for general ventilation HEPA and ULPA filters Terminology SCIOLTO Filter face dimension of air filters for general ventilation Gas phase filters Designação EN 779:2002 EN :2009 EN :2009 EN :2009 EN :2009 EN :2009 EN 14799:2007 EN 15805:2009 Particulate air filters for general ventilation - Determination of the filtration performance High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 1: Classification, performance testing, marking High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 2: Aerosol production, measuring equipment, particle counting statistics High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 3: Testing flat sheet filter media High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 4: Determining leakage of filter elements (scan method) High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 5: Determining the efficiency of filter elements Air filters for general air cleaning - Terminology Particulate air filters for general ventilation - Standardised dimensions 26

27 NORMAS CEN/TC 195 Air filters for general air cleaning Projectos Designação EN 779:2011 pren ISO pren ISO Particulate air filters for general ventilation - Determination of the filtration performance Test method for assessing the performance of gas-phase air cleaning media and devices for general ventilation - Part 1: Gas-phase air cleaning media 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 :2011) pren ISO 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 pren ISO 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

28 NORMAS ISO TC 142 Cleaning equipment for air and other gases ISO 29464: 2011 Equipamento de limpeza para ar e outros gases. Terminologia. 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 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. 28

29 NORMAS ISO TC 142 Cleaning equipment for air and other gases ISO/TS 21220:2009 Ventilação geral: Filtros de ar para partículas - determinação do desempenho de filtração 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. 29

30 NORMAS ASHRAE 52.2 Minimum Efficiency Reporting Value (MERV-A) Range 1 ( μm) Composite Average Particle Size Efficiency in Size Range, % Range 2 ( μm) Range 3 (3.0 10μm) Average Arrestance 1 - A E3 A < 20 A avg < A E3 A < A avg < A E3 A < A avg < A E3 A < A avg 5 - A 20 E3 A < A 35 E3 A < A 50 E3 A < A 70 E3 A 9 - A E1 A < E3 A 10 - A 50 E2 A < E3 A 11 - A 65 E2 A < E3 A 12 - A 80 E2 A 90 E3 A 13 - A E1 A < E2 A 90 E3 A 1 4- A 75 E1 A < E2 A 90 E3 A % EN779 Classe G1 G2 G2 G2 G3 G3 G4 G4 G4 M5 M6 M6 F7 F A 85 E1 A < E2 A 90 E3 A F A 95 E1 A 95 E2 A 95 E3 A - 30

31 LEED IEQ Indoor Environmental Quality Credit 5 - Indoor Chemical & Pollutant Source Control Soluções que evitem a contaminação do ambiente interior por elementos externos ou internos. 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). 31