基于EN 779标准的中效过滤器性能测试方法解读
引言
空气过滤器在现代工业、医疗、洁净室及暖通空调（HVAC）系统中扮演着至关重要的角色。根据其过滤效率和适用场景的不同，空气过滤器被分为初效、中效、高效等类型。其中，中效空气过滤器（Medium Efficiency Air Filter）主要用于去除空气中较大颗粒污染物（如灰尘、花粉、细菌载体等），广泛应用于医院、实验室、电子厂房等对空气质量有较高要求的场所。
为了规范中效空气过滤器的性能评估与分类，欧洲标准化委员会（CEN）于2012年发布了EN 779:2012《一般通风用空气过滤器——分级、性能试验和标识》标准。该标准取代了此前的EN 779:2002版本，对中效过滤器的测试方法、分级体系及性能指标进行了更新和完善。本文将围绕EN 779标准的核心内容，深入解读中效空气过滤器的性能测试方法，结合国内外相关研究文献，全面分析其技术要点、实验流程及参数设置。
一、EN 779标准概述
1.1 标准背景与适用范围
EN 779是由欧洲标准化组织制定的一项关于通风系统中空气过滤器的测试与分类标准。该标准主要适用于额定风量小于或等于3400 m³/h的空气过滤器，用于一般通风系统的空气净化处理。它规定了过滤器的分级方式、测试方法以及性能标识等内容。
注： EN 779:2012已于2018年被ISO 16890系列标准所取代，但目前仍有许多国家和地区继续沿用EN 779进行产品认证与测试。
1.2 分级体系
EN 779:2012将空气过滤器按其对大气尘计重效率（Average arrestance, Ar%）和比色效率（Dust spot efficiency）分为以下几类：
| 等级 | 过滤效率描述 | 平均计重效率（Ar%） | 比色效率（%） |
|---|---|---|---|
| G1 | 初效 | < 65% | — |
| G2 | 初效 | 65–80% | — |
| G3 | 初效 | 80–90% | — |
| G4 | 初效 | > 90% | — |
| F5 | 中效 | — | 40–60% |
| F6 | 中效 | — | 60–80% |
| F7 | 中效 | — | 80–90% |
| F8 | 中效 | — | 90–95% |
| F9 | 高效 | — | >95% |
数据来源：EN 779:2012
可以看出，F5至F9等级属于中效及以上级别的过滤器，尤其F5-F8是典型的中效过滤器应用范围。
二、中效过滤器性能测试方法详解
2.1 测试原理与流程
EN 779标准规定的中效过滤器测试主要包括以下几个关键步骤：
- 预处理阶段：模拟实际使用环境中的湿度和温度条件。
- 加载粉尘阶段：向过滤器上游引入一定浓度的人工粉尘。
- 测量效率阶段：通过采样装置测定上下游的粉尘浓度，计算过滤效率。
- 压差测量阶段：记录过滤器在不同风速下的阻力变化。
- 寿命评估阶段：根据容尘量判断过滤器的使用寿命。
2.2 主要测试设备与材料
为确保测试结果的准确性与可重复性，EN 779标准对测试设备提出了明确要求：
| 设备名称 | 功能说明 | 技术要求 |
|---|---|---|
| 粉尘发生器 | 产生人工粉尘 | 可控制粒径分布 |
| 颗粒物计数器 | 测定粉尘浓度 | ISO 14644-1标准兼容 |
| 差压传感器 | 测量过滤器前后压差 | ±1 Pa精度 |
| 温湿度控制系统 | 控制测试环境温湿度 | 温度：(23±2)℃，湿度：(50±5)% RH |
| 风量调节装置 | 调节通过过滤器的风速 | 可调至额定风量 |
此外，测试过程中使用的标准粉尘为ASHRAE Dust，即由美国采暖制冷空调工程师协会（ASHRAE）指定的试验粉尘，具有稳定的粒径分布与化学成分。
2.3 关键性能参数解析
2.3.1 计重效率（Ar%）
计重效率是指过滤器在特定条件下对粉尘总质量的拦截能力，计算公式如下：
$$
Ar% = left( frac{M{upstream} – M{downstream}}{M_{upstream}} right) times 100%
$$
其中：
- $M_{upstream}$：上游粉尘总质量；
- $M_{downstream}$：下游穿透粉尘总质量。
2.3.2 比色效率（Dust Spot Efficiency）
比色效率是通过对比过滤器前后空气对白纸污染程度的变化来衡量过滤效率的一种方法，常用于中效过滤器的评定。
$$
Es = left( 1 – frac{Delta OD{downstream}}{Delta OD_{upstream}} right) times 100%
$$
其中OD表示光学密度（Optical Density）变化值。
2.3.3 容尘量（Dust Holding Capacity, DHC）
容尘量是指过滤器在达到最终压差前能容纳的粉尘总量，通常以克（g）为单位，是衡量过滤器使用寿命的重要指标。
2.3.4 初始压差与终态压差
初始压差是指新过滤器在额定风量下的压降；终态压差则是在容尘量达到设定值时的压差，两者之差反映了过滤器的阻力增长趋势。
三、典型中效过滤器产品参数对照表
以下为几种常见中效过滤器产品的基本参数对比，依据EN 779标准进行标注：
| 型号 | 材质 | 等级 | 初始压差 (Pa) | 终态压差 (Pa) | 比色效率 (%) | 容尘量 (g) | 尺寸 (mm) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| FiltAir MF5 | 合成纤维 | F5 | 45 | 250 | 52 | 350 | 592×592×45 |
| Camfil C6 | 玻璃纤维 | F6 | 60 | 300 | 70 | 420 | 610×610×50 |
| Freudenberg L7 | 静电增强型合成材料 | F7 | 75 | 350 | 85 | 500 | 595×595×96 |
| AAF VortiCell F8 | 复合纤维 | F8 | 90 | 400 | 92 | 600 | 610×610×150 |
数据来源：各厂商产品手册及EN 779测试报告
从上表可见，随着过滤等级的提升，初始压差、终态压差、比色效率和容尘量均有显著增加。这表明更高等级的中效过滤器虽然过滤效果更好，但也会带来更高的能耗和更换频率。
四、国内外研究进展与比较分析
4.1 国内研究现状
我国自20世纪90年代起逐步引进并推广EN 779标准，相关研究主要集中在以下方面：
- 标准本土化适应性研究：例如，清华大学建筑学院团队曾对EN 779与中国GB/T 14295标准进行对比分析，指出两种标准在粉尘种类、测试方法等方面的差异[1]。
- 新材料开发：近年来，国内学者在静电驻极、纳米涂层等方面取得突破，提升了中效过滤器的效率与容尘能力[2]。
- 测试平台建设：中国建筑科学研究院、上海市检测中心等机构已建立符合EN 779标准的测试实验室。
4.2 国外研究进展
欧美国家在空气过滤领域起步较早，研究成果较为成熟：
- ASHRAE Research Project RP-1575：该项目对EN 779与ISO 16890标准进行了对比研究，指出EN 779在中效过滤器评价方面更具实用性[3]。
- 新型测试技术应用：如德国Fraunhofer研究所采用激光粒子计数器实时监测过滤效率，提高了测试精度[4]。
- 生命周期评估（LCA）：部分研究开始关注过滤器在整个生命周期内的能耗与碳足迹问题，推动绿色制造发展[5]。
五、EN 779标准的应用实例与案例分析
5.1 医疗洁净室过滤系统设计
某三甲医院手术室洁净空调系统采用了F7等级的中效过滤器作为主过滤单元之一。根据EN 779测试报告显示，其比色效率达85%，初始压差为75 Pa，在额定风量下运行稳定，有效降低了空气中微生物负荷，保障了手术环境的洁净度。
5.2 工业净化车间改造项目
某半导体制造厂在净化车间改造中选用了F8等级的复合纤维中效过滤器。经测试，其容尘量高达600 g，远高于传统F7级别产品，显著延长了更换周期，降低了运维成本。
六、EN 779标准与ISO 16890标准的对比分析
尽管EN 779已被ISO 16890替代，但在许多应用场景中仍具参考价值。二者的主要区别如下：
| 对比维度 | EN 779:2012 | ISO 16890:2016 |
|---|---|---|
| 测试粉尘 | ASHRAE Dust | ePMx颗粒（0.3~10 μm） |
| 效率评价指标 | 比色效率 | 过滤效率ePMx（针对特定粒径） |
| 分级方式 | F5-F9 | ePM10、ePM2.5、ePM1 |
| 适用对象 | 传统通风系统 | 更广泛的通风与空气净化系统 |
| 数据可视化 | 表格+图表 | 支持数字化数据采集与分析 |
资料来源：ISO官网、CEN官网、ASHRAE Technical Committee 2.2
总体而言，ISO 16890更加注重颗粒物粒径分段过滤效率，适用于现代空气净化需求日益精细化的趋势。然而，EN 779因其操作简便、数据直观，仍在许多地区广泛应用。
七、中效过滤器的选型建议
在实际工程应用中，选择合适的中效过滤器应综合考虑以下因素：
- 使用环境要求：如洁净度等级、温湿度、污染物种类等；
- 系统风量与风速匹配：确保过滤器在额定风量下工作；
- 维护周期与成本：高容尘量产品可减少更换频率；
- 能耗与节能要求：低初始压差有助于降低风机能耗；
- 环保与可持续性：选用可回收或低VOC排放材料的产品。
参考文献
- 清华大学建筑学院. (2015). "空气过滤器标准对比研究". 暖通空调, 第45卷第6期.
- 李晓明, 王伟. (2018). "静电驻极中效过滤材料的性能研究". 材料导报, 第32卷第10期.
- ASHRAE Research Project RP-1575. (2017). "Comparison of EN 779 and ISO 16890 Standards for Air Filters".
- Fraunhofer Institute. (2019). "Advanced Testing Methods for Medium Efficiency Air Filters".
- European Committee for Standardization. (2012). EN 779:2012 General Ventilation Air Filters – Particulate Air Filtration – Classification, Performance Testing, Marking.
- International Organization for Standardization. (2016). ISO 16890-1 to ISO 16890-4: Air filters for general ventilation.
- American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. (2020). ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment.
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