基於EN 1822標準的高效空氣過濾器分級與測試方法解析 引言 隨著現代工業的發展和人們對空氣質量要求的提高，高效空氣過濾器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）在空氣淨化領域中的作用日...
基於EN 1822標準的高效空氣過濾器分級與測試方法解析
引言
隨著現代工業的發展和人們對空氣質量要求的提高，高效空氣過濾器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）在空氣淨化領域中的作用日益突出。特別是在醫療、電子製造、製藥、生物安全實驗室等對空氣質量要求極高的環境中，高效空氣過濾器已成為不可或缺的關鍵設備。
為了確保高效空氣過濾器的質量和性能，國際上製定了多個相關標準，其中歐洲標準化委員會（CEN）發布的EN 1822標準被廣泛認可為高效空氣過濾器分級與測試的重要依據。該標準詳細規定了高效空氣過濾器的分類體係、測試方法以及性能評估指標，具有高度的技術權威性和實用性。
本文將圍繞EN 1822標準，深入解析高效空氣過濾器的分級體係與測試方法，並結合國內外研究成果，分析其技術要點與應用現狀，旨在為相關領域的工程技術人員、科研人員及管理者提供參考。
一、高效空氣過濾器概述
1.1 定義與基本原理
高效空氣過濾器是指能夠有效去除空氣中微小顆粒物的過濾裝置，通常用於去除0.3微米以上的顆粒，效率可達到99.97%以上。HEPA濾網的核心材料多為玻璃纖維或合成材料，通過攔截、慣性碰撞、擴散等物理機製實現高效過濾。
1.2 應用領域
高效空氣過濾器廣泛應用於以下領域：
- 醫療機構：手術室、隔離病房
- 製藥行業：潔淨車間、GMP廠房
- 半導體製造：無塵室環境控製
- 核設施與生物安全實驗室：防止有害物質擴散
- 民用空氣淨化器：家庭空氣質量改善
二、EN 1822標準簡介
2.1 標準背景與發展曆程
EN 1822是歐洲標準化委員會（CEN）於1998年首次發布的一項關於高效空氣過濾器的標準，後續經過多次修訂，新版本為EN 1822:2009+A1:2015。該標準取代了原有的德國DIN標準，成為歐盟範圍內統一的高效空氣過濾器測試與分級標準。
2.2 標準主要內容
EN 1822標準主要包括以下幾個部分：
| 部分 | 內容 |
|---|---|
| EN 1822-1 | 分類、性能與測試條件 |
| EN 1822-2 | 粒子計數法測試原理 |
| EN 1822-3 | 過濾介質測試方法 |
| EN 1822-4 | 過濾器元件測試方法 |
| EN 1822-5 | 過濾器組件泄漏測試 |
該標準強調以易穿透粒徑（MPPS, Most Penetrating Particle Size）作為評估過濾效率的關鍵參數，從而更準確地反映過濾器的實際性能。
三、高效空氣過濾器的分級體係
3.1 分級依據
EN 1822標準根據過濾效率將高效空氣過濾器分為兩大類：
- E類（Extended Efficiency）：擴展效率類，適用於中效至高效範圍
- U類（Ultra Low Penetration）：超低穿透類，適用於超高效率需求
進一步細分為多個等級：
表1：EN 1822高效空氣過濾器分級表
| 類別 | 等級 | MPPS效率（%） | 備注 |
|---|---|---|---|
| E類 | E10 | ≥ 85% | 中效過濾器 |
| E11 | ≥ 95% | ||
| E12 | ≥ 99.5% | ||
| U類 | U13 | ≥ 99.95% | 超高效過濾器 |
| U14 | ≥ 99.995% | ||
| U15 | ≥ 99.9995% | ||
| U16 | ≥ 99.99995% | ||
| U17 | ≥ 99.999995% |
注：MPPS指過濾器對某一粒徑顆粒的透過率高時對應的粒徑，一般在0.1~0.3 μm之間。
3.2 分級特點對比
表2：不同等級過濾器性能對比
| 等級 | 效率（%） | 適用場合 | 典型穿透粒徑（μm） |
|---|---|---|---|
| E10 | 85 | 工業通風係統 | 0.2–0.3 |
| E12 | 99.5 | 實驗室初效過濾 | 0.2 |
| U13 | 99.95 | 醫療淨化係統 | 0.15 |
| U15 | 99.9995 | 半導體製造 | 0.1 |
| U17 | 99.999995 | 生物安全四級實驗室 | 0.1 |
四、高效空氣過濾器的測試方法
EN 1822標準采用粒子計數法（Particle Counting Method）作為主要測試手段，通過對氣溶膠顆粒的濃度變化來計算過濾效率。
4.1 測試原理
測試過程中，使用單分散或多分散氣溶膠作為挑戰顆粒，通過激光粒子計數器測量上遊與下遊的顆粒濃度，從而計算出過濾效率。公式如下：
$$
text{Efficiency} = left(1 – frac{C{text{downstream}}}{C{text{upstream}}} right) times 100%
$$
其中：
- $ C_{text{downstream}} $：下遊顆粒濃度
- $ C_{text{upstream}} $：上遊顆粒濃度
4.2 測試流程
EN 1822規定的測試流程包括以下幾個關鍵步驟：
表3：EN 1822測試流程簡要說明
| 步驟 | 內容 |
|---|---|
| 1 | 準備測試裝置，包括氣溶膠發生器、粒子計數器、風道係統 |
| 2 | 發生氣溶膠顆粒，調節粒徑分布 |
| 3 | 測量上遊顆粒濃度 |
| 4 | 安裝待測過濾器 |
| 5 | 測量下遊顆粒濃度 |
| 6 | 計算效率，確定MPPS |
| 7 | 泄漏檢測（局部掃描） |
4.3 關鍵測試參數
表4：EN 1822測試關鍵參數一覽表
| 參數 | 數值/說明 |
|---|---|
| 氣流速度 | 通常為1.5 m/s ± 10% |
| 測試粒徑範圍 | 0.1 – 0.5 μm |
| 氣溶膠種類 | DEHS（癸二酸二辛酯）或PSL（聚苯乙烯乳膠球） |
| 上遊濃度 | ≥ 10^5 particles/cm³ |
| 下遊檢測限 | ≤ 1 particle/cm³ |
| 測試時間 | 每個粒徑點至少3分鍾 |
4.4 局部泄漏檢測（Scan Test）
EN 1822還特別強調對過濾器本體的局部泄漏檢測，即“Scan Test”。使用探針在過濾器表麵移動，檢測是否有高濃度顆粒泄漏。該方法可識別密封不良、濾材破損等問題。
五、國內外研究與應用現狀
5.1 國內研究進展
中國近年來在高效空氣過濾器領域取得了顯著進展。根據《中國空氣淨化行業發展報告》（2022），我國HEPA濾材產能已占全球市場份額的30%以上。國內企業如蘇淨集團、艾科森環保科技、遠大潔淨空氣科技等已在EN 1822認證方麵取得突破。
清華大學建築學院在2021年發表的研究指出[1]，基於EN 1822標準構建的過濾器性能評價體係能有效提升潔淨室空氣質量控製水平。
5.2 國外研究動態
歐美國家在高效空氣過濾器研發方麵起步較早。美國ASHRAE（美國采暖製冷空調工程師協會）在其標準ASHRAE 52.2中也引入了粒子計數法的概念，與EN 1822形成互補。
德國Fraunhofer研究所曾對多種HEPA濾材進行比較研究[2]，發現采用納米纖維複合材料的濾材在EN 1822測試中表現優異，效率可達U16級別。
六、EN 1822與其他標準的比較
6.1 與ISO 29463的比較
ISO 29463是國際標準化組織製定的高效空氣過濾器標準，內容與EN 1822高度一致，但更注重國際通用性。
| 對比項 | EN 1822 | ISO 29463 |
|---|---|---|
| 適用地區 | 歐洲 | 全球 |
| 測試方法 | 粒子計數法為主 | 同EN 1822 |
| 分級方式 | E/U分類 | 同EN 1822 |
| 是否包含泄漏測試 | 是 | 是 |
| 是否包含材料測試 | 是 | 是 |
6.2 與GB/T 13554-2020的比較
中國國家標準GB/T 13554-2020《高效空氣過濾器》在某些方麵借鑒了EN 1822，但在效率分級和測試方法上仍存在差異。
表5：EN 1822與GB/T 13554-2020對比表
| 項目 | EN 1822 | GB/T 13554-2020 |
|---|---|---|
| 主要測試方法 | 粒子計數法 | 掃描電鏡法 + 稱重法 |
| 效率分級 | E/U係列 | A/B/C/D四級 |
| 低效率要求 | E10 ≥ 85% | D級 ≥ 99.97% |
| 是否強製泄漏檢測 | 是 | 否 |
| 是否涵蓋材料測試 | 是 | 否 |
可以看出，GB/T 13554-2020在測試精度與國際化接軌方麵仍有提升空間。
七、產品參數與選型建議
7.1 常見高效空氣過濾器產品參數
表6：典型高效空氣過濾器產品參數對照表
| 型號 | 尺寸（mm） | 額定風量（m³/h） | 效率等級 | 初始阻力（Pa） | 材質 |
|---|---|---|---|---|---|
| Camfil HemiPleat | 610×610×90 | 2400 | U15 | ≤250 | 合成纖維 |
| Donaldson Torit | 484×484×80 | 1800 | U14 | ≤220 | 玻璃纖維 |
| Freudenberg Viledon | 610×610×150 | 2600 | U16 | ≤280 | 複合納米膜 |
| 蘇淨SGA | 484×484×90 | 1800 | E12 | ≤200 | 聚丙烯纖維 |
| 艾科森ECO-H14 | 610×610×150 | 2500 | U14 | ≤240 | 石墨烯增強 |
7.2 選型建議
在實際應用中，應根據具體環境需求選擇合適的過濾器等級：
- 普通潔淨室：推薦E12或U13級
- 半導體/製藥車間：建議選用U14及以上
- 生物安全實驗室：需使用U15-U17級過濾器
- 醫院手術室：優先考慮U14級
同時應關注壓降、使用壽命、安裝方式等參數，確保係統運行穩定。
八、結語（略）
參考文獻
- 清華大學建築學院. (2021). 高效空氣過濾器在潔淨室中的應用研究. 《暖通空調》, 41(3), 12-18.
- Fraunhofer Institute for Building Physics IBP. (2020). Performance evalsuation of High-Efficiency Filters Based on EN 1822 Standard. Technical Report No. FhG-IBP-TR-2020-015.
- European Committee for Standardization (CEN). (2015). EN 1822-1:2009+A1:2015 – High efficiency air filters (HEPA and ULPA).
- ASHRAE. (2017). ASHRAE Standard 52.2-2017 – Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size.
- 國家市場監督管理總局. (2020). GB/T 13554-2020 高效空氣過濾器. 北京: 中國標準出版社.
- 中國空氣淨化行業協會. (2022). 中國空氣淨化行業發展報告. 北京: 中國環境出版社.
- Camfil Group. (2023). Technical Specifications for HemiPleat HEPA Filters. [Online] Available at: http://www.camfil.com/
- Donaldson Company. (2022). Torit HEPA Filtration Systems. [Online] Available at: http://www.torit.com/
- Freudenberg Performance Materials. (2021). Viledon HEPA Filter Media. [Online] Available at: http://www.viledon.com/
（全文約4800字）
