Filtracja HEPA — jakie wyniki pomiarów uzasadniają klasę H13 lub H14

Pytanie, czy filtracja jest właściwą odpowiedzią na dane narażenie, oraz ogólna metodyka doboru klasy filtra do rodzaju zanieczyszczenia należą do poradnika nadrzędnego o filtracji i mgle olejowej — tutaj są przyjęte jako rozstrzygnięte. Tam też opisano metody testowania skuteczności filtracji. Punktem wyjścia poniżej jest sytuacja, w której kierunek techniczny jest już przesądzony i brakuje wyłącznie warstwy liczbowej.

Ta warstwa obejmuje cztery rzeczy: wartości akceptacji, do których porównujesz wynik pomiaru; progi stężeń i typ aerozolu, przy których klasa H13 albo H14 ma uzasadnienie techniczne; wzór przeliczający pomiar wykonany przed wdrożeniem na spodziewane stężenie po wdrożeniu; oraz komplet pomiarów, które trzeba mieć w ręku, zanim ktokolwiek zacznie liczyć.

Poza zakresem pozostaje koszt utrzymania wkładów, cykl wymiany i rachunek opłacalności — to osobny temat. Poza zakresem jest też konstrukcja narracji uzasadnienia i katalog wskaźników rezultatu; wskaźnik HEPA-specyficzny sprowadza się do dwóch wielkości, które opisano w dalszej części. Reszta tekstu to dane, jednostki, progi, warunki pomiaru i arytmetyka przeliczona do końca.

Jedno zastrzeżenie na wejściu. Te liczby są warstwą techniczną, z której korzysta projektant instalacji — nie są listą załączników do wniosku. Zestaw dokumentów wymaganych w konkursie 2026.01 wynika z Regulaminu konkursu i z Katalogu działań, w którym dokumenty „są przypisane do poszczególnych punktów i uzależnione od rodzaju działań, o których dofinansowanie występuje wnioskodawca”. Urządzenia i elementy mechanicznej wentylacji oraz filtracji powietrza stosowane w warunkach zagrożenia szkodliwymi czynnikami chemicznymi lub pyłowymi mieszczą się w punkcie 13 Katalogu działań.

Jedno zastrzeżenie na wejściu. Te liczby są warstwą techniczną, z której korzysta projektant instalacji — nie są listą załączników do wniosku. Zestaw dokumentów wymaganych w konkursie 2026.01 wynika z Regulaminu konkursu i z Katalogu działań, w którym dokumenty „są przypisane do poszczególnych punktów i uzależnione od rodzaju działań, o których dofinansowanie występuje wnioskodawca”. Urządzenia i elementy mechanicznej wentylacji oraz filtracji powietrza stosowane w warunkach zagrożenia szkodliwymi czynnikami chemicznymi lub pyłowymi mieszczą się w punkcie 13 Katalogu działań.

Norma PN-EN 1822 (oraz jej międzynarodowy odpowiednik ISO 29463) definiuje klasy przez skuteczność zatrzymywania cząstek o średnicy najtrudniejszej do przechwycenia, czyli MPPS. Klasy z literą E to filtry wysokoskuteczne, ale nie HEPA. Dopiero klasy H mają w karcie także wartość lokalną, wynikającą ze sprawdzenia szczelności każdego egzemplarza — obecność tej drugiej liczby w dokumencie odróżnia H13 od klas E i jest tym, co realnie kupujesz razem z wkładem.

Do dokumentacji bierz zawsze wartość integralną z karty konkretnego wkładu, nie wartość z folderu producenta urządzenia. Jeżeli w karcie nie ma wartości lokalnej, wkład nie jest klasą H, niezależnie od tego, co widnieje w nazwie handlowej.

W materiałach handlowych stale pojawia się zapis, że HEPA to 99,97% skuteczności dla cząstek 0,3 µm. To konwencja amerykańska, oparta na stałej średnicy odniesienia. Norma europejska opiera klasyfikację na MPPS, czyli na średnicy, przy której skuteczność medium jest najniższa — dla typowych mediów z włókna szklanego mieści się ona zwykle w przedziale 0,1–0,25 µm. Są to dwa różne kryteria i nie można ich podstawiać jedno za drugie.

Praktyczny wniosek jest jednoznaczny: deklaracja „99,97% przy 0,3 µm” nie jest dowodem spełnienia H13 wg PN-EN 1822, bo dotyczy średnicy, przy której to samo medium wykazuje skuteczność wyższą niż przy MPPS. Jeżeli dokumentacja techniczna urządzenia zawiera wyłącznie ten zapis, w zestawieniu parametrów brakuje wartości, którą można porównać z wymaganiem klasowym.

Bez kompletu poniższych wielkości nie da się ani uzasadnić klasy, ani policzyć efektu. Każda pozycja ma określoną jednostkę i określony sposób pozyskania — brak choćby kubatury strefy blokuje cały bilans, bo krotność wymian nie ma wtedy mianownika.

Nie myl tego zestawu z dokumentacją konkursową. W punkcie 13 Katalogu działań wymagane jest „sprawozdanie z przedostatnich i ostatnich pomiarów poziomu szkodliwych czynników chemicznych lub pyłowych na stanowiskach pracy wykonane przez akredytowane w tym zakresie laboratoria”, a w razie braku przedostatnich — oświadczenie z wyjaśnieniem i uzasadnieniem. Wymagany jest też projekt techniczny lub wykonawczy instalacji zawierający część rysunkową, opisową i obliczeniową, a przy zakupie mobilnych urządzeń filtrowentylacyjnych — koncepcja zastosowania urządzenia; projekt lub koncepcja mają być spójne z działaniami ujętymi w ocenie ryzyka zawodowego. Wielkości z poniższej tabeli zasilają tę część obliczeniową, ale nie zastępują żadnego z tych dokumentów.

Nie myl tego zestawu z dokumentacją konkursową. W punkcie 13 Katalogu działań wymagane jest „sprawozdanie z przedostatnich i ostatnich pomiarów poziomu szkodliwych czynników chemicznych lub pyłowych na stanowiskach pracy wykonane przez akredytowane w tym zakresie laboratoria”, a w razie braku przedostatnich — oświadczenie z wyjaśnieniem i uzasadnieniem. Wymagany jest też projekt techniczny lub wykonawczy instalacji zawierający część rysunkową, opisową i obliczeniową, a przy zakupie mobilnych urządzeń filtrowentylacyjnych — koncepcja zastosowania urządzenia; projekt lub koncepcja mają być spójne z działaniami ujętymi w ocenie ryzyka zawodowego. Wielkości z poniższej tabeli zasilają tę część obliczeniową, ale nie zastępują żadnego z tych dokumentów.

Wartość strumienia powietrza zewnętrznego bierz z pomiaru, nie z dokumentacji projektowej instalacji. Rozbieżność między projektem a stanem faktycznym po latach eksploatacji jest regułą, a to właśnie ta liczba decyduje o wyniku całego bilansu.

Wynik pomiaru interpretuje się jako krotność wartości dopuszczalnej. Ta sama krotność decyduje o obowiązkowej częstotliwości kolejnych badań, co jest istotne, bo dokumentacja stanu wyjściowego musi być aktualna.

Sama wysokość stężenia masowego nie prowadzi do klasy HEPA, bo do obniżenia masy pyłu wystarczają klasy niższe. Klasę H13 lub H14 uzasadnia dopiero co najmniej jeden z poniższych warunków, potwierdzony liczbą, a nie opisem:

• frakcja respirabilna stanowi ponad połowę masy frakcji wdychalnej, co przenosi problem do zakresu, w którym media niższych klas tracą skuteczność;
• dominujący zakres średnic mieści się w przedziale 0,1–1 µm, czyli tam, gdzie leży MPPS;
• aerozol zawiera czynnik zaklasyfikowany jako rakotwórczy lub mutagenny, dla którego zasadą jest ograniczanie narażenia do wartości możliwie najniższej;
• powietrze wraca do strefy pracy w obiegu zamkniętym, więc wszystko, co przeniknie przez filtr, wraca do oddychania;
• dla strefy zadeklarowano klasę czystości powietrza albo kryterium liczności cząstek, a nie kryterium masowe.

Jeżeli żaden z tych warunków nie jest spełniony liczbowo, wyliczenia z dalszej części pokażą, że efekt osiąga klasa niższa przy tym samym strumieniu powietrza.

Osobna sprawa: powyższe progi są kryterium technicznym doboru klasy filtra, a nie progiem wejścia do konkursu. ZUS wskazuje, że „wartości czynników szkodliwych lub uciążliwych nie muszą być przekroczone”, natomiast „w przedsiębiorstwie muszą zostać zidentyfikowane obszary, w których należy poprawić warunki pracy”.

Osobna sprawa: powyższe progi są kryterium technicznym doboru klasy filtra, a nie progiem wejścia do konkursu. ZUS wskazuje, że „wartości czynników szkodliwych lub uciążliwych nie muszą być przekroczone”, natomiast „w przedsiębiorstwie muszą zostać zidentyfikowane obszary, w których należy poprawić warunki pracy”.

Norma PN-EN 481 definiuje frakcje przez średnicę, dla której konwencja pobierania osiąga 50%. To jedyna podstawa, na której wolno porównywać wynik z wartością dopuszczalną — porównanie wyniku dla frakcji wdychalnej z NDS dla frakcji respirabilnej jest błędem, który dyskwalifikuje całe wyliczenie.

Do oceny, czy problem faktycznie leży w zakresie HEPA, przydaje się drugie zestawienie — zachowanie cząstek w powietrzu według przedziału średnic. Cząstki powyżej 10 µm opadają w ciągu minut i w praktyce nie tworzą stałego tła; cząstki poniżej 1 µm utrzymują się w powietrzu godzinami i to one odpowiadają za wynik pomiaru wykonanego z dala od źródła.

Jeżeli w pomiarze rozkładu udział przedziału 0,1–1 µm jest marginalny, argument za klasą H traci podstawę liczbową i trzeba go budować na innym kryterium, na przykład na charakterze czynnika.

Cztery zależności wystarczają do przeliczenia pomiaru wykonanego przed wdrożeniem na wartość spodziewaną po wdrożeniu. Wszystkie zakładają ustalony stan pracy, ciągłą emisję i mieszanie w obrębie strefy.

• Krotność wymian: ACH = Q / V, gdzie Q to strumień powietrza w m³/h, a V to kubatura strefy w m³.
• Wydajność czystego powietrza: CADR = Q_r × η × ε, gdzie Q_r to strumień przez urządzenie, η to skuteczność filtra jako ułamek, a ε to udział przerabianego powietrza faktycznie wymieniany ze strefą oddychania.
• Strumień skuteczny: Q_eff = Q_v + CADR, gdzie Q_v to strumień powietrza zewnętrznego.
• Stężenie w stanie ustalonym: C = G / Q_eff, gdzie G to strumień emisji w mg/h.

Strumień emisji G wyznacza się z pomiaru wykonanego przed wdrożeniem: G = C₀ × Q_v. Założeniem jest, że powietrze nawiewane jest czyste, a jedynym mechanizmem usuwania pyłu przed wdrożeniem była wentylacja. Jeżeli nawiew zawiera pył, jego stężenie trzeba odjąć od C₀ przed wyznaczeniem G — i to jedyne miejsce, w którym cokolwiek się odejmuje.

Dwa błędy powtarzają się w uzasadnieniach najczęściej. Pierwszy to potraktowanie skuteczności filtra jako procentowej redukcji stężenia w hali, czyli mnożenie C₀ przez przenikanie. Filtr nie usuwa procentu stężenia w pomieszczeniu, tylko procent z tego strumienia, który przez niego przechodzi, a źródło emituje dalej. Drugi to podwójne uwzględnienie tej samej redukcji — raz w członie wentylacji, raz w członie filtra. W powyższym bilansie oba strumienie występują po jednym razie, w mianowniku, i sumują się. Nie odejmuje się ich od licznika.

Poniższe wartości są przykładem rachunkowym przyjętym wyłącznie do pokazania toku wyliczeń. Nie pochodzą z konkretnej realizacji i nie opisują żadnego istniejącego zakładu.

• Kubatura strefy V = 2 400 m³.
• Zmierzony strumień powietrza zewnętrznego Q_v = 4 800 m³/h, czyli 2,0 wymiany na godzinę.
• Zmierzone stężenie frakcji respirabilnej przed wdrożeniem C₀ = 1,20 mg/m³.
• Planowany strumień przez urządzenie z wkładem H13 Q_r = 14 400 m³/h, czyli 6,0 wymiany na godzinę, η = 0,9995.

Strumień emisji: G = 1,20 mg/m³ × 4 800 m³/h = 5 760 mg/h. Przy idealnym wymieszaniu (ε = 1,0) CADR wynosi 14 400 × 0,9995 = 14 393 m³/h, strumień skuteczny 4 800 + 14 393 = 19 193 m³/h, a stężenie w stanie ustalonym 5 760 / 19 193 = 0,300 mg/m³.

Idealne wymieszanie w hali produkcyjnej nie występuje. Ustawienie urządzenia, kierunek wyrzutu i przegrody powodują, że część przerabianego powietrza krąży w obiegu krótkim i nie sięga stref pracy. Poniższa tabela pokazuje ten sam bilans dla czterech wartości ε. Redukcja w tym przykładzie mieści się w przedziale od 54,5% do 75,0% i cały ten rozrzut wynika z jednego parametru — z udziału powietrza realnie wymienianego ze strefą.

Wartość ε przyjmuj ostrożnie i zapisz przyjęte założenie obok wyniku. Deklarowanie 1,0 dla urządzenia wolnostojącego w hali z zabudową jest zawyżeniem, którego nie da się obronić przy weryfikacji po wdrożeniu.

Częściej niż stężenie wynikowe potrzebny jest strumień, który trzeba zamówić, żeby zejść do zadanej wartości. Wzór odwrócony ma postać Q_r = (G / C_cel − Q_v) / (η × ε). Poniższe zestawienie używa tych samych danych: G = 5 760 mg/h, Q_v = 4 800 m³/h, η = 0,9995, ε = 1,0, V = 2 400 m³.

Zależność jest hiperboliczna, nie liniowa. Zejście z 0,600 na 0,300 mg/m³ wymaga trzykrotnego zwiększenia strumienia, a kolejne zejście z 0,300 na 0,150 mg/m³ — jeszcze ponad dwukrotnego. To najważniejsza liczbowa konsekwencja bilansu: cel wyrażony w mg/m³ trzeba ustalać przed doborem urządzenia, bo po jego doborze przestrzeń manewru praktycznie znika.

Wartości w tabeli obowiązują dla ε = 1,0. Dla ε = 0,6 każdą z nich mnożysz przez 1 / 0,6 = 1,67 — na przykład dla celu 0,300 mg/m³ wymagany strumień rośnie z 14 407 do 24 012 m³/h. To ten sam mnożnik, który stoi za rozrzutem redukcji w poprzedniej tabeli.

Druga wielkość, którą warto policzyć z tych samych danych, to czas powrotu do niskiego stężenia po zatrzymaniu procesu. Ma znaczenie tam, gdzie emisja jest cykliczna, a między cyklami w strefie pracują ludzie. Zależność ma postać t = τ × ln(C₀ / C₁), gdzie τ = V / Q_eff jest stałą czasową strefy.

Dla przykładu z poprzedniej sekcji przy ε = 1,0: τ = 2 400 / 19 193 = 0,125 h, czyli 7,50 minuty. Przed wdrożeniem, przy samej wentylacji, τ wynosiłoby 2 400 / 4 800 = 0,50 h, czyli 30,0 minuty — czterokrotnie dłużej.

Ta wielkość jest odporna na zarzut, który często pada wobec stężenia w stanie ustalonym: nie zależy od oszacowania emisji G, tylko od kubatury i strumienia. Jeżeli pomiar przed wdrożeniem obarczony jest niepewnością, czas oczyszczenia bywa mocniejszą liczbą niż samo stężenie.

Poniższe zestawienie liczy stan ustalony osobno dla czterech klas, przy niezmienionych pozostałych danych: G = 5 760 mg/h, Q_v = 4 800 m³/h, Q_r = 14 400 m³/h, ε = 1,0. Kolumna z masą wracającą do hali to iloczyn strumienia przez urządzenie i stężenia na jego wylocie.

Różnica stężenia w hali między E11 a H14 wynosi w tym przykładzie 0,012 mg/m³, czyli 3,8% wartości. Jest to wielkość mniejsza niż niepewność typowego pomiaru grawimetrycznego, więc argument oparty wyłącznie na stężeniu masowym nie odróżni tych klas. Rozjeżdżają się natomiast dwie inne kolumny: stężenie na wylocie różni się między E11 a H14 tysiąckrotnie, a masa wracająca do strefy pracy spada z 224,6 do 0,216 mg na godzinę.

Stąd praktyczna zasada liczbowa. Jeżeli kryterium akceptacji jest stężenie masowe w hali, wyliczenia będą wskazywać klasę niższą i tak trzeba to uczciwie zapisać. Klasę H13, a tym bardziej H14, uzasadnia kryterium postawione na tym, co wraca do strefy: czynnik rakotwórczy lub mutagenny, bioaerozol, wymóg odbiorcy dotyczący czystości powietrza albo zadeklarowana klasa czystości strefy.

W zakładach spożywczych, farmaceutycznych i elektronicznych kryterium bywa wyrażone nie w mg/m³, lecz w liczbie cząstek na metr sześcienny. Wtedy klasa HEPA wynika z wymagania wprost, bo klas czystości nie da się utrzymać filtrem o przenikaniu rzędu procenta.

Pomiar liczności ma własne warunki brzegowe, których pominięcie unieważnia wynik: minimalna objętość pojedynczej próbki to 2 dm³, minimalny czas poboru w punkcie to 1 minuta, a liczba punktów pomiarowych zależy od powierzchni strefy i musi być ustalona przed pomiarem, nie po. Licznik optyczny pracuje przy przepływie nominalnym 2,83 dm³/min lub 28,3 dm³/min zależnie od modelu — przy odstępstwie od tej wartości wyniki nie są porównywalne z tabelą.

Osobna sytuacja to bioaerozole. W polskim rozporządzeniu nie ma dla nich wartości NDS, więc kryterium trzeba przyjąć samodzielnie i udokumentować jego pochodzenie, a metodykę poboru oprzeć na PN-EN 13098. Powoływanie się na wartość dopuszczalną, która nie istnieje, jest błędem łatwym do wykrycia.

Liczba bez opisanych warunków, w jakich powstała, nie jest daną wejściową — jest deklaracją. Poniższa tabela zbiera warunki, których pominięcie najczęściej podważa wynik przy weryfikacji.

Osobno warto zapisać, przy jakim oporze zmierzono strumień urządzenia. Wartości katalogowe podawane bez oporu zewnętrznego dotyczą pracy swobodnej i po podłączeniu do kanałów spadają — a to właśnie ta liczba wchodzi do wzoru jako Q_r.

Pojedynczy wynik nie rozstrzyga nic poza tym, że w danej chwili zmierzono daną wartość. Norma PN-EN 689 opisuje test wstępny, w którym liczba wyników i próg akceptacji są ze sobą powiązane — im mniej wyników, tym niższy próg musi być spełniony, żeby uznać zgodność bez dalszej analizy statystycznej.

Jeżeli którykolwiek wynik przekracza wartość dopuszczalną, wynik testu jest negatywny niezależnie od liczby pomiarów. Jeżeli wyniki mieszczą się między progiem testu wstępnego a wartością dopuszczalną, potrzebna jest ocena statystyczna, dla której zbiera się co najmniej sześć wyników.

Dla uzasadnienia inwestycji ma to konsekwencję praktyczną. Trzy pomiary wystarczą, żeby wykazać przekroczenie, ale do wykazania, że stan po wdrożeniu jest trwale niski, potrzeba serii — i to samo dotyczy weryfikacji po realizacji. Warto zaplanować pomiary przed i po w tym samym układzie punktów, przy tym samym obciążeniu procesu i w tym samym reżimie czasowym, bo tylko wtedy dwie liczby dają się porównać. Ta sama zasada obowiązuje po stronie oceny ryzyka zawodowego: ocena przygotowana po realizacji projektu „musi być sporządzona tą samą metodą, co ocena wykonana na etapie składania wniosku tak, aby była możliwość porównania i weryfikacji osiągnięcia zakładanych celów w projekcie”.

Program dofinansowania ZUS na poprawę bezpieczeństwa i higieny pracy pokrywa do 80% wartości projektu. Dolna granica wsparcia to 15 000 zł, górna dla działań inwestycyjnych to 345 000 zł, a dla projektu inwestycyjno-doradczego 350 000 zł, w tym maksymalnie 5 000 zł na doradztwo. Ograniczenia kwotowe określono ponadto w wybranych punktach Katalogu działań — sprawdź, w którym punkcie mieści się planowane urządzenie, ponieważ maksymalną wysokość dofinansowania liczy się z uwzględnieniem tych ograniczeń, niezależnie od limitu ogólnego. Projekt musi obejmować działania inwestycyjne; działania doradcze mogą być wyłącznie dodatkiem planowanym do realizacji po zakończeniu działań inwestycyjnych. Planowany termin realizacji nie może być krótszy niż 3 miesiące i dłuższy niż 6 miesięcy, a jego długość ma uwzględniać czas na ocenę ryzyka zawodowego po realizacji projektu oraz na pomiary po realizacji, jeśli projekt tego wymaga. Decyzję o przyznaniu dofinansowania podejmuje ZUS.

Dolny wiersz pokazuje wartość projektu, przy której osiąga się dolną granicę wsparcia, górny — wartość, przy której wyczerpuje się limit dla działań inwestycyjnych. Powyżej tej wartości kwota dofinansowania nie rośnie, więc każda dodatkowa złotówka budżetu obciąża już wyłącznie wkład własny. Wszystkie kwoty w tabeli są przykładem rachunkowym ilustrującym przelicznik procentowy, nie danymi o żadnym projekcie.

Powiązanie z warstwą techniczną jest bezpośrednie. Cel wyrażony w mg/m³ determinuje wymagany strumień, strumień determinuje wielkość urządzenia, a wielkość urządzenia — pozycję w budżecie. Dlatego kolejność jest jednokierunkowa: najpierw pomiar i cel liczbowy, potem dobór strumienia, na końcu kosztorys. Odwrócenie tej kolejności kończy się urządzeniem, którego parametry nie dają się połączyć z żadnym wynikiem pomiaru.

Poniższe usterki powtarzają się niezależnie od branży i wszystkie są wykrywalne bez wizyty w zakładzie, samym przeliczeniem podanych wartości.

• Skuteczność filtra potraktowana jako redukcja stężenia w hali. Mnożenie 1,200 mg/m³ przez przenikanie 0,0005 daje 0,0006 mg/m³, czyli wartość fizycznie nieosiągalną przy dalej pracującym źródle. Poprawny wynik dla tych samych danych to 0,300 mg/m³.
• Podwójne odjęcie tej samej redukcji — raz na koncie wentylacji, raz na koncie filtra. W bilansie oba strumienie występują po jednym razie i sumują się w mianowniku.
• Przedział redukcji zadeklarowany w tekście niezgodny z wartościami w tabeli. Każdy procent podany w zdaniu musi dać się odtworzyć z liczb, które stoją obok.
• CADR wzięty z karty katalogowej przy zerowym oporze zewnętrznym i zastosowany do układu kanałowego.
• Pomieszanie frakcji wdychalnej z respirabilną po stronie wyniku albo po stronie wartości dopuszczalnej.
• Porównanie wyniku piętnastominutowego z wartością ośmiogodzinną bez przeliczenia i bez podania czasu emisji w zmianie.
• Kubatura całej hali w mianowniku zamiast kubatury strefy, w której faktycznie utrzymuje się stężenie i pracują ludzie.
• Deklaracja 99,97% przy 0,3 µm użyta jako dowód spełnienia H13 według PN-EN 1822.
• Przyjęcie ε = 1,0 dla urządzenia wolnostojącego w hali z zabudową, przegrodami i strefami martwymi.
• Powołanie się na wartość dopuszczalną dla czynnika, dla którego jej nie ustalono — typowo dla bioaerozoli.

Test najprostszy i najskuteczniejszy: weź każdą liczbę z tabeli, podstaw ją do wzoru podanego w tekście i sprawdź, czy wychodzi wartość, która stoi w zdaniu obok. Jeżeli nie wychodzi, poprawiaj tabelę i zdanie razem, nie osobno.