- 引言
空气过滤器在维持各种环境下的空气质量方面发挥着至关重要的作用，这些环境涵盖了住宅、商业建筑以及工业和医疗保健设施。标准化测试和分类系统对于确保空气过滤器的性能和可靠性至关重要，这直接影响着公众健康和工艺效率。考虑到日益增长的空气污染意识以及不同地区（尤其是在中国，其空气质量面临严峻挑战）对有效过滤解决方案的需求，空气过滤器标准的全球性和地域性意义显得尤为重要。本报告旨在对主要的国际空气过滤器标准（ISO 16890、EN 779、ASHRAE 52.2）和当前的中国国家标准（GB 标准，并探讨 HJ 标准的可能性）进行详细的比较分析。本报告将重点关注过滤效率、初阻力、终阻力和容尘量等关键性能参数，以及这些标准的适用范围、侧重点、优点和缺点。
2. 主要国际空气过滤器标准概述
- ISO 16890
- 过滤效率： ISO 16890 基于对颗粒物 (PM) 组分的过滤效率来定义空气过滤器的性能，这些组分包括 ePM1（空气动力学直径 ≤ 1 微米的颗粒）、ePM2.5（≤ 2.5 微米的颗粒）和 ePM10（≤ 10 微米的颗粒），以及粗尘（PM10 > 10 微米，报告其截留率）1。测试方法（ISO 16890-2）包括使用粒径范围为 0.3-10 微米的颗粒对过滤器进行挑战，使用液体（DEHS）和固体（KCl）气溶胶以有效覆盖不同的粒径范围 3。对初始清洁过滤器和经过调节以中和静电荷的过滤器（ISO
16890-4 使用异丙醇蒸汽进行调节）的效率进行测量 3。这两个测量值的平均值用于分类
3。过滤器根据其对相应 PM 尺寸（ePM1、ePM2.5、ePM10）达到至少 50% 的最低效率或基于粗过滤器的初始截留率分为四组 1。每个 PM 组分的效率以百分比表示，并向下舍入到最接近的 5% 的增量
6。
ISO 16890 代表着向更注重健康和更实际的空气过滤器性能评估的重大转变，它通过将过滤效率直接与世界卫生组织等机构定义的与人类健康相关的 PM 组分联系起来，从而实现了这一点 1。测试程序中包含调节步骤解决了旧标准的关键局限性，即考虑了静电荷随时间衰减的问题，从而确保了对长期效率的更可靠的指示 3。 - 初阻力：
测试（ISO 16890-2）首先确定初始压降/风量特性。在额定风量的 50%、75%、100% 和 125% 下测量气流阻力 10。数据校正至标准空气密度 1.20 kg/m³ 10。标准本身并未为分类目的定义特定的初始阻力数值要求；它作为基准性能参数。
在各种风量下测量初始阻力可以全面了解过滤器在不同运行条件下的能效影响 10。 - 终阻力： ISO 16890-3 为积尘测试规定了终阻力值：ISO 粗过滤器为 200 Pa，ISO ePM10、ePM2.5 和 ePM1 过滤器为 300 Pa 10。通过以恒定风量将 ISO
15957 L2 测试粉尘加载到过滤器上直至达到这些压降值来建立积尘曲线 10。允许超过这些规定的终阻力进行测试，但必须注明
17。
ISO 16890 中规定的终阻力值提供了更清晰的过滤器寿命测试终点，并为用户何时需要更换过滤器提供了指导，这与过滤器的效率等级相关联 10。 - 容尘量：
在积尘测试（ISO 16890-3）期间确定，即过滤器在达到规定的终阻力之前截留的 ISO 15957 L2（ISO 细）合成测试粉尘的质量 10。此参数旨在作为过滤器使用寿命的指标 17。使用 L2 以外的粉尘类型获得的容尘量必须在测试报告中相应地注明 17。
与旧标准中使用的 ASHRAE 粉尘相比，ISO 16890 中使用的 ISO 细测试粉尘进行容尘量测试被认为更能代表现实世界中的空气悬浮颗粒物，从而可能更准确地预测过滤器在典型运行条件下的使用寿命 17。 - EN 779
- 过滤效率： EN 779 标准（最近一次修订于 2012 年）根据其对 0.4 µm 颗粒使用 DEHS（癸二酸二乙基己酯）气溶胶的平均效率 (Em) 将过滤器分为粗效 (G1-G4)、中效 (M5-M6) 和高效 (F7-F9) 类别 1。对于高效过滤器 (F7-F9)，2012 年的修订引入了最低效率 (ME) 要求，该要求定义为在三个阶段测量的最低效率：初始效率、加载过程中的效率和静电放电后的效率（使用异丙醇浸渍平板介质样本）9。
虽然 EN 779 在过去多年中被广泛采用，但其对效率评估仅依赖于单一粒径 (0.4 µm) 是一个显着的局限性，因为它不能完全代表环境空气中发现的复杂混合粒径 1。EN 779:2012 中引入最低效率是朝着解决静电荷衰减问题并确保过滤器在整个运行周期中更一致的性能水平迈出的积极一步 9。 - 初阻力：
在指定的测试风量下测量清洁过滤器两端的压差，该风量根据过滤器等级而有所不同 10。与 ISO 16890 类似，标准本身并未为分类目的普遍定义特定的初始阻力数值要求。
初始阻力是使用 EN 779 分类的过滤器的通风系统能效的重要因素 10。 - 终阻力：
标准规定了推荐的更换点终阻力值：对于 G 级过滤器为 250 Pa，对于 M 级和 F 级过滤器在
0.944 m/s 的指定测试体积流量下为 450 Pa 10。
EN 779 中规定的终阻力值根据过滤器的等级提供了实用的指南，用于安排基于过滤器的预期负载的更换时间 10。 - 容尘量：
通过加载合成 ASHRAE 测试粉尘直至达到终阻力来测量 10。此参数用作过滤器预期使用寿命的指标 10。
EN 779 中的容尘量测试使用 ASHRAE 粉尘，这可能不能完全代表现实世界中粉尘的特性，从而可能影响寿命预测的准确性 1。 - ASHRAE 52.2
- 过滤效率： ASHRAE 标准 52.2（最近一次修订于 2017 年）通过测量其去除 0.3 至 10 µm 粒径范围内颗粒的能力来评估通用通风空气净化装置的效率 1。该标准根据过滤器的综合最低效率（针对十二个粒径范围）分配了 1 到 16 的最低效率报告值 (MERV)（一些图表显示高达 20）33。测试程序包括在六个测试周期内测量过滤器上游和下游的颗粒计数，每个周期都增加合成 ASHRAE 粉尘的负载 31。附录 J 提供了一个可选的调节步骤，使用 KCl 气溶胶评估带静电荷过滤器的潜在效率下降，从而产生 MERV-A 等级 6。
与 EN 779 相比，ASHRAE 52.2 对更广泛的粒径范围进行了详细的过滤效率评估，从而更细致地了解了过滤器针对各种空气污染物的性能 6。MERV 等级系统为比较过滤器效率提供了一个方便的单数字指标，但一些来源表明某些 MERV 范围内的精度可能存在不足 16。 - 初阻力： MERV 等级必须与进行测试时的风速一起说明，因为测试是在七个标准风量之一进行的 35。初始阻力是在测试开始时用清洁过滤器测量的。
强调报告 MERV 时要同时说明相应的测试风速，突出了空气过滤器性能的风速依赖性 35。 - 终阻力：
规定的最小终阻力是初始阻力的两倍，或者另有规定 35。指定的终阻力值已从标准中删除，从而可以根据应用需求提供更大的灵活性
35。
ASHRAE 52.2 中终阻力的灵活方法考虑了不同通风系统和应用的多样化需求 35。 - 容尘量：
报告为空气净化装置在所有增量积尘步骤中捕获的合成 ASHRAE 粉尘的总重量，直至达到终阻力 17。该标准明确指出，此值不应用于直接预测过滤器在实际使用中的寿命 35。
虽然 ASHRAE 52.2 测量容尘量，但它强调了使用这种实验室衍生值预测实际使用寿命的局限性，这是由于现实世界中粉尘成分和负载条件的可变性所致 17。
3. 中国现行空气过滤器国家标准概述
- GB 标准
- GB/T 14295-2019 / GB/T 14295-2008 (空气过滤器)：
- 过滤效率： 定义为在额定风量下，被过滤掉的颗粒物量与过滤前颗粒物量的比率 53。包括计数效率（针对特定粒径）、截留效率（针对标准人工粉尘）和 PMx 清洁效率（空气动力学当量直径 ≤ x μm 的颗粒）的测试和要求 53。
- 初阻力： 在额定风量下，清洁、未经处理的初始状态下过滤器的阻力 53。测试方法在 GB/T 28949 中规定（未提供）。
- 终阻力： 过滤器在使用过程中收集大量灰尘后达到的特定静压损失值，表明需要更换 53。
- 容尘量： 在额定风量下，空气过滤器达到终阻力时收集的标准测试粉尘的总质量 53。该标准规定了标准测试粉尘的使用并设定了容尘量的限值。
- 见解 (16)： GB/T 14295 为中国的通用通风空气过滤器提供了一个分类系统，涵盖了一系列效率等级，并纳入了与中国具体情况相关的各种性能方面的测试 53。PMx 清洁效率的纳入反映了中国对细颗粒物污染日益增长的担忧。
- GB/T 13554-2020 / GB/T 13554-2008 (高效空气过滤器)：
- 过滤效率： 定义为被过滤/穿透的气溶胶量与过滤前气溶胶浓度的比率，使用 GB/T 6165 中规定的计数方法进行测试 55。规定了 HEPA 过滤器（35、40、45 型）和 ULPA 过滤器（50、55、60、65、70、75 型）在额定风量下经过和未经静电消除处理的最低效率要求 55。
- 初阻力： 清洁、未经处理的初始状态下过滤器的阻力 55。
- 终阻力： 定义了“最终测试阻力”（作为综合能效测试的终止条件）和“最终阻力”（作为使用过程中过滤器应更换的点）55。
- 容尘量： 在综合能效测试期间，当达到规定的最终测试阻力时，过滤器元件的重量增量 55。
- 见解 (17)： GB/T 13554 为中国的高效过滤器设定了严格的性能标准，特别强调了对极细颗粒的过滤效率。静电消除测试的纳入值得注意，这反映了对过滤器性能随时间稳定性的关注 55。生命周期综合能效测试的增加表明对可持续性的日益关注。
- GB/T 6165-2021 / GB/T 6165-2008 (高效空气过滤器性能试验方法 效率和阻力)：
- 过滤效率： 规定了测定 HEPA 和 ULPA 过滤介质及过滤器效率和阻力的试验方法 56。包括使用颗粒计数器进行气溶胶产生、采样和测量的程序。2021 年版本的关键更新是增加了对最易穿透粒径 (MPPS) ≤ 0.1 μm 的过滤器的效率测试方法，反映了纳米技术的进步以及过滤超细颗粒的需求 56。
- 初阻力： 在积尘前，在额定风量下测量的过滤器两端的压差 56。
- 终阻力： 在测试结束时测量的过滤器阻力，可以根据特定的积尘量或预定的压降来定义，具体取决于测试的目的 56。
- 容尘量： 通过持续加载指定的测试气溶胶直至达到预定的终阻力，并测量过滤器收集的总粉尘质量来确定 56。
- 见解 (18)： GB/T 6165 为中国高效空气过滤器的测试提供了详细的技术框架，确保了性能评估的一致性和准确性。最近纳入的超细颗粒测试方法突显了中国致力于解决与纳米级污染物相关的新兴空气质量问题 56。
- QC/T 793-2020 (汽车用空气滤清器)：
- 过滤效率： 定义了初始过滤效率和全寿命过滤效率，使用指定的测试粉尘和方法（QC/T 32-2017，未提供）进行测量 57。
- 初阻力： 在额定风量下，新滤芯在下游压力测量点测得的静压值 57。测试方法在 GB/T 28949 中规定（未提供）。
- 终阻力： 未像通用通风过滤器那样明确定义为单独的参数。全寿命过滤效率和容尘量测试的终止条件是当空气过滤器阻力达到 3 kPa 的规定值时 57。
- 容尘量： 当测试阻力达到 3 kPa 的规定值时，测试件过滤掉的特定测试粉尘总量 57。
- 见解 (19)： QC/T 793 是中国汽车空气滤清器的专用标准，其性能参数和测试方法根据车辆过滤系统的独特要求量身定制，包括对振动、耐温性和防溅水性的考虑 57。
- HJ 标准
- 提供的研究片段中没有明确找到与通用空气过滤器性能定义和测试方法相关的当前 HJ 标准的具体细节。然而，68 提到中国的 FFT 测试中心遵循各种测试标准，包括中国国家标准，这表明可能存在与环境保护相关的 HJ 标准，其中可能包括针对特定应用（例如工业排放）的空气过滤器测试。需要进行超出所提供片段的进一步有针对性的研究来详细说明这些标准。
4. 过滤效率的比较分析
- 数值和分级系统： 国际标准（ISO 16890、EN 779、ASHRAE 52.2）使用基于粒径范围和效率水平的不同分级系统（例如，ePM 等级、G/M/F 等级、MERV 等级）1。中国 GB 标准（GB/T 13554）规定了 HEPA 和 ULPA 过滤器的最低效率阈值 55。
- 测试方法： ISO 16890 使用广泛的粒径范围 (0.3-10 µm)，并考虑了初始效率和放电效率
1。EN 779 主要关注 0.4 µm 的颗粒 1。ASHRAE 52.2 在 12 个粒径范围 (0.3-10 µm) 内进行测试并报告最低效率 31。GB/T 6165 规定了 HEPA/ULPA 过滤器的计数方法，包括针对 MPPS ≤ 0.1 μm 的方法 55。
表 1：各标准过滤效率分类和测试参数比较
|
标准 |
效率定义 |
粒径范围 (µm) |
测试气溶胶 |
调节 |
分级系统 |
|
ISO 16890 |
ePM1, ePM2.5, ePM10（最低去除率 50%） |
0.3-10 |
KCl, DEHS |
IPA 蒸汽 |
ISO 粗效, ePM10, ePM2.5, ePM1 |
|
EN 779 |
0.4 µm 处的平均效率 (Em)，最低效率 (ME) |
0.4 |
DEHS |
IPA 浸渍 |
G1-G4, M5-M6, F7-F9 |
|
ASHRAE 52.2 |
最低效率报告值 (MERV) |
0.3-10 |
KCl |
可选 KCl |
MERV 1-16 |
|
GB/T 13554 |
效率（过滤掉的气溶胶比例） |
MPPS（通常约为 0.3） |
规定 |
是（静电消除） |
HEPA, ULPA（按效率百分比） |
|
GB/T 14295 |
计数/截留/PMx 清洁效率 |
≥0.5, ≥2.0, ≤x |
标准测试粉尘 |
否 |
粗效 1-4, 中效 1-3, 中高效, 亚高效 |
*表格原因：* 此表简明扼要地概述了每个标准在定义、测量和分类过滤效率方面的主要差异，从而更容易比较基本方法和参数。
5. 初阻力的比较分析
- 要求和范围： 在提供的片段中，国际标准（ISO 16890、EN 779、ASHRAE 52.2）通常没有为分类定义特定的通用数值要求。初阻力是作为过滤器分类和系统设计考虑的关键性能参数进行测量的 10。中国 GB 标准（GB/T 13554、GB/T 14295、QC/T 793）将初阻力定义为在额定风量下清洁过滤器的阻力，有时会为不同的过滤器等级规定特定的最大值（例如，GB/T 14295 中亚高效过滤器的 ≤120 Pa）53。
- 测试方法：
所有标准都涉及使用压力计或压力传感器测量指定风量下过滤器两端的压降 10。ASHRAE 52.2 规定在七个标准风量之一进行测试。
虽然初始阻力的概念是一致的，但具体的风量和报告要求可能有所不同，这反映了每个标准的预期应用和侧重点。中国 GB 标准往往包含针对不同过滤器等级的特定数值要求或限值，这可能反映了与国际标准相比更具规范性的监管方法，国际标准通常侧重于报告测量值。
6. 终阻力的比较分析
- 要求和范围： ISO 16890 根据 ePM 等级规定了终阻力值（200 Pa 或 300 Pa）10。EN 779 根据过滤器等级（G、M、F）设定了终阻力值（250 Pa 或 450 Pa）10。ASHRAE 52.2 将最小终阻力定义为初始阻力的两倍或另有规定，提供了更大的灵活性 35。中国 GB/T 13554 为生命周期测试定义了最终测试阻力，并为过滤器更换定义了单独的值 55。QC/T 793 规定汽车过滤器的测试终止阻力为 3 kPa 57。GB/T 14295 为不同类型的过滤器规定了终阻力值（例如，亚高效过滤器的 240 Pa）53。
- 测试方法：
所有标准都涉及加载测试粉尘直至达到规定的终阻力，并在整个测试过程中监测压降 10。ASHRAE 52.2 在六个测试周期内逐步加载粉尘 31。GB/T 13554 包括一个全面的能效测试以确定最终测试阻力 55。
在终阻力测试方法上，各标准的方法趋于一致，所有标准都基于粉尘负载引起的压降增加来定义终点。然而，具体的数值以及与初始阻力的关系（如 ASHRAE 52.2 中所示）有所不同，这反映了对过滤器寿命、能效和应用要求的不同看法。中国 GB 标准通常为不同的等级规定精确的终阻力值，类似于 EN 779。
7. 容尘量的比较分析
- 要求和测量单位： ISO 16890 和 EN 779 使用不同的测试粉尘（分别为 ISO 细粉尘和 ASHRAE 粉尘）以克为单位测量容尘量 10。ASHRAE 52.2 也使用 ASHRAE 粉尘以克为单位报告 17。中国 GB/T 13554 以克为单位测量重量增量 55，而 QC/T 793 则规定了最小值 57。GB/T 14295 也根据收集的标准测试粉尘的质量进行测量 53。
- 测试方法：
测试包括加载指定的合成粉尘直至达到定义的终阻力，然后测量过滤器截留的总粉尘质量 10。ISO 16890 使用 ISO 细粉尘 (L2)，被认为更能代表大气颗粒物 17。EN 779 和 ASHRAE 52.2 使用 ASHRAE 粉尘 (L1)，其平均粒径较大 17。
测试粉尘的选择是一个关键差异，ISO 16890 旨在提高与现实世界的相关性。中国 GB 标准也使用标准测试粉尘，但具体细节可能因标准和过滤器类型而异。
8. 适用范围、侧重点以及优缺点的差异总结
- 适用范围： ISO 16890 适用于一般通风系统、工艺空气过滤（制药、食品）、燃气轮机、喷漆技术 1。不包括便携式室内空气净化器和初始效率非常高的过滤器 58。EN 779 适用于一般通风的预过滤和精细过滤 19。已被 ISO 16890 取代 1。ASHRAE 52.2 适用于一般通风空气净化装置 31。GB/T 14295 适用于通风、空调和空气净化系统（不包括高效过滤器）53。GB/T 13554 适用于高效空气过滤器和超低穿透空气过滤器
55。QC/T 793 适用于汽车空气滤清器
57。
每个标准都有明确的适用范围，ISO 16890 旨在成为一般通风的全球标准，而 GB 标准则适用于中国市场内的特定产品类型和应用。 - 侧重点： ISO 16890 通过与室外空气污染测量值（PM1、PM2.5、PM10）相关联，侧重于健康保护和实际测试 3。EN 779 侧重于评估预过滤和精细过滤的效率、性能和寿命
19。ASHRAE 52.2 通过提供 MERV 等级进行比较，侧重于按粒径去除效率 31。GB 标准旨在满足中国的法规和环境需求，不同的标准适用于不同的过滤器类型 53。
每个标准的侧重点反映了其起源地的优先事项和监管环境，ISO 16890 强调健康和现实世界的相关性，而中国标准则与国家环境目标相一致。 - 优点： ISO 16890 是全球标准，与健康相关的 PM 组分相关联，测试更实际，性能评估更透明
1。EN 779 历史上被广泛使用，为过滤器选择提供了依据
1。ASHRAE 52.2 具有易于理解的 MERV 等级系统，可测量多种粒径的效率 6。GB 标准根据中国空气质量和监管要求量身定制，针对不同类型的过滤器有特定的标准 53。
每个标准都提供了与其环境和预期用途相关的优势，ISO 16890 正成为一种协调一致的全球方法。 - 缺点： ISO 16890 的过渡期可能导致混淆，无法直接从 EN 779 等级转换
1。EN 779 的测试粒径范围有限，结果可能无法反映实际性能
1。ASHRAE 52.2 的 MERV 等级可能不够精确，容尘量值的实际用途有限 11。GB 标准主要适用于中国境内，国际认可度可能有限。
每个标准都有其局限性，ISO 16890 旨在通过采用更全面和以健康为中心的方法来克服 EN 779 等旧标准的缺点。
9. 结论
国际和中国空气过滤器标准在过滤效率、初阻力、终阻力和容尘量的定义、测试方法和性能要求方面存在显著差异。国际标准，特别是 ISO 16890，正朝着更注重健康和实际应用的方向发展，直接与室外空气污染的 PM 等级相关联。ISO 16890 旨在实现全球范围内的统一，但 ASHRAE 52.2 在北美市场仍然具有重要意义。EN 779 历史上被广泛使用，但其局限性导致了 ISO 16890 的出现。中国的 GB 标准根据中国特定的法规和环境需求量身定制，涵盖了通用通风、高效过滤器和汽车应用等不同类型的过滤器。
全球范围内采用 ISO 16890 的趋势日益明显，但这与区域标准的持续使用并存，例如 ASHRAE 52.2。这些差异对空气过滤器的国际贸易产生了影响，制造商需要遵守目标市场的各种标准。直接比较不同标准下的过滤器性能仍然存在挑战。空气过滤器标准正在不断发展，这得益于人们对空气污染日益增长的认识以及对更有效和节能的过滤技术的需求。
对于消费者和最终用户而言，了解每个标准的具体要求和侧重点至关重要，以便根据其特定需求和环境背景做出明智的空气过滤器选择。未来的研究可以进一步深入分析实验室测试与实际性能之间的相关性，并开发更广泛地解决各种空气污染物和应用场景的普遍接受的标准。
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