Air filters for general ventilation — Part 1: Technical specifications, requirements and classification system based upon particulate matter efficiency (ePM)

ISO 16890-1:2016 establishes an efficiency classification system of air filters for general ventilation based upon particulate matter (PM). It also provides an overview of the test procedures, and specifies general requirements for assessing and marking the filters, as well as for documenting the test results. It is intended for use in conjunction with ISO 16890‑2, ISO 16890‑3 and ISO 16890‑4. The test method described in this part of ISO 16890 is applicable for air flow rates between 0,25 m3/s (900 m3/h, 530 ft3/min) and 1,5 m3/s (5 400 m3/h, 3 178 ft3/min), referring to a test rig with a nominal face area of 610 mm × 610 mm (24 inch × 24 inch). ISO 16890 (all parts) refers to particulate air filter elements for general ventilation having an ePM1 efficiency less than or equal to 99 % when tested according to the procedures defined within ISO 16890‑1, ISO 16890‑2, ISO 16890‑3 and ISO 16890‑4. Air filter elements with a higher initial efficiency are evaluated by other applicable test methods (see ISO 29463-1, ISO 29463-2, ISO 29463-3, ISO 29463-4 and ISO 29463-5). Filter elements used in portable room-air cleaners are excluded from the scope of this part of ISO 16890. The performance results obtained in accordance with ISO 16890 (all parts) cannot by themselves be quantitatively applied to predict performance in service with regard to efficiency and lifetime. Other factors influencing performance to be taken into account are described in Annex A.

Filtres à air de ventilation générale — Partie 1: Spécifications techniques, exigences et système de classification fondé sur l'efficacité des particules en suspension (ePM)

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Publication Date
27-Nov-2016
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9020 - International Standard under periodical review
Start Date
15-Oct-2021
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ISO 16890-1:2016 - Air filters for general ventilation
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16890-1
First edition
2016-12-01
Air filters for general ventilation —
Part 1:
Technical specifications, requirements
and classification system based upon
particulate matter efficiency (ePM)
Filtres à air de ventilation générale —
Partie 1: Spécifications techniques, exigences et système de
classification fondé sur l’efficacité des particules en suspension (ePM)
Reference number
ISO 16890-1:2016(E)
ISO 2016
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ISO 16890-1:2016(E)
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ii © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 16890-1:2016(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Symbols and abbreviated terms ........................................................................................................................................................... 4

5 Technical specifications and requirements ............................................................................................................................. 5

5.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 5

5.2 Material ......................................................................................................................................................................................................... 5

5.3 Nominal air flow rate ......................................................................................................................................................................... 5

5.4 Resistance to air flow ........................................................................................................................................................................ 5

5.5 Fractional efficiency curves (particle size efficiency spectrum) .................................................................. 5

5.6 Arrestance ................................................................................................................................................................................................... 5

6 Test methods and procedure ................................................................................................................................................................... 6

7 Classification system based on particulate matter efficiency (ePM) .............................................................6

7.1 Definition of a standardized particles size distribution of ambient air ................................................. 6

7.2 Calculation of the particulate matter efficiencies (ePM) .................................................................................... 9

7.3 Classification ............................................................................................................................................................................................. 9

8 Reporting ...................................................................................................................................................................................................................10

8.1 General ........................................................................................................................................................................................................10

8.2 Interpretation of test reports ..................................................................................................................................................11

8.3 Summary ...................................................................................................................................................................................................12

Annex A (informative) Shedding from filters ............................................................................................................................................17

Annex B (informative) Examples ...........................................................................................................................................................................19

Annex C (informative) Estimation of downstream fine dust concentrations ..........................................................23

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................26

© ISO 2016 – All rights reserved iii
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ISO 16890-1:2016(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment,

as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the

Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.

The committee responsible for this document is ISO/TC 142, Cleaning equipment for air and other gases.

This first edition of ISO 16890-1, together with ISO 16890-2, ISO 16890-3 and ISO 16890-4, cancels and

replaces ISO/TS 21220:2009, which has been technically revised.

ISO 16890 consists of the following parts, under the general title Air filters for general ventilation:

— Part 1: Technical specifications, requirements and classification system based upon particulate matter

efficiency (ePM)
— Part 2: Measurement of fractional efficiency and air flow resistance

— Part 3: Determination of the gravimetric efficiency and the air flow resistance versus the mass of test

dust captured

— Part 4: Conditioning method to determine the minimum fractional test efficiency

iv © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 16890-1:2016(E)
Introduction

The effects of particulate matter (PM) on human health have been extensively studied in the past

decades. The results are that fine dust can be a serious health hazard, contributing to or even causing

respiratory and cardiovascular diseases. Different classes of particulate matter can be defined according

to the particle size range. The most important ones are PM , PM and PM . The U.S. Environmental

10 2,5 1

Protection Agency (EPA), the World Health Organization (WHO) and the European Union define

PM as particulate matter which passes through a size-selective inlet with a 50 % efficiency cut-off

at 10 µm aerodynamic diameter. PM and PM are similarly defined. However, this definition is not

2,5 1

precise if there is no further characterization of the sampling method and the sampling inlet with a

clearly defined separation curve. In Europe, the reference method for the sampling and measurement

of PM is described in EN 12341. The measurement principle is based on the collection on a filter of the

PM fraction of ambient particulate matter and the gravimetric mass determination (see EU Council

Directive 1999/30/EC of 22 April 1999).

As the precise definition of PM , PM and PM is quite complex and not simple to measure, public

10 2,5 1

authorities, like the U.S. EPA or the German Federal Environmental Agency (Umweltbundesamt),

increasingly use in their publications the more simple denotation of PM as being the particle size

fraction less or equal to 10 µm. Since this deviation to the above mentioned complex “official” definition

does not have a significant impact on a filter element’s particle removal efficiency, the ISO 16890 series

refers to this simplified definition of PM , PM and PM .
10 2,5 1

Particulate matter in the context of the ISO 16890 series describes a size fraction of the natural aerosol

(liquid and solid particles) suspended in ambient air. The symbol ePM describes the efficiency of an air

cleaning device to particles with an optical diameter between 0,3 µm and x µm. The following particle

size ranges are used in the ISO 16890 series for the listed efficiency values.

Table 1 — Optical particle diameter size ranges for the definition of the efficiencies, ePM

Efficiency Size range, µm
ePM 0,3 ≤ × ≤10
ePM 0,3 ≤ × ≤2,5
2,5
ePM 0,3 ≤ × ≤1

Air filters for general ventilation are widely used in heating, ventilation and air-conditioning applications

of buildings. In this application, air filters significantly influence the indoor air quality and, hence, the

health of people, by reducing the concentration of particulate matter. To enable design engineers and

maintenance personnel to choose the correct filter types, there is an interest from international trade

and manufacturing for a well-defined, common method of testing and classifying air filters according

to their particle efficiencies, especially with respect to the removal of particulate matter. Current

regional standards are applying totally different testing and classification methods, which do not allow

any comparison with each other, and thus hinder global trade with common products. Additionally,

the current industry standards have known limitations by generating results which often are far away

from filter performance in service, i.e. overstating the particle removal efficiency of many products.

With this new ISO 16890 series, a completely new approach for a classification system is adopted, which

gives better and more meaningful results compared to the existing standards.

The ISO 16890 series describes the equipment, materials, technical specifications, requirements,

qualifications and procedures to produce the laboratory performance data and efficiency classification

based upon the measured fractional efficiency converted into a particulate matter efficiency (ePM)

reporting system.

Air filter elements according to the ISO 16890 series are evaluated in the laboratory by their ability

to remove aerosol particulate expressed as the efficiency values ePM , ePM and ePM . The air

1 2,5 10

filter elements can then be classified according to the procedures defined in this part of ISO 16890.

The particulate removal efficiency of the filter element is measured as a function of the particle size in

the range of 0,3 µm to 10 µm of the unloaded and unconditioned filter element as per the procedures

defined in ISO 16890-2. After the initial particulate removal efficiency testing, the air filter element is

© ISO 2016 – All rights reserved v
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ISO 16890-1:2016(E)

conditioned according to the procedures defined in ISO 16890-4 and the particulate removal efficiency

is repeated on the conditioned filter element. This is done to provide information about the intensity of

any electrostatic removal mechanism which may or may not be present with the filter element for test.

The average efficiency of the filter is determined by calculating the mean between the initial efficiency

and the conditioned efficiency for each size range. The average efficiency is used to calculate the ePM

efficiencies by weighting these values to the standardized and normalized particle size distribution of

the related ambient aerosol fraction. When comparing filters tested in accordance with the ISO 16890

series, the fractional efficiency values shall always be compared among the same ePM class (ex. ePM

x 1

of filter A with ePM of filter B). The test dust capacity and the initial arrestance of a filter element are

determined as per the test procedures defined in ISO 16890-3.
vi © ISO 2016 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16890-1:2016(E)
Air filters for general ventilation —
Part 1:
Technical specifications, requirements and classification
system based upon particulate matter efficiency (ePM)
1 Scope

This part of ISO 16890 establishes an efficiency classification system of air filters for general ventilation

based upon particulate matter (PM). It also provides an overview of the test procedures, and specifies

general requirements for assessing and marking the filters, as well as for documenting the test results.

It is intended for use in conjunction with ISO 16890-2, ISO 16890-3 and ISO 16890-4.

The test method described in this part of ISO 16890 is applicable for air flow rates between 0,25 m /s

3 3 3 3 3

(900 m /h, 530 ft /min) and 1,5 m /s (5 400 m /h, 3 178 ft /min), referring to a test rig with a nominal

face area of 610 mm × 610 mm (24 inch × 24 inch).

ISO 16890 (all parts) refers to particulate air filter elements for general ventilation having an

ePM efficiency less than or equal to 99 % when tested according to the procedures defined within

ISO 16890-1, ISO 16890-2, ISO 16890-3 and ISO 16890-4. Air filter elements with a higher initial

efficiency are evaluated by other applicable test methods (see ISO 29463-1, ISO 29463-2, ISO 29463-3,

ISO 29463-4 and ISO 29463-5).

Filter elements used in portable room-air cleaners are excluded from the scope of this part of ISO 16890.

The performance results obtained in accordance with ISO 16890 (all parts) cannot by themselves be

quantitatively applied to predict performance in service with regard to efficiency and lifetime. Other

factors influencing performance to be taken into account are described in Annex A.

2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated

references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 15957, Test dusts for evaluating air cleaning equipment

ISO 16890-2, Air filter for general ventilation — Part 2: Measurement of fractional efficiency and air flow

resistance

ISO 16890-3, Air filter for general ventilation — Part 3: Determination of the gravimetric efficiency and the

air flow resistance versus the mass of test dust captured

ISO 16890-4, Air filter for general ventilation — Part 4: Conditioning method to determine the minimum

fractional test efficiency
ISO 29464:2011, Cleaning equipment for air and other gases — Terminology
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 29464 and the following apply.

3.1 Arrestance and efficiency
© ISO 2016 – All rights reserved 1
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ISO 16890-1:2016(E)
3.1.1
arrestance
gravimetric efficiency

measure of the ability of a filter to remove mass of a standard test dust from the air passing through it,

under given operating conditions
Note 1 to entry: This measure is expressed as a weight percentage.
3.1.2
initial arrestance
initial gravimetric efficiency

ratio of the mass of a standard test dust retained by the filter to the mass of dust fed after the first

loading cycle in a filter test
Note 1 to entry: This measure is expressed as a weight percentage.
3.1.3
average arrestance
average gravimetric efficiency

ratio of the total mass of a standard test dust retained by the filter to the total mass of dust fed up to

final test pressure differential
3.1.4
efficiency
fraction or percentage of a challenge contaminant that is removed by a filter
3.1.5
fractional efficiency

ability of an air cleaning device to remove particles of a specific size or size range

Note 1 to entry: The efficiency plotted as a function of particle size (3.7.1) gives the particle size efficiency

spectrum.
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.1.61]
3.1.6
particulate matter efficiency
ePM

efficiency (3.1.4) of an air cleaning device to reduce the mass concentration of particles with an optical

diameter between 0,3 µm and x µm
3.2
filter element

structure made of the filtering material, its supports and its interfaces with the filter housing

3.3
group designation

designation of a group of filters fulfilling certain requirements in the filter classification

Note 1 to entry: This part of ISO 16890 defines four groups of filters. Group designations are “ISO coarse”, “ISO

ePM10”, “ISO ePM2,5” and “ISO ePM1” as defined in Table 4.
3.4 Air flow rates
2 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 16890-1:2016(E)
3.4.1
air flow rate
volume of air passing through the filter per unit time
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.38]
3.4.2
nominal air flow rate
V,nom
air flow rate (3.4.1) specified by the manufacturer
3.4.3
test air flow rate
air flow rate (3.4.1) used for testing
3.5 Particulate matter
3.5.1
particulate matter
solid and/or liquid particles suspended in ambient air
3.5.2
particulate matter PM

particulate matter (3.5.1) which passes through a size-selective inlet with a 50 % efficiency cut-off at

10 μm aerodynamic diameter
3.5.3
particulate matter PM
2,5

particulate matter (3.5.1) which passes through a size-selective inlet with a 50 % efficiency cut-off at

2,5 μm aerodynamic diameter
3.5.4
particulate matter PM

particulate matter (3.5.1) which passes through a size-selective inlet with a 50 % efficiency cut-off at

1 μm aerodynamic diameter
3.6
particle counter

device for detecting and counting numbers of discrete airborne particles present in a sample of air

[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.27]
3.7 Particle size and diameter
3.7.1
particle size
particle diameter

geometric diameter (equivalent spherical, optical or aerodynamic, depending on context) of the

particles of an aerosol
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.1.126]
© ISO 2016 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 16890-1:2016(E)
3.7.2
particle size distribution

presentation, in the form of tables of numbers or of graphs, of the experimental results obtained using a

method or an apparatus capable of measuring the equivalent diameter of particles in a sample or capable

of giving the proportion of particles for which the equivalent diameter lies between defined limits

[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.1.128]
3.8
resistance to air flow
pressure differential

difference in pressure between two points in an airflow system at specified conditions, especially when

measured across the filter element (3.2)
3.9
test dust capacity

amount of a standard test dust held by the filter at final test pressure differential

4 Symbols and abbreviated terms
A Initial arrestance, %
d Lower limit particle diameter in a size range i, µm
d Upper limit particle diameter in a size range i, µm
i+1
Geometric mean diameter of a size range i, µm
Δd Width of a particle diameter size range i, µm

Δln d Logarithmic width of a particle diameter size range, i; ln is the natural logarithm to the

base of e, where e is an irrational and transcendental constant approximately equal to

2,718 281 828
Δlndd=−ln lndd= ln(/ d ) , dimensionless
ii++11ii i
d Median particle size of the log-normal distribution, µm

E Initial fractional efficiency of particle size range, i, of the untreated and unloaded filter

element, % (equals to the efficiency values E of the untreated filter element resulting

from ISO 16890-2)

E Fractional efficiency of particle size range, i, of the filter element after an artificial

D,i

conditioning step, % (equals to the efficiency values E of the filter element resulting

from ISO 16890-2 after a conditioning step has been carried out according to
ISO 16890-4)
E Average fractional efficiency of particle size range i, %
A,i

ePM Minimum efficiency value with x=1 µm, 2,5 µm or 10 µm of the conditioned filter

x, min
element, %
ePM Efficiency with x=1 µm, 2,5 µm or 10 µm, %
q (d) Discrete particle volume distribution, dimensionless
Q (d) Cumulative particle volume distribution, dimensionless
σ Standard deviation of the log-normal distribution
4 © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 16890-1:2016(E)
y Mixing ratio of the bimodal particle size distribution
ASHRAE American Society of Heating Refrigeration and Air Conditioning Engineers
CEN European Committee for Standardization
5 Technical specifications and requirements
5.1 General

The filter element shall be designed or marked for air flow direction in a way that prevents incorrect

mounting.

The filter shall be designed in a way that no leaks occur along the sealing edge when correctly mounted

in the ventilation duct. If, for any reason, dimensions do not allow testing of a filter under standard test

conditions, assembly of two or more filters of the same type or model are permitted, provided no leaks

occur in the resulting filter configuration.
5.2 Material

The filter element shall be made of suitable material to withstand normal usage and exposures to those

temperatures, humidities and corrosive environments that are likely to be encountered.

The filter element shall be designed to withstand mechanical constraints that are likely to occur during

normal use.
5.3 Nominal air flow rate

The filter element shall be tested at its nominal air flow rate for which the filter has been designed by

the manufacturer.
3 3 3

However, many national and association bodies use 0,944 m /s (2 000 ft /min or 3 400 m /h) as nominal

air flow for classification or rating of air filters that are nominal 610 mm × 610 mm (24 inch × 24 inch)

in face area. Therefore, if the manufacturer does not specify a nominal air flow rate, the filter shall be

tested at 0,944 m /s. The air flow velocity associated with this air flow rate is 2,54 m/s (500 ft/min).

5.4 Resistance to air flow

The resistance to air flow (pressure differential) across the filter element is recorded at the test air

flow rate as described in detail in ISO 16890-2.
5.5 Fractional efficiency curves (particle size efficiency spectrum)

The initial fractional efficiency curve, E , of the unloaded and unconditioned filter element as a function

of the particle size is measured at the test air flow rate in accordance with ISO 16890-2.

The fractional efficiency curve, E , of the filter element after an artificial conditioning step defined in

D,i

ISO 16890-4 is determined as a function of the particle size in accordance with ISO 16890-2.

5.6 Arrestance

The initial arrestance, the resistance to air flow versus the mass of test dust captured and the test dust

capacity are determined in accordance with ISO 16890-3 using L2 test dust as specified in ISO 15957.

© ISO 2016 – All rights reserved 5
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ISO 16890-1:2016(E)
6 Test methods and procedure

The technical specifications of the test rig(s), the related test conditions, test aerosols and standard

test dust used for this part of ISO 16890 are described in detail in ISO 16890-2, ISO 16890-3 and

ISO 16890-4. The full test according to this part of ISO 16890 consists of the steps given below, which

all shall be carried out with the same filter test specimen under the same test conditions and at the

same test air flow rate:

a) measure the resistance to air flow as a function of the air flow rate according to ISO 16890-2;

b) measure the initial fractional efficiency curve, E , of the unloaded and unconditioned filter element

as a function of the particle size in accordance with ISO 16890-2;
c) carry out an artificial conditioning step in accordance with ISO 16890-4;

d) measure the fractional efficiency curve, E , of the conditioned filter element as a function of

D,i

the particle size in accordance with ISO 16890-2, which is equal to the minimum fractional test

efficiency;
e) calculate the ePM efficiencies as defined in Clause 7;

f) load the filter with synthetic L2 test dust as specified in ISO 15957 according to the procedures

described in ISO 16890-3 to determine the initial arrestance, the resistance to air flow versus the

mass of test dust captured and the test dust capacity (this step is optional for filters of group ISO

ePM10, ePM2,5 or ePM1).

The initial fractional efficiency curve, E , of the untreated and unloaded filter element (see 5.5) and the

fractional efficiency curves, E , after an artificial conditioning step are used to calculate the average

D,i
fractional efficiency curve, E , using Formula (1).
A,i
EE=⋅05,( + E ) (1)
AD,,ii i

NOTE For further explanations on the test procedure according to ISO 16890-4, please refer to 8.2.

The procedure described in ISO 16890-4 quantitatively shows the extent of the electrostatic charge

effect on the initial performance of the filter element without dust load. It indicates the level of

efficiency obtainable with the charge effect completely removed and with no compensating increase

in mechanical efficiency. Hence, the fractional efficiencies, E , after an artificial conditioning step

D,i

could underestimate the fractional efficiencies under real service conditions. Since the real minimum

fractional efficiencies encountered during service strongly depend on the operating conditions defined

by numerous uncontrolled parameters, its real value lays unpredictably between the initial and the

conditioned value. For good sense, in this part of ISO 16890, the average between the initial and the

conditioned value is used to predict the real fractional efficiencies of a filter during service, as defined

by Formula (1). Therefore, it shall be noted that fractional efficiencies measured in real service may

differ significantly from the ones given in this part of ISO 16890. Additionally, the chemical treatment

of a filter medium applied in ISO 16890-4 as an artificial ageing step may affect the structure of the

fibre matrix of a filter medium or chemically affect the fibres or even fully destroy the filter medium.

Hence, not all types of filters and media may be applicable to the mandatory procedure described in

ISO 16890-4 and, in this case, cannot be classified according to this part of ISO 16890.

7 Classification system based on particulate matter efficiency (ePM)
7.1 Definition of a standardized particles size distribution of ambient air

To evaluate air filters according to their ePM efficiencies, standardized volume distribution functions

of the particle size are used which globally represent the average ambient air of urban and rural areas,

respectively. Typically, in the size range of interest (>0,3 µm), the particle sizes in ambient air are

bimodal distributed with a fine and coarse mode. Fine filters, mostly designed to filter out the PM

and PM particle size fractions, are evaluated using a size distribution which represents urban areas,

2,5
6 © ISO 2016 – All rights reserved
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...

NORME ISO
INTERNATIONALE 16890-1
Première édition
2016-12-01
Filtres à air de ventilation générale —
Partie 1:
Spécifications techniques, exigences
et système de classification fondé
sur l’efficacité des particules en
suspension (ePM)
Air filters for general ventilation —
Part 1: Technical specifications, requirements and classification
system based upon particulate matter efficiency (ePM)
Numéro de référence
ISO 16890-1:2016(F)
ISO 2016
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ISO 16890-1:2016(F)
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Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 2

4 Symboles et abréviations ............................................................................................................................................................................. 4

5 Spécifications et exigences techniques ......................................................................................................................................... 5

5.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 5

5.2 Matériau ........................................................................................................................................................................................................ 5

5.3 Débit nominal d’air .............................................................................................................................................................................. 5

5.4 Résistance à l’écoulement de l’air ........................................................................................................................................... 5

5.5 Courbes d’efficacité spectrale (efficacité spectrale en fonction de la taille des particules) . 5

5.6 Efficacité gravimétrique .................................................................................................................................................................. 6

6 Méthodes et modes opératoires d’essai ....................................................................................................................................... 6

7 Système de classification basé sur l’efficacité des particules en suspension (ePM) ......................7

7.1 Définition d’une distribution granulométrique standardisée de l’air ambiant .............................. 7

7.2 Calcul des efficacités des particules en suspension (ePM) ............................................................................... 9

7.3 Classification ............................................................................................................................................................................................. 9

8 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................10

8.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................10

8.2 Interprétation des rapports d’essai ...................................................................................................................................11

8.3 Récapitulatif ...........................................................................................................................................................................................11

Annexe A (informative) Relargage des filtres ...........................................................................................................................................16

Annexe B (informative) Exemples ........................................................................................................................................................................18

Annexe C (informative) Estimation des concentrations de poussière fine en aval ...........................................22

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................26

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Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.

iso.org/directives).

L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation

de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC

concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos - Information

supplémentaires.

Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 142, Séparateurs aérauliques.

La première édition de l’ISO 16890-1, conjointement avec l’ISO 16890-2, l’ISO 16890-3 et l’ISO 16890-4

annule et remplace l’ISO/TS 21220:2009, qui a fait l’objet d’une révision technique.

L’ISO 16890 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Filtres à air de ventilation

générale:

— Partie 1: Spécifications techniques, exigences et système de classification fondé sur l’efficacité des

particules en suspension (ePM)

— Partie 2: Mesurage de l’efficacité spectrale et de la résistance à l’écoulement de l’air

— Partie 3: Détermination de l’efficacité gravimétrique et de la résistance à l’écoulement de l’air par

rapport à la quantité de poussière d’essai retenue

— Partie 4: Méthode de conditionnement afin de déterminer l’efficacité spectrale minimum d’essai

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ISO 16890-1:2016(F)
Introduction

Les effets des particules en suspension (PM) sur la santé humaine ont été étudiés de manière approfondie

au cours des dernières décennies. Les conclusions sont que la poussière fine peut constituer un risque

sérieux pour la santé, contribuant ou provoquant même des maladies respiratoires et cardiovasculaires.

Différentes classes de particules en suspension peuvent être définies en fonction de la plage

granulométrique. Les plus importantes sont les PM , PM et PM . L’agence américaine de protection

10 2,5 1

de l’environnement (EPA), l’Organisation mondiale de la santé (OMS) et l’Union européenne définissent

les PM comme étant les particules en suspension passant dans une tête de prélèvement sélective de

fraction granulométrique avec une efficacité de coupure de 50 % pour un diamètre aérodynamique

de 10 μm. Les PM et PM sont définies de façon similaire. Toutefois, cette définition n’est pas précise

2,5 1

tant qu’elle ne comporte pas de définition complémentaire de la méthode d’échantillonnage et de la

tête de prélèvement d’échantillonnage avec une courbe de séparation clairement définie. En Europe, la

méthode de référence pour l’échantillonnage et le mesurage des PM est celle décrite dans l’EN 12341.

Le principe de mesure est basé sur la collecte sur un filtre de la fraction PM des particules ambiantes

en suspension et la détermination de la masse gravimétrique (voir Directive UE du Conseil 1999/30/CE

du 22 avril 1999).

Étant donné que la définition précise des PM , PM et PM est relativement complexe et qu’elles ne

10 2,5 1

sont pas simples à mesurer, les autorités publiques, telles que par exemple l’EPA aux États-Unis ou

l’agence fédérale allemande pour l’environnement (Umweltbundesamt), utilisent de plus en plus dans

leurs publications la dénotation plus simple des PM en tant que fraction particulaire de diamètre

inférieur ou égal à 10 µm. Cet écart par rapport à la définition « officielle » complexe mentionnée ci-

dessus n’ayant pas un impact significatif sur l’efficacité d’élimination des particules des éléments

filtrants, cette définition simplifiée des PM , PM et PM est utilisée dans les documents ISO 16890.

10 2,5 1

Dans le cadre de la série de normes ISO 16890, le terme «particules en suspension» décrit une fraction

granulométrique de l’aérosol naturel (particules liquides et solides) en suspension dans l’air ambiant.

Le symbole ePM représente l’efficacité d’un dispositif d’épuration d’air pour des particules ayant un

diamètre optique compris entre 0,3 µm et x µm. Les plages granulométriques suivantes sont utilisées

dans la série de normes ISO 16890 pour les valeurs d’efficacité mentionnées:

Tableau 1 — Plage de dimensions des diamètres optique de particule pour la définition des

efficacités, ePM
Efficacité Plage de dimensions
ePM 0,3 ≤ × ≤ 10
ePM 0,3 ≤ × ≤ 2,5
2,5
ePM 0,3 ≤ × ≤ 1

Les filtres à air de ventilation générale sont largement utilisés dans les applications de chauffage, de

ventilation et de conditionnement d’air des bâtiments. Dans cette application, les filtres à air ont une

influence significative sur la qualité de l’air intérieur et donc sur la santé des personnes, en réduisant la

concentration de particules en suspension. Pour permettre aux ingénieurs de conception et au personnel

de maintenance de choisir les types de filtre appropriés, le commerce international et les fabricants

sont intéressés par une méthode d’essai et de classification commune et bien définie des filtres à air

en fonction de leur efficacité vis-à-vis des particules, notamment en ce qui concerne l’élimination

des particules en suspension. Les normes régionales actuelles appliquent des méthodes d’essai et de

classification totalement différentes ne permettant pas de comparaison entre elles et constituant donc

une entrave au commerce mondial de produits courants. De plus, les normes industrielles actuelles

ont des limites connues et génèrent des résultats qui sont souvent très éloignés des performances

des filtres en service, c’est-à-dire surestimant l’efficacité d’élimination des particules de nombreux

produits. Dans cette nouvelle série de normes ISO 16890, une approche totalement nouvelle du système

de classification est adoptée, donnant des résultats plus satisfaisants et plus significatifs par rapport

aux normes existantes.
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La série de normes ISO 16890 décrit l’équipement, les matériaux, les spécifications techniques,

les exigences, les qualifications et les modes opératoires permettant de produire des données de

performance en laboratoire et une classification de l’efficacité fondée sur l’efficacité spectrale mesurée

convertie dans un rapport de classement basé sur les particules en suspension (ePM).

Conformément à la série de normes ISO 16890, les éléments filtrants sont évalués en laboratoire

par leur capacité à éliminer les particules d’aérosol exprimée en valeurs d’efficacité ePM , ePM et

1 2,5

ePM . Ces éléments filtrants peuvent ensuite être classés selon les modes opératoires définis dans

cette partie de l’ISO 16890. L’efficacité d’élimination des particules de l’élément filtrant est mesurée

en fonction de la taille des particules dans la plage de 0,3 µm à 10 µm, sur un élément filtrant non

chargé et non conditionné selon les modes opératoires définis dans l’ISO 16890-2. Après l’essai

d’efficacité d’élimination des particules initial, l’élément filtrant est conditionné selon les modes

opératoires définis dans l’ISO 16890-4 et l’efficacité d’élimination des particules est à nouveau mesurée

sur l’élément filtrant conditionné. Cela est réalisé afin d’obtenir des informations sur l’intensité de

tout mécanisme d’élimination électrostatique qui peut être associé ou non à l’élément filtrant soumis

à essai. L’efficacité moyenne du filtre est déterminée en calculant la moyenne entre l’efficacité initiale

et l’efficacité conditionnée pour chaque plage de dimensions. L’efficacité moyenne est utilisée pour

calculer les efficacités ePM en pondérant ces valeurs par la distribution granulométrique standardisée

et normalisée de la fraction correspondante de l’aérosol ambiant. Lorsque les filtres soumis à essai

selon la série de normes ISO 16890 sont comparés, les valeurs d’efficacité spectrale doivent toujours

être comparées selon la même classe ePM (par exemple, ePM d’un filtre A avec ePM d’un filtre B). La

x 1 1

capacité de colmatage et l’efficacité gravimétrique initiale d’un élément filtrant sont déterminées selon

le mode opératoire défini dans l’ISO 16890-3.
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NORME INTERNATIONALE ISO 16890-1:2016(F)
Filtres à air de ventilation générale —
Partie 1:
Spécifications techniques, exigences et système de
classification fondé sur l’efficacité des particules en
suspension (ePM)
1 Domaine d’application

La présente partie de l’ISO 16890 établit un système de classification de l’efficacité des filtres à air

de ventilation générale, basé sur les particules en suspension (PM). Elle donne également une vue

d’ensemble des modes opératoires d’essai et spécifie les exigences générales relatives à l’évaluation

et au marquage des filtres, ainsi qu’à la documentation des résultats d’essai. Elle est destinée à être

utilisée conjointement avec l’ISO 16890-2, ISO 16890-3 et ISO 16890-4.

La méthode d’essai décrite dans la présente partie de l’ISO 16890 est applicable pour des débits d’air

3 3 3 3 3 3

compris entre 0,25 m /s (900 m /h, 530 ft /min) et 1,5 m /s (5400 m /h, 3178 ft /min), en se référant

à un banc d’essai ayant une surface frontale nominale de 610 mm × 610 mm (24 inch × 24 inch).

L’ISO 16890 (toutes les parties) concerne les éléments filtrants de ventilation générale ayant une

efficacité ePM inférieure ou égale à 99 % lorsqu’ils sont soumis à essai selon les modes opératoires

définis dans l’ISO 16890-1, l’ISO 16890-2, l’ISO 16890-3 et l’ISO 16890-4. Les éléments filtrants ayant

une efficacité initiale plus importante sont évalués à l’aide d’autres méthodes d’essai applicable (voir

l’ISO 29463-1, l’ISO 29463-2, l’ISO 29463-3, l’ISO 29463-4 et l’ISO 29463-5).

Les éléments filtrants utilisés dans les épurateurs d’air ambiant portatifs sont exclus du domaine

d’application de la présente partie de l’ISO 16890.

Les résultats de performance obtenus conformément à l’ISO 16890 (toutes les parties) ne peuvent pas

être utilisés quantitativement pour prédire les performances en service, en ce qui concerne l’efficacité

et la durée de vie. Les autres facteurs ayant une influence sur les performances à prendre en compte

sont décrits dans l’Annexe A.
2 Références normatives

Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document

et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les

éventuels amendements).

ISO 15957, Poussières d’essai pour l’évaluation des équipements d’épuration d’air

ISO 16890-2, Filtres à air de ventilation générale — Partie 2: Mesurage de l’efficacité spectrale et de la

résistance à l’écoulement de l’air

ISO 16890-3, Filtres à air de ventilation générale — Partie 3: Détermination de l’efficacité gravimétrique et

de la résistance à l’écoulement de l’air par rapport à la quantité de poussière d’essai retenue

ISO 16890-4, Filtres à air de ventilation générale — Partie 4: Méthode de conditionnement afin de

déterminer l’efficacité spectrale minimum d’essai
ISO 29464:2011, Séparateurs aérauliques — Terminologie
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ISO 16890-1:2016(F)
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 29464 ainsi que les

suivants s’appliquent.
3.1 Efficacité gravimétrique et efficacité
3.1.1
efficacité gravimétrique

mesure de l’aptitude d’un filtre à éliminer une poussière d’essai normalisée présente dans l’air qui le

traverse, dans des conditions de fonctionnement données
Note 1 à l’article: Cette mesure est exprimée en pourcentage en masse.
3.1.2
efficacité gravimétrique initiale

rapport de la masse de la poussière d’essai normalisée retenue par le filtre à la masse de poussière

fournie après le premier cycle de chargement lors d’un essai de filtre
Note 1 à l’article: Cette mesure est exprimée en pourcentage en masse.
3.1.3
efficacité gravimétrique moyenne

rapport de la masse totale de poussière d’essai normalisée retenue par le filtre à la masse totale de

poussière fournie jusqu’à une pression différentielle d’essai finale
3.1.4
efficacité
fraction ou pourcentage d’un contaminant d’essai qui est éliminé par un filtre
3.1.5
efficacité spectrale

aptitude d’un dispositif d’épuration d’air à éliminer les particules d’une plage granulométrique ou d’une

taille spécifique

Note 1 à l’article: L’efficacité représentée graphiquement en fonction de la taille des particules (3.7.1) donne

l’efficacité spectrale en fonction de la taille des particules.
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.1.61]
3.1.6
efficacité des particules en suspension
ePM

efficacité (3.1.4) d’un dispositif d’épuration d’air réduisant la concentration en masse des particules

ayant un diamètre optique compris entre 0,3 µm et x µm
3.2
élément filtrant

structure constituée d’un matériau filtrant, de ses supports et de ses interfaces avec l’enveloppe du filtre

3.3
désignation d’un groupe

désignation d’un groupe de filtres répondant à certaines exigences par rapport à la classification

des filtres

Note 1 à l’article: La présente partie de l’ISO 16890 défini quatre groupes de filtres. Les désignations des groupes

sont «ISO grossier», «ISO ePM10», «ISO ePM2,5» et «ISO ePM1» telles que définies dans le Tableau 4.

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3.4 Débits d’air
3.4.1
débit d’air
volume d’air traversant le filtre par unité de temps
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.38]
3.4.2
débit nominal d’air
V,nom
débit d’air (3.4.1) spécifié par le fabricant
3.4.3
débit d’air d’essai
débit d’air (3.4.1) utilisé pour les essais
3.5 Particules en suspension
3.5.1
particules en suspension
particules solides et/ou liquides en suspension dans l’air ambiant
3.5.2
particules en suspension PM

particules en suspension (3.5.1) traversant une entrée de taille sélective avec une coupure d’efficacité à

50 % pour un diamètre aérodynamique de 10 μm
3.5.3
particules en suspension PM
2,5

particules en suspension (3.5.1) traversant une entrée de taille sélective avec une coupure d’efficacité à

50 % pour un diamètre aérodynamique de 2,5 μm
3.5.4
particules en suspension PM

particules en suspension (3.5.1) traversant une entrée de taille sélective avec une coupure d’efficacité à

50 % pour un diamètre aérodynamique de 1 μm
3.6
compteur de particules

dispositif permettant de détecter et de dénombrer les particules aériennes individuelles en suspension

dans l’échantillon d’air
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.27]
3.7 Taille et diamètre des particules
3.7.1
taille de particule
diamètre de particule

diamètre géométrique (sphérique, optique ou aérodynamique équivalent, selon le contexte) des

particules d’un aérosol
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.1.126]
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3.7.2
distribution granulométrique

présentation, sous forme de tableaux de valeurs ou de graphiques, des résultats expérimentaux obtenus

en utilisant une méthode ou un appareillage capable de mesurer le diamètre équivalent des particules

dans un échantillon ou capable de donner la proportion de particules pour laquelle le diamètre

équivalent se situe entre des limites définies
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.1.128]
3.8
résistance à l’écoulement de l’air
pression différentielle

différence de pression entre deux points dans un système de circulation d’air dans des conditions

spécifiées, notamment lorsqu’elle est mesurée aux bornes de l’élément filtrant (3.2)

3.9
capacité de colmatage

quantité de poussière d’essai normalisée retenue par le filtre à la pression différentielle d’essai finale

4 Symboles et abréviations
A Efficacité gravimétrique initiale, %
d Diamètre de particule à la limite inférieure d’une plage granulométrique i, µm
d Diamètre de particule à la limite supérieure d’une plage granulométrique i, µm
i+1
Diamètre géométrique moyen d’une plage granulométrique i, µm
Δd Largeur d’une plage granulométrique de diamètre de particule i, µm

Δlnd Largeur logarithmique d’une plage granulométrique de diamètre de particule i; ln est le

logarithme népérien de base e, où e est une constante irrationnelle et transcendante

approximativement égale à 2,718 281 828
Δlndd=−ln lndd= ln(/ d ) , sans dimension
ii++11ii i
d Taille de particule médiane de la distribution log-normale, µm

E Efficacité spectrale initiale pour la plage granulométrique i de l’élément filtrant non traité

et non chargé, % (égale aux valeurs d’efficacité E de l’élément filtrant non traité résultant

de l’ISO 16890-2)

E Efficacité spectrale pour la plage granulométrique i de l’élément filtrant après une étape de

D,i

conditionnement artificiel, % (égale aux valeurs d’efficacité E de l’élément filtrant résultant

de l’ISO 16890-2 après qu’une étape de conditionnement ait été menée selon l’ISO 16890-4)

E Efficacité spectrale moyenne pour la plage granulométrique i, %
A,i

ePM Valeur d’efficacité minimum, avec x = 1 µm, 2,5 µm ou 10 µm, de l’élément filtrant condi-

x,min
tionné, %
ePM Efficacité avec x = 1 µm, 2,5 µm ou 10 µm, %
q (d) Distribution en volume des particules individuelles, sans dimension
Q (d) Distribution en volume des particules cumulées, sans dimension
σ Écart-type de la distribution log-normale
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ISO 16890-1:2016(F)
y Rapport de mélange de la distribution granulométrique bimodale
ASHRAE American Society of Heating Refrigeration and Air Conditioning Engineers
CEN Comité Européen de Normalisation
5 Spécifications et exigences techniques
5.1 Généralités

L’élément filtrant doit être conçu ou marqué pour un sens d’écoulement de l’air de manière à empêcher

tout montage incorrect.

Le filtre doit être conçu de sorte qu’une fois correctement monté dans le conduit de ventilation, aucune

fuite ne se produise le long du bord d’étanchéité. Si, pour quelle que raison que ce soit, les dimensions

ne permettent pas de soumettre à essai un filtre dans des conditions d’essai normalisées, il est permis

d’assembler deux filtres, ou plus, du même type ou modèle, à condition qu’il n’y ait aucune fuite dans la

configuration de filtre résultante.
5.2 Matériau

L’élément filtrant doit être composé d’un matériau approprié capable de résister à l’usage normal et à

une exposition aux températures, niveaux d’humidité et environnements corrosifs susceptibles d’être

rencontrés.

L’élément filtrant doit être conçu de manière à résister aux contraintes mécaniques susceptibles d’être

rencontrées en usage normal.
5.3 Débit nominal d’air

L’élément filtrant doit être soumis à essai au débit nominal d’air pour lequel le filtre a été conçu par le

fabricant.

Toutefois, de nombreux organismes nationaux et associatifs utilisent un débit nominal d’air de

3 3 3

0,944 m /s (2000 ft /min ou 3400 m /h) pour la classification ou l’évaluation des filtres à air ayant une

surface frontale nominale de 610 mm × 610 mm (24 inch × 24 inch). Par conséquent, si le fabricant ne

spécifie pas de débit nominal d’air, le filtre doit être soumis à essai à 0,944 m /s. La vitesse d’écoulement

de l’air associée à ce débit d’air est de 2,54 m/s (500 ft/min).
5.4 Résistance à l’écoulement de l’air

La résistance à l’écoulement de l’air (pression différentielle) dans l’élément filtrant est enregistrée au

débit d’air d’essai, comme décrit de manière détaillée dans l’ISO 16890-2.

5.5 Courbes d’efficacité spectrale (efficacité spectrale en fonction de la taille des

particules)

La courbe d’efficacité spectrale initiale E de l’élément filtrant non chargé et non conditionné en fonction

de la taille des particules est mesurée au débit d’air d’essai conformément à l’ISO 16890-2.

La courbe d’efficacité spectrale E de l’élément filtrant après une étape de conditionnement artificiel

D,i

définie dans l’ISO 16890-4 est déterminée en fonction de la taille des particules conformément à

l’ISO 16890-2.
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ISO 16890-1:2016(F)
5.6 Efficacité gravimétrique

L’efficacité gravimétrique initiale, la résistance à l’écoulement de l’air en fonction de la masse de

poussière d’essai retenue et la capacité de colmatage sont déterminées conformément à l’ISO 16890-3

en utilisant la poussière d’essai L2 telle que spécifiée dans l’ISO 15957.
6 Méthodes et modes opératoires d’essai

Les spécifications techniques du (des) banc(s) d’essai, les conditions d’essai associées, les aérosols

d’essai et la poussière d’essai normalisée utilisés dans le cadre de la présente partie de l’ISO 16890

sont décrits de manière détaillée dans l’ISO 16890-2, l’ISO 16890-3 et l’ISO 16890-4. L’essai complet

selon la présente partie de l’ISO 16890 comprend les étapes indiquées ci-après, qui doivent toutes être

réalisées avec le même échantillon de filtre d’essai dans les mêmes conditions d’essai et au même débit

d’air d’essai:

a) mesurer la résistance à l’écoulement de l’air en fonction du débit d’air selon l’ISO 16890-2;

b) mesurer la courbe d’efficacité spectrale initiale E de l’élément filtrant non chargé et non conditionné

en fonction de la taille des particules conformément à l’ISO 16890-2;

c) effectuer une étape de conditionnement artificiel conformément à l’ISO 16890-4;

d) mesurer la courbe d’efficacité spectrale E de l’élément filtrant conditionné en fonction de la taille

D,i

des particules conformément à l’ISO 16890-2, qui est égale à l’efficacité spectrale minimum d’essai;

e) calculer les efficacités ePM telle
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.