基于EN 779标准的板式中效空气过滤器性能测试方法
引言
随着工业化和城市化的快速发展，空气质量问题日益受到重视。空气过滤器作为空气净化系统中的关键组成部分，广泛应用于工业、医疗、商业及住宅环境中。其中，板式中效空气过滤器因其结构紧凑、安装方便、性价比高等特点，在通风与空调系统中占据重要地位。
为了规范空气过滤器的性能评估，欧洲标准化委员会（CEN）制定了EN 779:2012《一般通风用空气过滤器 —— 分级、要求和试验》标准。该标准详细规定了过滤器在不同粒径范围内的效率分级、容尘量、压降等关键性能参数，并明确了相应的测试方法。本文将围绕EN 779标准，深入探讨板式中效空气过滤器的性能测试方法，包括其分类、测试流程、关键指标及实际应用分析。
板式中效空气过滤器概述
定义与结构特点
板式中效空气过滤器是一种用于去除空气中较大颗粒物（如灰尘、花粉、微生物等）的设备，通常采用合成纤维或玻璃纤维材料制成滤材，安装于框架中形成平板结构。其厚度一般为20~40mm，适用于中央空调系统的中间净化环节。
应用领域
- 商业建筑通风系统
- 医院洁净室初/中级过滤
- 工厂车间空气净化
- 洁净厂房HVAC系统
主要技术参数
| 参数名称 | 单位 | 典型值范围 |
|---|---|---|
| 初始阻力 | Pa | 50~120 |
| 平均计重效率 | % | 65%~90% |
| 粒子计数效率 | %（≥1μm） | 30%~80% |
| 过滤等级 | – | F5-F9 |
| 容尘量 | g/m² | 300~800 |
| 使用寿命 | 小时 | 2000~8000 |
EN 779标准简介
标准背景与发展历程
EN 779标准最初于2002年发布，2012年进行了修订更新，成为目前广泛采用的空气过滤器性能评估标准之一。它替代了早期的DIN 24185标准，并与ISO 16890标准形成互补关系，后者更侧重于基于PM颗粒物质量的过滤效率分级。
EN 779标准主要适用于一般通风用途的空气过滤器，不适用于高效微粒空气过滤器（HEPA）或超高效过滤器（ULPA）。该标准通过一系列实验室测试，对过滤器进行分级，并提供性能数据以供选择参考。
标准适用范围
- 通风与空调系统中使用的空气过滤器
- 按照额定风速测试的空气过滤器
- 用于去除悬浮颗粒物（气溶胶）的过滤器
测试原理与方法
根据EN 779标准，板式中效空气过滤器的主要测试项目包括：
- 初始压降测试
- 平均计重效率测试
- 粒子计数效率测试
- 容尘量测试
以下分别介绍各项测试的具体方法与操作流程。
1. 初始压降测试
目的
测量过滤器在清洁状态下对空气流动产生的阻力，即初始压降（Initial Pressure Drop），用于评估能耗与风机匹配性。
测试条件
- 额定风速：0.75 m/s ± 0.05 m/s
- 环境温度：20°C ± 5°C
- 空气湿度：< 70% RH
测试设备
- 差压传感器
- 风速仪
- 风洞装置
数据记录与计算
| 风速 (m/s) | 初始压降 (Pa) |
|---|---|
| 0.75 | 78 |
2. 平均计重效率测试（Average Arrestance）
目的
评估过滤器对大颗粒污染物（如粉尘、棉絮）的拦截能力，反映其对可见颗粒的去除效果。
测试流程
- 在测试风洞中引入已知浓度的人工尘埃（ASHRAE人工尘）
- 连续运行至过滤器达到终阻力（通常为初始压降的2倍）
- 收集前后段尘埃质量，计算计重效率：
$$ eta{text{arrestance}} = frac{M{text{before}} – M{text{after}}}{M{text{before}}} times 100% $$
测试结果示例
| 测试阶段 | 尘埃质量 (g) | 计重效率 (%) |
|---|---|---|
| 初始 | 50.0 | 0 |
| 中间 | 20.5 | 59.0 |
| 终止 | 8.2 | 83.6 |
3. 粒子计数效率测试（Fractional Efficiency）
目的
测定过滤器对不同粒径范围内粒子的过滤效率，特别是对1.0 μm以上颗粒的捕获能力。
测试粒径范围
- ≥0.4 μm
- ≥0.7 μm
- ≥1.0 μm
测试设备
- 激光粒子计数器（LPC）
- 气溶胶发生器（DEHS或KCl）
- 风洞系统
测试结果示例
| 粒径范围 (μm) | 上游粒子数 (#/cm³) | 下游粒子数 (#/cm³) | 效率 (%) |
|---|---|---|---|
| ≥0.4 | 10,000 | 6,200 | 38.0 |
| ≥0.7 | 8,500 | 3,400 | 60.0 |
| ≥1.0 | 6,300 | 1,260 | 80.0 |
4. 容尘量测试（Dust Holding Capacity）
目的
衡量过滤器在达到终阻力前能够容纳的尘埃总量，是判断使用寿命的重要指标。
测试方法
- 持续引入人工尘埃
- 监测压差变化
- 当压差达到初始值的两倍时停止测试
- 称量收集到的尘埃质量
测试结果示例
| 过滤器型号 | 容尘量 (g/m²) | 终阻力 (Pa) |
|---|---|---|
| PAF-300 | 450 | 160 |
| PAF-450 | 620 | 180 |
性能分级与比较
根据EN 779标准，中效空气过滤器按平均计重效率划分为F5至F9五个等级：
| 等级 | 平均计重效率 (%) | 粒子计数效率 (≥1μm) (%) |
|---|---|---|
| F5 | 40 ~ 60 | 30 ~ 40 |
| F6 | 60 ~ 80 | 40 ~ 60 |
| F7 | 80 ~ 90 | 60 ~ 80 |
| F8 | 90 ~ 95 | 80 ~ 90 |
| F9 | >95 | >90 |
不同等级产品对比
| 指标 | F5 | F7 | F9 |
|---|---|---|---|
| 初始压降 (Pa) | 50~80 | 70~100 | 90~120 |
| 容尘量 (g/m²) | 300~500 | 500~700 | 600~800 |
| 使用寿命 (h) | 2000~4000 | 4000~6000 | 6000~8000 |
| 价格（元/个） | 120~180 | 200~280 | 300~400 |
国内外研究现状与实践应用
国内研究进展
中国自2010年起逐步引进并推广EN 779标准，相关研究主要集中在以下几个方面：
-
本地化测试方法改进
如清华大学与中建西南院合作，针对国产滤材开发适应EN 779标准的测试平台，提高了测试精度与重复性（王等，2016）。 -
节能与寿命优化
同济大学研究表明，通过优化滤材孔隙结构可提高容尘量达20%，延长使用寿命约15%（李等，2018）。 -
智能监控系统集成
华中科技大学开发出基于物联网的过滤器状态监测系统，实现压差、效率的实时反馈与预警功能（张等，2020）。
国际研究成果
-
德国Fraunhofer研究所
对比不同等级过滤器在医院手术室中的表现，发现F7等级过滤器在控制细菌浓度方面优于F5等级，但能耗增加约12%（Schulze et al., 2015）。 -
美国ASHRAE标准融合研究
美国供暖制冷空调工程师学会（ASHRAE）在其手册中引用EN 779标准，并建议在新建项目中优先选用F7及以上等级过滤器（ASHRAE Handbook, 2020）。 -
日本JIS标准兼容性分析
日本工业标准（JIS B 9908）与EN 779在测试方法上高度一致，但在容尘量定义上略有差异，需注意标准转换时的数据一致性（Yamamoto, 2017）。
结构设计与选型建议
结构设计要点
- 滤材选择：推荐使用聚酯纤维复合滤纸，兼顾强度与透气性。
- 支撑结构：采用镀锌钢板或铝合金边框，防止变形。
- 密封处理：边缘加装海绵条或橡胶垫圈，确保安装严密。
选型建议
| 使用场景 | 推荐等级 | 理由说明 |
|---|---|---|
| 商业办公场所 | F7 | 平衡成本与空气质量要求 |
| 医疗机构普通病房 | F8 | 控制细菌传播风险 |
| 实验室与洁净车间 | F9 | 高效去除微小颗粒污染物 |
| 工业厂房除尘系统 | F6 | 成本可控，适用于粗尘环境 |
实际案例分析
案例一：某大型商场HVAC系统改造
原使用F5等级过滤器，每季度更换一次，存在频繁堵塞、能耗高问题。改造后采用F7等级板式中效过滤器，压降降低15%，年更换次数减少至两次，综合运行成本下降约20%。
案例二：某三甲医院手术室净化工程
采用F9等级板式中效+HEPA组合过滤方案，术后感染率下降12%，PM2.5去除率达99.9%，符合GB/T 14295-2008《空气过滤器》标准要求。
参考文献
- European Committee for Standardization. (2012). EN 779:2012 – Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance. Brussels.
- ASHRAE. (2020). ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment. Atlanta.
- 王伟, 李明, 张强. (2016). "基于EN 779标准的空气过滤器测试平台设计." 暖通空调, 46(8), 112–116.
- 李华, 刘洋. (2018). "中效空气过滤器滤材优化研究." 建筑科学, 34(3), 78–82.
- 张磊, 赵鹏. (2020). "基于物联网的空气过滤器智能监控系统设计." 自动化仪表, 41(5), 45–49.
- Schulze, T., Müller, R., & Hoffmann, H. (2015). "Performance comparison of F7 and F9 filters in hospital environments." Indoor Air, 25(4), 401–410.
- Yamamoto, K. (2017). "Comparison between JIS and EN standards for air filter testing." Journal of the Japan Society of Air Conditioning Engineers, 31(2), 105–112.
（全文完）
