基於EN 779標準的中效箱式空氣過濾器效率測試方法 概述 中效箱式空氣過濾器是現代通風與空調係統（HVAC）中不可或缺的關鍵組件，廣泛應用於醫院、製藥廠、潔淨廠房、數據中心、商業樓宇等對空氣質量有...
基於EN 779標準的中效箱式空氣過濾器效率測試方法
概述
中效箱式空氣過濾器是現代通風與空調係統（HVAC）中不可或缺的關鍵組件，廣泛應用於醫院、製藥廠、潔淨廠房、數據中心、商業樓宇等對空氣質量有較高要求的場所。其主要功能是去除空氣中粒徑在0.3～10μm範圍內的懸浮顆粒物，如灰塵、花粉、細菌載體、煙霧等，從而改善室內空氣質量、保護下遊高效過濾器並延長其使用壽命。
為了科學評估中效箱式空氣過濾器的性能，國際上製定了多項標準化測試方法。其中，歐洲標準EN 779:2012《一般通風用空氣過濾器 — 第二次修訂版》 是目前全球範圍內應用廣泛的中效過濾器性能評價標準之一。該標準通過規定測試氣溶膠、測試風速、測試設備和分級體係，為中效箱式空氣過濾器的效率測定提供了統一的技術框架。
本文將詳細闡述基於EN 779標準的中效箱式空氣過濾器效率測試方法，涵蓋測試原理、測試裝置、關鍵參數、產品分類、典型技術指標及國內外研究進展，並結合實際工程應用進行分析。
一、EN 779標準簡介
1.1 標準發展曆程
EN 779標準由歐洲標準化委員會（CEN）製定，初發布於1993年，後經曆多次修訂，現行有效版本為 EN 779:2012。該標準適用於額定風量下大阻力不超過450 Pa的一般通風用空氣過濾器，尤其針對平板式、袋式、箱式等中效過濾器。
相較於早期版本，EN 779:2012引入了更嚴格的測試條件和更細化的效率分級體係，提升了測試結果的可比性和實用性。盡管歐盟已於2018年啟用新標準 EN ISO 16890 取代EN 779，但EN 779仍在許多國家和地區（包括中國部分行業標準）中被廣泛引用和沿用。
1.2 標準適用範圍
EN 779適用於以下類型的空氣過濾器：
- 平板式過濾器
- 袋式過濾器
- 箱式過濾器（含金屬邊框或塑料邊框）
- 折疊式過濾介質構成的過濾單元
不適用於：
- 高效微粒空氣過濾器（HEPA）
- 超高效微粒空氣過濾器（ULPA）
- 靜電除塵器
- 活性炭吸附過濾器
二、中效箱式空氣過濾器的基本結構與參數
中效箱式空氣過濾器通常由濾料、支撐框架、密封材料和護網組成。其核心性能取決於濾料材質、褶數密度、迎風麵積及整體結構設計。
2.1 主要結構組成
| 組成部件 | 材料類型 | 功能說明 |
|---|---|---|
| 濾料 | 玻璃纖維、聚酯無紡布、複合纖維 | 過濾顆粒物，決定過濾效率與阻力 |
| 外框 | 鍍鋅鋼板、鋁合金、ABS塑料 | 提供結構支撐，保證密封性 |
| 分隔物 | 熱熔膠、鋁條分隔 | 維持濾紙間距，防止塌陷 |
| 密封膠 | 聚氨酯、矽膠 | 防止旁通泄漏 |
| 護網 | 鍍鋅鋼絲網 | 保護濾料免受機械損傷 |
2.2 典型產品參數（以常見F5-F8級為例）
| 參數項 | F5 | F6 | F7 | F8 |
|---|---|---|---|---|
| 初始效率（按EN 779） | ≥40% | ≥60% | ≥80% | ≥90% |
| 平均計重效率（ASHRAE Dust Spot法） | 80–85% | 85–90% | 90–95% | 95–98% |
| 初始阻力（Pa）@0.94 m/s | ≤100 | ≤120 | ≤140 | ≤160 |
| 容塵量（g/m²） | ≥300 | ≥400 | ≥500 | ≥600 |
| 額定風量（m³/h） | 1000–3600 | 1000–3600 | 1000–3600 | 1000–3600 |
| 尺寸規格（mm） | 484×484×292（標準） | 同左 | 同左 | 同左 |
| 使用壽命（月） | 6–12 | 6–10 | 6–9 | 6–8 |
| 適用場景 | 商業建築、普通工業 | 醫院走廊、輕汙染車間 | 手術室前段、精密電子廠 | 潔淨室預過濾、製藥車間 |
注：上述數據基於典型國產與進口品牌（如Camfil、Donaldson、AAF、科德寶）綜合統計得出。
三、EN 779標準下的測試方法詳解
3.1 測試原理
EN 779采用人工塵計重法（Arrestance Test）與大氣塵比色法（Dust-Spot Efficiency）相結合的方式評定過濾器效率。其核心思想是模擬真實使用環境中粉塵累積過程，測量過濾器在整個“生命周期”內的平均過濾性能。
測試分為兩個階段：
- 初始效率測試：測量過濾器清潔狀態下的顆粒捕集能力。
- 容塵量測試（Loading Test）：在持續加載標準測試粉塵過程中，記錄壓降變化和效率衰減情況，計算平均效率。
3.2 測試氣溶膠與粉塵
EN 779規定使用兩種測試介質：
（1）ASHRAE人工塵（ASHRAE Artificial Dust）
- 成分：72% 纖維素、25% 精製亞麻、3% 炭黑
- 平均粒徑：約10 μm
- 用途：用於計重效率測試（Arrestance）
（2）大氣塵模擬氣溶膠（用於比色效率測試）
- 實際室外空氣經過稀釋後引入
- 或使用KCl/NaCl發生器生成亞微米級氣溶膠（0.3–1 μm）
- 通過光度計測量上下遊濃度，計算比色效率
3.3 測試設備與流程
主要測試設備清單
| 設備名稱 | 功能描述 |
|---|---|
| 風洞測試台 | 提供穩定氣流，控製風速（通常為0.94 m/s ±10%） |
| 氣溶膠發生器 | 生成均勻分布的人工塵或鹽霧氣溶膠 |
| 顆粒物采樣器 | 上下遊同步采集空氣樣本 |
| 微克天平（精度0.1 mg） | 稱量濾膜前後質量差 |
| 差壓傳感器 | 實時監測過濾器前後壓降 |
| 光度計或粒子計數器 | 測量氣溶膠濃度 |
| 溫濕度控製係統 | 維持環境溫濕度恒定（23±2°C, RH 50±5%） |
標準測試流程（依據EN 779:2012）
- 樣品準備：選取完整未使用的過濾器，檢查密封性，安裝於測試夾具中。
- 初始阻力測定：在額定風速（0.94 m/s）下測量初始壓降。
- 初始效率測試：
- 加載ASHRAE人工塵至總加載量達到一定值（如F7級需加載至壓降達初始值兩倍或累計加載30 g/m²）。
- 收集上遊與下遊濾膜，稱重計算計重效率。
- 比色效率測試：
- 使用大氣塵或KCl氣溶膠，測量上下遊光密度。
- 計算比色效率：
$$
text{Efficiency (%)} = left(1 – frac{OD{text{down}}}{OD{text{up}}}right) times 100%
$$
其中，OD為光學密度。
- 平均效率確定：取整個加載周期內多個時間點的效率平均值作為終評級依據。
四、EN 779過濾器分級體係
EN 779根據過濾器對0.4 μm左右顆粒的平均過濾效率，將其劃分為G級（粗效）和F級（中效）兩大類：
EN 779:2012 效率分級表
| 等級 | 類型 | 平均比色效率（%） | 計重效率（%） | 典型應用場景 |
|---|---|---|---|---|
| G1 | 粗效 | <65 | >80 | 新風入口初級過濾 |
| G2 | 粗效 | 65–80 | >85 | 普通工業通風 |
| G3 | 粗效 | 80–90 | >90 | 商場、車庫通風 |
| G4 | 粗效 | >90 | >95 | 工業預過濾 |
| F5 | 中效 | 40–60 | >80 | 醫院普通區域 |
| F6 | 中效 | 60–80 | >85 | 手術室前級過濾 |
| F7 | 中效 | 80–90 | >90 | 潔淨室預過濾 |
| F8 | 中效 | 90–95 | >95 | 高要求電子廠房 |
| F9 | 中效 | >95 | >98 | 特殊工藝環境 |
注：F5-F9等級別屬於中效過濾器範疇，其中F7及以上常被稱為“高中效”。
五、國內外研究現狀與對比分析
5.1 國內研究進展
中國自20世紀90年代起逐步引進EN 779標準，並在GB/T 14295-2008《空氣過濾器》中借鑒其測試方法。該國標同樣采用計重效率與比色效率雙重指標，但在具體操作細節上略有差異。
例如，GB/T 14295允許使用國產人工塵替代ASHRAE塵，且對測試風速範圍放寬至0.8–1.2 m/s，導致部分產品在不同標準下測試結果存在偏差。清華大學建築技術科學係曾開展對比實驗，發現同一F7級過濾器在EN 779下比色效率為83%，而在國標條件下測得為86%，差異源於氣溶膠粒徑分布不同。
此外，中國建築材料科學研究總院開發了基於激光粒譜儀的在線監測係統，實現了對過濾器加載過程中粒徑選擇性捕集效率的動態分析，推動了測試技術的智能化發展。
5.2 國外研究動態
德國弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer IBP）利用EN 779測試平台研究了濕度對中效過濾器性能的影響，發現相對濕度超過70%時，聚酯濾料易發生纖維膨脹，導致阻力上升15%以上，而玻璃纖維表現更穩定。
美國ASHRAE RP-1534項目通過對全球數百款F6-F8級過濾器的實測數據分析指出，實際使用中的過濾效率普遍低於實驗室標稱值，主要原因包括安裝泄漏、氣流短路和維護不當。因此，強調現場性能驗證的重要性。
日本產業環境管理協會（JEMA）則提出“動態效率模型”，建議在EN 779基礎上增加多級粒徑段（如0.3–0.5 μm、0.5–1.0 μm等）的獨立效率評估，以更好反映對PM2.5等細顆粒物的實際去除能力。
六、影響測試結果的關鍵因素
6.1 濾料特性
- 纖維直徑：越細，攔截效率越高，但阻力也增大。
- 單位麵積質量（克重）：直接影響容塵能力和初始效率。
- 駐極處理：通過靜電增強對亞微米顆粒的吸引力，提升F7級以上過濾器效率5–15%。
6.2 測試條件控製
| 影響因素 | 控製要求 | 對結果影響 |
|---|---|---|
| 風速穩定性 | ±5%以內 | 風速過高會降低效率，增加穿透率 |
| 溫濕度 | 23±2°C, RH 50±5% | 高濕環境下濾料吸水，效率下降 |
| 氣溶膠濃度 | 保持均勻穩定 | 濃度過高可能導致濾膜飽和 |
| 加載速率 | 推薦1–2 g/min | 過快加載影響容塵分布均勻性 |
6.3 安裝與密封性
測試中若存在邊框泄漏，即使僅為0.5%，也會使整體效率下降10%以上。因此，EN 779要求測試前必須進行泄漏檢查，常用方法包括：
- 粒子計數掃描法（Particle Scan）
- 氣溶膠光度計掃描（Aerosol Photometer Scan）
- 示蹤氣體檢測法
七、實際應用案例分析
案例一：某三甲醫院潔淨手術部 HVAC 係統改造
背景：原係統采用G4+F7兩級過濾，術後感染率略高於行業平均水平。
改進措施：
- 更換F7級箱式過濾器為符合EN 779標準的F8級產品（平均比色效率≥92%）
- 優化安裝密封結構，采用雙層密封膠條
- 增加壓差報警裝置實時監控阻力變化
效果：PM10濃度下降62%，空氣中菌落總數減少45%，術後感染率下降至0.8‰，達到JCI認證要求。
案例二：南方某半導體封裝廠潔淨車間
問題：原有F7過濾器每3個月需更換一次，運行成本高。
解決方案：
- 引入高容塵量F7級箱式過濾器（容塵量≥550 g/m²）
- 依據EN 779進行全生命周期效率測試
- 結合現場塵負荷調整更換周期
結果：更換周期延長至5個月，年節約維護費用約37萬元，同時保持潔淨度ISO Class 7不變。
八、發展趨勢與挑戰
隨著空氣質量標準日益嚴格，中效箱式過濾器正朝著以下幾個方向發展：
- 高效低阻化：采用納米纖維複合濾料，在保持F8級效率的同時將初阻力降低至120 Pa以下。
- 智能化監測：集成無線壓力傳感器，實現遠程狀態診斷與預測性維護。
- 環保可降解材料：研發生物基濾料，減少廢棄過濾器對環境的影響。
- 多汙染物協同控製：結合催化塗層，實現對VOCs和臭氧的部分分解。
然而，EN 779標準本身也麵臨局限性。其依賴比色法間接反映亞微米顆粒去除能力，無法直接量化對PM2.5或病毒載體的過濾效果。這也是為何ISO組織推出EN ISO 16890標準，按顆粒物粒徑段（PM10、PM2.5、PM1）進行分類評價的原因。
盡管如此，在過渡期內，EN 779仍因其測試方法成熟、設備普及度高、數據可比性強而在全球範圍內保持重要地位，尤其適用於中效過濾器的產品認證與市場準入。
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