ISO/TS 11155-1:2001
(Main)Road vehicles — Air filters for passenger compartments — Part 1: Test for particulate filtration
Road vehicles — Air filters for passenger compartments — Part 1: Test for particulate filtration
This part of ISO/TS 11155 specifies a particulate filtration test, including the critical characteristics of equipment, test procedure and report format, for the consistent assessment of filter elements in a laboratory test rig with particle sizes larger than 0,3 μm. It is applicable to filters for removing particulate matter from external or recirculated air used for ventilating motor vehicle passenger compartments or cabins. The test specified in this part of ISO/TS 11155 enables an assessment of filter elements for pressure loss, fractional filtration efficiency and accelerated particulate holding capability against standardized laboratory particulate challenges. Because the test methods exclude the full range of possible particulate challenges and environmental effects, the relative ranking of filters may change in service. NOTE 1 Absolute comparability is only possible with filter elements of the same shape and size as well as the same position in the test duct. NOTE 2 Subject to agreement between supplier and the customer, the test procedure allows for the calculation of gravimetric efficiency as a single parameter for quality control purposes. For gravimetric efficiency tests refer to ISO 5011.
Véhicules routiers — Filtres à air pour l'habitacle — Partie 1: Essai de filtration des particules
La présente partie de l'ISO/TS 11155 spécifie un essai de filtration des particules, qui comprend les caractéristiques critiques des équipements, la procédure d'essai et le format des rapports d'essai exigés pour une évaluation homogène des éléments filtrants sur un banc d'essai de laboratoire avec des particules de dimension supérieure à 0,3 μm. Elle s'applique aux filtres utilisés dans les véhicules à moteur pour retirer les particules de poussière de l'air extérieur ou de l'air recyclé utilisé pour ventiler les compartiments passagers. La procédure d'essai décrite dans la présente partie de l'ISO/TS 11155 permet d'évaluer la perte de pression des éléments filtrants, leur efficacité de filtration partielle et leur capacité de rétention accélérée des particules dans le cas d'expositions à des particules de laboratoire normalisées. Comme ces méthodes d'essai ne peuvent tenir compte ni de toutes les expositions possibles à toutes les particules envisageables, ni de tous les effets possibles du milieu ambiant, le classement relatif des filtres peut varier dans les conditions réelles d'utilisation. NOTE 1 Une comparabilité absolue n'est possible qu'avec des éléments filtrants de même forme et de mêmes dimensions occupant la même position dans le conduit d'essai. NOTE 2 Sous réserve d'un accord entre fournisseur et client, la présente procédure d'essai permet de calculer l'efficacité de filtration gravimétrique comme unique paramètre pour les besoins des contrôles qualité. Pour les essais d'efficacité de filtration gravimétrique, voir l'ISO 5011.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 11155-1
First edition
2001-11-01
Road vehicles — Air filters for passenger
compartments —
Part 1:
Test for particulate filtration
Véhicules routiers — Filtres à air pour l'habitacle —
Partie 1: Essai de filtration des particules
Reference number
©
ISO 2001
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Contents Page
Foreword.iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .1
4 Test equipment, accuracy and validation .4
4.1 Measurement accuracy.4
4.2 Test system.4
4.3 Test conditions.9
4.4 Validation.9
4.5 Daily start-up procedures.10
5 Test methods.10
5.1 Performance test.10
5.2 Efficiency test.11
Annex A (normative) Test report .14
Annex B (normative) Efficiency data reduction.18
Annex C (normative) Pressure loss data reduction .24
Annex D (informative) Determination of maximum efficiency aerosol concentration.25
Annex E (normative) Check lists for accuracy requirements, validation and routine operation .26
Annex F (normative) Aerodynamic diameter .30
Annex G (normative) Methods for testing efficiency aerosol for proper neutralization.32
Bibliography.37
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 3.
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.
In other circumstances, particularly when there is an urgent market requirement for such documents, a technical
committee may decide to publish other types of normative document:
— an ISO Publicly Available Specification (ISO/PAS) represents an agreement between technical experts in an
ISO working group and is accepted for publication if it is approved by more than 50 % of the members of the
parent committee casting a vote;
— an ISO Technical Specification (ISO/TS) represents an agreement between the members of a technical
committee and is accepted for publication if it is approved by 2/3 of the members of the committee casting a
vote.
An ISO/PAS or ISO/TS is reviewed after three years with a view to deciding whether it should be confirmed for a
further three years, revised to become an International Standard, or withdrawn. In the case of a confirmed ISO/PAS
or ISO/TS, it is reviewed again after six years at which time it has to be either transposed into an International
Standard or withdrawn.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO/TS 11155 may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/TS 11155-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 22, Road vehicles, Subcommittee SC 7, Injection
equipment and filters used on road vehicles.
This first edition cancels and replaces the first edition of ISO/TR 11155-1:1994, of which it constitutes a technical
revision.
ISO/TS 11155 consists of the following parts, under the general title Road vehicles — Air filters for passenger
compartments:
— Part 1: Test for particulate filtration
— Part 2: Test for gaseous filtration
Annexes A, B, C, E, F and G form a normative part of this part of ISO/TS 11155. Annex D is for information only.
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Introduction
The following passenger compartment air filter test code has been established to cover particulate air filters and the
particulate filter section in combined filters (particulate and gas filtration) used in automotive interior ventilation
systems.
The objective of this procedure is to maintain a uniform test method for evaluating the filter performance
characteristics of particulate air filters on specified laboratory test stands.
The performance characteristics of greatest interest are pressure loss (or airflow restriction), overall and fractional
efficiencies, and holding capacity for airborne particles.
The data collected according to this test code can be used to establish performance characteristics for filters tested
in this manner. The actual field operating conditions, including contaminants, humidity, temperature, mechanical
vibration and flow pulsation are too difficult to duplicate.
TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 11155-1:2001(E)
Road vehicles — Air filters for passenger compartments —
Part 1:
Test for particulate filtration
1 Scope
This part of ISO/TS 11155 specifies a particulate filtration test, including the critical characteristics of equipment,
test procedure and report format, for the consistent assessment of filter elements in a laboratory test rig with
particle sizes larger than 0,3 µm. It is applicable to filters for removing particulate matter from external or
recirculated air used for ventilating motor vehicle passenger compartments or cabins.
The test specified in this part of ISO/TS 11155 enables an assessment of filter elements for pressure loss,
fractional filtration efficiency and accelerated particulate holding capability against standardized laboratory
particulate challenges. Because the test methods exclude the full range of possible particulate challenges and
environmental effects, the relative ranking of filters may change in service.
NOTE 1 Absolute comparability is only possible with filter elements of the same shape and size as well as the same position
in the test duct.
NOTE 2 Subject to agreement between supplier and the customer, the test procedure allows for the calculation of
gravimetric efficiency as a single parameter for quality control purposes. For gravimetric efficiency tests refer to ISO 5011.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this part of ISO/TS 11155. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this part of ISO/TS 11155 are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 5011, Inlet air cleaning equipment for internal combustion engines and compressors — Performance testing
ISO 12103-1, Road vehicles — Test dust for filter evaluation — Part 1: Arizona test dust
ASTM F-328, Practice for determining counting and sizing accuracy of an airborne particle counter using near-
monodispersed spherical particulate materials, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 10.05, 1989
3 Terms and definitions
For the purposes of this part of ISO/TS 11155, the following terms and definitions apply.
3.1
test air flow rate
volume of air passing through the test duct per unit time, expressed in actual cubic metres per hour (m /h)
3.2
pressure loss
permanent pressure reduction due to a decrease in the flow energy (velocity head) caused by the filter (in pascals
at standard conditions of 23 °C and 101,3 kPa)
3.3
fractional efficiency
E
fi
ability of the air filter to remove particles of a specified size, expressed as a percentage
3.4
initial fractional efficiency
fractional efficiency before the collected particles have any measurable effect on the efficiency of the filter under
test
NOTE The collected particles can affect the measured filter efficiency before enough aerosol is collected to affect the filter
pressure loss.
3.5
fractional penetration
P
fi
ratio of the concentration of particles of specified size exiting the filter to the concentration of particles of specified
size entering the filter, expressed as a percentage
3.6
test dust-holding capacity
mass of test dust collected by the filter at the specified terminal pressure loss and flow rate, expressed in grams
3.7
hydraulic diameter
D
h
equivalent diameter used to characterized non-round ducts, calculated as:
D =¥4 area of cross-flow section duct perimeter
( )
h
3.8
particle counter
aerosol spectrometer
instrument for sizing or counting aerosol particles, or both
3.9
test aerosol
particles suspended in air, used for filter-efficiency or -capacity evaluation
3.10
correlation ratio
R
o
ratio of the number of particles observed at the downstream sampling location to the number of particles at the
upstream sampling location when no filter is installed in the test
NOTE The method of calculating the correlation ratio is given in annex B.
3.11
log mean diameter
D
l,i
weighted mean diameter calculated by:
DD=¥( D (1)
)
l,ii i+1
2 © ISO 2001 – All rights reserved
where
D is the log mean diameter;
l,i
D is the lower threshold size of the particle size range;
i
D is the upper threshold size of the particle size range
i+1
3.12
geometric (volume equivalent) diameter
D
g,i
diameter of sphere with the same volume as the particle being measured
3.13
optical (equivalent) diameter
D
o,i
diameter of a particle of the type used to calibrate an optical sizing instrument that scatters the same amount of
light as the particle being measured
NOTE Optical diameter depends on the instrument, the type of particle used to calibrate the instrument (usually
polystyrene latex spheres), the optical properties of the particle being measured, and the size of the particle.
3.14
aerodynamic (equivalent) diameter
D
ae,i
diameter of a sphere of density 1 g/cm with the same terminal velocity due to gravitational force in calm air, as the
particle being measured
NOTE The aerodynamic diameter is used to report results to avoid different diameter measures due to different sizing and
counting techniques. Annex F provides additional information about aerodynamic diameter.
3.15
efficiency challenge aerosol
aerosol used to measure the efficiency of a test filter
NOTE The concentration is low enough to prevent coincidence-related errors in the particle counters, and does not change
the filter efficiency due to loading. The aerosol charge is reduced so that it approximates a Boltzman equilibrium charge
distribution. The requirements for the efficiency challenge aerosol are given in 4.2.3 and 4.2.4.
3.16
capacity challenge aerosol
aerosol used to load the filter
NOTE The concentration is high enough to allow loading of the filter in a reasonable time, but may be too high to allow the
use of typical particle counting instruments. The requirements for the capacity challenge aerosol are given in 4.2.3 and 4.2.4.
3.17
neutralized aerosol
aerosol whose charge distribution is reduced until it provides a Boltzman equilibrium charge distribution
NOTE 1 The aerosol is not neutral in the sense that all individual particles are neutral.
NOTE 2 It may not be possible to obtain a true Boltzman equilibrium charge distribution in the short time available in a test
system. The procedures in annex G are designed to minimize the effect of excess charge arising from the aerosol generation
method.
4 Test equipment, accuracy and validation
4.1 Measurement accuracy
Accuracy requirements are given in Table E.1 (4.1).
4.2 Test system
4.2.1 System requirements
4.2.1.1 The test stand shall consist of a conductive and grounded vertical test section (at least in its section
between dust addition and the downstream sample probe) with test-filter mounting framework, and shall be
designed to minimize particle loss. It shall include equipment or apparatus for air conditioning and supply, flow rate
measurement, pressure-loss measurement, and aerosol introduction and sampling. A test stand which meets the
requirements of Tables E.1 and E.2 is acceptable. An example of a plenum chamber style test system is shown in
Figure 1.
Other designs, such as tapered ducts where the filter mounting section is the same cross section as the filter, might
be acceptable. In all cases, any deviations shall be arranged between the tester and the requester.
Test stand performance shall meet the requirements of this clause and shall be validated as part of the overall test
system (test stand and associated equipment) as described in 4.4. Validation information shall be recorded in a
standard format and made available to requesters. System validation shall be performed at least once per year in
accordance with Table E.3.
The uniformity of air flow in the test duct shall be measured with a calibrated anemometer at the centre of each of
four equal-sized areas, and at the centre at a distance of not more than 5 cm above the empty filter holder. The
variation in air flow velocity shall be no more than ± 10 % from the mean flow velocity.
4.2.1.2 Provisions should be made to maintain the temperature and humidity of the test air in accordance with
4.3.4. Prior to mixing with test aerosol, air should be cleaned to a level of less than 1 % of the challenge aerosol
concentration at all particle sizes. Use of HEPA filtration is required (see 4.3.3). The system shall demonstrate the
ability to maintain these conditions over the period of time required to complete a filter evaluation.
The system shall be tightly sealed such that the leak rate is less than 100 l/min when the pressure in the duct is
500 Pa above ambient for systems that are pressurized, or 500 Pa below ambient for systems that are normally
below ambient pressure. This test is conducted according to the method referenced in Table E.3.
The system shall be capable of delivering the user-specified flow rate. Furthermore, it shall be capable of
maintaining this flow rate for the duration of a test and in the face of an increasing differential pressure. This flow
rate will be typically up to 680 m /h, with filter pressure loss of up to 1 000 Pa. The minimum flow rate at which the
system validation shall be carried out is 150 m /h. The system may operate at either positive or negative pressure,
provided it meets the requirements of 4.2.
4.2.1.3 Flow rate shall be measured in accordance with 4.1 across the range of the flow rate as specified in
4.2.1.2. Flow rate-measurement devices may be certified out of the test duct, provided they are installed in exact
accordance with the manufacturer’s requirements. If no manufacturer’s installation instructions are available or if
the flow rate-measurement devices are not installed according to such instructions, the flow rate measurement
device shall be calibrated in place in the test rig and be traceable, once removed, to a standard calibrating source.
4.2.1.4 Pressure loss (differential pressure) across the test filter shall be measured with a differential pressure
device connected to pressure taps in the test duct. These taps shall be located in sections which are straight-sided,
have the same cross section as the section including the filter under test, and which are positioned not more than
one duct diameter (hydraulic) upstream and downstream of the test filter. The pressure taps shall be of the static-
pressure type and may be configured as in Figure 1, A and B.
The pressure-loss instrumentation shall be capable of measuring the full range of pressure loss expected for the
test, plus 10 %. Accuracy of measurement over this range shall be in accordance with 4.1.
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Dimensions in millimetres
Details not indicated should be selected in accordance with the application.
Key
1 Test dust feed X Pressure taps
2 Sampling probe upstream of test unit Y Feed nozzle
3 Test unit mounting plane
4 Test unit
5 Sampling probe downstream of test unit
Figure 1 — Example test duct
4.2.1.5 Aerosol shall be introduced into the duct and subsequently mixed in such a way that a uniform mixture
of test aerosol will be delivered to the filter under test. In certifying the test system, the uniformity, concentration,
and stability of the efficiency challenge aerosol shall be measured in accordance with 4.2.4.2. In addition, uniformity
and concentration of the capacity challenge aerosol shall be verified in accordance with 4.2.4.3.
4.2.1.6 The test filter shall be mounted in the horizontal position with the geometric centre of the filter
coincident with the centre line of the duct. The test filter shall be sealed in a frame.
4.2.2 Sampling
4.2.2.1 The test aerosol shall be sampled upstream and downstream of the filter under test. The aerosol may
be drawn through the sampling apparatus into a particle counter or other device. The performance of the sampling
apparatus shall be evaluated as part of the test system in accordance with 4.2.4.2.
4.2.2.2 Sampling probes shall be isokinetic (local velocity of duct and probe to be equal) to within ± 20 %. The
same probe design should be used before and after the filter. Sampling probes shall be located on the centre line
of the test duct. The upstream probe shall be located at a distance of approximately 100 mm upstream from the
filter under test. The downstream probe shall be located at least 75 mm downstream of an active area of the filter in
the centre of duct and filter.
4.2.2.3 Tubing leading to particle counters shall be as short as possible and minimize the number of bends
and static build-up to avoid particle losses. The latter may be accomplished by using electrically conductive,
grounded materials or choosing another material that has demonstrated good performance in this area. The use of
valves and other restrictions should be avoided. If possible, the upstream and downstream sample lines should be
identical.
4.2.3 Aerosol generator
4.2.3.1 An aerosol generator is used for fractional-efficiency tests. To measure the fractional efficiency either
ISO 12103-1 A2 fine test dust or potassium chloride aerosol is used (see 4.2.3.2 or 4.2.3.3). Other aerosols can be
used as specified by the requester. One should expect different results with different aerosols due to changes in
the particle-counter response to particle refractive index, density, and shape. A calibration of the particle counter to
the aerodynamic diameter of the test aerosol, or the use of a particle spectrometer directly measuring aerodynamic
size will minimize the deviations when using different aerosols (see annex F).
Aerosol generators for fractional efficiency tests shall be capable of producing a stable aerosol concentration and
size distribution. The size distribution of the aerosol shall have sufficient particles for statistical evaluation within
each size class. Typically, this will be a minimum of 500 particles per size class per sample upstream; 100 particles
per size class per sample downstream of the test filter are recommended. If high-resolution particle spectrometers
are used, size classes may be combined to achieve the required counts using the size ranges in 4.2.5.1. The total
concentration of the aerosol in the test duct shall not exceed the limit of the particle counter as discussed in 4.2.5.2.
The efficiency challenge aerosol concentration shall be low enough so there is no change in efficiency during the
test as described in 5.2.2 (i), i.e. no loading effects.
The aerosol concentration and size distribution shall be verified according to 4.2.4.2. The aerosol generator shall
meet the performance requirements specified hereunder. The aerosol shall be charge-neutralized according to
4.2.6 prior to introduction into the test duct or within the test duct.
4.2.3.2 The aerosol generator for fractional efficiency tests shall disperse ISO 12103-1 A2 fine test dust to
produce a homogenous dust aerosol with stable concentration and size distribution.
4.2.3.3 The potassium chloride aerosol generator for fractional efficiency tests shall nebulize a saline solution
to produce a homogeneous mist aerosol with stable concentration and size distribution. The droplets shall be dried
to form salt particles by using, for example, dry dilution air, heat or desiccant.
4.2.3.4 A dust-feeding system consisting of a dust disperser and dust injector shall be used for dust-holding
capacity and gravimetric efficiency tests. The dust feeder shall feed dust at a continuous and uniform rate, with a
stable size distribution. The dust injector is used to disperse dust into the test system and shall not change the
airborne particle size distribution. The dust-feeding system shall produce an aerosol of ISO 12103-1 A2 fine test
6 © ISO 2001 – All rights reserved
dust with a stable concentration (± 20 % variation over time). The feed rate of the dust feeder shall produce a dust
3 3
concentration in the test duct between 50 mg/m and 100 mg/m . The dust disperser and injection nozzle shall
1)
contain the ISO dust injector described in ISO 5011. The dust injector shall be operated at 0,1 MPa (1 bar) air
pressure. In case of the use of other injectors it shall be demonstrated that the injector in question performs at least
as well as the ISO 5011 dust injector. The aerosol may be charge-neutralized according to 4.2.6 prior to
challenging the filter under test.
The dust disperser can be open-tray or turntable Venturi-suction feeder, a rotary-brush feeder, a fluidized bed
feeder, or other dust feeder capable of producing the required test dust.
4.2.4 Aerosol challenge verification
4.2.4.1 The uniformity, concentration, and stability of the test aerosol challenges (efficiency and capacity) shall
be verified according to 4.2.4. This verification is done to assure that test filters receive a known and repeatable
aerosol challenge. If tapered duct geometry is used, this verification shall be repeated for each test section.
Verification of the aerosol challenge takes into account performance of the aerosol generator, aerosol introduction
and mixing method, sampling system, and aerosol-measurement devices.
4.2.4.2 For verification of the efficiency challenge, the general procedures and requirements given in 4.2.3
should be followed.
For verification of uniformity and concentration of the efficiency challenge aerosol, no filter shall be installed in the
location of the test filter. In the case of plenum chamber style test systems, the standard 200 mm ¥ 300 mm orifice
shall be used.
The uniformity of the particle size distribution and the concentration of the test aerosol used for efficiency tests shall
be verified by use of a particle-sizing instrument that will also be used in the test system. This particle-sizing
instrument shall draw samples upstream of the filter mounting position. Flow rate passing through the test stand
shall be 300 m /h. Samples shall be drawn immediately in front of each of the four quadrants of the filter location
and at the standard centre line sampling location. A minimum of five samples shall be drawn at each sampling
location, and the resulting number distribution shall be averaged.
The average values for each reported particle-size range shall not vary by more than ± 10 % for 0,3 µm to 5 µm
particles and ± 20 % for 5 µm to 10 µm particles among the five locations. This indicates that the challenge aerosol
is uniformly distributed across the filter, and that the centre line sample is representative of the overall challenge.
Verification of the aerosol stability shall be combined with verification of the sampling apparatus used in efficiency
testing. The stability of the aerosol challenge is evaluated over a period of time equivalent to an efficiency test. The
sampling apparatus (including aerosol-measurement equipment) is evaluated for differences between upstream
and downstream samples.
For verification of stability and sampling validity, no filter shall be installed in the location of the test filter. In the
case of plenum chamber style test systems, the standard 200 mm ¥ 300 mm orifice shall be used.
The method shall be as follows: The efficiency-test aerosol shall be sampled upstream and downstream of the test-
filter location, with filter mounting framework in place, but with no test filter installed. All sampling apparatus shall be
in place as described in 4.2.2.1. Samples shall be drawn isokinetically and performance shall be verified at
300 m /h.
Follow the sampling procedure specified in 5.2.2 (h). A total of three samples will be taken upstream and three
samples downstream of the test-filter location. The count distribution (number of particles in each size class) shall
be determined for each sample. The three upstream particle size distributions shall be compared and the numbers
of particles measured in each size class should agree to within 10 % for 0,3 µm to 5 µm particles and ± 20 % for
5 µm to 10 µm particles among three particle size distributions. This criteria shall be applied to both the upstream,
and the downstream particle size distribution.
5 2
1) 1 bar = 0,1 MPa = 10 Pa; 1 MPa = 1 N/mm
The three upstream particle size distributions shall then be summed together by size class, likewise the three
downstream particle size distributions. The result should be a total upstream and total downstream size distribution.
Use the information obtained in this section to create correlation ratios. This shall be done in accordance with
annex B, and with agreement between tester and requester. The correlation ratio shall be between 0,7 and 1,6.
4.2.4.3 For verification of the capacity challenge, the general procedures and requirements outlined in 4.2.3.1
and 4.2.3.4 should be followed.
The uniformity of particle size distribution of the test aerosol used for capacity tests (see 5.2.2) shall be verified by
a gravimetric method. The method shall be as follows: A flat sheet of media (at least 99 % gravimetric efficiency
on ISO 12103-1 A2 fine test dust) shall be weighed and installed in place of a test filter (in the standard
200 mm ¥ 300 mm orifice in the case of plenum chamber style test systems). Flow shall be passed through the
filter at 300 m /h. The filter will be challenged with at least 12,5 mg of test dust per square centimetre of filter face
area. At the completion of this loading step, the filter paper shall be removed from the test fixture and cut into four
equal area parts. Each quadrant shall be weighed and the amount of aerosol captured by each quadrant
determined. The weight of aerosol captured shall not vary by more than ± 10 % from quadrant to quadrant.
The particle size distribution of the capacity test aerosol is assured by the use of ISO 12103-1 A2 Fine test dust
and an ISO 5011 Dust Injector. The mass concentration of the capacity challenge aerosol may be verified by
weighing dust collected on a high efficiency filter in a measured time interval. The mass per unit volume (mass
concentration in mg/m ) shall be calculated. The calculated mass concentration shall meet the requirements of
4.2.3.3.
The stability of the dust feed system shall be validated as follows.
a) At 5 min intervals, determine the mass of dust dispensed. Continue mass determinations of dust increments
for 30 min.
b) Adjust the dust feeder until the average delivery rate is within ± 10 % of the desired rate and the deviation in
delivery rate from the average is not more than ± 20 %.
4.2.5 Airborne particles
4.2.5.1 The airborne particle concentration and size distribution upstream and downstream of the filter shall be
measured by an airborne particle counter. The airborne-particle counter shall be capable of counting airborne
particles used in the efficiency tests in the 0,3 µm to 10 µm geometric or 0,5 µm to 15 µm aerodynamic diameter
range, divided into at least five particle size channels. The suggested standard size class thresholds are 0,3 µm,
0,5 µm, 1,0 µm, 2,0 µm, 5,0 µm and 10,0 µm geometric or 0,5 µm, 1,0 µm, 2,0 µm, 5,0 µm, 10,0 µm and 15,0 µm
aerodynamic. For example, the suggested geometric size ranges are 0,3 µm to 0,5 µm, 0,5 µm to 1,0 µm, 1,0 µm
to 2,0 µm, 2,0 µm to 5,0 µm, and 5,0 µm to 10,0 µm. The particle counter shall be calibrated for particle size over
the specified range using polystyrene latex spheres. The polystyrene latex spheres shall be [e.g. National Institute
of Standards and Technology (NIST)] traceable.
The airborne-particle counters shall be calibrated with polystyrene latex particles prior to system start-up and a
minimum of once a year to verify that the size calibration has not changed. It is recommended that the particle
counter calibration be verified with one size polystyrene latex periodically during the year between calibrations. If
the counter shows an unacceptable change in the calibration, the counter should be serviced.
4.2.5.2 The maximum total particle concentration shall be established to prevent coincidence counting, i.e.
counting more than one particle at a time. A recommended method for establishing this limit is to conduct filter-
efficiency tests at a series of different concentrations and compare the results. The maximum concentration is
determined at the point where increasing the concentration by a factor of 2 causes the fractional efficiency in the
smallest size range at the higher concentration to be more than 5 % less than the fractional efficiency at the lower
concentration.
Another method is to increase the concentration stepwise (e.g. by using a diluted and an undiluted aerosol) and
determine the concentration where the particle counter starts showing significant deviation from the expected
concentration in the smallest size range.
8 © ISO 2001 – All rights reserved
An example is given in annex D.
4.2.5.3 The particle counter flow rate shall remain constant within ± 5 % for the duration of a test including the
correlation done before the test.
4.2.6 Neutralization
Generated and dispersed particles often develop a high level of electrical charge. To obtain comparable results for
different aerosols and different generation methods, the aerosol’s charge distribution shall be reduced until it
provides a Boltzman equilibrium charge distribution. A Boltzman equilibrium charge distribution is the minimum
stable charge level and is reached by an aerosol when aged. This state of an aerosol can not be generated
artificially in a comparably short time. For many applications (e.g. filter testing), it is sufficient to reduce the charges,
utilizing ionized air, to a minimum level. To reach this charge level quickly in a test system, the efficiency aerosol is
mixed with a high concentration of air ions. To create a high level of air ions, an electrostatic corona (ion blower) or
radioactive air ionizer shall be used. The ionizer shall produce a sufficient concentration of bipolar air ions to mix
with the aerosol so that the resulting aerosol has a charge distribution that approximates a Boltzman distribution.
The level of neutralization shall be optimized by methods described in annex G.
Aerosol may become charged in transport through the tubing and test duct, so the neutralization should take place
as close as practical to the filter under test.
A neutralizer is required for fractional-efficiency tests and is optional for dust-holding capacity tests.
4.2.7 Air flow meter calibration
The air flow meter shall be calibrated annually in accordance with 4.1, using a flow measurement method
conforming to the allowed tolerances.
4.2.8 Repeatability
The organization performing tests in accordance with this test code shall demonstrate by identical tests performed
on the same filter on three separate days of no less than three days apart that the pressure loss and initial filter
efficiency for measured particle sizes 0,3 µm to 5 µm are in agreement with each other within ± 5 %. Initial filter
efficiency for 5 µm to 10 µm should agree within ± 10 %. These tests do not include loading the filter.
4.3 Test conditions
4.3.1 The test dust for dust-holding capacity and gravimetric efficiency shall be ISO 12103-1 A2 fine.
Before a test, the test dust shall be mixed for a minimum of 15 min. This test dust shall be dried to a constant mass
at a temperature of 105 °C ± 15 °C. The test dust shall then be allowed to become acclimatized to a constant mass
under the prevailing test conditions (see 4.3.4).
4.3.2 Special aerosols such as mono- or polydisperse latex or lycopodium and other aerosols may be used for
tests performed on the filter per user request.
4.3.3 A high-efficiency particulate air filter (HEPA) type filter is used to clean air provided to the test stand.
Maximum penetration for this filter shall be u to 0,03 % for 0,3 µm particles. A high-efficiency filter is used
downstream of the downstream sample location to protect the rest of the test system from dust.
NOTE This downstream filter is not necessarily the absolute filter used for gravimetric efficiency tests as per ISO 5011.
4.3.4 All tests shall be conducted with air entering the air filter at a temperature of 23 °C ± 5 °C and a relative
humidity of 55 % ± 15 %.
4.4 Validation
Prior to testing filters, the test stand shall be validated as per Table E.2.
The validation certifying the performance of a system in accordance with this test code shall be documented to
include the following:
a) system diagram and detailed description, including
1) particle generator used,
2) particle materials used in the tests including traceability,
3) manufacturer and model of the particle counters, and
4) calibration data for the particle counter(s);
b) calibration data for flow rate;
c) calibration data for pressure loss;
d) system performance on flow uniformity;
e) system performance on particle-concentration uniformity;
f) data demonstrating that the coincidence-counting error meets the criteria of Table E.2;
g) data showing the agreement between upstream and downstream particle counters for a single- or dual-counter
system;
h) data showing that the efficiency test aerosol concentration is low enough so that loading effects are avoiding
during the initial efficiency test;
i) data showing that the aerosol neutralizer is working properly as per annex G;
j) sample test data;
k) sample test data showing the repeatability of test results.
Upon initial calibration and validation of the system, the initial efficiency of several mechanical filters and several
electret filters as described in clause G.3 should be carefully measured. These filters become references that can
be used for monitoring.
4.5 Daily start-up procedures
Each day, prior to testing filters, certain start-up procedures shall be performed to verify the continued proper
operation of the test system. Such procedures include but are not limited to: verification of particle counter
operation such as flow rate and zero count; measurement of background particle count in the test duct with no test
filter, and no test aerosol (a high efficiency filter may be mounted in the test filter holder to check the downstream
counter zero); correlation of upstream and downstream particle sampling and counting systems; check zero on
pressure measurement device. See, for example, Table E.3. The reference filters can be used for daily checks of
system performance.
5 Test methods
5.1 Performance test
5.1.1 Air filter conditioning
Prior to the test, the filter shall be stabilized to temperature and humidity test conditions for at least 15 min.
5.1.2 Pressure loss
The purpose of this test is to determine the pressure loss in dust-free air of a clean air filter.
10 © ISO 2001 – All rights reserved
a) Measure and record the tare-static pressure loss with no filter in the test stand. Measure at nominal flow rates
of 25 %, 50 %, 75 % and 100 % of the specified maximum air-filter flow rate.
b) Mount the filter to be tested in the test stand. Measure and record the static-pressure loss versus nominal flow
rate at, 25 %, 50 %, 75 % and 100 % of the specified maximum air-filter flow rate.
c) Subtract the tare-pressure loss values from the measured filter pressure loss. Correct the measured pressure
loss per annex C and graph in the test report (see annex A).
5.2 Efficiency test
5.2.1 General
The purpose of this test is to determine the particulate collection capabilities of the filter. This test is conducted with
constant air flow rate using the aerosol described in 4.2.3.2 or 4.2.3.3.
The following types of efficiency test can be performed.
a) Dust-holding capacity is determined when the specified terminal pressure loss (DP ) is reached at rated flow.
d
This test is done with ISO 12103-1 A2 fine test dust.
b) The initial fractional efficiency as a function of particle size is determined for a clean filter for the five classes
given in 4.2.5 and may be determined for other particle sizes. This test is done with potassium chloride or
ISO 12103-1 A2 fine test dust.
c) The incremental fractional efficiency as a function of particle size is determined at 10 %, 25 %, 50 % and
100 % of filter life (DL). This test is done with dust per 4.2.3.1 or potassium chloride aerosol described in
4.2.3.2. The incremental fractional efficiency is determined at the specified flow rate. The incremental life is
determined by pressure loss across the filter as the filter is loaded with ISO 12103-1 A2 fine test dust. The filter
pressure loss (DP ) are calculated from: the initial pressure loss (DP ), the fraction of filter life (DL ), and the
i o i
terminal pressure loss (DP ). See Equation 6.
d
D=PPD +DL DP-DP (2)
( )
iiodo
The incremental fractional efficiency should be determined for at least the five classes of particle sizes
specified in b).
5.2.2 Procedure
a) Measure temperature and relative humidity.
b) Without a filter in the test stand, set the specified volume flow rate and measure the tare pressure loss.
c) Mount the filter in the test stand.
d) Condition a new filter per 5.1.1.
e) Set the specified volume air flow rate.
f) Measure pressure loss.
g) Start feeding the efficiency test aerosol (as specified in 4.2.3.2 or 4.2.3.3) and wait for the upstream aerosol to
become stable.
h) Determine the fractional efficiencies by particle counting as follows.
For sequential counting systems, start with the counter connected to the upstream sample probe; wait for
the sampling system to equilibrate; the upstream particles should then be counted. Switch to the
downstream sample probe; wait for the sampling system to equilibrate; the downstream sample should
then be counted. The upstream-downstream cycle should be repeated
...
SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 11155-1
Première édition
2001-11-01
Véhicules routiers — Filtres à air pour
l’habitacle —
Partie 1:
Essai de filtration des particules
Road vehicles — Air filters for passenger compartments —
Part 1: Test for particulate filtration
Numéro de référence
ISO/TS 11151-1:2001(F)
©
ISO 2001
ISO/TS 11151-1:2001(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.1
4 Équipements d'essai, précision et validation.4
4.1 Précision des mesures.4
4.2 Système d'essai.4
4.3 Conditions d'essai.10
4.4 Validation.11
4.5 Procédure de démarrage quotidienne.11
5 Méthodes d'essai.12
5.1 Essai de fonctionnement .12
5.2 Essai d’efficacité.12
Annexe A (normative) Rapport d'essai.15
Annexe B (normative) Réduction des données d'efficacité .18
Annexe C (normative) Réduction des données de perte de pression.25
Annexe D (informative) Détermination de la concentration maximale de l'aérosol utilisé pour l'essai
d'efficacité .26
Annexe E (normative) Listes de contrôle pour les exigences de précision, la validation et le
fonctionnement normal.27
Annexe F (normative) Diamètre aérodynamique .32
Annexe G (normative) Méthodes d'évaluation de l'efficacité de l'aérosol pour une neutralisation
convenable .34
Bibliographie.40
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 3.
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.
Dans d'autres circonstances, en particulier lorsqu'il existe une demande urgente du marché, un comité technique
peut décider de publier d'autres types de documents normatifs:
— une Spécification publiquement disponible ISO (ISO/PAS) représente un accord entre les experts dans un
groupe de travail ISO et est acceptée pour publication si elle est approuvée par plus de 50 % des membres votants
du comité dont relève le groupe de travail;
— une Spécification technique ISO (ISO/TS) représente un accord entre les membres d'un comité technique et
est acceptée pour publication si elle est approuvée par 2/3 des membres votants du comité.
Une ISO/PAS ou ISO/TS fait l'objet d'un examen après trois ans afin de décider si elle est confirmée pour trois
nouvelles années, révisée pour devenir une Norme internationale, ou annulée. Lorsqu'une ISO/PAS ou ISO/TS a
été confirmée, elle fait l'objet d'un nouvel examen après six ans pour décider soit de sa transposition en Norme
internationale soit de son annulation.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente partie de l'ISO/TS 11155 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.
La Norme internationale ISO/TS 11155-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 22, Véhicules routiers,
sous-comité SC 7, Équipements d'injection et filtres pour application aux véhicules routiers.
Cette première édition annule et remplace la première édition de l'ISO/TR 11155-1:1994, dont elle constitue une
révision technique.
l'ISO/TS 11155 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Véhicules routiers — Filtres à air
pour l'habitacle:
Partie 1: Essai de filtration des particules
Partie 2: Essai pour les gaz
Les annexes A, B, C, E, F et G constituent des éléments normatifs de la présente partie de l’ISO/TS 11155.
L’annexe D est donnée uniquement à titre d’information.
iv © ISO 2001 – Tous droits réservés
Introduction
Le présent code d'essai des filtres à air pour l'habitacle s'applique aux filtres à particules ainsi qu'à la partie filtre à
particules des filtres combinés (gaz et particules) utilisés dans l'industrie automobile pour les systèmes de
ventilation intérieure.
L'objet de la présente procédure consiste à définir une méthode d'essai uniforme permettant d'évaluer en
laboratoire et sur des bancs d'essai spécifiés les performances des filtres à particules.
Les caractéristiques de performance les plus intéressantes des filtres sont la perte de pression (ou restriction du
courant d'air), l'efficacité de filtration totale et l'efficacité de filtration partielle, ainsi que la capacité de rétention des
particules en suspension dans l'air.
Les données recueillies conformément au présent code d'essai peuvent être utilisées pour définir les
caractéristiques de performance des filtres soumis à ces essais. Les conditions d'utilisation réelle, sur le terrain, y
compris les contaminants, l'humidité, la température, les vibrations mécaniques, les pulsations de débit, etc., sont
en effet trop difficiles à reproduire.
SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 11155-1:2001(F)
Véhicules routiers — Filtres à air pour l'habitacle —
Partie 1:
Essai de filtration des particules
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO/TS 11155 spécifie un essai de filtration des particules, qui comprend les
caractéristiques critiques des équipements, la procédure d'essai et le format des rapports d'essai exigés pour une
évaluation homogène des éléments filtrants sur un banc d'essai de laboratoire avec des particules de dimension
supérieure à 0,3 µm. Elle s'applique aux filtres utilisés dans les véhicules à moteur pour retirer les particules de
poussière de l'air extérieur ou de l'air recyclé utilisé pour ventiler les compartiments passagers.
La procédure d'essai décrite dans la présente partie de l'ISO/TS 11155 permet d'évaluer la perte de pression des
éléments filtrants, leur efficacité de filtration partielle et leur capacité de rétention accélérée des particules dans le
cas d'expositions à des particules de laboratoire normalisées. Comme ces méthodes d'essai ne peuvent tenir
compte ni de toutes les expositions possibles à toutes les particules envisageables, ni de tous les effets possibles
du milieu ambiant, le classement relatif des filtres peut varier dans les conditions réelles d'utilisation.
NOTE 1 Une comparabilité absolue n'est possible qu'avec des éléments filtrants de même forme et de mêmes dimensions
occupant la même position dans le conduit d'essai.
NOTE 2 Sous réserve d'un accord entre fournisseur et client, la présente procédure d'essai permet de calculer l'efficacité de
filtration gravimétrique comme unique paramètre pour les besoins des contrôles qualité. Pour les essais d'efficacité de filtration
gravimétrique, voir l'ISO 5011.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente partie de l'ISO/TS 11155. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente partie de l'ISO/TS 11155 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 5011, Séparateurs aérauliques placés à l’entrée des moteurs à combustion interne et des compresseurs —
Essai de rendement
ISO 12103-1, Véhicules routiers — Poussière pour l’essai des filtres — Partie 1: Poussière d’essai d’Arizona
ASTM F-328, Practice for determining counting and sizing accuracy of on airborne particle counter using near-
monodispersed spherical particulate materials, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 10.05, 1989
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO/TS 11155, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
débit de l'air d'essai
mesure du volume d'air qui traverse le conduit d'essai par unité de temps, exprimé en mètres cubes réels par
heure (m /h)
3.2
perte de pression
réduction permanente de la pression résultant de la diminution de l'énergie cinétique du courant d'air (hauteur
dynamique) causée par le filtre (en pascals dans les conditions normalisées de 23 °C et 101,3 kPa)
3.3
efficacité de filtration partielle
E
fi
aptitude du filtre à air à éliminer des particules de dimension définie exprimée en pourcentage
3.4
efficacité initiale de filtration partielle
capacité initiale du filtre à air non contaminé soumis à l'essai à retirer des particules de dimension définie de l'air
qui le traverse
NOTE Les particules retenues peuvent affecter l'efficacité mesurée du filtre avant qu'il soit colmaté par une quantité
d'aérosol suffisante pour affecter la perte de pression du filtre.
3.5
pénétration partielle
P
fi
rapport de la concentration des particules de la dimension spécifiée sortant du filtre par unité de temps à la
concentration des particules de la dimension spécifiée entrant dans le filtre par unité de temps exprimée en
pourcentage
3.6
capacité de rétention de la poussière d'essai
masse en grammes de la poussière d'essai retenue par le filtre lorsque la perte de pression finale et le débit final
spécifiés sont atteints
3.7
diamètre hydraulique
D
h
diamètre équivalent utilisé pour caractériser les conduits non circulaires, calculé comme suit:
D = 4 ¥ (aire de la section transversale d'écoulement/périmètre du conduit)
h
3.8
compteur de particules
spectromètre à aérosol
instrument de calibrage et/ou de comptage des particules
3.9
aérosol d'essai
particules en suspension dans l'air utilisées pour évaluer l'efficacité ou la capacité d'un filtre
3.10
rapport de corrélation
R
o
rapport du nombre de particules observé au point de prélèvement aval au nombre de particules observé au point
de prélèvement amont en l'absence de tout filtre dans le système d'essai
NOTE La méthode de calcul du rapport de corrélation est donnée dans l'annexe B.
2 © ISO 2001 – Tous droits réservés
3.11
diamètre moyen consigné
D
l,i
diamètre moyen pondéré calculé comme suit:
DD=¥D (1)
( )
l,ii i+1
où
D est le diamètre moyen consigné;
l,i
D est la limite inférieure de la plage de dimensions particulaires;
i
D est la limite supérieure de la plage de dimensions particulaires.
i+1
3.12
diamètre géométrique (équivalent volume)
D
g,i
diamètre de la sphère de même volume que la particule mesurée
3.13
diamètre optique (équivalent)
D
o,i
diamètre d'une particule du type utilisé pour étalonner un instrument de calibrage optique qui diffuse la même
quantité de lumière que la particule mesurée
NOTE Le diamètre optique dépend de l'instrument, du type de particule utilisé pour étalonner l'instrument (en général des
sphères de latex de polystyrène), des propriétés optiques de la particule mesurée et des dimensions de la particule.
3.14
diamètre aérodynamique (équivalent)
D
ae,i
diamètre d’une sphère de densité égale à 1 g/cm ayant la même vitesse finale provoquée par la gravité, dans l’air
calme, que la particule mesurée
NOTE Le diamètre aérodynamique est utilisé pour consigner les résultats afin d'éviter des mesures différentes du diamètre
résultant de techniques différentes de calibrage et de comptage. L'annexe F fournit des informations complémentaires sur le
diamètre aérodynamique.
3.15
aérosol d'exposition pour l'essai d'efficacité
aérosol utilisé pour mesurer l'efficacité du filtre d'essai
NOTE La concentration de l’aérosol est suffisamment basse pour éviter les erreurs de coïncidence des compteurs de
particules et elle ne modifie pas l'efficacité du filtre due au colmatage. La charge de l'aérosol est réduite de façon à approcher
une répartition d'équilibre de la charge de Boltzman. Les exigences pour l’aérosol d’exposition pour l’essai d’efficacité sont
données en 4.2.3 et 4.2.4.
3.16
aérosol d'exposition pour l'essai de capacité de rétention
aérosol utilisé pour charger le filtre
NOTE La concentration de l’aérosol est suffisamment élevée pour permettre le colmatage du filtre dans un laps de temps
raisonnable mais elle peut être trop élevée pour permettre l'emploi des instruments conventionnels de comptage des particules.
Les exigences pour l’aérosol d’exposition pour l’essai de capacité de rétention sont données en 4.2.3 et 4.2.4.
3.17
aérosol neutralisé
aérosol dont la répartition des charges est réduite jusqu’à l’obtention d’une répartition d’équilibre de la charge de
Boltzman
NOTE 1 Le fait que l’aérosol soit neutre ne signifie pas que toutes les particules individuelles sont neutres.
NOTE 2 Il se peut que l’obtention d’une vraie répartition d’équilibre de la charge de Boltzman ne soit pas possible durant le
court laps de temps disponible dans un système d’essai. Les procédures données dans l’annexe G sont conçues pour
minimiser l’effet de la charge excessive provenant de la méthode d’obtention de l’aérosol.
4 Équipements d'essai, précision et validation
4.1 Précision des mesures
Les exigences de précision sont données dans le Tableau E.1 (4.1).
4.2 Système d'essai
4.2.1 Exigences par rapport au système
4.2.1.1 Le banc d'essai doit être constitué par une section d'essai conductrice verticale mise à la terre (au
moins dans la section située entre l'alimentation en poussière d'essai et la sonde de prélèvement aval) avec
support de montage du filtre d'essai et il doit être conçu pour minimiser les pertes de particules. Il doit inclure un
équipement ou un appareillage de conditionnement de l'air et d'alimentation en air, de mesure du débit, de mesure
de la perte de pression, d'introduction de l'aérosol et de prélèvement d'échantillons. Un banc d'essai répondant aux
exigences des Tableaux E.1 et E.2 est acceptable. La Figure 1 représente un système d’essai à chambre de
répartition d’air. D’autres modèles peuvent être acceptés, par exemple les conduits coniques dans lesquels la
section de montage du filtre est identique à la section du filtre. Dans tous les cas, tout écart par rapport aux
dispositions du présent document doit faire l’objet d’un accord entre l’organisme effectuant l’essai et le demandeur.
D’autres conceptions, telles que des conduits coniques avec une section transversale, au niveau du montage du
filtre, identique à celle du filtre, peuvent être acceptables. Dans tous les cas, tout écart doit être convenu entre
l'organisme chargé de l'essai et le demandeur de l'essai.
Les performances du banc d'essai doivent répondre aux exigences du présent article et doivent être validées
comme faisant partie intégrante de l'ensemble du système d'essai (banc d'essai et équipement associé) comme
décrit en 4.4. Les informations de validation doivent être consignées dans un format standard et mises à la
disposition des demandeurs de l'essai. La validation du système doit intervenir au minimum une fois par an
conformément au Tableau E.3.
L'uniformité du courant d'air dans le conduit d'essai doit être mesurée au moyen d'un anémomètre étalonné au
centre de quatre zones d'égales dimensions ainsi qu'au centre à une distance de 5 cm au maximum au-dessus du
porte-filtre vide. La vitesse du courant d'air en chacun de ces points ne doit pas s'écarter de plus de ± 10 % de sa
vitesse moyenne.
4.2.1.2 Il convient de prendre des dispositions pour maintenir la température et l'humidité de l'air d'essai
conformes à 4.3.4. Avant d'être mélangé à l'aérosol d'essai, il convient que l'air soit épuré d'une façon telle que sa
concentration particulaire soit inférieure à 1 % de la concentration de l'aérosol d'exposition, toutes dimensions
particulaires confondues. L'emploi d'un filtre submicronique (à très haute efficacité) est exigé. Le système doit être
en mesure de maintenir ces conditions sur la période requise pour réaliser une évaluation du filtre.
Le système d'alimentation en air doit être étanche afin que le taux de fuite soit inférieur à 100 l/min lorsque la
pression dans le conduit est de 500 Pa supérieure à la pression ambiante pour les systèmes sous pression ou de
500 Pa inférieure à la pression ambiante pour les systèmes qui fonctionnent normalement au-dessous de la
pression ambiante. Cet essai est réalisé conformément à la méthode indiquée dans le Tableau E.3.
4 © ISO 2001 – Tous droits réservés
Dimensions en millimètres
Il convient que les détails non indiqués soient choisis en fonction de l’utilisation.
Légende
1 Alimentation en poussière d’essai X Prises de pression
2 Sonde de prélèvement amont Y Injecteur d’alimentation
3 Plan de montage de l’échantillon
4 Échantillon
5 Sonde de prélèvement aval
Figure 1 — Exemple de conduit d'essai
Le système doit être capable de délivrer le débit spécifié par l'utilisateur. Il doit également être en mesure de
maintenir ce débit pendant la durée d'un essai et en présence d'une pression différentielle croissante. Ce débit
atteindra généralement 680 m /h avec une perte de pression du filtre atteignant 1 000 Pa. La validation du
système doit être effectuée à un débit minimum de 150 m /h. Le système peut fonctionner soit en pression
positive, soit en pression négative à la condition de satisfaire aux exigences en 4.2.
4.2.1.3 Le débit doit être mesuré conformément à 4.1 sur la plage de débits spécifiée en 4.2.1.2. Les
débitmètres peuvent être certifiés hors du conduit d'essai à la condition que leur installation soit exactement
conforme aux exigences du fabricant. En l'absence d'instructions d'installation du fabricant ou si les débitmètres ne
sont pas installés conformément à ces instructions, le débitmètre doit être étalonné en position dans le banc
d'essai et il doit être identifiable, une fois démonté, par rapport à une source d'étalonnage normalisée.
4.2.1.4 La perte de pression (pression différentielle) de part et d'autre du filtre d'essai doit être mesurée au
moyen d'un manomètre différentiel relié aux prises de pression du conduit d'essai. Ces prises de pression doivent
être situées dans des parties à parois rectilignes de même section transversale que la partie contenant le filtre à
l'essai et elles doivent être placées à une distance ne dépassant pas une fois le diamètre du conduit (hydraulique)
en amont et en aval du filtre d'essai. Les prises de pression doivent être du type à pression statique et peuvent se
présenter comme indiqué à la Figure 1, A et B.
L'instrumentation de perte de pression doit pouvoir mesurer toute la plage des pertes de pression prévues pour
l'essai, plus 10 %. La précision de la mesure sur cette plage doit être conforme au 4.1.
4.2.1.5 L'aérosol doit être introduit dans le conduit, puis mélangé de telle façon qu'un mélange uniforme de
l'aérosol d'essai soit fourni au filtre à essayer. Pour la certification du système d'essai, l'uniformité, la concentration
et la stabilité de l'aérosol d'exposition de l'essai d'efficacité doivent être mesurées conformément à 4.2.4.2.
L'uniformité et la concentration de l'aérosol d'exposition pour l'essai de capacité de rétention doivent en outre être
vérifiées conformément à 4.2.4.3.
4.2.1.6 Le filtre d'essai doit être monté dans la position horizontale, son centre géométrique coïncidant avec
l'axe du conduit. Le filtre d'essai doit être scellé dans un support.
4.2.2 Échantillonnage
4.2.2.1 Des prélèvements de l'aérosol d'essai doivent être effectués en amont et en aval du filtre soumis à
l'essai. Cet aérosol peut être aspiré par l'appareillage de prélèvement dans un compteur de particules ou dans un
autre dispositif. Le fonctionnement de l'appareillage de prélèvement doit être évalué conformément à 4.2.4.2 car il
fait partie intégrante du système d'essai.
4.2.2.2 Les sondes de prélèvement doivent être isocinétiques (les vitesses locales d'écoulement dans le
conduit et dans la sonde doivent être égales) à ± 20 % près. Les sondes utilisées en amont et en aval du filtre
doivent être du même type. Elles doivent être montées sur l'axe du conduit d'essai. La sonde amont doit être située
à une distance d'environ 100 mm en amont du filtre soumis à l'essai. La sonde aval doit être située à 75 mm au
moins en aval d'une surface active du filtre, au centre du conduit et du filtre.
4.2.2.3 Les tubulures conduisant aux compteurs de particules doivent être aussi courtes que possible et il
convient de minimiser le nombre des courbes et les dépôts par sédimentation pour éviter les pertes de particules.
Pour y parvenir, on peut utiliser des matériaux conducteurs d'électricité mis à la terre ou choisir d'autres matériaux
ayant démontré de bonnes performances dans ce domaine. L'emploi de soupapes et autres obstacles doit être
évité. Dans la mesure du possible, les tubulures de prélèvement amont et aval doivent être identiques.
4.2.3 Générateur d’aérosol
4.2.3.1 On utilise un générateur d'aérosol pour les essais d'efficacité de filtration partielle. Pour mesurer
l'efficacité de filtration partielle, employer soit de la poussière d'essai fine A2 conforme à l’ISO 12103-1, soit un
aérosol de chlorure de potassium (voir 4.2.3.2 ou 4.2.3.3). D'autres aérosols peuvent être utilisés selon les
spécifications du demandeur. Il faut s'attendre à des résultats différents avec des aérosols différents en raison des
variations de la réponse du compteur de particules à l'indice de réfraction des particules, à leur masse volumique
et à leur forme. Un étalonnage du compteur de particules en fonction du diamètre aérodynamique de l'aérosol
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d'essai ou l'emploi d'un spectromètre à particules mesurant directement les dimensions aérodynamiques
minimisera cependant les écarts en cas d'utilisation d'aérosols différents (voir annexe F).
Les générateurs d'aérosols pour essais d'efficacité de filtration partielle doivent produire un aérosol de
concentration et de répartition granulométrique stables. La répartition granulométrique de l'aérosol doit inclure un
nombre suffisant de particules pour permettre une évaluation statistique à l'intérieur de chaque classe de
dimensions. Ce nombre correspond généralement à un minimum de 500 particules par classe de dimensions par
échantillon en amont du filtre d'essai. 100 particules par classe de dimensions par échantillon en aval du filtre
d'essai sont recommandées. En cas d'utilisation de spectromètres à particules à haute résolution, différentes
classes de dimensions peuvent être combinées pour obtenir les décomptes requis en utilisant les plages de
dimensions spécifiées en 4.2.5.1. La concentration totale de l'aérosol dans le conduit d'essai ne doit pas dépasser
la limite du compteur de particules, comme cela est expliqué en 4.2.5.2. La concentration de l'aérosol d'exposition
pour l'essai d'efficacité doit être suffisamment basse pour qu'il n'y ait pas de variation de l'efficacité pendant l'essai
en procédant aux mesures comme indiqué en 5.2.2 (i), c'est-à-dire qu'il ne faut pas d'effets de colmatage.
La concentration de l'aérosol et sa répartition granulométrique doivent être vérifiées conformément à 4.2.4.2. Le
générateur d'aérosol doit satisfaire aux exigences de performances spécifiées ci-dessous. La charge électrique de
l'aérosol doit être neutralisée conformément à 4.2.6 avant l'introduction ou le passage de ce dernier dans le conduit
d'essai.
4.2.3.2 Le générateur d'aérosol doit disperser la poussière d'essai fine A2 conforme à l'ISO 12103-1 de
manière à produire un aérosol de poussière homogène, de concentration et de répartition granulométrique stables.
4.2.3.3 Le générateur d'aérosol de chlorure de potassium doit pulvériser une solution saline de manière à
produire un aérosol en brouillard homogène de concentration et de répartition granulométrique stables. Les
gouttelettes doivent être débarrassées de leur eau pour former des particules de sel au moyen, par exemple, d'un
air de dilution sec, de chaleur ou d'un déshydratant.
4.2.3.4 Pour l'essai de capacité de rétention et l'essai gravimétrique d'efficacité, un système d'alimentation en
poussière composé d'un disperseur de poussière et d'une buse d'injection doit être employé. Le système
d'alimentation en poussière doit délivrer la poussière à un débit continu et uniforme avec une répartition
granulométrique stable. La buse d'injection de poussière sert à disperser la poussière dans le système d'essai et
ne doit pas modifier la répartition granulométrique des particules en suspension dans l'air. Le système
d'alimentation en poussière doit produire un aérosol de poussière d'essai fine A2 conforme à l’ISO 12103-1 et de
concentration stable (± 20 % de variation dans le temps). Le débit d'approvisionnement du système d'alimentation
3 3
en poussière doit produire une concentration de poussière comprise entre 50 mg/m et 100 mg/m dans le conduit
d'essai. Le disperseur de poussière et la buse d'injection doivent contenir l'injecteur de poussière ISO décrit dans
1)
l’ISO 5011. L'injecteur de poussière doit être utilisé sous une pression d'air de 0,1 MPa (1 bar) . En cas
d'utilisation d'autres injecteurs, il convient d'apporter la preuve que l'injecteur employé possède des
caractéristiques au moins équivalentes à celles de l'injecteur de poussière de l’ISO 5011. Avant de soumettre le
filtre contrôlé à l'aérosol, la charge de ce dernier peut être neutralisée conformément à 4.2.6.
Le disperseur de poussière peut être un injecteur à aspiration par venturi à tiroirs ouverts ou à plateaux tournants,
un système d'alimentation à brosse rotative, à lit fluidisé ou tout autre système d'alimentation capable de produire
la poussière d'essai exigée.
4.2.4 Vérification de l’exposition à l’aérosol
4.2.4.1 L'uniformité, la concentration et la stabilité des expositions à l'aérosol d'essai (efficacité et capacité de
rétention) doivent être vérifiées conformément à 4.2.4. Ces vérifications ont pour objet de garantir que les filtres
d'essai reçoivent une exposition connue et reproductible à l'aérosol. En cas d'utilisation d'un conduit conique, la
vérification doit être répétée pour chaque section d'essai.
5 2
1) 1 bar = 0,1 MPa =10 Pa; 1 MPa = 1 N/mm
La vérification de l'exposition à l'aérosol tient compte du rendement du générateur d'aérosol, de la méthode
d'introduction et de mélange de l'aérosol, du système de prélèvement des échantillons et des dispositifs de mesure
de l'aérosol.
4.2.4.2 Pour vérifier l'exposition de l'essai d'efficacité, il convient de respecter les procédures et exigences
générales définies dans en 4.2.3.
Pour vérifier l'uniformité et la concentration de l'aérosol d'exposition pour l'essai d'efficacité, aucun filtre ne doit être
installé à l'emplacement du filtre d'essai. Dans le cas des systèmes d'essai à chambre de répartition d'air, utiliser
l'orifice normalisé de 200 mm ¥ 300 mm.
L'uniformité de la répartition et la concentration de l'aérosol d'essai utilisé pour les essais d'efficacité doivent être
vérifiées au moyen d'un instrument de calibrage des particules qui sera également utilisé dans le système d'essai.
L'instrument de calibrage des particules doit prélever des échantillons en amont de la position de montage du filtre.
Le débit traversant le banc d'essai doit être de 300 m /h. Des échantillons doivent être prélevés juste en regard de
chacun des quatre quadrants de l'emplacement du filtre et au point de prélèvement axial normal. Cinq échantillons
au moins doivent être prélevés en chaque point de prélèvement; on détermine ensuite la moyenne de la répartition
dimensionnelle en nombre.
Les valeurs moyennes correspondant à chaque plage de dimensions particulaires consignée ne doit pas varier de
plus de ± 10 % pour les particules de 0,3 µm à 5 µm et de ± 20 % pour les particules de 5 µm à 10 µm sur les cinq
points de prélèvement. Ceci indique que l'aérosol d'exposition est uniformément réparti sur le filtre et que
l'échantillon axial est représentatif de l'exposition dans son ensemble.
La vérification de la stabilité de l'aérosol doit être combinée avec la vérification de l'appareillage de prélèvement
des échantillons utilisé pour les essais d'efficacité. La stabilité de l'exposition à l'aérosol est évaluée sur un laps de
temps équivalent à la durée d'un essai d'efficacité. On cherche à évaluer des différences entre les prélèvements
amont et aval de l'appareillage de prélèvement (y compris l'équipement de mesure de l'aérosol).
Pour vérifier la stabilité de l'aérosol et la validité des prélèvements, aucun filtre ne doit être installé à l'emplacement
du filtre d'essai. Dans le cas des systèmes d'essai à chambre de répartition d'air, utiliser l'orifice normalisé de
200 mm ¥ 300 mm.
La méthode est la suivante: l'aérosol pour essai d'efficacité doit être prélevé en amont et en aval de l'emplacement
du filtre d'essai, le support de montage du filtre étant en place mais sans le filtre d'essai. Tout l'appareillage de
prélèvement doit être en place, comme décrit en 4.2.2.1. Les échantillons doivent être prélevés de façon
isocinétique et le fonctionnement du système doit être vérifié à 300 m /h.
Suivre la procédure de prélèvement spécifiée en 5.2.2 (h). Prélever un total de trois échantillons en amont et de
trois échantillons en aval de l'emplacement du filtre d'essai. La répartition des décomptes (nombre de particules de
chaque classe de dimensions) doit être déterminée pour chaque échantillon. Les trois répartitions de dimensions
particulaires amont doivent être comparées et le nombre de particules mesuré dans chaque classe de dimensions
doit concorder à 10 % près pour les particules de 0,3 µm à 5 µm et à ± 20 % pour les particules de 5 µm à 10 µm
parmi trois répartitions granulométriques. Ces critères sont applicables à la répartition granulométrique amont et
aval.
On fait ensuite la somme des trois répartitions granulométriques amont par classe de dimension et on procède de
même pour les trois répartitions granulométriques aval. Le résultat doit être une répartition dimensionnelle totale
amont et une répartition dimensionnelle totale aval.
Utiliser les informations obtenues dans le présent article pour créer des rapports de corrélation. Procéder
conformément à l'annexe B et d'un commun accord entre l'organisme chargé de l'essai et le demandeur de l'essai.
Le rapport de corrélation doit être compris entre 0,7 et 1,6.
4.2.4.3 Pour vérifier l'exposition correspondant à l'essai de capacité de rétention, les procédures et exigences
générales décrites en 4.2.3.1 et 4.2.3.4 devraient être respectées.
L'uniformité de la répartition granulométrique de l'aérosol d'essai utilisé pour les essais de capacité de rétention
(voir 5.2.2) doit être vérifiée par une méthode gravimétrique. Cette méthode est la suivante: peser et installer à la
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place d'un filtre d'essai une feuille plane du milieu filtrant (d’au moins 99 % d’efficacité gravimétrique avec de la
poussière d’essai fine A2 conforme à l’ISO 12103-1) (dans le cas des systèmes d'essai avec chambre de
répartition d'air, installer cette feuille dans l'orifice normal de 200 mm ¥ 300 mm). Le débit du passage au travers
du filtre doit être de 300 m /h. Le filtre doit être exposé à un minimum de 12,5 mg de poussière d'essai par
centimètre carré de la surface de filtration. Lorsque cette étape de colmatage est terminée, le papier filtre doit être
retiré du banc d'essai et découpé en quatre parties de surfaces égales. Peser chaque quadrant et déterminer la
quantité d'aérosol qu'il a retenue. Le poids de l'aérosol retenu ne doit pas varier de plus de ± 10 % d'un quadrant à
l'autre.
La répartition granulométrique de l'aérosol servant à l'essai de capacité est assurée par l'emploi de la poussière
d'essai fine A2 conforme à l’ISO 12103-1 et d'un injecteur de poussière conforme à l’ISO 5011. La concentration
massique de l'aérosol d'exposition pour l'essai de capacité de rétention peut être vérifiée par une pesée de la
poussière retenue sur un filtre à haute efficacité dans un laps de temps mesuré. La masse par unité de volume
(concentration massique en mg/m ) doit être calculée. La concentration massique calculée doit répondre aux
exigences en 4.2.3.3.
La stabilité du système d'alimentation en poussière doit être validée comme suit.
a) À des intervalles de 5 min, déterminer la masse de poussière délivrée. Continuer de déterminer la masse des
incréments de poussière pendant 30 min.
b) Régler le système d'alimentation en poussière jusqu'à obtenir un débit d'alimentation moyen correspondant à
± 10 % près au débit souhaité et jusqu'à ce que l'écart du débit d'alimentation par rapport à la moyenne ne
dépasse pas ± 20 %.
4.2.5 Particules en suspension dans l’air
4.2.5.1 La concentration des particules en suspension dans l'air et leur répartition granulométrique en amont
et en aval du filtre doivent être mesurées au moyen d'un compteur de particules en suspension dans l’air. Ce
compteur doit pouvoir compter les particules en suspension dans l'air utilisées pour les essais d'efficacité dans la
plage des diamètres géométriques de 0,3 µm à 10 µm ou dans la plage des diamètres aérodynamiques de 0,5 µm
à 15 µm divisée en un minimum de cinq catégories de dimensions particulaires. Les seuils suggérés des classes
de dimensions normalisées sont de 0,3 µm, 0,5 µm, 1 µm, 2 µm, 5 µm, et 10 µm pour le diamètre géométrique ou
de 0,5 µm, 1 µm, 2 µm, 5 µm, 10 µm et 15 µm pour le diamètre aérodynamique. Les plages de dimensions
géométriques suggérées sont par exemple de 0,3 µm à 0,5 µm, 0,5 µm à 1 µm, 1 µm à 2 µm, 2 µm à 5 µm et 5 µm
à 10 µm. Le compteur de particules doit être étalonné pour des dimensions particulaires sur la plage spécifiée au
moyen de sphères de latex de polystyrène. Ces sphères doivent être identifiables par rapport à une norme
reconnue (par exemple une norme du NIST: National Institute of Standards and Technology).
Les compteurs de particules en suspension dans l'air doivent être étalonnés avec des particules de latex de
polystyrène avant la mise en marche du système et au minimum une fois par an afin de vérifier que l'étalonnage
dimensionnel n'a pas varié. Il est recommandé de vérifier l'étalonnage du compteur de particules avec une taille de
sphères de latex de polystyrène à des intervalles réguliers au cours de l'année séparant deux étalonnages. Si
l'étalonnage du compteur présente une variation inacceptable, il nécessite une intervention.
4.2.5.2 La concentration particulaire totale maximale doit être établie pour éviter des erreurs de coïncidence dans
les comptages, c'est-à-dire le comptage de plus d'une particule à la fois. Une méthode recommandée pour établir
cette limite consiste à réaliser des essais d'efficacité du filtre pour une série de concentrations différentes et à
comparer les résultats. Le point correspondant à la concentration maximale est celui où le doublement de la
concentration aboutit, dans la plage des dimensions les plus petites pour la concentration la plus forte, à une
efficacité de filtration partielle inférieure de plus de 5 % à l'efficacité de filtration partielle pour la concentration la
plus basse.
Une autre méthode consiste à augmenter la concentration par étapes (par exemple en utilisant un aérosol dilué et
un aérosol non dilué) et à déterminer la concentration lorsque le compteur de particules commence à présenter un
écart significatif par rapport à la concentration prévue dans la plage des plus petites dimensions.
On trouvera un exemple dans l'annexe D.
4.2.5.3 Le débit du compteur de particules doit rester constant à ± 5 % près pendant la durée d'un essai, y
compris la corrélation effectuée avant l'essai.
4.2.6 Neutralisation
Les particules générées et dispersées accumulent souvent un haut niveau de charge électrique. Pour parvenir à
des résultats comparables pour des aérosols différents et des méthodes d'obtention différentes, la répartition de la
charge de l'aérosol doit être réduite jusqu'à obtenir une répartition d'équilibre de Boltzman de la charge. Cette
répartition correspond au niveau de charge stable minimum et elle est atteinte par un aérosol qui a vieilli. Cet état
ne peut pas être généré artificiellement en un comparativement court. Pour beaucoup d’applications (par exemple,
essais de filtration) il suffit de réduire les charges, au moyen d’air ionisé, à un niveau minimum. Pour atteindre ce
niveau de charge rapidement dans un système d’essai, on mélange l'aérosol à une forte concentration d'ions d'air.
Pour créer ce haut niveau d'ions d'air, un dispositif d'ionisation électrostatique ou radioactif doit être utilisé. Ce
dispositif doit produire une concentration suffisante d'ions d'air bipolaires à mélanger à l'aérosol pour que la
répartition de la charge de l'aérosol qui en résulte approche une répartition de Boltzman.
Le niveau de neutralisation doit être optimisé par les méthodes décrites dans l’annexe G.
L'aérosol pouvant se charger pendant son passage par la tubulure et le conduit d'essai, la neutralisation doit
intervenir aussi près que possible du filtre soumis à l'essai.
Un système de neutralisation est obligatoire pour les essais d'efficacité de filtration partielle; il est facultatif pour les
essais de capacité de rétention des poussières.
4.2.7 étalonnage du débitmètre
Le débitmètre doit être étalonné chaque année conformément à 4.1 en appliquant une méthode de mesure du
débit conforme aux tolérances acceptées.
4.2.8 Répétabilité
L'organisation qui effectue les essais conformément au présent code d'essai doit démontrer par des essais
identiques effectués sur le même filtre sur trois jours non consécutifs séparés par un minimum de trois jours que
les valeurs de la perte de pression et de l'efficacité initiale du filtre pour des dimensions particulaires mesurées de
0,3 µm à 5 µm concordent entre elles à ± 5 % près. Pour les dimensions particulaires comprises entre 5 µm et
10 µm, elles doivent concorder à 10 % près. Ces essais ne comportent pas de colmatage du filtre.
4.3 Conditions d'essai
4.3.1 La poussière d'essai utilisée pour l'essai de capacité de rétention et
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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