H11级高效过滤器测试与认证流程（基于EN 1822标准）
一、引言
高效空气过滤器（High-Efficiency Particulate Air Filter，简称HEPA）在现代工业、医疗、生物安全实验室、制药、半导体制造等领域中发挥着至关重要的作用。其核心功能是通过物理拦截、扩散、惯性碰撞和静电吸附等机制，高效去除空气中的微粒污染物，从而保障洁净环境的空气质量。根据欧洲标准EN 1822:2019《High Efficiency Air Filters (EPA, HEPA and ULPA)》的规定，高效过滤器按照过滤效率被划分为多个等级，其中H11级属于高效颗粒空气过滤器（EPA）范畴，是连接普通高效与超高效过滤器的重要一环。
本文将围绕基于EN 1822标准的H11级高效过滤器的测试与认证流程展开详细阐述，涵盖其定义、技术参数、测试原理、测试方法、认证机构、国内外应用现状及典型测试数据，并结合国内外权威文献进行深入分析，旨在为相关行业提供全面的技术参考。
二、H11级高效过滤器的定义与分类
2.1 EN 1822标准简介
EN 1822是由欧洲标准化委员会（CEN）制定并发布的空气过滤器性能测试标准，最新版本为EN 1822:2019，全称为《High Efficiency Air Filters (EPA, HEPA and ULPA) – Testing, Classification and Qualification》。该标准取代了之前的EN 1822:2009版本，引入了更精确的测试方法，特别是对最易穿透粒径（Most Penetrating Particle Size, MPPS）的识别与测量。
EN 1822将高效过滤器分为以下几类：
| 等级 | 类型 | 过滤效率（MPPS下） | 备注 |
|---|---|---|---|
| E10 | EPA | ≥85% | 高效微粒空气过滤器 |
| E11 | EPA | ≥95% | |
| E12 | EPA | ≥99.5% | |
| H13 | HEPA | ≥99.95% | 高效颗粒空气过滤器 |
| H14 | HEPA | ≥99.995% | |
| U15-U17 | ULPA | ≥99.9995% | 超低穿透空气过滤器 |
其中，H11级虽名称中带有“H”，但根据EN 1822:2019的分类，H11实际上等同于E11级，属于EPA（高效微粒空气过滤器）类别，其在最易穿透粒径（MPPS）下的过滤效率需不低于95%。
注：在实际应用中，“H11”这一名称仍被广泛使用，尤其是在中国及部分亚洲国家的行业术语中，常被归类为“高效过滤器”的入门级别。
2.2 H11级过滤器的技术参数
以下是H11级高效过滤器的典型技术参数：
| 参数 | 数值/范围 | 说明 |
|---|---|---|
| 过滤等级 | H11 (等同E11) | EN 1822:2019标准 |
| MPPS范围 | 0.1–0.3 μm | 最易穿透粒径 |
| 过滤效率（MPPS） | ≥95% | 基于单分散气溶胶测试 |
| 初始阻力 | ≤220 Pa | 额定风量下 |
| 额定风量 | 0.045–0.06 m/s（面风速） | 常见测试条件 |
| 滤料材质 | 玻璃纤维 | 高效滤纸，疏水处理 |
| 框架材质 | 铝合金、镀锌钢板、不锈钢 | 根据使用环境选择 |
| 密封方式 | 聚氨酯发泡胶、硅胶 | 防漏设计 |
| 使用温度 | -20°C 至 +80°C | 长期运行 |
| 湿度适应性 | ≤90% RH（非冷凝） | |
| 防火等级 | UL 900 Class 2 或更高 | 可选阻燃处理 |
数据来源：EN 1822:2019、GB/T 13554-2020《高效空气过滤器》、Camfil技术手册（2022）
三、测试原理与关键指标
3.1 最易穿透粒径（MPPS）原理
EN 1822标准的核心创新之一是引入了MPPS（Most Penetrating Particle Size）概念。传统测试方法（如钠焰法、DOP法）通常使用固定粒径（如0.3 μm）进行测试，但研究表明，过滤器对不同粒径颗粒的拦截效率存在一个“谷值”，即在某一粒径下穿透率最高，该粒径即为MPPS。
对于高效过滤器，MPPS通常位于0.1–0.3 μm之间，此时颗粒既不易通过扩散被捕获，也不易通过惯性碰撞沉积，因此最难被过滤。EN 1822要求在MPPS下进行效率测试，以真实反映过滤器的最差性能。
参考文献：Kesavan, V., & Gupta, A. (2015). Aerosol Science and Technology, 49(8), 675–685. 该研究通过实验验证了玻璃纤维滤料在0.15–0.25 μm区间存在MPPS。
3.2 测试气溶胶的选择
EN 1822推荐使用液态气溶胶作为测试介质，常用类型包括：
- DEHS（Di-Ethyl Hexyl Sebacate）：无毒、化学稳定，适用于人员操作环境。
- PAO（Polyalphaolefin）：传统DOP替代品，环保性优于DOP。
- 乳胶微球（Latex Spheres）：用于单分散气溶胶发生，精度高。
国内标准对比：中国国家标准GB/T 6165-2021《高效空气过滤器性能试验方法》也推荐使用DEHS或PAO作为测试气溶胶，与EN 1822保持一致。
四、H11级过滤器的测试流程
4.1 测试设备与系统组成
H11级过滤器的测试需在符合EN 1822要求的全性能测试台上进行，主要设备包括：
| 设备 | 功能 |
|---|---|
| 气溶胶发生器 | 产生稳定浓度的DEHS或PAO气溶胶 |
| 静电中和器 | 消除颗粒电荷，确保测试准确性 |
| 粒子计数器（上游/下游） | 测量上下游颗粒浓度，计算穿透率 |
| 风量控制系统 | 调节并稳定通过过滤器的风量 |
| 压差传感器 | 测量过滤器阻力 |
| 数据采集系统 | 实时记录测试数据 |
测试系统示意图如下（文字描述）：
气溶胶 → 静电中和 → 上游粒子计数 → 过滤器 → 下游粒子计数 → 排风系统
4.2 测试步骤详解
根据EN 1822:2019，H11级过滤器的测试流程分为以下几个阶段：
（1）预处理与安装
- 过滤器在测试前需在标准温湿度环境下（23±2°C，50±5% RH）放置至少24小时。
- 安装时确保密封良好，避免旁路泄漏。
（2）MPPS确定（可选，适用于新型号）
对于新型过滤器或未提供MPPS数据的产品，需进行扫描法或扫描+点测结合法确定MPPS。具体方法为：
- 使用单分散气溶胶发生器，生成0.1–0.5 μm范围内不同粒径的颗粒。
- 测量各粒径下的穿透率，绘制效率-粒径曲线。
- 找出穿透率最高的粒径，即为MPPS。
文献支持：Levy, I., et al. (2018). Journal of Aerosol Science, 123, 1–12. 提出通过多点扫描法可将MPPS识别误差控制在±0.02 μm以内。
（3）效率与阻力测试
在额定风量下（通常为0.045–0.06 m/s面风速），使用DEHS气溶胶进行测试：
-
上游粒子浓度控制在10–100 mg/m³。
-
使用光散射粒子计数器测量上下游0.1–0.5 μm颗粒浓度。
-
计算过滤效率：
[
eta = left(1 – frac{C{text{down}}}{C{text{up}}}right) times 100%
]其中 ( C{text{up}} ) 和 ( C{text{down}} ) 分别为上下游颗粒浓度。
-
记录初始阻力。
（4）局部穿透率扫描测试（适用于有扫描要求的场合）
对于安装在关键环境（如洁净室、生物安全柜）的H11过滤器，需进行局部扫描测试，以检测滤料缺陷或密封泄漏。
- 使用扫描探头以5–10 cm/s速度在过滤器下游表面移动。
- 每点停留时间不少于1秒。
- 局部穿透率不得超过整体穿透率的2倍。
标准依据：EN 1822-5:2019《Part 5: Test methods for leakages (scan and spot tests)》
五、认证流程与机构
5.1 认证基本流程
H11级过滤器的EN 1822认证通常由第三方实验室或认证机构执行，流程如下：
| 步骤 | 内容 | 耗时 |
|---|---|---|
| 1. 申请与资料提交 | 制造商提交产品规格、设计图纸、材料证明等 | 1–3天 |
| 2. 样品送检 | 送交3–5台代表性样品至认证实验室 | —— |
| 3. 实验室测试 | 按EN 1822-3至EN 1822-5进行全项测试 | 7–14天 |
| 4. 数据分析与报告编制 | 实验室出具测试报告 | 3–5天 |
| 5. 认证审核与发证 | 认证机构审核并颁发EN 1822合规证书 | 5–7天 |
5.2 国内外主要认证机构
| 机构名称 | 所属国家 | 认证能力 | 备注 |
|---|---|---|---|
| TÜV SÜD | 德国 | EN 1822全项测试 | 国际权威 |
| DEKRA | 荷兰 | HEPA/ULPA认证 | 欧洲广泛认可 |
| Intertek | 英国 | 全球服务网络 | 提供CB认证 |
| 中国建筑科学研究院（CABR） | 中国 | GB/T 13554与EN 1822双认证 | 国家级检测中心 |
| 上海市计量测试技术研究院（SIMT） | 中国 | 高效过滤器性能测试 | 华东地区权威 |
数据来源：TÜV SÜD官网（2023）、CABR检测报告公开样本（2022）
5.3 认证标志与合规性
通过EN 1822认证的H11过滤器应在产品铭牌上标注：
- 过滤等级（如E11或H11）
- 标准编号（EN 1822:2019）
- 测试风量与阻力
- 生产商与认证机构名称
- 唯一序列号
六、国内外应用现状与对比
6.1 国内应用情况
中国自2020年发布新版GB/T 13554-2020《高效空气过滤器》以来，逐步与EN 1822标准接轨。目前，H11级过滤器广泛应用于：
- 医院洁净手术室（作为预过滤或中效过滤）
- 制药企业GMP车间
- 实验室通风系统
- 数据中心空调系统
行业数据：据《中国洁净技术发展报告（2023）》统计，2022年中国H11级过滤器市场规模达18.7亿元，年增长率约12%。
6.2 国外应用趋势
在欧美国家，H11级过滤器更多作为HEPA系统的前置过滤器，用于保护H13/H14级主过滤器，延长其寿命。例如：
- 美国ASHRAE Standard 189.1推荐在高要求通风系统中使用E11级过滤器作为最低效率要求。
- 德国DIN 1946-4标准规定医院通风系统中必须使用至少E11级过滤器。
文献支持：Morawska, L., et al. (2020). Environment International, 138, 105627. 强调在疫情背景下，E11及以上过滤器对气溶胶传播病毒的阻断作用显著。
6.3 中外标准对比
| 项目 | EN 1822:2019（欧洲） | GB/T 13554-2020（中国） | ASHRAE 52.2（美国） |
|---|---|---|---|
| 测试粒径 | MPPS（0.1–0.3 μm） | 0.3 μm（默认） | 0.3–1.0 μm（MERV分级） |
| 气溶胶类型 | DEHS/PAO | DEHS/DOP | KCl/ASH |
| 效率判定 | MPPS下≥95% | 0.3 μm下≥95% | MERV17对应H11 |
| 泄漏测试 | 扫描法（EN 1822-5） | 局部扫描（可选） | 无强制要求 |
分析：EN 1822在科学性上优于传统标准，中国标准正在向其靠拢，但测试方法仍存在一定差异。
七、典型测试数据示例
以下为某国产H11级过滤器在CABR实验室的测试结果（基于EN 1822:2019）：
| 测试项目 | 测试条件 | 结果 | 标准要求 |
|---|---|---|---|
| 过滤效率（MPPS=0.18 μm） | 风量800 m³/h | 96.8% | ≥95% |
| 初始阻力 | 同上 | 198 Pa | ≤220 Pa |
| 局部最大穿透率 | 扫描测试 | 0.045% | ≤2×整体穿透率（0.064%） |
| 气溶胶浓度（上游） | DEHS | 50 mg/m³ | 10–100 mg/m³ |
| 风速均匀性 | 面风速测量 | 0.052 m/s（±5%） | 均匀分布 |
说明：该产品通过EN 1822 E11级认证，证书编号：CABR-HEPA-2023-0887。
八、影响测试结果的因素分析
8.1 滤料性能
滤料的纤维直径、孔隙率、厚度直接影响MPPS和效率。研究表明，纳米纤维复合滤料可显著降低MPPS并提高效率（Wang, X. et al., 2021, Separation and Purification Technology）。
8.2 密封与结构设计
框架变形、密封胶老化会导致泄漏。EN 1822要求扫描测试中任何点的穿透率不得超过0.05%（对于H11级）。
8.3 测试环境稳定性
温度、湿度波动会影响气溶胶粒径分布和粒子计数器精度。标准要求环境温湿度控制在±2°C和±5% RH以内。
参考文献
-
CEN. (2019). EN 1822:2019 High Efficiency Air Filters (EPA, HEPA and ULPA) – Testing, Classification and Qualification. Brussels: European Committee for Standardization.
-
国家市场监督管理总局. (2020). GB/T 13554-2020 高效空气过滤器. 北京: 中国标准出版社.
-
Kesavan, V., & Gupta, A. (2015). "Determination of Most Penetrating Particle Size for HEPA Filters Using Monodisperse Aerosols." Aerosol Science and Technology, 49(8), 675–685.
-
Levy, I., et al. (2018). "Improved Methodology for MPPS Identification in High-Efficiency Filters." Journal of Aerosol Science, 123, 1–12.
-
Morawska, L., et al. (2020). "Aerosol transmission of SARS-CoV-2: From evidence to policy." Environment International, 138, 105627.
-
Wang, X., et al. (2021). "Electrospun nanofiber-based composite filters for high-efficiency particulate air filtration." Separation and Purification Technology, 264, 118432.
-
Camfil. (2022). Technical Handbook: High Efficiency Air Filters. Stockholm: Camfil Group.
-
中国建筑科学研究院. (2023). 《高效空气过滤器检测报告》. 北京: CABR.
-
TÜV SÜD. (2023). HEPA Filter Certification Services. https://www.tuvsud.com
-
百度百科. (2023). “高效过滤器”词条. https://baike.baidu.com/item/高效过滤器
-
ASHRAE. (2017). ASHRAE Standard 52.2-2017 Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size. Atlanta: ASHRAE, Inc.
-
DIN. (2019). DIN 1946-4:2019 Ventilation in buildings – Part 4: Ventilation for residential buildings. Berlin: Beuth Verlag.
（全文约3,600字）
