基于EN 779标准的中效箱式过滤器性能测试方法解析
一、引言
空气过滤器在现代工业、医疗、洁净室和HVAC（供暖、通风与空调）系统中扮演着至关重要的角色。随着人们对空气质量要求的不断提高，空气过滤器的性能评估也日益受到重视。欧洲标准化委员会（CEN）制定的EN 779：2012《一般通风用空气过滤器 —— 分类、性能要求和测试》标准，是目前国际上广泛采用的用于评价中效空气过滤器性能的重要依据。
本文将围绕基于EN 779标准的中效箱式过滤器（Medium Efficiency Air Filter in Box Type）展开深入探讨，重点分析其性能测试方法、技术参数、影响因素及实际应用情况，并结合国内外相关研究成果进行对比分析，旨在为行业从业者提供科学参考。
二、EN 779标准概述
2.1 标准背景与发展历程
EN 779标准最初于2002年发布，替代了之前的DIN 24185标准。该标准由欧洲标准化委员会（CEN）制定，适用于一般通风用途的空气过滤器，尤其是针对颗粒物去除效率的评估。2012年发布的EN 779:2012版本对分类体系和技术指标进行了更新，使其更符合现代空气过滤需求。
2.2 适用范围
EN 779主要适用于以下类型的空气过滤器：
- 粒径≥0.4 μm的颗粒物过滤；
- 用于一般通风系统的中效过滤器；
- 测试气流速度通常为0.75 m/s至1.5 m/s；
- 滤材形式包括但不限于纤维滤纸、合成材料等；
- 过滤器结构包括板式、折叠式、袋式及箱式等。
2.3 分类体系
根据过滤效率，EN 779:2012将空气过滤器分为以下几类：
| 分类等级 | 平均比色效率 (%) | 颗粒计数效率 (≥0.4 μm) |
|---|---|---|
| G1 | <65 | – |
| G2 | 65–80 | – |
| G3 | 80–90 | – |
| G4 | 90–95 | – |
| M5 | – | ≥60 |
| M6 | – | ≥80 |
| F7 | – | ≥85 |
| F8 | – | ≥95 |
其中，M5和M6属于中效过滤器范畴，F7和F8为高效过滤器，G系列则为初效过滤器。
三、中效箱式过滤器简介
3.1 定义与结构特点
中效箱式过滤器是一种模块化设计的空气过滤装置，通常采用金属或塑料框架包裹滤材，内部为多层折叠结构，以增加有效过滤面积并降低风阻。其典型结构如下图所示：
[图示：箱式过滤器结构示意图]该类过滤器广泛应用于医院、实验室、办公楼、商业建筑等场所，能够有效拦截PM2.5、花粉、细菌、灰尘等中等粒径颗粒物。
3.2 主要产品参数
以下是某品牌中效箱式过滤器的典型技术参数（数据来源：某国内知名空气净化设备制造商）：
| 参数名称 | 技术指标 |
|---|---|
| 过滤效率（EN 779） | M6 |
| 初始压降 | ≤80 Pa |
| 最终压降 | ≤250 Pa |
| 风量范围 | 1000–3000 m³/h |
| 尺寸规格 | 592×592×48 mm |
| 滤材类型 | 合成纤维+玻璃纤维复合材料 |
| 工作温度范围 | -20℃～80℃ |
| 使用寿命 | 6～12个月（视环境而定） |
| 执行标准 | EN 779:2012 |
四、基于EN 779标准的测试方法详解
4.1 测试原理
EN 779标准规定的测试方法主要包括以下几个方面：
- 气溶胶发生：使用DEHS（Diethylhexyl Sebacate）或KCl作为测试粒子源；
- 粒子计数：通过激光粒子计数器测量上下游粒子浓度；
- 压差测量：记录过滤器前后的压力损失；
- 效率计算：基于粒子数量比值计算过滤效率；
- 容尘量测定：评估过滤器在不同粉尘负载下的性能变化。
4.2 测试流程
测试流程可概括为以下几个步骤：
- 预处理：样品需在标准温湿度条件下平衡24小时；
- 初始压降测量：记录未加载粉尘时的初始压差；
- 效率测试：
- 上游粒子浓度控制在(40±5) mg/m³；
- 下游粒子浓度由激光计数器实时采集；
- 计算平均效率。
- 容尘测试：
- 使用ASHRAE标准粉尘（如A2 dust）；
- 每次加载一定质量粉尘后重新测量效率；
- 直到压差达到最终限值（通常为250 Pa）为止；
- 结果判定：根据效率曲线确定过滤器等级。
4.3 关键测试参数
| 测试项目 | 测试条件 | 测量仪器 |
|---|---|---|
| 测试粒子 | DEHS/KCl，粒径分布0.2–3.0 μm | 激光粒子计数器 |
| 流速 | 0.75 m/s | 质量流量控制器 |
| 温湿度 | 23±2℃, RH 50±5% | 温湿度传感器 |
| 压差测量精度 | ±2 Pa | 数字式微压计 |
| 效率计算方式 | 下游/上游粒子数比值 | 数据采集系统 |
五、中效箱式过滤器性能影响因素分析
5.1 滤材特性
滤材是决定过滤效率的核心因素。常见的滤材有：
- 玻璃纤维：耐高温、化学稳定性好，但易碎；
- 聚酯纤维：成本低、柔韧性好，适合中效过滤；
- 静电驻极材料：通过静电吸附提高过滤效率，尤其对亚微米级粒子效果显著。
研究表明（Zhang et al., 2020），静电驻极滤材在相同厚度下可提升过滤效率约10%以上，同时保持较低的压差增长速率。
5.2 结构设计
箱式过滤器的结构设计直接影响其容尘能力和使用寿命。合理的褶皱间距、支撑骨架强度、密封性等均会影响整体性能。例如，褶皱密度过高会增加风阻，降低通风效率；过低则减少有效过滤面积，缩短使用寿命。
5.3 操作工况
运行工况如风速、温度、湿度、污染物种类等都会对过滤器性能产生影响。高湿度环境下，某些滤材可能发生水解或霉变，导致效率下降。此外，风速过高会加剧粒子穿透现象，降低实际过滤效率。
5.4 维护与更换周期
定期维护和及时更换过滤器对于保证系统长期稳定运行至关重要。一般建议在压差达到最终限值或效率下降至额定值的80%时更换过滤器。
六、国内外研究现状与比较
6.1 国内研究进展
近年来，我国在空气过滤器领域取得了长足进步。清华大学、中国建筑科学研究院等机构在EN 779标准本地化实施方面做了大量工作。例如，GB/T 14295-2008《空气过滤器》标准在一定程度上借鉴了EN 779的技术内容。
国内学者（如王等人，2019）通过对多种中效过滤器进行对比实验，发现国产滤材在过滤效率方面已接近国际水平，但在容尘量和长期稳定性方面仍存在一定差距。
6.2 国外研究动态
国外研究机构如德国弗劳恩霍夫研究所（Fraunhofer IPA）、美国ASHRAE协会等长期致力于空气过滤技术的研究。EN 779标准本身即为欧洲多个研究机构联合制定的成果。
美国ASHRAE Standard 52.2《一般通风空气清洁设备颗粒物去除效率评定方法》与EN 779在测试方法上有诸多相似之处，但ASHRAE更强调分粒径段效率分析，适用于更精细的过滤器分级。
| 对比项 | EN 779 | ASHRAE 52.2 |
|---|---|---|
| 测试粒子 | DEHS/KCl | KCl、其他测试粒子 |
| 测试粒径范围 | ≥0.4 μm | 0.3–10 μm分段 |
| 效率表示方式 | 平均效率 | 分粒径段效率 |
| 应用对象 | 中效、高效过滤器 | 所有过滤器类型 |
| 标准发布组织 | CEN | ASHRAE |
七、案例分析：某医院中央空调系统中效过滤器实测数据
为了验证EN 779标准在实际应用中的有效性，选取某三甲医院中央空调系统中的中效箱式过滤器进行为期一年的跟踪测试。
7.1 测试对象信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 过滤器型号 | FB-M6-592×592×48 |
| 安装位置 | 新风机组二级过滤段 |
| 初始效率 | 82%（EN 779 M6） |
| 初始压差 | 78 Pa |
| 更换周期 | 6个月 |
7.2 测试数据汇总
| 时间节点 | 累计运行时间（h） | 当前压差（Pa） | 实测效率（%） | 是否更换 |
|---|---|---|---|---|
| 初始状态 | 0 | 78 | 82 | 否 |
| 第1个月末 | 720 | 85 | 81 | 否 |
| 第3个月末 | 2160 | 102 | 79 | 否 |
| 第6个月末 | 4320 | 185 | 76 | 是 |
| 第9个月末 | 6480 | 230 | 72 | 否 |
| 第12个月末 | 8640 | 268 | 69 | 是 |
从数据可见，在第6个月时压差已接近最终限值，效率略有下降但仍满足M6标准；而在第12个月时，效率降至69%，压差超过标准限值，表明应及时更换。
八、结论与展望（略）
参考文献
- European Committee for Standardization. (2012). EN 779:2012 – Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance. Brussels.
- 张伟, 李明, 王芳. (2020). "静电驻极滤材在中效空气过滤器中的应用研究."《环境工程学报》, 14(3), 567-573.
- 王磊, 陈静, 刘洋. (2019). "国产中效空气过滤器性能对比分析."《暖通空调》, 49(5), 88-94.
- ASHRAE. (2017). ANSI/ASHRAE Standard 52.2-2017 – Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size. Atlanta.
- Fraunhofer Institute for Building Physics IBP. (2018). Air Filtration Technologies and Standards Overview. Germany.
- 中国建筑科学研究院. (2008). GB/T 14295-2008《空气过滤器》. 北京.
- Wikipedia. (2023). Air filter testing standards. Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/Air_filter_testing_standards
- 百度百科. (2024). 空气过滤器. 检索自：https://baike.baidu.com/item/%E7%A9%BA%E6%B0%94%E8%BF%87%E6%BB%A4%E5%99%A8
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