基於ISO 16890標準的空氣亞高效過濾器性能測試方法 引言 空氣過濾器作為空氣淨化係統中的核心組件，廣泛應用於工業、醫療、商業建築以及住宅環境中。其主要功能是去除空氣中的顆粒物（PM），以提升空氣...
基於ISO 16890標準的空氣亞高效過濾器性能測試方法
引言
空氣過濾器作為空氣淨化係統中的核心組件，廣泛應用於工業、醫療、商業建築以及住宅環境中。其主要功能是去除空氣中的顆粒物（PM），以提升空氣質量並保障人體健康。隨著空氣汙染問題日益嚴峻，對空氣過濾器性能評估的要求也不斷提高。傳統的過濾器測試標準如EN 779和ASHRAE 52.2已逐漸無法滿足現代空氣淨化的需求。
為應對這一挑戰，國際標準化組織（ISO）於2016年發布了新的空氣過濾器測試標準——ISO 16890，該標準基於顆粒物質量濃度分級體係，更貼近實際應用環境，並能夠更準確地反映過濾器對不同粒徑顆粒的過濾效率。本文將圍繞ISO 16890標準，深入探討其在空氣亞高效過濾器性能測試中的應用，包括測試原理、測試流程、關鍵參數及性能評價指標等內容，並結合國內外研究進展進行分析與比較。
ISO 16890標準概述
標準背景
ISO 16890標準由國際標準化組織（ISO）發布，取代了原有的EN 779:2012標準，成為全球範圍內空氣過濾器性能評估的新基準。該標準適用於額定風量下大阻力不超過1 kPa的通風用空氣過濾器，特別適用於中效和亞高效過濾器。
標準特點
相較於傳統標準，ISO 16890具有以下顯著優勢：
- 基於顆粒物分類：不再使用MERV或F級別劃分，而是根據過濾器對PM₁₀、PM₂.₅、PM₁等不同粒徑顆粒的過濾效率進行分類。
- 更貼近實際應用：采用氣溶膠發生器模擬真實大氣顆粒物分布，提高了測試結果的實用性。
- 統一全球測試方法：促進全球範圍內空氣過濾器性能評估的一致性。
測試原理與設備配置
測試原理
ISO 16890標準的核心在於通過測量過濾器對特定粒徑範圍顆粒的穿透率來評估其過濾效率。具體來說，測試過程中會引入一定濃度的NaCl或DEHS氣溶膠，分別用於模擬親水性和疏水性顆粒。測試時，通過粒子計數器測量上下遊的顆粒數濃度，從而計算出不同粒徑段的過濾效率。
測試設備
| 設備名稱 | 功能描述 |
|---|---|
| 氣溶膠發生器 | 生成穩定濃度的NaCl或DEHS氣溶膠，模擬空氣中懸浮顆粒 |
| 粒子計數器 | 實時監測上下遊顆粒數濃度，支持多通道粒徑檢測 |
| 風速控製係統 | 控製通過過濾器的風速，確保測試條件穩定 |
| 壓力差傳感器 | 測量過濾器前後壓差，用於計算初始阻力和終阻力 |
| 數據采集與處理係統 | 自動記錄測試數據，生成過濾效率曲線及性能報告 |
測試流程詳解
1. 樣品準備
選擇待測過濾器樣品，確保其尺寸、結構完整且未受損。根據製造商提供的額定風量設定測試風速，通常為0.75 m/s或1.0 m/s。
2. 氣溶膠注入
啟動氣溶膠發生器，在測試艙內注入規定濃度的NaCl或DEHS顆粒，確保顆粒粒徑分布在0.3 μm至10 μm之間，並符合ISO 16890規定的顆粒分布要求。
3. 上遊與下遊采樣
使用粒子計數器分別測量上遊（進入過濾器前）和下遊（經過過濾器後）的顆粒數濃度。測試時間一般為30分鍾以上，以保證數據穩定性。
4. 過濾效率計算
根據公式計算各粒徑段的過濾效率：
$$
eta = left(1 – frac{C{down}}{C{up}}right) times 100%
$$
其中：
- $eta$：過濾效率（%）
- $C_{up}$：上遊顆粒數濃度（個/cm³）
- $C_{down}$：下遊顆粒數濃度（個/cm³）
5. 分類評級
根據平均過濾效率對過濾器進行分類：
| 分類等級 | PM₁₀平均效率 | PM₂.₅平均效率 | PM₁平均效率 |
|---|---|---|---|
| ePM₁₀ 50 | ≥50% | <50% | <50% |
| ePM₁₀ 65 | ≥65% | <65% | <65% |
| ePM₂.₅ 50 | ≥50% | ≥50% | <50% |
| ePM₂.₅ 65 | ≥65% | ≥65% | <65% |
| ePM₁ 50 | ≥50% | ≥50% | ≥50% |
| ePM₁ 70 | ≥70% | ≥70% | ≥70% |
性能參數與測試結果分析
1. 初始效率與終效率對比
測試過程中，需記錄過濾器在初始狀態下的效率及在持續加載顆粒後的終效率。兩者差異可反映過濾器的容塵能力和長期性能衰減情況。
| 測試階段 | 平均效率（ePM₁） | 壓降（Pa） |
|---|---|---|
| 初始狀態 | 75% | 80 Pa |
| 終態（加載後） | 68% | 120 Pa |
2. 不同粒徑段過濾效率分布
| 粒徑範圍（μm） | 過濾效率（%） |
|---|---|
| 0.3–0.4 | 65 |
| 0.4–0.5 | 70 |
| 0.5–0.7 | 75 |
| 0.7–1.0 | 80 |
| 1.0–2.5 | 85 |
| 2.5–4.0 | 90 |
| 4.0–10.0 | 95 |
從上表可見，隨著粒徑增大，過濾效率呈上升趨勢，說明亞高效過濾器在大顆粒捕集方麵表現優異。
國內外研究現狀與技術對比
國內研究進展
近年來，國內多家高校與研究機構積極參與ISO 16890標準的研究與應用推廣。例如，清華大學建築學院（2020）在《暖通空調》期刊中發表論文指出，采用ISO 16890標準評估的過濾器在PM₂.₅去除率方麵比EN 779標準更具代表性 [1]。
中國建築科學研究院（2021）對市場上主流亞高效過濾器進行了實測，發現部分產品在ePM₁ 70等級下仍具備良好的經濟性與節能潛力 [2]。
國外研究動態
美國ASHRAE協會在其2019年年會上指出，ISO 16890標準已在歐美國家廣泛應用，並逐步替代ASHRAE 52.2成為新建築項目的首選測試標準 [3]。
德國Fraunhofer研究所（2020）對歐洲市場上的空氣過濾器進行了大規模測試，結果顯示，采用ISO 16890標準分類的產品在實際運行中表現出更高的能效比 [4]。
技術對比分析
| 對比維度 | EN 779標準 | ISO 16890標準 |
|---|---|---|
| 分類依據 | MERV/F級別 | PM₁₀/PM₂.₅/PM₁效率 |
| 測試顆粒類型 | 灰塵、粉末等 | NaCl/DEHS氣溶膠 |
| 適用對象 | 中效過濾器 | 中效及亞高效過濾器 |
| 實際應用匹配度 | 較低 | 更高 |
應用案例分析
案例一：醫院潔淨室空氣淨化係統
某三甲醫院在新建手術部時采用了符合ISO 16890標準的ePM₂.₅ 65等級過濾器。運行半年後，室內PM₂.₅濃度維持在10 µg/m³以下，明顯優於采用傳統過濾器的對照區域。
案例二：數據中心機房空氣質量控製
某大型數據中心在冷卻係統中安裝了ePM₁ 70等級的亞高效過濾器。測試數據顯示，其顆粒物去除效率達到98%，有效降低了設備故障率，延長了服務器使用壽命。
結論（略去）
參考文獻
- 清華大學建築學院. (2020). "基於ISO 16890標準的空氣過濾器性能評估". 《暖通空調》, 第40卷, 第6期.
- 中國建築科學研究院. (2021). "空氣過濾器在公共建築中的應用研究". 北京: 中國建築工業出版社.
- ASHRAE. (2019). "Transitioning to ISO 16890: A New Era for Air Filter Testing". ASHRAE Journal.
- Fraunhofer Institute. (2020). "Performance evalsuation of Air Filters under ISO 16890 Standard". European HVAC Research Report.
（全文共計約3200字）
