Application d’une norme d’essai pour comparer les dépoussiéreurs industriels

L’industrie de la filtration industrielle possède désormais sa première norme d’essai de rendement, développée spécifiquement pour les dépoussiéreurs à nettoyage par impulsions. La norme ANSI/ASHRAE 199-2016 a été publiée conjointement par l’American Society of Heating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) et l’American Standards Testing Institute (ANSI) le 1er juin 2016.

Chris Fischer, superviseur de laboratoire de Donaldson, a été président du comité de projet sectoriel en charge d’élaborer la norme 199. Au cours de sa dernière année d’exercice, il a joué un rôle crucial dans l’achèvement de la norme d’essai après une décennie consacrée à sa rédaction. Chris Fischer a coordonné un groupe de travail composé de fabricants concurrents, d’utilisateurs finaux de dépoussiéreurs et de laboratoires d’essai de premier plan. Andrew Untz, Ingénieur de projet principal chez Donaldson, a également siégé au comité pendant trois ans et a été un contributeur essentiel à l’élaboration de cette norme.

Raisons de l’importance de la norme d’essai

La norme ANSI/ASHRAE 199-2016 décrit la première méthode d’essai en laboratoire portant sur la mesure des émissions, de la pression différentielle moyenne et de la consommation d’air dans les dépoussiéreurs à nettoyage par impulsions dans des conditions de fonctionnement réalistes. Elle vise à améliorer la valeur consignée d’efficacité minimale (MERV, Minimum Efficiency Reporting Values), un système d’évaluation prévu pour les filtres HVAC dans la norme ASHRAE 52.2, mais reprise pour les dépoussiéreurs depuis plusieurs années en raison de l’absence de méthodes d’essai plus pertinentes. 

Les classifications de filtres MERV présentent les limites suivantes dans le domaine du dépoussiérage :

• Les notations MERV évaluent l’efficacité d’un filtre sous des charges statiques très faibles, alors que les dépoussiéreurs doivent gérer des charges de poussière variables avec des volumes élevés.
  
• Les notations MERV concernent uniquement l’élément filtrant et non l’ensemble du système de nettoyage par impulsions.
  
• Les notations MERV ne tiennent pas compte du fait qu’une certaine accumulation de poussière est souhaitable pour faciliter la filtration et le nettoyage.
  
• Les notations MERV indiquent un pourcentage de poussière capturée (99 % d’efficacité, par exemple), mais ne quantifient pas les émissions réelles qui s’échappent du système.
  
• Les notations MERV favorisent les filtres denses, qui nécessitent plus d’énergie pour fonctionner et nettoyer et peuvent raccourcir la durée de vie du filtre.
  

Pour ces raisons, une norme de rendement en matière de dépoussiérage était souhaitable depuis longtemps. Donaldson a collaboré avec ses homologues du secteur afin de combler ce vide et fournir aux clients de meilleures données comparatives.

Fonctionnement de la méthodologie d’essai

Les notations MERV concernent uniquement les éléments filtrants. Alors que la norme 52.2 mesure l’efficacité en fonction de la granulométrie, la norme 199 évalue les performances de l’ensemble du système, y compris les filtres à air et le dépoussiéreur. Trois principaux facteurs de performance sont mesurés dans les dernières étapes des 48 heures de nettoyage par impulsions, de chargement de poussière variable et de défaillance et récupération qui reproduisent les conditions réelles. 

Voici le protocole de test :

Mise en condition : En commençant par un ensemble de filtres propres, le testeur effectue un premier chargement de poussière jusqu’à la valeur haute de pression différentielle préconisée par le fabricant, puis lance le système de nettoyage par impulsions à la demande du dépoussiéreur et le laisse fonctionner pendant 4 heures. Puis, pour « roder » les filtres, le testeur fait fonctionner le dépoussiéreur pendant 24 heures, le nettoyage par impulsions étant effectué toutes les 10 secondes. 

Essai de performance : La mise en condition est suivie d’un dernier chargement de poussière et de 24 heures supplémentaires de nettoyage à la demande, ce qui reproduit la façon dont un utilisateur final ferait normalement fonctionner le dépoussiéreur. Toutes les données de performance sont extraites au cours des 4 dernières heures de cette étape de nettoyage à la demande, dont la consommation en air comprimé et la perte de charge moyenne à travers les filtres.

Essai de récupération : La dernière étape du test consiste à créer des conditions de perturbation : le testeur éteint le système de nettoyage par impulsions et continue de charger les filtres jusqu’à une valeur de consigne de perte de charge de 25,4 cm (10 pouces) de colonne d’eau, en simulant ainsi une défaillance du système. Puis, l’opérateur réactive le nettoyage par impulsions afin de vérifier si les filtres retrouvent leur état initial avant l’apparition des conditions perturbatrices.

Posez-vous les trois questions suivantes au sujet de votre dépoussiéreur

Lorsque vous comparez de dépoussiéreurs avant un achat, réfléchissez à :

1. Leurs performances en termes d’émissions
2. Leur consommation d’énergie
3. La durée de vie du filtre

Les facteurs de performance sont étroitement liés et représentent le coût total de fonctionnement.

Données de performance préconisées par la norme ANSI/ASHRAE 199

La norme 199 permet non seulement de créer une méthode d’essai uniforme pour les dépoussiéreurs, mais elle prévoit également un modèle de rapport uniformisé. Les données récapitulatives reflètent les facteurs de performance qui intéressent réellement les ingénieurs et les opérateurs de site, à savoir : 

Émissions en mg/m³ : les particules dans les émissions envoyées dans l’atmosphère sont une indication d’efficacité, mais les résultats en pourcentage de capture ne sont seulement qu’un moyen pour parvenir à une fin. La norme 199 mesure les performances absolues en matière d’émissions, c’est-à-dire la quantité de matière qui traverse le dépoussiéreur lors du fonctionnement normal, ce qui est plus significatif pour les responsables d’usine soumis à des exigences réglementaires et de déclaration.

Moyenne de pression différentielle en pouces de colonne d’eau : l’énergie nécessaire pour déplacer un débit-volume d’air donné à travers un système équipé de filtres « rodés » joue un rôle significatif dans les coûts d’exploitation. En règle générale, plus la pression différentielle moyenne est faible, moins le système consomme d’énergie. De plus, des valeurs de pression différentielle stabilisée plus basses indiquent habituellement qu’il s’agit de filtres dont la longévité est supérieure. 

Consommation d’air en pieds cubes/1 000 pieds cubes. Le calcul de la consommation d’énergie prend en compte la puissance du ventilateur nécessaire pour faire circuler l’air à travers les filtres et l’énergie nécessaire à la compression de l’air pour le nettoyage par impulsions. Si un système maintient une perte de charge du filtre stable de 5 cm (2 pouces) de colonne d’eau et consomme 20 % d’énergie de moins qu’un système concurrent à pression égale, cela présente un réel avantage en termes de coûts d’exploitation.

Avantage de la norme 199 pour les acheteurs 

La sélection d’un dépoussiéreur exige de prendre en compte un nombre considérable d’applications, de facteurs environnementaux et de variables. Par le passé, effectuer des achats comparatifs n’était pas chose aisée. Mais à mesure que des rapports conformes à la norme 199 deviennent disponibles sur les systèmes, les clients peuvent effectuer des recherches comparatives mieux informées. Pour l’heure, la conduite d’essais selon la norme 199 n’est pas une obligation, mais une option facultative. 

Donaldson intègre activement la méthodologie de la norme 199 dans ses laboratoires d’essai afin de mettre au point de dépoussiéreurs conformément aux préconisations de la norme d’essai. 

Les responsables impliqués dans la norme 199 s’attendent à ce qu’elle s’impose sur le marché de la même manière que la norme ASHRAE 52.2 précédente, car les clients en comprennent l’intérêt et exigent de connaître les données de leurs fournisseurs d’équipements de filtration. Face à cette exigence, les entreprises du marché de la ventilation industrielle devront satisfaire la demande et fournir les données requises. Dans le même temps, il faut s’attendre à ce que la norme 199 élimine du marché les fabricants de dépoussiéreurs actuellement coupables d’allégations de performance irréalistes vis-à-vis de leurs clients.

En attendant, par quel moyen les ingénieurs d’usine peuvent-ils bénéficier immédiatement de la norme ANSI/ASHRAE 199 ? Appliquer les trois critères d’essai sous-jacents de la norme. Interroger les fournisseurs sur les performances en matière d’émissions, la consommation d’énergie et la durée de vie du filtre, qui sont toutes étroitement liées et représentent le coût total de possession. Les émissions libérées dans l’atmosphère et l’énergie totale consommée pour faire fonctionner un système pendant une année peuvent être des mesures de performance plus pertinentes pour une entreprise qu’un score MERV élevé.