QUALITA' DELL'ARIA INTERNA E SISTEMI DI FILTRAZIONE - CIRIAF

Impianti di Climatizzazione e Condizionamento
QUALITA’ DELL’ARIA INTERNA E
SISTEMI DI FILTRAZIONE
Prof. Cinzia Buratti

DEFINIZIONE INDOOR AIR QUALITY
Standard 62/04 ASHRAE
Per ambienti ad uso prevalentemente residenziale residenziale, la qualità dell’aria dell aria
interna è considerata accettabile quando in essa non sono presenti
inquinanti in concentrazioni dannose, secondo quanto stabilito dalle
autorità competenti e quando una notevole percentuale di persone
(≥80%) ( ) non esprime p insoddisfazione verso di essa.
In generale, l’aria ’ deve essere percepita ffresca e confortevole f dagli
occupanti, in modo da rendere minima la percentuale di insoddisfatti, e
soprattutto devono essere trascurabili i rischi per la salute che derivano
dalla sua respirazione.
Implicazioni di carattere soggettivo

PRINCIPALI FONTI DI INQUINANTI
ESTERNE INTERNE
Fonti di inquinamento q civili e industriali Presenza di persone p
Traffico veicolare
respirazione
Impianti di riscaldamento sudorazione
Attività produttive
Rilascio di particelle volatili
materiali di costruzione
componenti di arredo

1_Provenienza
PRINCIPALI FONTI DI INQUINANTI
CLASSIFICAZIONE
1_Provenienza
2_Tipo
3_Effetti
� sostanze t contaminanti t i ti prodotte d tt all’interno ll’i t ddell’ambiente, ll’ bi t ddovute t alla ll
presenza di persone, a processi di combustione o ai materiali;
� sostanze contaminanti presenti nell’aria esterna che confluiscono
all’interno all interno attraverso i condotti di ventilazione o le aperture aperture.

2_Tipo
� gas o vapori i (CO (CO, CO CO2 , SO SOX , NO NOX , VOC VOC, ozono, radon, d ammoniaca); i )
� inquinanti biologici (microrganismi, materiale organico);
� solidi, ulteriormente suddivisi in base al diametro in polveri ( < 5 µm) e fumi
( (diametro 0,1÷1 µm); )
� liquidi, distinguibili in nebbie e sospensioni.
3_Effetti _
� inquinanti che producono sollecitazioni sensoriali (odori);
� inquinanti che producono sollecitazioni fisiologiche (mal di testa,
affaticamento);
� inquinanti che producono sollecitazioni biologiche (irritazioni di occhi e
mucose, allergie, effetti mutageni e carcinogeni).

Fanger ha proposto due unità di misura per la valutazione della qualità
dell'aria interna e gli effetti della presenza di inquinanti sulle condizioni di
benessere delle persone: l'olf l olf eildecipol.
e il decipol.
L'olf (dal latino olfactus) è una grandezza che esprime la capacità
inquinante di una sorgente: è definito come la quantità di bioeffluenti
emessa da un soggetto che svolge attività sedentaria in condizioni di
benessere termico, con uno standard igienico di 0.7 bagni/giorno.
(Ogni altra sorgente inquinante può essere espressa in numero di olf che producono una
sensazione equivalente).
Il decipol (pol dal latino pollutio) è una grandezza che consente di
quantificare la percezione degli inquinanti; è l'inquinamento l inquinamento percepito in
presenza di un soggetto normale (1 olf) in un ambiente con ventilazione di
10 l/s di aria pulita.

Tab. 2.1: Sorgenti di inquinamento (olf).
Sorgente g olf Sorgente g
Persona seduta (1 met) 1
Fumatore
mediamente
olf/m2 di
pa pavimento imento
Persona in movimento (4 met) 5 Uffici 0.3
Persona in movimento (6 met) 11 Scuole 03 0.3
Fumatore quando fuma 25 Sale conferenze 0.5
Tab. 2.2: Valori in decipol dell’inquinamento dell’aria percepito in alcune situazioni.
Ambiente esterno Decipol
Aria esterna, in montagna o al mare 0
Aria esterna, in città con aria poco inquinata 0.1
AAria i esterna, t in i città, ittà con aria i molto lt inquinata i i t 02 0.2
Ambiente interno
Aria interna, interna in edifici salubri 1
Aria interna, in edifici insalubri 10
Pannelli in gesso g
2.1
Sigillanti 3.0
Fumo da tabacco 14.4
6

Sindrome da edifici insalubri
IIn numerosi i edifici, difi i nonostante t t lla portata t t di ventilazione til i sia i adeguata d t a
purificare l'aria dagli inquinanti interni, ci sono elevate percentuali di
persone p che considerano la qqualità dell'aria insoddisfacente. Ciò pprovoca
una serie di disturbi quali sonnolenza, mal di testa, irritazione agli occhi e
all'apparato respiratorio, ecc.
Tale situazione è stata denominata Sick Building g Syndrome y (S.B.S.) ( ) e
definita dalla O.M.S. come Building Sickness che si esprime attraverso
sintomi di malessere generali e non specifici, accusati da persone situate in
ddeterminati t i ti edifici, difi i sintomi i t i che h recedono d poco ddopo l' l'abbandono bb d ddegli li
edifici stessi.
Una significativa quota parte delle sostanze é introdotta per mezzo degli stessi
sistemi di ventilazione: nei canali spesso transitano polveri, microrganismi, insetti,
residui organici di vario tipo che, uniti all'umidità dell'aria, si annidano nei filtri dove si
sviluppano funghi e batteri. L'aria che attraversa i filtri per poi essere distribuita in
ambiente dà luogo a condizioni di malessere malessere, anche se tutti i parametri
termoigrometrici e di ventilazione assumono i valori ottimali.

Determinazione portata d’aria di ventilazione
Un’appropriata ventilazione, meccanica o naturale, miscelando l’aria
interna ad un ambiente e realizzando un’indispensabile un indispensabile ridistribuzione,
permette di rimuovere e/o diluire i contaminanti generati e di ottenerne la
qualità lità desiderata. d id t
CEN Ventilation of buildings - Design criteria for the indoor environment
CR 1752
Propone due distinte procedure, che consentono rispettivamente di
determinare la portata di ventilazione necessaria per il comfort e quella
richiesta per minimizzare il potenziale di rischio di effetti indesiderati sulla
salute.
Il valore più alto tra i due viene scelto come dato di progetto.

A_Individuazione del livello di qualità dell’aria interna desiderata
Categoria
Tab. 2.3: Qualità percepita dell’aria interna.
% di insoddisfatti
(PPD)
Qualità dell’aria
(decipol)
Aria esterna
(l/s olf)
AA, ottima qualità 15 10 1.0 10
B, buona qualità 20 1.4 7
C, scarsa qualità 30 2.5 4
I valori si riferiscono alla prima impressione dei visitatori di un dato ambiente
poiché, in pochi minuti, l’organismo si adatta ai bioeffluenti umani.
Il livello di qualità percepita dell’aria interna (C i ), a partire dalla percentuale di
insoddisfatti (PPD), ( ), può p essere anche ricavato dalla seguente g relazione di
origine sperimentale (fig.2.1):
112
C =
[decipol]
C i
[ ] 4
ln( PPD)
− 5,
98

Fig. 2.1: Relazione tra la qualità percepita dell’aria espressa in decipol e la
g q p p p p
percentuale di insoddisfatti.

B_Valutazione della qualità percepita dell’aria esterna disponibile
Tab. 2.4: Livelli di qualità dell’aria esterna.
Qualità
Inquinanti dell dell’aria aria
percepita
dell’aria
(decipol)
CO2 (mg/m3 )
CO
(mg/m3 )
NO2 (mg/m3 (decipol)
)
SO 2
(mg/m 3 )
Al mare 0 680 0-0.2 2 1
In città, , buona qualità q
0.5 700-800 4-6 50-80 50-100
C_Valutazione del carico di inquinamento prodotto
tot
∑
G [olf]
= Gi
Carico di inquinamento prodotto, valutato come somma dei contributi delle diverse
sorgenti inquinanti presenti nell’ambiente nell ambiente riportati nelle tabelle 2.5 e 2.6.

Tab. 2.5: Carico di inquinamento prodotto dagli occupanti.
Sedentari, 1-1.2 met 1
Carico
prodotto
(olf/persona)
CO 2
(l/h persona)
CO*
(l/h persona)
H 2 O**
(g/h persona)
fumatori 0% 1 19 50
fumatori 20% 2 2 19 11*10-3 fumatori 20% 50
2 2 19 11 10 3 50
fumatori 40% 2 3 19 21*10 -3 50
fumatori 100% 2 6 19 53*10 -3 50
Esercizio fisico
livello basso, 3 met 4 50 200
livello medio, 6 met 10 100 430
livello alto, 10 met (atleti) 20 170 750
BBambini bi i
Asilo, 3-6 anni, 2.7 met 1.2 18 90
Scuola Scuola, 14-16 anni anni, 1-
1.2 met
1.3 19 50
* Derivato dal fumo di tabacco.
** Per individui prossimi alla neutralità termica.
1 1 met = 58 W/m2 di pelle, ovvero a circa 100 W per una persona media.
2 In media 1.2 sigarette/ora per fumatore, velocità di emissione pari a 44 ml CO/sigaretta.

Tab. 2.6: Carico inquinante prodotto dall’edificio completo di mobili e sistemi di
ventilazione
ventilazione.
Edifici esistenti
Carico prodotto
(olf/m 2 pav)
media range
uffici 1 0.3 0.02-0.95
scuole (aule) 2 0.3 0.12-0.54
asili3 asili 04 020074
3 0.4 0.20-0.74
sale riunioni 4 0.5 0.13-1.32
abitazioni5 abitazioni
Edifici poco inquinanti: valori target 0.05-0.1
1 Dati relativi a 24 edifici a uso ufficio con ventilazione meccanica.
meccanica
2 Dati relativi a 6 scuole con ventilazione meccanica.
3 Dati relativi a 9 asili con ventilazione meccanica.
4 Dati relativi a 5 sale riunioni con ventilazione meccanica.
5 Dati relativi a 3 edifici uso abitazione con ventilazione naturale.

D_Valutazione dell’efficienza di ventilazione (ε v)
Di Dipende d ddal l sistema i t di ventilazione til i adottato; d tt t esistono i t ddue di diversi i metodi t di di
diffusione dell’aria in ambiente:
1 a completo mescolamento
completa diluizione degli inquinanti in ambiente
aria immessa da bocchette con velocità notevolmente superiori a quelle ammesse
nella zona occupata dalle persone (da 2 m/s a 12 m/s).
Svantaggi: possibilità di correnti d’aria daria, probabile corto circuitazione dell’aria dell aria tra
immissione ed estrazione, stagnazioni dell’aria.
2 a perfetto dislocamento
un fronte d’aria che avanza da un lato verso l’altro dell’ambiente e la rimozione
costante dei contaminanti durante il suo moto. La concentrazione degli inquinanti
varia da un minimo nella zona di immissione ad un massimo nella zona di
estrazione.
Grandi portate d’aria, che implica da un lato piccole differenze di temperatura tra
aria immessa e aria ambiente e dall’altro una velocità dell’aria nella zona
occupata dalle persone sicuramente superiore a quelle tradizionali (circa 00,5 5 m/s) m/s).

Efficienza di ventilazione (ε v)
ε
v
=
C
C
e
i
− C
− C
dove:
Ce : concentrazione inquinanti nell'aria in uscita;
C Cs : concentrazione inquinanti nell'aria nell aria in ingresso;
Ci : concentrazione inquinante nella zona occupata dalle persone (zona di respirazione).
Nel caso di perfetta miscelazione tra aria ed inquinante il valore sarà pari a 1.
Se la concentrazione dell'inquinante è minore nella zona di respirazione rispetto
all'aria in uscita, si avrà un valore > 1, il che significa che si potrà avere il livello di
qualità desiderato con un flusso di ricambio relativamente contenuto.
Se, al contrario, la concentrazione dell'inquinante è minore nell'aria in uscita
rispetto alla zona di respirazione, occorrerà un ricambio maggiore.
s
s

Tab. 2.7: Efficienza di ventilazione con tecniche diverse.
Principio di ventilazione
Ventilazione per miscelazione
Ventilazione per miscelazione
Ventilazione a dislocamento
Differenza di temperatura
tra l’aria di immissione e
l’aria della zona di
respirazione, p , t s s-t i (°C) ( )
< 0
0 – 2
2 – 5
> 5
Efficienza di
ventilazione
0.9 – 1.0
09 0.9
0.8
0.4 – 0.7
< - 5
09 0.9
0 – 5
> 0
0.9 – 1.0
1.0
> 2
0.2 – 0.7
0 – 2
0.7 – 0.9

E_Determinazione del tasso di ventilazione necessario
La capacità di rimozione (CR e ) di sostanze inquinanti da parte di una portata
d’aria esterna Q, caratterizzata da una concentrazione C 0 , si esprime con:
( 0
CRe i
) C C Q = ⋅ − [olf]
La capacità di rimozione (CR v) delle sostanze inquinanti prodotte in ambiente
da parte di un sistema di ventilazione, vale:
CR
(G è la portata di inquinante prodotta).
v
G
= [olf]
ε
Uguagliando le due quantità e considerando la definizione di decipol, la
portata d’aria esterna Q sarà data da:
G 1
C C
G 1
Q = 10
− ε
[l/s]
C i qualità dell’aria interna di progetto; C 0 qualità dell’aria (in decipol) a livello
della presa esterna.
i
v
0
v

Tab. 2.8: Concentrazione massima ammissibile per p sostanze inquinanti q indoor.
Sostanza Concentrazione Tempo massimo
inquinante
limite di esposizione
Monossido di
carbonio
100 mg/m 3 15 minuti
60 mg/m 3 30 minuti
30 mg/m 3 1 ora
10 mg/m3 10 mg/m 8ore
3 8 ore
Formaldeide 100 µg/m 3 30 minuti
Piombo 0.5 -1.0 µg/m3 µg
1 anno
Diossido di azoto
Anidride solforosa
400 µg/m 3 1 ora
150 µg/m 3 24 ore
500 µg/m 3 10 minuti
350 µg/m 3 1 ora
VVanadio di 1 µg/m / 3 24
3 24 ore

Determinazione portata d’aria di ventilazione
ASHRAE 62-2004: Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality
Prevede due possibili procedure per la valutazione dei requisiti di
ventilazione, , entrambe basate sull’approccio pp tradizionale della diluizione
degli inquinanti tramite aria di ricambio esterna, che si differenziano per i
diversi approcci utilizzati per la determinazione delle portate d’aria di
rinnovo:
- procedura p Ventilation Rate (approccio ( pp p prescrittivo); )
- procedura Indoor Air Quality (approccio prestazionale)
prestazionale).

Approccio prescrittivo
La portata necessaria è determinata facendo riferimento ai dati riportati in
tabella 22.9 9 per diverse destinazioni d’uso; duso; si hanno a disposizione:
portate d’aria necessarie per persona
G = Gp · Np (m3 G= portata totale (m
/h)
3 G portata totale (m /h);
Gp = portata per persona (m3 persona);
/h
N Np = numero di persone.
Nel caso in cui non risulta di facile determinazione il numero di persone si
ricorre alla formula seguente
N p = G v · A
p v
con A = superficie dei locali in m 2 ;

portate d’aria necessarie per unità di superficie
G = G a · A (m 3 /h)
Tab. 2.9: Alcuni valori delle portate di ventilazione da rispettare nella zona occupata dalle persone.
Ambiente
G Gp G G
m3 Gv /h *persona n°persone/ m2 Ga m3 /h* m2 Aule scolastiche 17.6 0.25 2.2
Laboratori
informatici
26.6 0.25 2.2
Ristoranti 18 18.4 4 070 0.70 32 3.2
Camere da letto 19.8 0.10 1.1
Uffici 30.6 0.05 1.1
Banche 30.6 0.05 1.1
Musei 16.6 0.40 1.1
Discoteche 37.1 1.00 1.1
Palestre – sala
aerobica
38.9 0.40 1.1
Palestre – sala pesi 46.8 0.10 1.1

Occorre inoltre considerare l’efficienza di ventilazione: la portata d’aria di
ventilazione effettivamente necessaria (G tot) è fornita da:
GGtot = G/ G/ε ( 3
v (m /h) 3 /h)
Tab. 2.10: Alcuni valori di efficienza di ventilazione all’interno dell’ambiente confinato.
Sistema di distribuzione dell dell’aria aria ε εv Mandata di aria calda dal pavimento e ripresa dal
pavimento
Mandata di aria calda dal pavimento e ripresa dal soffitto 0.7
Mandata di aria calda dal soffitto e ripresa dal pavimento 1.0
MMandata d t di aria i calda ld ( (almeno l 8 ° C superiore i alla ll
temperatura ambiente)
dal soffitto e ripresa dal soffitto
Note:
1.soffitto include ogni punto al di sopra della zona occupata dalle persone
2.pavimento include ogni punto al di sotto della zona occupata dalle
persone
1.0
0.8

Metodo prescrittivo empirico
con:
G tot = β · V (m 3 /h)
β = numero di ricambi/ora (h -1 ), variabile nell’intervallo 0.5 ÷ 2a
seconda del grado di purezza richiesto;
V = volume dell’ambiente (m3 ).
Approccio pp pprestazionale
La procedura Indoor air quality è fondata sul controllo di specifici inquinanti,
per i quali si presuppongono noti i tassi di emissione da parte dell’edificio.
HHa per obiettivo bi tti la l ddeterminazione t i i ddella ll quantità tità di aria i esterna t sufficiente ffi i t a
diluire quella interna fino a raggiungere livelli di concentrazione, per
prefissati inquinanti, inferiori ai limiti imposti.

SISTEMI DI FILTRAZIONE E PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO
Nel processo di filtrazione dell’aria dell aria si deve considerare:
-tipologia di inquinante da rimuovere;
-forma; f
- dimensioni;
-peso specifico delle particelle;
- proprietà elettriche delle polveri;
-velocità del flusso di aria.
Esistono diversi meccanismi di filtrazione con efficienze differenti.
I dispositivi per la depurazione dell’aria possono essere inseriti all’interno
dei canali, oppure pp consistono in apparecchi pp indipendenti, p da installare
all’interno dei locali o da appoggiare a terra o su ripiani.

Meccanismo di setaccio.
Il flusso d’aria attraversa le fibre del
filtro:
-le particelle solide con diametro
maggiore della distanza tra le fibre
che costituiscono il filtro sono
arrestate;
- le particelle più grossolane si
fermano nei punti di intersezione
delle fibre;
- lle particelle ti ll più iù minute i t si i
depositano lungo le fibre stesse per
l’azione di forze elementari di
attrazione elettrostatica (effetto
intercettazione).
Il meccanismo di setaccio non è
influenzato dalla velocità delle
particelle ed è il più efficiente per
quelle con dimensioni ≥5 μm; per le
particelle tra 0.3÷0.4 μm, interviene
Fi Fig. 2.3: 2 3 EEsempio i di filt filtro a sacco (Ti (Tiemmefc). f ) il meccanismo i di iintercettazione. t tt i

Il mezzo filtrante utilizza
una carta – filtro, costituita
per il 95% di microfibre di
vetro e per il 5% di leganti
sintetici.
Esempio di filtro a pieghe.
L’ampia pieghettatura fa sì che, per una velocità all’ingresso che può essere di 2 o
3 m/s, quella di attraversamento del media filtrante si riduca a 0.1 – 0.2 m/s. La
perdita di carico iniziale varia tra 120 e 150 Pa, quella finale tra 350 e 450 Pa.

Dello stesso genere dei filtri a pieghe sono i filtri HEPA (High Efficiency Particulate Air).
Mezzo filtrante costituito da fibre di solo 0,1 μm.
Le perdite di carico di tali filtri sono sono, inizialmente inizialmente, di almeno 200 o 250 Pa Pa.
Tali filtri trovano impiego in ambienti nei quali debba essere garantita un’elevata
asetticità (sale ( operatorie, p , camere bianche); ); in particolari p lavorazioni o processi p si
ricorre ai filtri ULPA (Ultra Low Penetration Air), che presentano valori di efficienza
ancora più elevati.
Esempio di filtro assoluto (Tiemmefc).

Esempio di filtro viscoso a rullo (Satrel).
LLe velocità l ità di attraversamento tt t vanno da d 1.2 1 2 a 33.0 0 m/s / e il
valore di efficienza, in funzione della velocità, è ottimale
nel campo compreso tra 11.5 5 e 22.5 5 m/s m/s, mentre decresce
per valori minori o maggiori della velocità.
L’efficienza Lefficienza è mediamente attorno al 75% e pertanto sono
spesso utilizzati come prefiltri a quelli di maggiore
efficienza.
La perdita di carico, alle velocità ottimali, è attorno a 30-
40 Pa a filtro nuovo.
I filtri viscosi possono p essere di due tipi: p
-a perdere
- rigenerabili rigenerabili,

Schema semplificativo del meccanismo di inerzia.
Le particelle contenute in un flusso d’aria soggetto ad
una brusca variazione di direzione seguono una
traiettoria generalmente diversa dalle molecole che
compongono il gas gas.
L’efficienza di questa tipologia di filtri aumenta con la
velocità l ità dell’aria; d ll’ i attualmente tt l t esistono i t separatori t i iin
grado di far depositare particelle di dimensione
minima dell’ordine di 1 μm.
Esempio di separatore
inerziale (Satrel).

Il flusso d’aria in prossimità delle fibre del filtro tende a seguirne il contorno,
ttrascinando i d lle particelle ti ll più iù fi fini i e lleggere.
Se la traiettoria delle particelle passa a una distanza dalla fibra inferiore al raggio
ddelle ll particelle ti ll stesse, t esse si i fi fissano per fforze elementari l t i di attrazione tt i
elettrostatica.
L’ L’efficienza ffi i di questo t meccanismo i aumenta t con il di diametro t e lla di distanza t ttra lle
fibre del filtro.
La velocità dell’aria, entro certi limiti, non ha influenza.
Schema semplificativo del meccanismo di intercettazione.

Schema semplificativo
del meccanismo di
diffusione.
Le particelle più piccole, in un flusso d’aria, sono soggette a moti oscillatori di tipo
browniano; nel corso di tali moti, lungo la generale direzione del flusso d’aria, daria, esse
giungono a contatto con le fibre del filtro.
LLa probabilità b bilità che h lle particelle ti ll iincontrino t i lla fib fibra ddel l filt filtro aumenta t con il di diminuire i i
del diametro, sia delle particelle che delle fibre, e con il ridursi della velocità
dell’aria.
Anche in questo meccanismo le particelle aderiscono alle fibre per effetto di forze
elettriche elementari;

Il flusso d’aria è fatto passare attraverso un intenso campo elettrico, che ionizza le
molecole d’aria. Gli ioni colpiscono le particelle sospese, trasferendo loro la propria
carica elettrica positiva; p ; successivamente il flusso d’aria attraversa un campo p elettrico
più debole, dove le particelle, cariche positivamente, si depositano su apposite piastre
caricate negativamente
negativamente.
Le particelle devono essere periodicamente rimosse attraverso l'azione detergente
di un liquido oppure un’azione un azione meccanica di percussione o vibrazione vibrazione.
Schema semplificativo di un filtro elettrostatico.

Esempi di filtri ad adsorbimento
(MCleoDrussel).
Utilizzati per l’eliminazione di gas e polveri.
Sulla base della natura delle forze che impegnano il materiale adsorbente e
l’inquinante l inquinante, cioè la sostanza adsorbita adsorbita, si possono distinguere l’adsorbimento
l adsorbimento
chimico e quello fisico.
L’ L’adsorbimento d bi t chimico hi i consiste it nella ll reazione i ddegli li iinquinanti i ti con opportuni t i agenti ti
chimici (permanganato di potassio, carbonato di sodio) che li trasformano o fissano
definitivamente.
Nell’adsorbimento fisico, la molecola contaminante contenuta nei vapori è trattenuta
sulla superficie esterna del materiale adsorbente da deboli forze elettrostatiche
elettrostatiche.

Caratteristiche funzionali dei filtri:
- resistenza;
- ritentività;
- efficienza.
La resistenza di un filtro è rappresentata dalla perdita di carico, cioè dalla
caduta di pressione statica del flusso d’aria tra le due facce opposte del filtro,
per una data portata.
La ritentività èlacapacità, p espressa p come quantità q di un certo tipo p dipolvere, p
che il filtro può trattenere dalla messa in funzione al limite massimo di perdita di
carico ammissibile.
L’efficienza L efficienza è la capacità di un filtro di arrestare arrestare, e quindi di separare separare, le
particelle contenute nel flusso di aria che lo attraversa.
Il grado di efficienza media nel corso della durata di un filtro è, per
molte applicazioni, la caratteristica più significativa ed è in base a tale
parametro che è possibile effettuare una ulteriore classificazione dei
sistemi di filtrazione.

L’efficienza può essere determinata in base a tre differenti metodologie di prova adottate
dalle norme ASHRAE (Test Standard for Air Cleaning Devices)
1) metodo gravimetrico (o ponderale);
2) ) metodo opacimetrico ( (o colorimetrico); )
3) metodo DOP (dioptilftalato).
1) Metodo gravimetrico (o ponderale)
E’ anche denominato Synthetic Dust Weight Arrestance Test in quanto si basa
sull'aumento sull aumento di peso del filtro di controllo al termine della prova prova. Il test può essere
schematizzato nel seguente modo
a)una ) portata p nota d'aria viene aspirata p e filtrata tramite filtri assoluti ( (A) ) i q quali, ,
come si vedrà successivamente, sono caratterizzati da rendimenti molto più elevati
rispetto al filtro in prova; tale operazione permette di garantire una elevata purezza
dell’aria impiegata nella prova;
b) a valle del filtro (A) viene immessa una quantità nota di polveri sintetiche di test,
con concentrazione prefissata (70 mg/m3 con concentrazione prefissata (70 mg/m ); 3 );
c) l'aria contenente le polveri attraversa il filtro da testare (B);
d) a valle del filtro di prova l'aria laria viene nuovamente filtrata da un filtro assoluto (C),
che trattiene le particelle non arrestate da (B).

Il filtro (C) viene pesato prima e dopo la prova; la differenza di peso consente di
calcolare l’efficienza del filtro (B) ( ) da testare; ; maggiore gg è il p peso del filtro ( (C), ), minore
è l’efficienza del filtro (B).
L’efficienza Lefficienza di filtrazione E è data dalla relazione:
W2
E = 1−
(%)
W
W 1 = peso di polvere sintetica di riferimento;
W2 = peso di polvere sintetica che attraversa il filtro (e che viene arrestata dal filtro C).
SSchema semplificativo f del metodo gravimetrico per la determinazione dell’efficienza ff di filtrazione f (Satrel).
(S )
1

2) Metodo opacimetrico (o colorimetrico);
Sonde con filtri
di raffronto
SSchema h semplificativo lifi ti ddel l metodo t d opacimetrico i t i per lla ddeterminazione t i i ddell’efficienza ll’ ffi i di filt filtrazione i (S (Satrel). t l)
Il metodo opacimetrico è anche denominato Atmospheric Dust Spot Efficency Test
in quanto si basa sul grado di annerimento di filtri campione, valutato per mezzo di
un colorimetro.
Il filtro da testare viene fatto attraversare da aria atmosferica per un periodo
variabile di tempo. A monte e a valle del filtro sono collocate due sonde che
prelevano p l'aria e la filtrano attraverso carte di filtro di raffronto.
Al termine della prova si misura il diverso grado di colorazione tra la carta di filtro a
valle e quello a monte del filtro da testare tramite un colorimetro: maggiore è la
differenza migliore è l’efficienza l efficienza E del filtro.

dove:
Q O
E = 1−
⋅ (%)
Q
1 2
2 O 1
Q1, Q2 = portate totali di aria prelevate dalle sonde, rispettivamente a monte e a
valle del filtro di prova;
O O1, O O2 = opacità ità della d ll carta t campione i a monte t e a valle ll ddel l filt filtro di prova pari i a:
con:
O
1
=
t
u1
− t
t
u1
u2
O
2
=
t
d1
− t
t
t tu1, t tu2 = coefficienti ffi i ti di ttrasmissione i i lluminosa i iiniziale i i l e fi finale l a monte t ddel l
filtro in prova;
td1, td2 = coefficienti ffi i i di trasmissione i i lluminosa i iiniziale i i l e fi finale l a valle ll ddel l
filtro in prova.
d1
d2

3) Metodo DOP (dioptilftalato).
E’ adottata d tt t per valutare l t lla resa di filt filtri i caratterizzati tt i ti dda efficienze ffi i > 98% 98%.
Per valutare l'efficacia del filtro, nell'aria, precedentemente filtrata con filtri assoluti,
sono immesse goccioline (diametro 0.3 μm) di dioptilftalato, (ottenute per ebollizione e
successiva condensazione), con una concentrazione stabile di 80 mg/m 3 .
Tramite fotometri, misurando la luce diffusa da goccioline presenti in
sospensione in aerosol, vengono contate tali goccioline a monte (CM) e a valle del
filtro (CV), ottenendo così il rapporto di penetrazione (RC):
CV ⋅100
RC =
CM
dove:
CV = numero di goccioline a valle del filtro;
CM = numero di goccioline a monte del filtro.
L'efficienza di filtrazione (E):
(%)
E = 100 − RC (%)

Tabella riepilogativa della classificazione filtri in base all’efficienza.
EN 779
Prefiltri m
Arrestanza media Am (%) ( )
Corrispondenza con Norme
(con polvere sintetica) Eurovent
G1 50 – 65 EU1
Perdita di carico finale G2 65 – 80 EU2
(massimo 250 Pa) G3 80 – 90 EU3
Filt Filtri i medi di
Perdita di carico finale
(massimo 450 Pa)
G4 > 90 EU4
Efficienza ce amedia edaE m (%)
(per particelle di 0.4 μ)
F5 40 – 60 EU5
F6 60 – 80 EU6
F7 80 – 90 EU7
F8 90 – 95 EU8
F9 >95 > 95 EU9
EN 1822
Filtri assoluti Efficienza globale MPPS (%)
Corrispondenza con Norme
Eurovent
H10 85 EU10
H11 95 EU11
Hepa H12 99 99.5 5 EU12
H13 99.95 EU13
H14 99.995 EU14
Ulpa U15 99.9995 EU15
U16 99.99995 EU16
U17 99.999995 EU17

Tab. 2.12: Concentrazione e dimensioni delle polveri in diverse aree [3].
Area Zona
Campagna
Città
Concentrazione Dimensione Dimensione
(mg/m3 ) media (μm) massima (μm)
Tempo umido 0.05 0.8 4
TTempo secco 015 0.15 2 25
Residenziale 0.4 7 60
Periferia 075 0.75 20 100
Industriale Industriale 3 60 1000
Tab. 2.13: Distribuzione delle polveri [3].
Dimensione (μm) Concentrazione (particelle/m 3 ) Percentuale in volume
10 – 30 50.000 28
5 – 10 1.750.000 52
3 – 5 2.500.000 11
1 – 3 10 10.700.000 700 000 6
0.5 – 1 67.000.000 2
0 – 05 0.5 910 910.000.000 000 000 1

FILTRI ASSOLUTI
Tab. 2.14: Esempi di applicazione di diversi filtri [3].
Tipologia di filtro Applicazioni
FILTRI AD ALTISSIMA EFFICIENZA
FILTRI A MEDIA EFFICIENZA
Camere bianche, locali sterili per ospedali e
laboratori farmaceutici, industrie elettroniche e
fotografiche, industria nucleare – arresto della
contaminazione
Locali per elaboratori, condizionamento dell’aria dell aria –
cabine di verniciatura, industria chimica e
meccanica
esotermici
di precisione, filtri per motori
Ventilazione locali pubblici ed officine, prefiltri per
filtri assoluti, filtri per compressori
Tab. 2.15: Tipologie di filtri in funzione della perdita di carico massima [2].
Tipologia di filtro Manutenzione/Sostituzione
Filtro a grana grossa
(diametro particelle captate 1 – 3 μm)
Filtro a grana fine
(diametro particelle captate < 1 μm)
Filtro assoluto
Incremento della perdita di carico di 100 Pa
rispetto al filtro nuovo (50 Pa)
PERDITA DI CARICO FINALE 150 Pa
Incremento della perdita di carico di 150 - 100 Pa rispetto al filtro
nuovo (50 - 100 Pa)
PERDITA DI CARICO FINALE 200 Pa
Incremento della perdita di carico di 250 Pa
rispetto al filtro nuovo (250 Pa)
PERDITA DI CARICO FINALE 500 Pa