Dimensionnement d'une chaîne particulaire et moléculaire en CTA : ISO 16890, EN 1822, by-pass et seuils de remplacement par dP

Pourquoi dimensionner une chaîne combinée en CTA

Impact direct sur QAI, équipements et énergie

Dans une centrale de traitement d'air (CTA), l'enchaînement d'une filtration particulaire (poussières, PM10/PM2,5/PM1) et d'une filtration moléculaire (gaz acides, COV, odeurs, composés soufrés, NOx, etc.) conditionne simultanément :

• la qualité d'air intérieur (QAI) et la stabilité des concentrations de particules et polluants gazeux ;
• la protection des organes de CTA (batteries, échangeurs, roues, humidificateurs) contre l'encrassement et certains mécanismes de corrosion ;
• la consommation énergétique, principalement via la perte de charge (dP) qui impacte la puissance ventilateur ;
• la robustesse d'exploitation (maintenance, dérives de débit, arrêts non planifiés).

Un dimensionnement fiable ne consiste pas uniquement à choisir une « bonne classe » de filtre. Il faut articuler : (1) des classes normalisées (ISO 16890 pour les particules, EN 1822 pour EPA/HEPA), (2) une maîtrise du by-pass (étanchéité filtre/caisson et fuites de caisson), et (3) une stratégie de remplacement fondée sur des seuils de dP et, pour le moléculaire, des critères de percée (breakthrough).

Classes ISO/EN : erreurs fréquentes en CTA

Classes mal traduites en objectif QAI

Depuis ISO 16890, la performance d'un filtre de ventilation générale s'exprime par l'efficacité sur des fractions ePM1, ePM2,5 et ePM10. Cette approche est plus directement exploitable pour cibler un objectif QAI (notamment pour les particules fines). L'écueil terrain le plus courant reste l'usage d'anciennes équivalences (ex. « F7/F9 selon EN 779 ») sans traduction explicite en ePM, alors que l'objectif peut porter sur PM1 ou PM2,5.

EN 1822 utilisé sans justification fonctionnelle

La norme EN 1822 classe les filtres EPA/HEPA/ULPA selon une efficacité à la MPPS (Most Penetrating Particle Size). Elle impose des exigences de test plus strictes (notamment pour les classes élevées). Sur le terrain, l'ajout d'un étage HEPA « par sécurité » peut dégrader le compromis global si le groupe ventilateur n'a pas la marge, si le montage n'est pas étanche, ou si aucune stratégie de contrôle d'intégrité n'est prévue.

Filtration moléculaire pilotée "à l'intuition"

La filtration des gaz (charbon actif, alumines imprégnées, médias mixtes) est souvent sous-dimensionnée faute de caractérisation : nature des polluants, objectifs (odeur, corrosion, santé), conditions opératoires (humidité relative, température, charge particulaire amont) et paramètres clés comme le temps de contact (souvent exprimé en EBCT). Un point important : la perte de charge dP n'est généralement pas un indicateur fiable de la saturation chimique (un média peut être saturé tout en restant « aérauliquement normal »).

By-pass : le risque majeur de non-performance

Origines typiques des fuites

Le by-pass correspond à de l'air non filtré qui contourne le média. Il provient le plus souvent :

• d'un défaut d'étanchéité en périphérie (joints, cadre déformé, compression non maîtrisée) ;
• d'une incompatibilité filtre/caisson (tolérances, glissières, système de serrage) ;
• d'erreurs de pose (sens de montage, porte mal fermée, absence de planéité) ;
• de fuites du caisson (portes, joints, traversées) sous forte pression différentielle.

Effet multiplicateur en chaîne combinée

Dans une chaîne combinée, un by-pass en amont augmente la charge particulaire sur les étages aval (dont le moléculaire) et accélère les colmatages. Un by-pass en aval peut annuler l'investissement (HEPA ou gaz) : l'efficacité globale s'effondre alors que la lecture dP reste parfois cohérente, car la fuite peut "dériver" le débit sans alarme évidente au seul pressostat.

Méthode de dimensionnement structurée

1) Définir la fonction de chaque étage

Particulaire (ISO 16890) : traduire l'objectif en fractions ePM (PM1/PM2,5/PM10), en distinguant : protection des échangeurs (résilience à l'encrassement) vs objectif QAI (réduction de particules fines en zone occupée).

Moléculaire : identifier les gaz cibles et l'objectif (odeurs, corrosion, santé). Pour comparer des médias et dispositifs de filtration moléculaire en ventilation générale, il existe des méthodes d'essai normalisées, dont ISO 10121-1 (évaluation en laboratoire de médias de filtration moléculaire pour applications de ventilation générale).

EPA/HEPA (EN 1822) : justifier l'étage (zones critiques, confinement, protection process, filtration terminale) et prévoir une logique de test adaptée. La classe de filtration ne compense jamais une étanchéité insuffisante.

2) Dimensionner sur vitesse frontale et courbes dP(Q)

Un dimensionnement robuste s'appuie sur :

• la vitesse frontale par étage (surface utile) car elle pilote dP initiale, homogénéité de chargement et sensibilité aux défauts d'étanchéité ;
• la courbe dP(Q) (perte de charge en fonction du débit) et la dynamique de colmatage pour anticiper dérive énergétique et fréquence de maintenance ;
• la plage réelle de fonctionnement (variation de débit, conditions thermohygrométriques, encrassement).

Un filtre trop compact pour le débit visé (vitesse trop élevée) crée une dP initiale élevée, accélère le colmatage et augmente le gradient de pression, donc l'impact d'une fuite (by-pass plus pénalisant).

3) Concevoir, poser et vérifier l'étanchéité

Conception : privilégier des caissons et systèmes de serrage garantissant une compression répétable des joints et un montage sans torsion, avec accès maintenance réaliste.

Mise en œuvre : nettoyage des portées, contrôle de planéité, vérification du sens de montage, inspection des joints, absence de corps étrangers, puis contrôle dP après intervention.

Vérification : pour les étages critiques (EPA/HEPA), prévoir des essais d'intégrité adaptés au niveau de criticité, en cohérence avec les principes de la norme EN 1822 (efficacité à MPPS et, pour certaines classes, exigences de tests plus poussées).

4) Définir des seuils de remplacement par étage

Étages particulaires : fixer des seuils dP qui concilient débit, niveau de service et énergie, en séparant :

• une dP finale « technique » (limite acceptable pour le ventilateur, l'équilibrage réseau, le maintien des débits) ;
• une dP finale « énergie » (point où le coût électrique marginal dépasse le coût complet de remplacement) ;
• le seuil retenu correspondant au plus contraignant, avec marge de sécurité process.
  
  La norme EN13053 definit des pertes de charge finales recommandées pour changer les filtres :
• Media ISO Coarse : Perte de charge initiale + 50 Pa ou Perte de charge initiale x3 (la plus faible des 2 valeurs)

• Media ISO ePM : Perte de charge initiale + 100 Pa ou Perte de charge x 3 (la plus faible des 2 valeurs)

Étages moléculaires : piloter la fin de vie par la percée (mesures ciblées, campagnes, indicateurs de corrosion/odeur selon contexte) ou par un bilan de charge (concentration x débit x capacité estimée du média), car dP seul n'est pas représentatif de la saturation chimique. Camfil dispose d'un logiciel exclusif permettant de prédire la durée de vie de ses filtres moléculaires.

Repères réglementation et exploitation en France

QAI en ERP et obligations de surveillance

Pour certains établissements recevant du public (ERP), la France a mis en place des modalités de surveillance de la qualité de l'air intérieur via le décret n° 2015-1000 du 17 août 2015 et ses textes d'application. Même hors champ réglementaire strict, ces principes fournissent un cadre utile : évaluer les moyens d'aération, s'appuyer sur des mesures lorsque pertinent, et documenter les actions correctives.

Aération des lieux de travail (Code du travail)

En milieu professionnel, les exigences d'aération et d'assainissement des locaux relèvent notamment du Code du travail (articles R4222-1 à R4222-26). Pour une CTA, cela renforce l'intérêt d'une approche traçable : objectifs, dimensionnement, contrôles, maintenance et suivi des dérives (P, débits, incidents d'étanchéité).

Solutions Camfil intégrables en CTA

Exemples de produits selon l'architecture cible

Selon le cahier des charges, les contraintes aérauliques et les objectifs (QAI, protection, économies d'énergie), les solutions suivantes peuvent s'intégrer à une architecture de filtration combinée :

• Filtres à poches (ventilation générale) : Hi-Flo ProSafe, Hi-Cap ProSafe.
• Filtres compacts en V (CTA) : Opakfil ES+, Opakfil ES.
• Filtres EPA/HEPA compacts (CTA) : Absolute VGXXL ProSafe, Absolute VG XXL .
• Filtration moléculaire : CityCarb CH, CityCarb I, CamCarb VG, médias : CamPure 154, CamPure 158.

La sélection finale se réalise sur la base des conditions réelles (débit, humidité relative, température, concentrations, objectifs QAI/corrosion, contraintes énergétiques) et d'une validation de l'étanchéité, afin que la performance nominale devienne une performance mesurée en exploitation.

A retenir : performance = classes + étanchéité + pilotage

Résumé opérationnel

• Choisir les classes selon l'objectif : ISO 16890 (ePM1/ePM2,5/ePM10) pour la performance particulaire utile, EN 1822 (EPA/HEPA) lorsque la fonction le justifie.
• Supprimer le by-pass par conception (compatibilité filtre/caisson) et par mise en oeuvre (montage, contrôle, vérification).
• Piloter la maintenance : seuils dP par étage pour les particulaires, et critères de percée/saturation pour le moléculaire.

Conclusion et demande de devis

Une chaîne de filtration CTA bien dimensionnée stabilise la QAI, protège durablement les équipements et réduit les dérives énergétiques grâce à un pilotage rationnel des dP et à l'élimination du by-pass. Pour valider l'architecture, sélectionner les classes ISO/EN adaptées et sécuriser l'étanchéité en conditions réelles, sollicitez un devis et un appui technique auprès de Camfil.