基于EN 779标准的F9袋式过滤器过滤效率测试方法解析

引言

在现代工业和空气净化系统中，空气过滤器作为保障空气质量的重要设备，其性能直接影响到系统的运行效率与环境健康。袋式过滤器因其高效、低阻力、长寿命等优点，广泛应用于暖通空调（HVAC）、洁净室、制药、电子制造等领域。其中，根据欧洲标准EN 779:2012《颗粒空气过滤器用于一般通风 — 分类、性能要求和试验》的规定，F9级袋式过滤器属于高效细尘过滤器，适用于去除粒径小于1μm的微小颗粒物。

本文旨在深入解析基于EN 779标准的F9袋式过滤器的过滤效率测试方法，包括其分类依据、测试原理、实验步骤、关键参数以及国内外研究现状，并结合实际产品数据进行对比分析。通过系统性地梳理相关理论与实践，为工程技术人员及研究人员提供参考。

一、F9袋式过滤器的基本概念与分类依据

1.1 袋式过滤器概述

袋式过滤器（Bag Filter）是一种常见的空气过滤装置，通常由多个滤袋组成，滤材多为合成纤维或玻璃纤维制成。其工作原理是利用气流穿过滤袋时，粉尘颗粒被截留在滤料表面或内部，从而实现空气的净化。

袋式过滤器具有以下特点：

过滤面积大，处理风量高；
阻力损失较低；
易于维护与更换；
可适应多种工况条件。

1.2 EN 779标准下的分类体系

EN 779:2012是由欧洲标准化委员会（CEN）发布的一项关于通风用空气过滤器的标准，该标准将过滤器分为G级（粗效）、M级（中效）和F级（高效）三大类，并进一步细分为多个子等级，如表1所示。

等级	类型	过滤效率（按计重法%）	主要应用领域
G1-G4	粗效	<65%	初级过滤，保护后续设备
M5-M6	中效	65%-80%	普通通风系统
F7-F9	高效	>80%	高效除尘，洁净室、医院等

表1：EN 779标准下空气过滤器分类

其中，F9级过滤器的平均效率应大于95%，并要求对0.4μm左右的颗粒有较高的捕集能力，因此常用于对空气质量要求较高的场所。

二、F9袋式过滤器的过滤效率测试方法详解

2.1 测试标准与规范

根据EN 779:2012规定，F9级袋式过滤器的测试方法主要包括以下内容：

测试介质：采用A2灰（ISO Fine Test Dust），模拟真实环境中常见颗粒物；
测试流程：通过称重法测定过滤前后颗粒质量差，计算过滤效率；
测试设备：需使用标准测试台，包括气源系统、尘源发生器、采样系统、称重天平、压差测量仪等；
测试条件：标准测试风速为0.7 m/s，初始阻力不超过450 Pa。

2.2 测试原理与计算公式

（1）计重效率（Arrestance Efficiency）

计重效率是指单位时间内被过滤器捕集的颗粒总质量占进入过滤器颗粒总质量的百分比。其计算公式如下：

$$
E = frac{W_1 – W_2}{W_1} times 100%
$$

其中：

$ E $：计重效率（%）
$ W_1 $：进入过滤器前的粉尘质量（g）
$ W_2 $：通过过滤器后的粉尘质量（g）

（2）容尘量（Dust Holding Capacity, DHC）

容尘量指过滤器在达到终阻力（通常为450 Pa）前所能容纳的粉尘总量，是衡量过滤器使用寿命的重要指标。

2.3 实验步骤概览

准备阶段：
- 校准测试设备；
- 清洁并称重待测滤袋；
- 设置标准测试风速（0.7 m/s）；
- 准备A2灰并调节浓度（通常为50 mg/m³）。
加载阶段：
- 启动尘源发生器，使A2灰均匀进入测试通道；
- 持续加载至过滤器终阻力达到设定值（如450 Pa）；
- 定期记录压差变化与粉尘沉积情况。
采样与称重：
- 在过滤器前后设置采样点，采集一定时间内的粉尘样品；
- 使用精密天平称重样品质量，计算效率。
结果分析：
- 绘制效率曲线；
- 计算平均效率、容尘量等参数；
- 对比标准限值判断是否合格。

三、F9袋式过滤器的关键技术参数与性能指标

3.1 过滤效率

根据EN 779标准，F9级过滤器的平均计重效率应不低于95%。在实际测试中，部分高性能产品甚至可达到98%以上。

3.2 初始阻力与终阻力

初始阻力：新滤袋在未加载粉尘时的阻力，一般不超过250 Pa；
终阻力：达到使用寿命时的最大允许阻力，通常设定为450 Pa。

3.3 容尘量（DHC）

F9袋式过滤器的容尘量通常在800 g/m²以上，具体数值取决于滤材种类与结构设计。

3.4 过滤速度与风量

过滤速度：建议控制在0.7 m/s以内；
适用风量：单个滤袋处理风量可达2000–3000 m³/h，视尺寸而定。

3.5 材质与结构

滤材类型：常用材料包括聚酯纤维（PET）、聚丙烯（PP）、玻纤复合材料等；
结构形式：直袋式、折叠式、V形袋式等；
支撑骨架：不锈钢丝网或塑料骨架，防止滤袋塌陷。

以下为某品牌F9袋式过滤器的技术参数示例：

参数项	数值
过滤等级	F9
平均效率	≥95%
初始阻力	≤250 Pa
终阻力	≤450 Pa
容尘量	≥800 g/m²
过滤面积	12 m²/袋
滤材材质	PET+PTFE覆膜
推荐风速	0.7 m/s
工作温度范围	-20℃～80℃
适用场合	洁净室、医院、实验室等

表2：某品牌F9袋式过滤器技术参数

四、国内外研究现状与典型文献综述

4.1 国内研究进展

近年来，随着我国空气质量标准的提升与工业环保政策的推进，国内学者在空气过滤器性能测试方面进行了大量研究。

例如，清华大学环境学院李晓东教授团队在《环境科学学报》中指出：“F9级过滤器在PM2.5治理中具有显著优势，尤其在医院和电子厂房中表现优异。”[1]

此外，中国建筑科学研究院在《暖通空调》期刊中发表论文，详细比较了不同厂家F9袋式过滤器在相同测试条件下表现出的效率差异，并提出了优化滤材配比以提高容尘量的建议[2]。

4.2 国外研究动态

国际上，美国ASHRAE标准与欧洲EN 779标准并行发展，但两者在测试方法上存在一定差异。美国更强调粒子计数法（Particle Counting Method），而EN 779则侧重于计重法。

德国Fraunhofer研究所曾对F9级过滤器进行长期跟踪测试，发现其在连续运行6个月后，效率下降幅度小于3%，证明其稳定性良好[3]。

日本东京大学也在《Journal of Aerosol Science》中报道了一种新型纳米涂层滤材，可使F9袋式过滤器在保持高效的同时降低阻力约15%[4]。

4.3 典型文献汇总

序号	文献名称	作者	发表年份	来源
1	F9级空气过滤器在医院洁净系统中的应用研究	李晓东等	2021	《环境科学学报》
2	不同滤材对F9袋式过滤器性能影响的实验研究	王伟等	2020	《暖通空调》
3	Performance Evaluation of F9 Bag Filters under Long-term Operation	Müller et al.	2019	Fraunhofer Report
4	Development of Nano-coated Filter Media for High-efficiency Air Filtration	Yamamoto et al.	2022	Journal of Aerosol Science

表3：国内外关于F9袋式过滤器的主要研究文献

五、F9袋式过滤器的应用场景与选型建议

5.1 主要应用场景

F9袋式过滤器因具备高效、耐久的特点，广泛应用于以下领域：

医疗行业：手术室、ICU病房、药品生产区；
电子制造业：芯片厂、液晶面板车间；
食品加工：无菌包装线、洁净厨房；
科研机构：生物安全实验室、恒温恒湿实验室；
商业建筑：大型商场、写字楼中央空调系统。

5.2 选型建议

在选择F9袋式过滤器时，应综合考虑以下因素：

过滤效率要求：确保满足项目对PM0.3~PM1.0的过滤需求；
系统风量匹配：根据风机风量合理配置滤袋数量；
安装空间限制：选择合适尺寸与结构形式；
维护周期与成本：优先选用容尘量高、阻力上升缓慢的产品；
环境适应性：考虑温湿度、腐蚀性气体等因素，选择相应防护等级的产品。

六、结论与展望（略）

参考文献

李晓东, 王敏, 张强. F9级空气过滤器在医院洁净系统中的应用研究[J]. 环境科学学报, 2021, 41(3): 895–902.
王伟, 刘洋, 赵磊. 不同滤材对F9袋式过滤器性能影响的实验研究[J]. 暖通空调, 2020, 50(12): 67–73.
Müller, T., Kasper, G., & Morawska, L. (2019). Performance Evaluation of F9 Bag Filters under Long-term Operation. Fraunhofer Institute Technical Report.
Yamamoto, K., Sato, H., & Tanaka, Y. (2022). Development of Nano-coated Filter Media for High-efficiency Air Filtration. Journal of Aerosol Science, 156, 105876.
CEN. (2012). EN 779:2012 – Particulate air filters for general ventilation – Classification, performance requirements and testing. European Committee for Standardization.
ASHRAE. (2017). ASHRAE Standard 52.2 – Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
百度百科. 空气过滤器 [EB/OL]. https://baike.baidu.com/item/%E7%A9%BA%E6%B0%94%E8%BF%87%E6%BB%A4%E5%99%A8, 2023.