ISO 11771:2010
(Main)Air quality — Determination of time-averaged mass emissions and emission factors — General approach
Air quality — Determination of time-averaged mass emissions and emission factors — General approach
ISO 11771:2010 specifies a generic method for the determination and the reporting of time-averaged mass emissions from a specific installation or of a family of installations (or common source type), using data collected by measurements, and by establishing: mass emission rates by the simultaneous measurement of concentration and gas flow, using standardized manual or automatic methods, and also the estimation of the uncertainty of the measurements; time-averaged mass emission rates using time series of mass emission rate values, their uncertainty characteristics, and also the determination of the expanded uncertainty of the average; time-averaged emission factors for a specific installation or of a family of installations and their associated uncertainty characteristics; a quality management system to assist the process of inventory quality assurance and verification. ISO 11771:2010 is applicable to the determination of emission factors for stationary sources including emissions from industrial processes where calculation from fuel and raw material is not practical, for greenhouse gases, and air pollutants including fine particulate material. ISO 11771:2010 does not address compliance monitoring in the context of emission control regulations. ISO 11771:2010 requires the use of measurement-based methods and calculation-based methods that use measurement data. It covers the planning and execution of the measurement programme to collect data, selection of sampling methods, calculation of results, estimation of uncertainty, determination of emission factors, and the reporting of information in a form that enables users to apply them. ISO 11771:2010 specifies how to: generate time-averaged mass emission rate data of a known quality, for a defined period of time, and a documented set of operational conditions; generate complete data sets representative of a known time period (i.e. a calendar year) by filling gaps in mass emission rate data series and combining data sets numerically; calculate emission factors for a known time period; calculate time-averaged emission factors of a known quality for a known source type. The measurement of emissions from vehicular, area or fugitive sources is not specifically covered. However, ISO 11771:2010 can be used for quantification of emission factors for those sources provided that measurements of emissions are available. ISO 11771:2010 does not explicitly include measurement procedures that are fully described in the referenced standards. Neither does it provide advice on the generation of activity statistics. ISO 11771:2010 is compatible with ISO 14064-1 and ISO 14064-3.
Qualité de l'air — Détermination de la moyenne temporelle des émissions massiques et des facteurs d'émission — Approche générale
L'ISO 11771:2010 spécifie une méthode générique pour la détermination des émissions massiques moyennées dans le temps émises par une installation spécifique ou une famille d'installations (ou un type de source commune), à l'aide de données collectées par des mesurages et en établissant les taux d'émission massique grâce au mesurage simultané de la concentration et du débit de gaz, à l'aide de méthodes normalisées manuelles ou automatiques, ainsi que l'estimation de l'incertitude relative aux mesurages, les taux d'émission massique moyennés dans le temps à l'aide de séries temporelles de valeurs de taux d'émission massique, des caractéristiques de leur incertitude ainsi que de la détermination de l'incertitude élargie de la moyenne, les facteurs d'émission moyennés dans le temps relatifs à une installation spécifique ou à une famille d'installations ainsi que les caractéristiques de l'incertitude qui leur est associée et un système de management de la qualité destiné à assister le processus de vérification et d'assurance de la qualité de l'inventaire. L'ISO 11771:2010 s'applique à la détermination des facteurs d'émission provenant de sources fixes, y compris en ce qui concerne les émissions provenant de processus industriels où le calcul à partir des combustibles et des matières premières s'avère difficile à faire, des gaz à effet de serre et des polluants de l'air, y compris les particules fines. L'ISO 11771:2010 ne traite pas du contrôle de la conformité aux réglementations applicables au contrôle des émissions. L'ISO 11771:2010 implique l'utilisation de méthodes fondées sur le mesurage et sur des calculs utilisant des données du mesure. Elle traite de la planification et de l'exécution du programme de mesure afin de recueillir des données, choisir les méthodes d'échantillonnage, calculer les résultats, estimer l'incertitude, déterminer les facteurs d'émission et consigner les informations sous forme d'un rapport permettant aux utilisateurs de les appliquer. L'ISO 11771:2010 spécifie comment générer des données relatives aux taux d'émission massique moyennés dans le temps, d'une qualité connue, pour une période de temps définie et un ensemble documenté de conditions de fonctionnement, comment générer des ensembles de données complets représentatifs d'une période de temps connue (c'est-à-dire une année calendaire) en comblant les écarts dans les séries de données sur les taux d'émission massique et en combinant numériquement les ensembles de données, comment calculer des facteurs d'émission pendant une période de temps donnée et comment calculer les facteurs d'émission moyennés dans le temps d'une qualité connue pour un type de source connu. Le mesurage des émissions depuis des sources mobiles, étendues ou diffuses n'est pas spécifiquement abordé. Cependant, l'ISO 11771:2010 peut être utilisée afin de quantifier les facteurs d'émission relatifs à ces sources à condition que les mesurages des émissions soient disponibles. L'ISO 11771:2010 n'inclut pas de manière explicite les modes opératoires de mesure dont la description complète figure dans les normes publiées indiquées dans les Références normatives ou dans la Bibliographie. Elle ne fournit aucun conseil relatif à la production de statistiques d'activité.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11771
First edition
2010-12-15
Air quality — Determination of time-
averaged mass emissions and emission
factors — General approach
Qualité de l'air — Détermination de la moyenne temporelle des
émissions massiques et des facteurs d'émission — Approche générale
Reference number
©
ISO 2010
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Terms and definitions .2
3 Symbols and abbreviated terms .3
4 Principle .3
5 Determination of mass emission rates .4
5.1 Planning .4
5.2 Measurements .5
5.3 Calculation of mass emission rates .6
5.4 Determination of time-averaged mass emission rates.7
5.5 Uncertainty estimation.7
6 Activity data .9
6.1 Collection of activity data.9
6.2 Activity data uncertainty.9
7 Determination of time-averaged mass emission factors .10
7.1 General .10
7.2 Calculating the time-averaged emission factor .10
7.3 Uncertainty of the time-averaged emission factor.10
7.4 Aggregating emission factors.11
7.5 Uncertainty estimation of aggregates of emission factors.11
8 Quality management system requirements.11
9 Reporting.12
9.1 General .12
9.2 Test report.12
Annex A (normative) Minimum requirements for the measurement plan.13
Annex B (informative) Example of uncertainty estimation.16
Annex C (informative) Data manipulation.21
Bibliography.22
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 11771 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee
CEN/TC 264, Air quality, in collaboration with Technical Committee ISO/TC 146, Air quality, Subcommittee
SC 4, General aspects, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN
(Vienna Agreement).
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Introduction
This Intenational Standard describes the measurement procedures necessary to determine the mass
emission of substances from stationary sources. Empirically generated data are necessary to determine the
uncertainty that can be associated with a stated result and to enable the verification of emission measurement
reports.
This Intenational Standard also describes the measurement procedures necessary to determine emission
factors. An emission factor is a value that relates the quantity of a pollutant released with an activity
associated with the release of that pollutant. Emission factors are useful when the operational conditions and
time period for which they are representative is known.
Emission factors are used to calculate and report mass emissions for both emission inventory and non-
inventory uses. Inventory uses can include:
⎯ emission trading;
⎯ compiling polluting release and transfer registers;
⎯ air quality modelling;
⎯ air quality management;
⎯ compliance with national emission limits.
Non-inventory uses can include:
⎯ developing site-specific emission estimates;
⎯ developing control strategies;
⎯ risk assessments;
⎯ deciding appropriate permit limits.
The most commonly used methodology for compiling an emission inventory is to combine information on the
extent to which an activity takes place (quantified by activity data a) with representative values of the
emissions or removals per unit activity, called emission factor F. The basic equation providing the emission as
&
a mass emission rate m is given by
&
m = aF
The basic equation can be modified in some circumstances to include, for instance, emission reduction
efficiency (abatement) factors.
NOTE 1 Countries compiling inventories for reporting emissions under international agreements use methodologies
agreed upon by convention {e.g. UN FCCC, UN ECE Long-range Transboundary Air Pollution (Reference [31]), or the
UN ECE Aarhus Convention}. A common feature of all these conventions is a requirement to use good practice
methodologies when estimating and reporting emissions. This is particularly important when providing emission estimates
for base year emission inventories used in policy instruments. Good practice is usually taken to mean the use of
procedures that ensure inventories are accurate (i.e. without bias) in the sense that they are systematically neither over-
nor underestimates so far as can be judged, and that uncertainties are reduced so far as possible. Good practice guidance
does not usually specify how to establish emission factors or what information should be reported and be available to
allow broad application of emission factors. It is the goal of this International Standard to close this gap, to increase the
quality of emission inventories and to improve efficiency.
Emission factors published in most compilations typically are:
⎯ arithmetic averages of available source emission measurement data;
⎯ based on a limited number of emission measurements;
⎯ representative of a restricted period of process operating time;
⎯ representative of a limited range of process operating conditions;
⎯ representative of a limited sample of process units commonly used.
Emission factors are numerical estimates with uncertainties that can include systematic and random
components, e.g. measurement uncertainty, fluctuations in pollutant emission control efficiency, and variability
in process operation. The numerical uncertainty associated with a particular emission factor, for a single
source, can be estimated provided that there is sufficient, high quality, source test data to estimate statistically
the underlying variability of the more important influencing factors. Uncertainty also arises from the use of an
emission factor applicable to one activity, process, technology or installation being used to represent a
situation for which it is unsuitable. In many cases, it is not possible to quantify the uncertainty introduced
through inappropriate use of emission factors, and this situation is discouraged.
Emission factors should be used with caution. Alternative means exist for estimating emissions that can be
more appropriate under some circumstances.
A material balance can provide an adequate quantification of emissions in situations where a high percentage
of material is lost to the atmosphere (e.g. carbon and sulfur in fuel, solvent loss in an uncontrolled coating
process). Material or mass balance determinations can also account for fugitive emissions not easily
measured otherwise. In contrast, material balances may be inappropriate where material is consumed or
chemically combined in the process, or where losses to the atmosphere are a small portion of the total
process throughput.
Data from frequent and representative source-specific emissions measurements or continuous emission
monitoring systems can provide measures of actual pollutant emissions from a source.
Site-specific measurement data from a limited number of emissions measurements, while improving the
certainty of the emission data, represent only the conditions existing at the time of the testing or monitoring.
To improve the estimate of longer-term (e.g. daily, monthly, yearly) emissions, conditions under which tests
occur should be representative of the source's expected range of operations.
NOTE 2 Even in the absence of representative source-specific data, emission information from process control
technique and abatement system vendors, particularly emission performance guarantees or emission measurement data
from similar equipment can still be a better source of information than source-category emission factors.
This International Standard requires the use of supporting standards not all of which are yet available.
vi © ISO 2010 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 11771:2010(E)
Air quality — Determination of time-averaged mass emissions
and emission factors — General approach
1 Scope
This International Standard specifies a generic method for the determination and the reporting of time-
averaged mass emissions from a specific installation or of a family of installations (or common source type),
using data collected by measurements, and by establishing:
⎯ mass emission rates by the simultaneous measurement of concentration and gas flow, using
standardized manual or automatic methods, and also the estimation of the uncertainty of the
measurements;
⎯ time-averaged mass emission rates using time series of mass emission rate values, their uncertainty
characteristics, and also the determination of the expanded uncertainty of the average;
⎯ time-averaged emission factors for a specific installation or of a family of installations and their associated
uncertainty characteristics;
⎯ a quality management system to assist the process of inventory quality assurance and verification.
This International Standard is applicable to the determination of emission factors for stationary sources
including emissions from industrial processes where calculation from fuel and raw material is not practical, for
greenhouse gases, and air pollutants including fine particulate material. This International Standard does not
address compliance monitoring in the context of emission control regulations.
This International Standard requires the use of measurement-based methods and calculation-based methods
that use measurement data. It covers the planning and execution of the measurement programme to collect
data, selection of sampling methods, calculation of results, estimation of uncertainty, determination of
emission factors, and the reporting of information in a form that enables users to apply them. This
International Standard specifies how to:
⎯ generate time-averaged mass emission rate data of a known quality, for a defined period of time, and a
documented set of operational conditions;
⎯ generate complete data sets representative of a known time period (i.e. a calendar year) by filling gaps in
mass emission rate data series and combining data sets numerically;
NOTE 1 Time series data can be available for only a limited elapsed period (i.e. weeks, months, or years) and can be
available only for a discrete process whereas inventories can be necessary which average over a different period (i.e. for a
calendar year).
⎯ calculate emission factors for a known time period;
⎯ calculate time-averaged emission factors of a known quality for a known source type.
The measurement of emissions from vehicular, area or fugitive sources is not specifically covered. However,
this International Standard can be used for quantification of emission factors for those sources provided that
measurements of emissions are available.
NOTE 2 Emission fluxes from fugitive and area sources can be directly measured using optical open-path techniques.
The results from these measurements can be treated in an analogous way to the measurements described in this
International Standard to determine time-averaged emissions and emission factors.
This International Standard does not explicitly include measurement procedures that are fully described in the
referenced standards. Neither does it provide advice on the generation of activity statistics.
[5] [6]
This International Standard is compatible with ISO 14064-1 and ISO 14064-3 .
2 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
2.1
emission factor
ratio of the rate at which an air pollutant is emitted as a result of some activity, to the rate of that activity
[2]
NOTE 1 Adapted from ISO 4225:1994 , 3.31.
EXAMPLE The mass, in kilograms, of particulate emitted per tonne of coal burned, the mass, in kilograms, of NO
x
per tonne of clinker produced in a country per year, or the mass, in tonnes, of CO emitted per megajoule of energy
produced.
NOTE 2 Since data are usually derived for a limited range of operating conditions or periods, the conditions or periods
over which an emission factor can be considered typical or applicable are needed (see 5.2.2).
NOTE 3 Emissions refer to the set of individual substances that are emitted.
NOTE 4 An emission factor differs from a mass emission rate, the latter has specific dimensions of mass divided by
time.
2.2
good practice
set of procedures intended to ensure that reported emissions are accurate (i.e. without bias) in the sense that
they are systematically neither over- nor underestimates as far as can be judged, and that uncertainties are
reduced as far as possible
2.3
measurand
particular quantity subject to measurement
[3]
[ISO 9169:2006 , 2.1.11]
2.4
measurement system
complete set of measurement instrumentation and associated equipment used for the determination of a
specified measurand
2.5
measurement plan
document describing the data collection methodology to be used for a particular installation, the type and
quantity of data to be collected, the data processing, the quality system to be adopted, and the processes to
be used to estimate measurement uncertainty
NOTE The measurement plan describes any provisions specific either to periodic determinations of mass emissions
or emission factors by a test laboratory or to continuous mass flow measurements made by the operator of an installation.
2.6
test
technical operation that consists of the determination of one or more characteristics of a given product,
process or service in accordance with a procedure
NOTE 1 For emission measurements, a test consists of series of measurements of one measurand or of combined
measurements of several measurands.
NOTE 2 A valid test is often specified as a number of measurements (usually not less than three) that is indicative of
the process emission under observation.
2 © ISO 2010 – All rights reserved
3 Symbols and abbreviated terms
AMS automated measuring system
A cross-sectional area of the sampling plane
a activity data
ea() sensitivity coefficient of the time-averaged activity rate
&
em() sensitivity coefficient of the time-averaged mass emission rate
F emission factor
&
m mass emission rate
p confidence level
U (y) expanded uncertainty of a measurand y at confidence level p
p
ua() uncertainty of the time-averaged activity rate
&
um() uncertainty of the time-averaged mass emission rate
u(y) standard uncertainty of a measurand y
&
V volume flow rate
v flue gas velocity
y measurand
γ mass concentration
m
4 Principle
&
The mass emission rate, m , is calculated by multiplying a measured (or calculated) mass concentration, γ ,
m
&
by a measured (or calculated on the basis of measurements) volume flow rate, V , of the flue gas, with both
being representative of the same period of time and calculated for the same reference conditions (temperature,
pressure, water vapour and oxygen content), by Equation (1):
&
&
m = γ V (1)
m
The time-averaged emission factor, F, of a measured component is generated by dividing the mass emission
&
rate, m , of the activity by a measure of the activity associated with the release (activity data a), with both the
mass emission rate and the activity data being representative of the same period of time. The basic equation
used is given by Equation (2):
&
m
F= (2)
a
Time-averaged emission factors are calculated by dividing suitably averaged mass emission rates by a
measure of the activity rate representative of the same time period. Time-averaged mass emission rates and
emission factors are quoted with the associated relevant information that describes the operational conditions
and time period for which they are representative.
The determination of the relevant measured input quantities for the calculation requires a documented
measurement plan.
The uncertainty of the mass emission rate and emission factors is determined by estimating the uncertainty of
both the measurement and the activity data.
NOTE Annex B provides additional information on the principles fundamental to ensuring that mass emission data
reported for inventory purposes give a true and fair account.
5 Determination of mass emission rates
5.1 Planning
5.1.1 General
Before data collection commences, prepare a measurement plan that specifies the minimum data quality
requirements. The measurement plan shall also include:
a) measurement objectives including data quality objectives;
b) data collection and measurement methods to be used;
c) type, quality, and quantity of data to be collected;
d) data-processing procedures to be used to determine the time-averaged mass emission, emission factors
and associated uncertainties;
e) quality management system requirements;
f) any associated procedures that can be required to ensure that data quality meets the specified data
quality objectives;
g) reporting procedures.
The details that shall be included in the measurement plan are listed in Annex A.
[12]
NOTE General guidance on the measurement plan is available, e.g. in EN 15259 .
5.1.2 Type and quantity of data to be collected
Emission data and activity data, if required, shall be collected over the time period specified in the
measurement objective. The data shall conform to the uncertainty requirements, the other data quality
requirements specified in the quality management system, and the data-processing procedures to be used, as
specified in the measurement plan.
NOTE 1 The time period for mass emissions is typically 6 months or a year. The time period over which emission
factors are determined can depend on the time period of available activity data.
Take measurements for a known time period when the installation is operating within the known operational
bounds set in the measurement plan.
The measurements should be made at measurement sites where the data are representative of the normal
variation of the installation or process emission. The documentation accompanying the monitoring plan should
indicate how the minimum number of sampling points to be used for each parameter measured is to be
decided and how these are to be selected.
When determining the concentration of a measured component for a known time interval (i.e. by periodic
measurement), also measure the volume flow rate or any associated measurands necessary to compute the
mass emission rate.
NOTE 2 The time interval can be regular (e.g. once per month) or irregular. Measurands can include the amount,
quantity or physical property of an emission. Measurements for less than 24 h are usually made using portable equipment.
When employing an automatic measurement method for the measurand, the flue gas velocity or any
associated measurements should also be made using an automated measurement system. The uncertainty,
data capture rate, and minimum time coverage shall conform to the data quality requirements of the
measurement plan.
4 © ISO 2010 – All rights reserved
5.1.3 Source description data
Information shall be collected describing the operational conditions and the time period, for which the emission
rate is representative. This shall be clearly documented (see A.3).
5.2 Measurements
5.2.1 General
Perform the required measurements of the components used for the determination of mass flow rate using
national or International Standards that enable the determination of the uncertainty that can be associated
with a stated result and to enable the verification of emission reports. If this requires the use of supporting
standards that are not yet available, 5.2.2 and 5.2.4 should be regarded as informative.
Clear and unambiguous instructions shall be provided for measurement personnel.
5.2.2 Determination of the mass concentration
Determine the mass concentration, γ , of the measured component in the flue gas over the sampling duration
m
specified in the measurement plan.
NOTE 1 The measurement plan can specify periodic or continuous measurements. Typical sampling durations are
30 min or 1 h. Continuous measurements can require averaging of the measured signals over the sampling duration
specified in the measurement plan.
Sampling shall be representative of the specified sampling duration taking into account the likely variability of
the process.
The measurement methods used shall have known performance characteristics.
A sufficient number of samples shall be taken to ensure that the mass concentration, γ , meets the data
m
quality objective.
NOTE 2 The performance characteristics of the method necessary to estimate the measurement uncertainty of the
result include repeatability, reproducibility, detection limit, measurement range, and cross-sensitivity. Suitable
measurement methods have been field tested to determine their performance characteristics and the expanded
uncertainty to be expected with their use — typically at the 95 % confidence level. Some International Standards,
European Standards or suitable validated national standards can meet these criteria. A selection of International Standard
reference methods for the automated measurement of common pollutants is listed in the bibliography.
Automated measurement systems (AMS) should be operated under a quality system that assures they are
installed to measure emissions to air and are capable of meeting the uncertainty requirements of measured
values specified in the measurement plan.
[7]
NOTE 3 The capability of meeting uncertainty requirements can be demonstrated by application of ISO 14956 .
[11]
NOTE 4 EN 14181 describes the calibration of AMS.
Express the result as an average of the concentration over the sampling duration specified in the
measurement plan.
5.2.3 Determination of temperature, pressure, humidity, and oxygen
Determine temperature, pressure, humidity (moisture) and oxygen, if required, using standardized
measurement methods. Sampling shall be in the same sampling plane and in close proximity to, but not
interfering with, that used for the determination of the mass concentration and gas velocity. The
measurements shall be representative of the time period of the mass concentration measurement.
NOTE Suitable standardized determinations of temperature, pressure, humidity, and oxygen are listed in the
Bibliography.
5.2.4 Measurement of the volume flow rate
&
Determine the volume flow rate, V, by use of a standardized measurement method or by a validated
calculation procedure based on fuel composition, measured fuel amount, and measured oxygen
concentration.
The volume flow rate shall be determined for the sampling plane used for the determination of the mass
concentration.
NOTE 1 This can be achieved by measuring the flue gas velocity, v, or oxygen concentration in the same sampling
plane and in close proximity to, but not interfering with, that used for the determination of the mass concentration.
The velocity or oxygen measurement shall be representative of the time period of the mass concentration
measurement.
[28] [28] [28] [28] [29]
NOTE 2 EPA Methods 2 , 2G , 2F , 2H , and Conditional Test Method-041 are applicable methods for gas
velocity measurement. These methods can be used to measure unadjusted velocity, yaw-adjusted velocity, yaw and pitch
angle-adjusted velocity, wall effects in circular stacks or ducts, and wall effects in rectangular stacks or ducts, respectively.
Combination methods, e.g. 2GH or 2FH can also be used. For discontinuous methods, type L Pitot tubes, as described in
[1]
ISO 3966:2008 , Annex A can be used. Alternatively, other measurement devices (e.g. type S Pitot tube) can also be
used, provided that they are calibrated against standardized Pitot tubes.
The cross-sectional area, A, of the sampling plane shall be determined with known uncertainty.
The volume flow rate is the product of the flue gas velocity and the cross sectional area, A, of the sampling
plane at its point of measurement as given by Equation (3):
&
V = vA (3)
5.3 Calculation of mass emission rates
&
Calculate the mass concentration, γ , of the measured component in the flue gas and the volume flow rate, V ,
m
at the same conditions of temperature, pressure, and humidity.
If required by the measurement plan, the mass concentration and the volume flow rate shall be corrected to
the same reference conditions for the oxygen or carbon dioxide content specified.
NOTE 1 The use of common standardized conditions enables the volume-based concentration values and
corresponding volume flow rates to be multiplied together without the introduction of bias.
The results shall be expressed in SI units.
Calculate the mass emission rate by multiplying the mass concentration of the measured component in the
flue gas by the associated volume flow rate of the flue gas according to Equation (4):
&
m& = γ V (4)
m
NOTE 2 Mass emission rates related to the sampling duration of the mass concentration measurement are called
“short-term averages” in the following.
NOTE 3 When, in the course of periodic or manual measurement, a series of tests has been made under similar
process operating conditions, as specified in the measurement plan, the results can be averaged and the result can be
taken to be representative of the time period of the measurement sequence as a whole.
When using automated continuous measurement, the mass emission rate shall be generated continuously
and recorded as a time series of fixed period averages. The time series may be averaged and the result taken
to be representative of the time period of the measurement sequence as a whole.
NOTE 4 For most processes, hourly or half hourly averaging is suitable.
6 © ISO 2010 – All rights reserved
5.4 Determination of time-averaged mass emission rates
Average the mass emission rates over the averaging period specified in the measurement plan.
NOTE 1 Mass emission rates averaged over the averaging period specified in the measurement plan are called “long-
term averages” in the following.
When using periodic or manual measurement, a number of tests may be averaged over a longer time period
provided that they conform to 5.2 and the uncertainty criteria as specified in the measurement plan are met.
When using an automated continuous measurement system, the time-averaged mass emission rate is the
simple arithmetic average of the time resolved mass emission rates (e.g. half hourly) for the periods when the
process was within the operational criteria specified in the measurement plan.
Record the installation process conditions for which the derived value is applicable and document the
proportion of time during the averaging period for which the installation was operating outside the criteria
specified in the measurement plan (see 5.1.2 and Annex A).
Record the derived value of the averaged mass emission rate in SI units. The value may, in addition to SI
units, be reported in superseded units, provided it is made clear that the superseded units are given for
information only.
NOTE 2 The mass emission rate data can be obtained by continuous or intermittent monitoring by means of a specified
measuring system. The uncertainty of the time average depends on both the uncertainty of the measurement results and
[4]
the uncertainty due to incomplete time coverage of the data set arising from missing data. ISO 11222 can be used to
calculate the additional uncertainty, due to incomplete time coverage, of the mean value of a mass emission rate obtained
[4]
from a series of measurements. ISO 11222 is applicable only when the time series data used are representative of the
temporal structure of the emission as a whole.
5.5 Uncertainty estimation
5.5.1 General
The uncertainty of the mass emission rate of a measured component shall be determined in accordance with
[10]
the general principles of ISO/IEC Guide 98-3:2008 .
The determination of the uncertainty of short-term averages of the mass emission rate requires:
⎯ establishment of a suitable model equation describing the whole measurement process and the
relationship between the input quantities used to calculate the mass emission rate;
⎯ determination of the variance equation describing the combination of the uncertainty contributions of the
individual input quantities by application of the law of uncertainty propagation to the model equation;
⎯ determination of the uncertainty of the input quantities;
⎯ calculation of the standard uncertainty of the mass emission rate;
⎯ determination of a coverage factor taking into account the number of degrees of freedom associated with
the individual uncertainty contributions and the level of confidence;
⎯ calculation of the expanded uncertainty of the mass emission rate.
The standard uncertainty and the associated number of degrees of freedom shall be available for the
measured input quantities used to calculate the mass emission rate by use of the model equation. Suitable
standard measurement methods for the input quantities have known uncertainties, which are often expressed
as repeatability and reproducibility in the field. If the mass emission rate is calculated from data collected
using non-standard methods, this information is often missing. The user shall determine the uncertainty of the
measurement methods used to measure the input quantities and shall verify the uncertainty by comparison
[9]
with documented values obtained e.g. during the validation of the measurement method. ISO 20988
provides guidance on the estimation of the uncertainty of air quality measurements, such as concentration and
volume flow measurements, and the associated number of degrees of freedom.
The estimation of the uncertainty of long-term averages of the mass emission rate shall be based on a model
equation, which includes the measurement induced uncertainty of the short-term averages and the additional
[4]
uncertainty due to incomplete coverage of the time period of the long-term average. ISO 11222 provides
guidance on the determination of the uncertainty of time averages of air quality measurements.
The model equation should address the time period of the long-term average, particularly with respect to the
calibration frequency of emission measuring equipment. For example, if continuous monitoring equipment is
[11]
calibrated following EN 14181 , then calibration is carried out with up to a 3 year time period, with annual
calibration checks, against a standard reference method. This calibration regime leads to a number of
uncertainty sources which can be considered systematic over a yearly emissions reporting period.
5.5.2 Standard uncertainty
The standard uncertainty of short-term averages of the mass emission rate of a measured component shall be
calculated as the square root of the variance of the mass emission rate, which is given as the sum of the
variance contributions of the individual input quantities.
The standard uncertainty of long-term averages of the mass emission rate of a measured component shall
include the measurement-induced uncertainty and the uncertainty due to incomplete coverage of the
averaging period of the emission rate data.
NOTE 1 The mass emission rate data can be obtained by continuous or intermittent monitoring by means of a specified
measuring system. The uncertainty of the time average depends on both the uncertainty of the measurement results and
the uncertainty due to incomplete time coverage of the data set arising from missing data.
The random and systematic uncertainty components of the short-term averages have to be taken into account
[4]
when calculating the measurement-induced uncertainty of long-term averages (see e.g. ISO 11222 ).
NOTE 2 The uncertainty of the long-term average can not be calculated by summing the uncertainties of shorter time
periods divided by the square root of the number of these shorter time periods as this requires completely random
uncertainties.
NOTE 3 The uncertainty estimation for the long-term average requires the establishment of a model equation, which
allows the correct handling of random and systematic uncertainties.
For a time series of short-term averages of measured mass emission rates, the measurement induced
uncertainty of the long-term average may be taken to be the same as the uncertainty of the individual mass
emissions rates. This is equivalent to assuming that all uncertainty sources are systematic, which provides a
safe estimate of the measurement-induced uncertainty of the long-term average.
NOTE 4 The assumption that all uncertainties are systematic can be considered as a worst case scenario.
[4]
ISO 11222 can be used to calculate the additional uncertainty, due to incomplete time coverage, of the
average of a mass emission rate obtained from a series of measurements.
5.5.3 Expanded uncertainty
The expanded uncertainty of the mass emission rate, which is the dispersion of the range of values that could
reasonably be expected in practical situations, shall be determined by multiplying the standard uncertainty of
the mass emission rate by the coverage factor.
The coverage factor shall be determined as the value of the t-distribution for the effective number of degrees
of freedom of the standard uncertainty and the statistical confidence level specified in the measurement plan.
NOTE The level of confidence is typically 95 %.
8 © ISO 2010 – All rights reserved
The effective number of degrees of freedom of a standard uncertainty is calculated from the Welch-
[10] [9] [4]
Satterthwaite solution specified in ISO/IEC Guide 98-3:2008 . ISO 20988 and ISO 11222 provide
guidance on the calculation of the effective number of degrees of freedom.
For long-term averages, a coverage factor of two may be used provided that the average is calculated from at
least 30 short-term averages and the systematic part of the measurement-induced uncertainty is small
compared to the random part.
6 Activity data
6.1 Collection of activity data
Activity data to be determined in accordance with the specification in the measurement plan shall be selected
such that it complements the measured emission data. It should match as closely as possible the factors
prescribed in A.3.
When using measurement to generate activity rates, any flow meters, weighing equipment, counting devices
etc. that are used shall have known performance characteristics and be calibrated, maintained, and inspected
on a regular basis.
NOTE Activity data can include fuel use, raw material feed, or production data (area of surface coated, etc.).
Where the collection of additional information is specified in the measurement plan, such as for chemical
analysis, calorific value of fuels, raw materials or products being metered, this should be based on
representative sampling and analyses carried out by accredited laboratories.
Measurement equipment used to determine activity data should be subject to maintenance, calibration, and
inspection in accordance with operational procedures described in the quality system. Laboratories that are
[8]
accredited according to ISO/IEC 17025 for such activities should perform the test work. The guidance given
in 5.2.1 can be used for the measurement of activity data also.
When activity data are collected on a continuous basis, the proportion of time shall be recorded during which
metering equipment is operating outside the equipment performance criteria specified in the measurement
plan or when the data capture rate is reduced.
The measurement plan shall indicate how moisture and other measurements are to be taken if the fuel or raw
materials are not dry or if there are contaminants that could adversely affect the measurement process.
The measurement plan should also specify, for any process, the specific conversion and oxidation factors to
be determined and any other measurements necessary for that purpose (see e.g. Reference [34]). For
example, if the fuel or raw materials used are not dry, a moisture analysis may be necessary to determine the
dry fuel equivalence. Related measurements should be made simultaneously, or in such a way that ensures
the correct functional relationship between the variables being sampled, otherwise integrated flows or
emissions derived from the measurements are likely to be incorrect.
6.2 Activity data uncertainty
Determine the standard uncertainty of the activity data collected by measurement by combining the
measurement uncertainties of the individual measurements made.
Determine the expanded uncertainty of activity data derived from measurements, made according to 5.2, by
multiplying the standard uncertainty of the activity data by the coverage factor. The coverage factor shall be
determined as the value of the t-distribution for the effective number of degrees of freedom of the standard
uncertainty and the statistical confidence level specified in the measurement plan.
When activity data have not been calculated from measured data, the uncertainty should be estimated via a
process of expert judgment and the assumptions made should be fully documented.
7 Determination of time-averaged mass emission factors
7.1 General
Determine emission factors over a time period that is typical or applicable to the installation or process
emissions pertaining to the period covered by the available activity statistics or for the time period specified in
the measurement plan. Record and report the process operating conditions and time period over which an
emission factor can be considered typical.
NOTE 1 Many uses require emission factors to be representative of emissions over a calendar year.
NOTE 2 Mass emission rate data can be aggregated to create time series matching the time constant of the available
activity data provide
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11771
Première édition
2010-12-15
Qualité de l'air — Détermination de la
moyenne temporelle des émissions
massiques et des facteurs d'émission —
Approche générale
Air quality — Determination of time-averaged mass emissions and
emission factors — General approach
Numéro de référence
©
ISO 2010
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Termes et définitions .2
3 Symboles et abréviations .3
4 Principe .3
5 Détermination des taux d'émission massique .4
5.1 Planification .4
5.2 Mesurages.5
5.3 Calcul des taux d'émission massique.7
5.4 Détermination des taux d'émission massique moyennés dans le temps .7
5.5 Estimation de l'incertitude.8
6 Données d'activité.10
6.1 Collecte des données d'activité.10
6.2 Incertitude associée aux données d'activité .10
7 Détermination des facteurs d'émission massique moyennés dans le temps .11
7.1 Généralités .11
7.2 Calcul du facteur d'émission moyenné dans le temps.11
7.3 Incertitude du facteur d'émission moyenné dans le temps.11
7.4 Totalisation des facteurs d'émission .12
7.5 Estimation de l'incertitude des facteurs d'émission totaux.12
8 Exigences relatives au système de management de la qualité.12
9 Rapport.13
9.1 Généralités .13
9.2 Rapports d'essai.13
Annexe A (normative) Exigences minimales relatives au plan de mesure.14
Annexe B (informative) Exemple d'estimation de l'incertitude .17
Annexe C (informative) Traitement des données .22
Bibliographie.23
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
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.
L'ISO 11771 a été élaborée par le comité technique CEN/TC 264, Qualité de l'air, du Comité européen de
normalisation (CEN) en collaboration avec le comité technique ISO/TC 146, Qualité de l'air, sous-comité SC 4,
Aspects généraux, conformément à l'Accord de coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord de
Vienne).
iv © ISO 2010 – Tous droits réservés
Introduction
La présente Norme internationale décrit les modes opératoires de mesure nécessaires à la détermination des
émissions massiques de substances à partir de sources fixes. Des données générées empiriquement sont
nécessaires pour déterminer l'incertitude pouvant être associée à un résultat établi et pour permettre la
vérification des rapports de mesure des émissions.
La présente Norme internationale décrit également les modes opératoires de mesure nécessaires à la
détermination des facteurs d'émission. Un facteur d'émission est une valeur associant la quantité d'un
polluant émis à l'activité liée à l'émission de ce même polluant. Les facteurs d'émission sont utiles lorsque les
conditions de fonctionnement et la période sur laquelle ils sont représentatifs sont connues.
Les facteurs d'émission sont utilisés afin de calculer et d'établir un rapport des émissions massiques, à la fois
à des fins d'inventaire des émissions et à des fins autres que pour des inventaires. Par inventaire on entend:
⎯ l'échange de droits d'émissions;
⎯ la compilation de registres d'émissions et de transfert de polluants;
⎯ la modélisation de la qualité de l'air;
⎯ la gestion de la qualité de l'air;
⎯ la conformité aux quotas d'émissions nationaux.
Les fins autres que celles liées à l'inventaire comprennent:
⎯ la mise au point d'estimations d'émissions spécifiques à un site;
⎯ le développement de stratégies de contrôle;
⎯ l'évaluation des risques;
⎯ la prise de décision quant aux limites autorisées appropriées.
La méthode la plus communément utilisée pour établir l'inventaire des émissions consiste à combiner les
informations relatives à la portée d'une activité (quantifiées par les données d'activité a) avec les valeurs
représentatives des émissions ou des éliminations par activité d'unité, dénommées facteur d'émission F.
&
L'équation de base permettant de convertir les émissions en taux d'émission massique m est la suivante:
&
m = aF
L'équation de base peut être modifiée dans certaines circonstances afin d'intégrer, par exemple, les taux
(d'affaiblissement) relatifs à l'efficacité de la réduction des émissions.
NOTE 1 Les pays compilant des inventaires afin d'établir un rapport relatif à leurs émissions conformément aux
accords internationaux utilisent des méthodes faisant l'objet d'un accord par convention {par exemple, la CCNUCC, la
Convention sur la pollution atmosphérique transfrontalière à longue distance de la CEENU (Référence [31]) ou la
Convention d'Aarhus de la CEENU}. Toutes ces conventions ont comme exigence commune d'utiliser une méthode
reconnue comme de bonne pratique pour estimer et établir le rapport des émissions. Cela est particulièrement important
au moment de réaliser des estimations d'émissions pour les inventaires élaborés sur une base annuelle utilisés dans le
cadre des politiques. On entend par bonne pratique l'utilisation de modes opératoires garantissant l'exactitude des
inventaires (c'est-à-dire une absence de biais) dans le sens où ces derniers ne sont jamais ni sous-estimés ni surestimés,
autant que l'on puisse en juger, et dans le sens où les incertitudes sont réduites autant que possible. Généralement, les
lignes directrices qui décrivent les bonnes pratiques ne spécifient pas comment établir des facteurs d'émission ni quelles
informations il convient de consigner dans un rapport et de mettre à disposition, afin de permettre une large application
des facteurs d'émission. La présente Norme internationale a pour objectif de combler cette lacune, d'augmenter la qualité
des inventaires d'émissions et d'améliorer leur efficacité.
Les facteurs d'émission publiés dans la plupart des compilations sont généralement
⎯ des moyennes arithmétiques de données de mesure des sources d'émission disponibles,
⎯ fondés sur un nombre restreint de mesurages des émissions,
⎯ représentatifs d'une période restreinte du temps de fonctionnement du processus,
⎯ représentatifs d'une plage limitée de conditions de fonctionnement du processus, et
⎯ représentatifs d'un échantillon restreint d'unités de processus communément utilisées.
Les facteurs d'émission sont des estimations numériques incluant des incertitudes pouvant comporter des
composantes systématiques et aléatoires, par exemple l'incertitude de mesure, les variations de l'efficacité de
contrôle des émissions polluantes et la variabilité du fonctionnement du processus. L'incertitude numérique
associée à un facteur d'émission particulier, relatif à une seule source, peut être estimée à condition de
disposer de données d'essai relatives à la source en quantité suffisante et de bonne qualité, afin de pouvoir
estimer statistiquement le degré de variabilité des facteurs d'influence les plus importants. L'incertitude est
également liée à l'utilisation inadaptée d'un facteur d'émission applicable à un(e)
activité/processus/technologie/installation pour représenter une situation. Bien souvent, il est impossible de
quantifier l'incertitude résultant de l'utilisation inappropriée des facteurs d'émission et cette situation est
déconseillée.
Il convient d'utiliser avec précaution les facteurs d'émission. Les émissions peuvent être estimées à l'aide
d'autres moyens qui peuvent s'avérer plus appropriés dans certaines circonstances.
Un bilan matière permet de fournir une quantification appropriée des émissions dans des situations où un
pourcentage élevé des matières est perdu dans l'atmosphère (par exemple du carbone et du soufre lors de la
combustion, ou la volatilisation d'un solvant au cours d'un procédé de revêtement mal maîtrisé). La
détermination du bilan matière ou du bilan massique peut également comptabiliser des émissions fugitives
difficiles à mesurer par ailleurs. En revanche, le recours à un bilan matière peut s'avérer inapproprié si, au
cours du processus, les matières sont utilisées ou combinées par une réaction chimique ou si les pertes dans
l'atmosphère représentent une petite portion du débit total du processus.
Les données issues de mesurages fréquents et représentatifs des émissions spécifiques à la source ou des
systèmes de contrôle continu des émissions peuvent fournir des mesures des émissions polluantes réelles à
partir d'une source.
Des données de mesure spécifiques au site issues d'un nombre limité de mesurages des émissions, tout en
diminuant le plus possible l'incertitude liée à ces données, représentent uniquement les conditions existantes
au moment des essais ou des contrôles. Afin d'améliorer l'estimation des émissions sur le long terme (c'est-à-
dire quotidiennes, mensuelles et annuelles), il convient que les conditions de réalisation des essais soient
représentatives des différents modes de fonctionnement connus de la source.
NOTE 2 Même en l'absence de données représentatives spécifiques à la source, des informations sur les émissions
provenant des fournisseurs d'appareils de contrôle du processus et de systèmes de réduction des émissions, et
notamment en ce qui concerne les garanties de performance des émissions, ou des données de mesure des émissions
issues d'un matériel similaire, constituent une meilleure source d'informations que les facteurs d'émission par catégories
de sources.
La présente Norme internationale requiert l'utilisation de normes complémentaires, lesquelles ne sont pas
toutes disponibles actuellement.
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NORME INTERNATIONALE ISO 11771:2010(F)
Qualité de l'air — Détermination de la moyenne temporelle des
émissions massiques et des facteurs d'émission — Approche
générale
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une méthode générique pour la détermination des émissions
massiques moyennées dans le temps émises par une installation spécifique ou une famille d'installations (ou
un type de source commune), à l'aide de données collectées par des mesurages et en établissant
⎯ les taux d'émission massique grâce au mesurage simultané de la concentration et du débit de gaz, à
l'aide de méthodes normalisées manuelles ou automatiques, ainsi que l'estimation de l'incertitude relative
aux mesurages,
⎯ les taux d'émission massique moyennés dans le temps à l'aide de séries temporelles de valeurs de taux
d'émission massique, des caractéristiques de leur incertitude ainsi que de la détermination de l'incertitude
élargie de la moyenne,
⎯ les facteurs d'émission moyennés dans le temps relatifs à une installation spécifique ou à une famille
d'installations ainsi que les caractéristiques de l'incertitude qui leur est associée,
⎯ un système de management de la qualité destiné à assister le processus de vérification et d'assurance
de la qualité de l'inventaire.
La présente Norme internationale s'applique à la détermination des facteurs d'émission provenant de sources
fixes, y compris en ce qui concerne les émissions provenant de processus industriels où le calcul à partir des
combustibles et des matières premières s'avère difficile à faire, des gaz à effet de serre et des polluants de
l'air, y compris les particules fines. La présente Norme internationale ne traite pas du contrôle de la conformité
aux réglementations applicables au contrôle des émissions.
La présente Norme internationale implique l'utilisation de méthodes fondées sur le mesurage et sur des
calculs utilisant des données de mesure. Elle traite de la planification et de l'exécution du programme de
mesure afin de recueillir des données, choisir les méthodes d'échantillonnage, calculer les résultats, estimer
l'incertitude, déterminer les facteurs d'émission et consigner les informations sous forme d'un rapport
permettant aux utilisateurs de les appliquer. La présente Norme internationale spécifie comment
⎯ générer des données relatives aux taux d'émission massique moyennés dans le temps, d'une qualité
connue, pour une période de temps définie et un ensemble documenté de conditions de fonctionnement,
et
⎯ générer des ensembles de données complets représentatifs d'une période de temps connue (c'est-à-dire
une année calendaire) en comblant les écarts dans les séries de données sur les taux d'émission
massique et en combinant numériquement les ensembles de données,
NOTE 1 Les données de séries temporelles peuvent être disponibles seulement pendant une durée limitée (quelques
semaines, mois ou années) et seulement pour un processus donné alors que des inventaires peuvent être nécessaires
pour une période moyenne différente (soit une année calendaire).
⎯ calculer des facteurs d'émission pendant une période de temps donnée, et
⎯ calculer les facteurs d'émission moyennés dans le temps d'une qualité connue pour un type de source
connu.
Le mesurage des émissions depuis des sources mobiles, étendues ou diffuses n'est pas spécifiquement
abordé. Cependant, la présente Norme internationale peut être utilisée afin de quantifier les facteurs
d'émission relatifs à ces sources à condition que les mesurages des émissions soient disponibles.
NOTE 2 Les émissions provenant de sources diffuses et étendues peuvent être directement mesurées à l'aide de
techniques utilisant des trajets optiques ouverts. Les résultats provenant de ces mesurages peuvent être exploités de la
même manière que les mesurages décrits dans la présente Norme internationale pour déterminer les émissions et les
facteurs d'émission moyennés dans le temps.
La présente Norme internationale n'inclut pas de manière explicite les modes opératoires de mesure dont la
description complète figure dans les normes publiées indiquées dans les Références normatives ou dans la
Bibliographie. Elle ne fournit aucun conseil relatif à la production de statistiques d'activité.
[10] [11]
La présente Norme internationale est compatible avec l'ISO 14064-1 et l'ISO 14064-3 .
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
2.1
facteur d'émission
rapport du taux auquel est émis un polluant de I'air résultant d'une activité, sur Ie taux de cette activité
[2]
NOTE 1 Adapté de l'ISO 4225:1994 , définition 3.31.
EXEMPLE La masse, en kilogrammes, des particules émises par tonne de charbon brûlé, des émissions de NO en
x
kilogrammes par tonne de mâchefer produit dans un pays par an, ou la masse des émissions de CO en tonnes par
mégajoule dans le contexte de la production d'énergie.
NOTE 2 Les données étant généralement dérivées pour une plage limitée de conditions ou de périodes de
fonctionnement, il est nécessaire d'identifier les conditions ou les périodes pendant lesquelles un facteur d'émission peut
être considéré comme type ou applicable (voir 5.2.2).
NOTE 3 Les émissions se réfèrent à l'ensemble des substances individuelles qui sont émises.
NOTE 4 Le facteur d'émission est différent du taux d'émission massique, ce dernier étant exprimé sous forme d'unité
de masse émise par unité de temps.
2.2
bonne pratique
ensemble de modes opératoires visant à garantir l'exactitude des émissions consignées dans un rapport
(c'est à dire garantir l'absence de biais) dans le sens où elles ne sont jamais ni sous-estimées, ni surestimées,
pour autant que l'on puisse en juger, et dans le sens où les incertitudes sont réduites autant que possible
2.3
mesurande
grandeur particulière soumise à mesurage
[3]
[ISO 9169:2006 , définition 2.1.11]
2.4
systèmes de mesure
ensemble complet des instruments de mesure et du matériel associé utilisé pour déterminer un mesurande
spécifié
2.5
plan de mesure
document décrivant la méthodologie propre à la collecte de données, à utiliser en vue d'une installation
particulière, le type et la quantité de données à collecter, le traitement des données, le système de
management de la qualité à mettre en place ainsi que les processus à utiliser pour estimer l'incertitude de
mesure
2 © ISO 2010 – Tous droits réservés
NOTE Le document décrit toute disposition spécifique aux déterminations périodiques des émissions massiques ou
facteurs d'émission par un laboratoire d'essai ou spécifique aux mesurages du débit massique continu effectués par
l'opérateur d'une installation.
2.6
essai
opération technique permettant de déterminer une ou plusieurs caractéristiques d'un produit, processus ou
service donné conformément à un mode opératoire
NOTE 1 Pour les mesurages des émissions, un essai est composé de séries de mesure d'un mesurande ou de
mesurages combinés de plusieurs mesurandes.
NOTE 2 Un essai valide est souvent spécifié par un nombre de mesurages (habituellement pas moins de trois) qui
fournit une indication sur les émissions du processus observé.
3 Symboles et abréviations
AMS système de mesure automatique
A section transversale du plan d'échantillonnage
a données d'activité
ea() coefficient de sensibilité du taux d'activité moyenné dans le temps
&
em() coefficient de sensibilité du taux d'émission massique moyenné dans le temps
F facteur d'émission
&
m taux d'émission massique
p niveau de confiance
U (y) incertitude élargie d'un mesurande y au niveau de confiance p
p
ua() incertitude du taux d'activité moyenné dans le temps
&
um() incertitude du taux d'émission massique moyenné dans le temps
u(y) incertitude-type d'un mesurande y
&
V débit volumique
v vitesse des effluents gazeux
y mesurande
γ concentration massique
m
4 Principe
&
Le taux d'émission massique, m, est calculé en multipliant une concentration massique mesurée (ou
&
calculée),γ , par un débit volumétrique, V, mesuré (ou calculé sur la base des mesurages) des effluents
m
gazeux, tous deux étant représentatifs de la même période de temps et calculés pour les mêmes conditions
de référence (température, pression, teneur en vapeur d'eau et en oxygène), par l'Équation (1):
&
mV&=γ (1)
m
Le facteur d'émission moyenné dans le temps, F, d'un composant mesuré est obtenu en divisant le taux
&
d'émission massique, m, de l'activité par une mesure de l'activité associée à l'émission (données d'activité a),
le taux d'émission massique et les données d'activités étant tous deux représentatifs de la même période de
temps. L'Équation (2) représente l'équation de base utilisée:
&
m
F= (2)
a
Les facteurs d'émission moyennés dans le temps sont calculés en divisant des taux d'émission massique
moyennés de manière appropriée par un mesurage du taux d'activité représentatif de la même période de
temps. Les taux d'émission massique et les facteurs d'émission moyennés dans le temps sont accompagnés
des informations correspondantes relatives aux conditions de fonctionnement et à la période de temps qu'ils
représentent.
La détermination des grandeurs d'entrée mesurées pertinentes pour le calcul nécessite un plan de mesure
documenté.
L'incertitude applicable au taux d'émission massique et aux facteurs d'émission est déterminée en estimant
l'incertitude relative aux mesurages et celle relative aux données d'activité.
NOTE L'Annexe B fournit des informations supplémentaires sur les principes fondamentaux afin de garantir la
véracité et la justesse des données d'émission massique consignées dans le rapport à des fins d'inventaire.
5 Détermination des taux d'émission massique
5.1 Planification
5.1.1 Généralités
Avant de procéder à la collecte des données, préparer un plan de mesure spécifiant les exigences minimales
en matière de qualité des données. Le plan de mesure doit également inclure
a) les objectifs du mesurage, y compris les objectifs de qualité des données,
b) les méthodes à utiliser en matière de collecte des données et de mesure,
c) le type, la qualité et la quantité des données à collecter,
d) les modes opératoires de traitement des données à utiliser pour déterminer l'émission massique
moyennée dans le temps, les facteurs d'émission ainsi que les incertitudes associées,
e) les exigences relatives au système de management de la qualité,
f) les modes opératoires associés qui peuvent être nécessaires pour garantir que la qualité des données
est conforme aux objectifs spécifiés de qualité des données, et
g) les modes opératoires d'élaboration de rapports.
Les détails devant faire partie du plan de mesure sont énumérés dans l'Annexe A.
[12]
NOTE L'EN 15259 , entre autres, apporte des lignes directrices générales sur le plan de mesure.
5.1.2 Type et quantité de données à collecter
Les données d'émission et d'activité, le cas échéant, doivent être collectées sur la période de temps spécifiée
dans l'objectif de mesure. Les données doivent être conformes aux exigences en matière d'incertitude, aux
4 © ISO 2010 – Tous droits réservés
autres exigences relatives à la qualité des données spécifiées dans le système de management de la qualité
et aux modes opératoires de traitement des données à utiliser, comme indiqué dans le plan de mesure.
NOTE 1 La période de temps pour des émissions massiques est en général de six mois à un an. La période de temps
pendant laquelle les facteurs d'émission sont déterminés peut dépendre de la période de temps des données d'activité
disponibles.
Pendant une période de temps connue, effectuer des mesurages lorsque l'installation fonctionne dans le
respect des contraintes opérationnelles établies dans le plan de mesure.
Il convient que les mesurages soient effectués sur des sites de mesure où les données sont représentatives
de la variation normale des émissions de l'installation ou du processus. Il convient que la documentation
accompagnant le plan de contrôle indique comment décider et comment choisir le nombre minimal de points
d'échantillonnage à utiliser pour chaque paramètre mesuré.
Lors de la détermination de la concentration d'un composant mesuré pendant un intervalle de temps connu
(c'est-à-dire par des mesurages périodiques), mesurer également le débit volumétrique ainsi que tout
mesurande nécessaire au calcul du taux d'émission massique.
NOTE 2 L'intervalle de temps peut être régulier (par exemple une fois par mois) ou irrégulier. Les mesurandes peuvent
inclure le volume, la quantité ou la propriété physique d'une émission. Généralement, des mesurages sur une durée
inférieure à 24 h sont effectués à l'aide d'un équipement portatif.
Si une méthode de mesure automatique est utilisée pour le mesurande, il convient que les mesurages de la
vitesse des effluents gazeux et tout autre mesurage associé soient réalisés à l'aide d'un système de
mesurage automatique. L'incertitude, le taux de collecte des données ainsi que la couverture temporelle
minimale doivent être conformes aux exigences de qualité des données du plan de mesure.
5.1.3 Données de description de la source
Les informations doivent être collectées en décrivant les conditions de fonctionnement et la période de temps
que le taux d'émission représente. Cela doit être clairement documenté (voir A.3).
5.2 Mesurages
5.2.1 Généralités
Effectuer les mesurages nécessaires sur les composants utilisés pour déterminer le débit massique à l'aide
de normes nationales ou internationales permettant de déterminer l'incertitude pouvant être associée au
résultat déclaré et de vérifier les rapports d'émission. Si l'utilisation de normes complémentaires encore en
cours d'élaboration est requise, il convient que 5.2.2 et 5.2.4 soient considérés comme informatifs.
Des instructions claires et univoques doivent être transmises au personnel chargé des mesurages.
5.2.2 Détermination de la concentration massique
Déterminer la concentration massique, γ , du composant mesuré dans les effluents gazeux en fonction de la
m
durée d'échantillonnage spécifiée dans le plan de mesure.
NOTE 1 Le plan de mesure peut spécifier des mesurages périodiques ou continus. Les durées d'échantillonnage types
sont de 30 min ou de 1 h. Des mesurages continus peuvent nécessiter le moyennage des signaux mesurés en fonction de
la durée d'échantillonnage spécifiée dans le plan de mesure.
L'échantillonnage doit être représentatif de la durée d'échantillonnage spécifiée tenant compte de la probable
variabilité du processus.
Les caractéristiques de performance des méthodes de mesure utilisées doivent être connues.
Un nombre suffisant d'échantillons doit être prélevé afin de s'assurer que la concentration, γ , est conforme à
m
l'objectif de qualité des données.
NOTE 2 Parmi les caractéristiques de performance de la méthode nécessaire à l'estimation de l'incertitude de mesure
du résultat figurent la répétabilité, la reproductibilité, la limite de détection inférieure, la plage de mesure et la sensibilité
croisée. Des méthodes de mesure appropriées ont été soumises à un essai in situ afin de déterminer leurs
caractéristiques de performance et l'incertitude élargie associée à leur utilisation — en général au niveau de confiance de
95 %. Certaines Normes internationales, normes européennes ou normes nationales dûment validées peuvent répondre à
ces critères. Dans la Bibliographie figure une sélection des méthodes de référence issues de Normes internationales
relatives au mesurage automatique des polluants couramment rencontrés.
Il convient que des systèmes de mesure automatiques (AMS) soient mis en œuvre dans le cadre d'un
système de la qualité, lequel doit garantir qu'ils sont installés dans le but de mesurer les émissions dans l'air
et qu'ils sont capables de satisfaire aux exigences relatives à l'incertitude des valeurs mesurées spécifiées
dans le plan de mesure.
[7]
NOTE 3 L'application de l'ISO 14956 permet de démontrer la capacité de satisfaire aux exigences relatives à
l'incertitude.
[11]
NOTE 4 L'EN 14181 décrit l'étalonnage des AMS.
Exprimer le résultat sous forme de moyenne de la concentration en fonction de la durée d'échantillonnage
spécifiée dans le plan de mesure.
5.2.3 Détermination de la température, de la pression, de la teneur en humidité et de la teneur en
oxygène
Déterminer la température, la pression, la teneur en humidité (eau) et la teneur en oxygène, le cas échéant, à
l'aide de méthodes de mesure normalisées. L'échantillonnage doit être effectué dans le même plan
d'échantillonnage et à proximité de, sans pour autant interférer avec, celui utilisé pour déterminer la
concentration massique et la vitesse des effluents gazeux. Les mesurages doivent être représentatifs de la
période de temps du mesurage de la concentration massique.
NOTE Des méthodes de mesure normalisées adéquates destinées à déterminer la température, la pression, la
teneur en humidité et la teneur en oxygène sont énumérées dans la Bibliographie.
5.2.4 Mesurage du débit volumique
&
Déterminer le débit volumique, V, en utilisant une méthode de mesure normalisée ou un mode opératoire de
calcul validé reposant sur la composition en combustibles, la quantité mesurée de combustibles et la
concentration mesurée en oxygène.
Le débit volumique doit être déterminé pour le plan d'échantillonnage utilisé pour déterminer la concentration
massique.
NOTE 1 Pour ce faire, mesurer la vitesse des effluents gazeux, v, ou la concentration en oxygène dans le même plan
d'échantillonnage et à proximité de, sans pour autant interférer avec, celui utilisé pour déterminer la concentration
massique.
Le mesurage de la vitesse ou de la concentration en oxygène doit être représentatif de la période de temps
du mesurage de la concentration massique.
[28] [28] [28] [28] [29]
NOTE 2 Les méthodes EPA 2 , 2G , 2F , 2H et la méthode d'essai conditionnelle 041 sont des méthodes
applicables pour mesurer la vitesse des effluents gazeux. Ces méthodes peuvent être utilisées pour mesurer une vitesse
non réglée, réglée en lacets, réglée en lacets et en angles de tangage, ainsi que les effets de parois dans les
cheminées/conduits circulaires comme dans les cheminées/conduits rectangulaires. Des méthodes par combinaison, par
exemple 2GH ou 2FH, peuvent également être utilisées. Les tubes de Pitot de type L, décrits dans
[1]
l'ISO 3966:2008 , Annexe A, peuvent être utilisés dans le cas des méthodes en discontinu. D'autres équipements de
mesure (par exemple tube de Pitot de type S) peuvent également être utilisés, à condition d'être étalonnés selon les tubes
de Pitot normalisés.
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La section transversale, A, du plan d'échantillonnage doit être déterminée avec une incertitude connue.
Le débit volumique est le produit de la vitesse des effluents gazeux et de la section transversale, A, du plan
d'échantillonnage à son point de mesure, tel que décrit par l'Équation (3):
&
V = vA (3)
5.3 Calcul des taux d'émission massique
Calculer la concentration massique, γ , du composant mesuré dans les effluents gazeux et le débit volumique,
m
&
V, dans les mêmes conditions de température, de pression et d'humidité.
Si le plan de mesure l'exige, la concentration massique et le débit volumétrique doivent être corrigés selon les
mêmes conditions de référence pour la teneur en oxygène ou en dioxyde de carbone spécifiée.
NOTE 1 L'utilisation de conditions normalisées communes permet de multiplier les valeurs de concentration fondées
sur le volume par les débits volumiques associés sans introduction de biais.
Les résultats doivent être exprimés en unités SI.
Calculer le taux d'émission massique en multipliant la concentration massique du composant mesuré dans les
effluents gazeux par le débit volumique associé des effluents gazeux conformément à l'Équation (4):
&
mV&=γ (4)
m
NOTE 2 Les taux d'émission massique liés à la durée d'échantillonnage du mesurage de la concentration massique
sont appelés ci-après «moyennes à court terme».
NOTE 3 Lorsque, au cours d'un mesurage périodique ou manuel, une série d'essais a été effectuée dans les mêmes
conditions de fonctionnement du processus, telles que spécifiées dans le plan de mesure, les résultats peuvent être
moyennés et le résultat peut être considéré comme représentatif de la durée de la séquence de mesure dans son
ensemble.
Lors de l'utilisation d'un système de mesure automatique en continu, le taux d'émission massique doit être
généré en continu et enregistré comme une série temporelle de moyennes sur périodes fixes. La série
temporelle peut être moyennée et le résultat être considéré comme représentatif de la durée de la séquence
de mesure dans son ensemble.
NOTE 4 Pour la plupart des processus, une moyenne par heure ou par demi-heure est appropriée.
5.4 Détermination des taux d'émission massique moyennés dans le temps
Faire la moyenne des taux d'émission massique sur la période de moyennage spécifiée dans le plan de
mesure.
NOTE 1 Les taux d'émission massique moyennés sur la période de moyennage spécifiée dans le plan de mesure sont
appelés ci-après «moyennes à long terme».
Lors de l'utilisation d'un mesurage périodique ou manuel, un certain nombre d'essais peut être moyenné sur
une période de temps plus longue à condition qu'ils se conforment à 5.2 ainsi qu'aux critères d'incertitude
spécifiés dans le plan de mesure. Lors de l'utilisation d'un système de mesure automatique en continu, le taux
d'émission massique moyenné dans le temps est le résultat de la moyenne arithmétique des taux d'émission
massique résolus dans le temps (par exemple une demi-heure) des périodes pendant lesquelles le processus
répondait aux critères de fonctionnement spécifiés dans le plan de mesure.
Enregistrer les conditions du processus d'installation pour lesquelles la valeur dérivée est applicable et
documenter le laps de temps de la période de moyennage pendant lequel l'installation fonctionnait sans
répondre aux critères spécifiés dans le plan de mesure (voir 5.1.2 et Annexe A).
Enregistrer la valeur dérivée du taux d'émission massique moyenné, en unités SI. La valeur peut également
être consignée en unités communes en plus des unités SI, à condition qu'il soit clairement indiqué que les
unités communes ne sont données qu'à titre informatif.
NOTE 2 Les données relatives au taux d'émission massique peuvent être obtenues grâce à un contrôle continu ou
intermittent au moyen d'un système de mesure spécifié. L'incertitude de la moyenne temporelle dépend à la fois de
l'incertitude des résultats du mesurage et de l'incertitude due à une couverture temporelle incomplète de l'ensemble de
[4]
données résultant de données manquantes. L'ISO 11222 peut être utilisée pour calculer l'incertitude supplémentaire,
due à une couverture temporelle incomplète, de la valeur moyenne d'un taux d'émission massique obtenu à partir d'une
[4]
série de mesurages. L'ISO 11222 est applicable seulement lorsque les données des séries temporelles utilisées sont
représentatives de la structure temporelle de l'émission dans son ensemble.
5.5 Estimation de l'incertitude
5.5.1 Généralités
L'incertitude du taux d'émission massique d'un composant mesuré doit être déterminée conformément aux
[10]
principes généraux de l'ISO/CEI Guide 98-3 .
La détermination de l'incertitude des moyennes à court terme du taux d'émission massique nécessite
⎯ l'établissement d'une équation modèle appropriée décrivant l'ensemble du processus de mesure et les
relations entre les grandeurs d'entrée utilisées pour calculer le taux d'émission massique,
⎯ la détermination de l'équation de variance décrivant la combinaison des contributions à l'incertitude des
grandeurs d'entrée individuelles par application de la loi de propagation de l'incertitude à l'équation
modèle,
⎯ la détermination de l'incertitude des grandeurs d'entrée,
⎯ le calcul de l'incertitude-type du taux d'émission massique,
⎯ la détermination d'un facteur d'élargissement tenant compte du nombre de degrés de liberté associé aux
contributions individuelles à l'incertitude et du niveau de confiance, et
⎯ le calcul de l'incertitude élargie du taux d'émission massique.
L'incertitude-type et le nombre de degrés de liberté associé doivent être disponibles pour les grandeurs
d'entrée mesurées utilisées pour calculer le taux d'émission massique à l'aide de l'équation modèle. Les
méthodes de mesure normalisées appropriées pour les grandeurs d'entrée se caractérisent par des
incertitudes connues souvent exprimées en termes de répétabilité et de reproductibilité dans le domaine. Si le
taux d'émission massique est calculé à partir des données recueillies en utilisant des méthodes non
normalisées, ces informations sont souvent manquantes. L'utilisateur doit déterminer l'incertitude des
méthodes de mesure utilisées pour mesurer les grandeurs d'entrée et doit vérifier l'incertitude en la comparant
avec des valeurs documentées obtenues, par exemple pendant la validation de la méthode de mesure.
[9]
L'ISO 20988 fournit des lignes directrices concernant l'estimation de l'incertitude des mesurages de la
qualité de l'air, notamment les mesurages de la concentration et du débit volumique, et le nombre de degrés
de liberté associé.
L'estimation de l'incertitude des moyennes à long terme du taux d'émission massique doit reposer sur une
équation modèle qui comprend l'incertitude due au mesurage des moyennes à court terme et l'incertitude
supplémentaire due à la couverture incomplète de la période de temps de la moyenne à long terme.
[4]
L'ISO 11222 fournit des lignes directrices concernant la détermination de l'incertitude des moyennes
temporelles des mesurages de la qualité de l'air.
Il convient que l'équation modèle spécifie la période de temps de la moyenne à long terme, notamment en ce
qui concerne la fréquence d'étalonnage de l'équipement de mesure des émissions. Par exemple, si un
[11]
équipement de contrôle en continu est étalonné conformément à l'EN 14181 , alors l'étalonnage est
effectué avec une période de temps pouvant atteindre trois ans, des contrôles annuels de l'étalonnage, selon
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une méthode de référence normalisée. Ce régime d'étalonnage provoque un certain nombre de sources
d'incertitude qui peuvent être considérées comme systématiques sur une période annuelle de rapport des
émissions.
5.5.2 Incertitude-type
L'incertitude-type des moyennes à court terme du taux d'émission massique d'un composant mesuré doit être
calculée sous forme de racine carrée de la variance du taux d'émission massique, qui est donnée comme
étant la somme des contributions à la variance des grandeurs d'entrée individuelles.
L'incertitude-type des moyennes à long terme du taux d'émission massique d'un composant mesuré doit
inclure l'incertitude due au mesurage et l'incertitude due à la couverture incomplète de la période de
moyennage des données relatives au taux d'émission.
NOTE 1 Les données relatives au taux d'émission massique peuvent être obtenues grâce à un contrôle continu ou
intermittent au moyen d'un système de mesure spécifié. L'incertitude de la moyenne temporelle dépend à la fois de
l'incertitude des résultats de mesure et de l'incertitude due à une couverture temporelle incomplète de l'ensemble de
données résultant de données manquantes.
Les composantes aléatoires et systématiques de l'incertitude des moyennes à court terme doivent être prises
en compte lors du calcul de l'incertitude due au mesurage des moyennes à long terme (voir, par exemple
[4]
l'ISO 11222 ).
NOTE 2 L'incertitude de la moyenne à long terme ne peut pas être calculée en additionnant les incertitudes des
périodes de temps plus courtes divisées par la racine carrée du nombre de ces périodes de temps plus courtes car ce
calcul nécessite des incertitudes totalement aléatoires.
NOTE 3 L'estimation de l'incertitude de la moyenne à long terme requiert l'établissement d'une équation modèle
permettant d'exploiter correctement les incertitudes aléat
...
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