基于EN 1822标准的高效空气过滤器分级与测试方法解析 引言 随着现代工业的发展和人们对空气质量要求的提高，高效空气过滤器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）在空气净化领域中的作用日...
基于EN 1822标准的高效空气过滤器分级与测试方法解析
引言
随着现代工业的发展和人们对空气质量要求的提高，高效空气过滤器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）在空气净化领域中的作用日益突出。特别是在医疗、电子制造、制药、生物安全实验室等对空气质量要求极高的环境中，高效空气过滤器已成为不可或缺的关键设备。
为了确保高效空气过滤器的质量和性能，国际上制定了多个相关标准，其中欧洲标准化委员会（CEN）发布的EN 1822标准被广泛认可为高效空气过滤器分级与测试的重要依据。该标准详细规定了高效空气过滤器的分类体系、测试方法以及性能评估指标，具有高度的技术权威性和实用性。
本文将围绕EN 1822标准，深入解析高效空气过滤器的分级体系与测试方法，并结合国内外研究成果，分析其技术要点与应用现状，旨在为相关领域的工程技术人员、科研人员及管理者提供参考。
一、高效空气过滤器概述
1.1 定义与基本原理
高效空气过滤器是指能够有效去除空气中微小颗粒物的过滤装置，通常用于去除0.3微米以上的颗粒，效率可达到99.97%以上。HEPA滤网的核心材料多为玻璃纤维或合成材料，通过拦截、惯性碰撞、扩散等物理机制实现高效过滤。
1.2 应用领域
高效空气过滤器广泛应用于以下领域：
- 医疗机构：手术室、隔离病房
- 制药行业：洁净车间、GMP厂房
- 半导体制造：无尘室环境控制
- 核设施与生物安全实验室：防止有害物质扩散
- 民用空气净化器：家庭空气质量改善
二、EN 1822标准简介
2.1 标准背景与发展历程
EN 1822是欧洲标准化委员会（CEN）于1998年首次发布的一项关于高效空气过滤器的标准，后续经过多次修订，新版本为EN 1822:2009+A1:2015。该标准取代了原有的德国DIN标准，成为欧盟范围内统一的高效空气过滤器测试与分级标准。
2.2 标准主要内容
EN 1822标准主要包括以下几个部分：
| 部分 | 内容 |
|---|---|
| EN 1822-1 | 分类、性能与测试条件 |
| EN 1822-2 | 粒子计数法测试原理 |
| EN 1822-3 | 过滤介质测试方法 |
| EN 1822-4 | 过滤器元件测试方法 |
| EN 1822-5 | 过滤器组件泄漏测试 |
该标准强调以易穿透粒径（MPPS, Most Penetrating Particle Size）作为评估过滤效率的关键参数，从而更准确地反映过滤器的实际性能。
三、高效空气过滤器的分级体系
3.1 分级依据
EN 1822标准根据过滤效率将高效空气过滤器分为两大类：
- E类（Extended Efficiency）：扩展效率类，适用于中效至高效范围
- U类（Ultra Low Penetration）：超低穿透类，适用于超高效率需求
进一步细分为多个等级：
表1：EN 1822高效空气过滤器分级表
| 类别 | 等级 | MPPS效率（%） | 备注 |
|---|---|---|---|
| E类 | E10 | ≥ 85% | 中效过滤器 |
| E11 | ≥ 95% | ||
| E12 | ≥ 99.5% | ||
| U类 | U13 | ≥ 99.95% | 超高效过滤器 |
| U14 | ≥ 99.995% | ||
| U15 | ≥ 99.9995% | ||
| U16 | ≥ 99.99995% | ||
| U17 | ≥ 99.999995% |
注：MPPS指过滤器对某一粒径颗粒的透过率高时对应的粒径，一般在0.1~0.3 μm之间。
3.2 分级特点对比
表2：不同等级过滤器性能对比
| 等级 | 效率（%） | 适用场合 | 典型穿透粒径（μm） |
|---|---|---|---|
| E10 | 85 | 工业通风系统 | 0.2–0.3 |
| E12 | 99.5 | 实验室初效过滤 | 0.2 |
| U13 | 99.95 | 医疗净化系统 | 0.15 |
| U15 | 99.9995 | 半导体制造 | 0.1 |
| U17 | 99.999995 | 生物安全四级实验室 | 0.1 |
四、高效空气过滤器的测试方法
EN 1822标准采用粒子计数法（Particle Counting Method）作为主要测试手段，通过对气溶胶颗粒的浓度变化来计算过滤效率。
4.1 测试原理
测试过程中，使用单分散或多分散气溶胶作为挑战颗粒，通过激光粒子计数器测量上游与下游的颗粒浓度，从而计算出过滤效率。公式如下：
$$
text{Efficiency} = left(1 – frac{C{text{downstream}}}{C{text{upstream}}} right) times 100%
$$
其中：
- $ C_{text{downstream}} $：下游颗粒浓度
- $ C_{text{upstream}} $：上游颗粒浓度
4.2 测试流程
EN 1822规定的测试流程包括以下几个关键步骤：
表3：EN 1822测试流程简要说明
| 步骤 | 内容 |
|---|---|
| 1 | 准备测试装置，包括气溶胶发生器、粒子计数器、风道系统 |
| 2 | 发生气溶胶颗粒，调节粒径分布 |
| 3 | 测量上游颗粒浓度 |
| 4 | 安装待测过滤器 |
| 5 | 测量下游颗粒浓度 |
| 6 | 计算效率，确定MPPS |
| 7 | 泄漏检测（局部扫描） |
4.3 关键测试参数
表4：EN 1822测试关键参数一览表
| 参数 | 数值/说明 |
|---|---|
| 气流速度 | 通常为1.5 m/s ± 10% |
| 测试粒径范围 | 0.1 – 0.5 μm |
| 气溶胶种类 | DEHS（癸二酸二辛酯）或PSL（聚苯乙烯乳胶球） |
| 上游浓度 | ≥ 10^5 particles/cm³ |
| 下游检测限 | ≤ 1 particle/cm³ |
| 测试时间 | 每个粒径点至少3分钟 |
4.4 局部泄漏检测（Scan Test）
EN 1822还特别强调对过滤器本体的局部泄漏检测，即“Scan Test”。使用探针在过滤器表面移动，检测是否有高浓度颗粒泄漏。该方法可识别密封不良、滤材破损等问题。
五、国内外研究与应用现状
5.1 国内研究进展
中国近年来在高效空气过滤器领域取得了显著进展。根据《中国空气净化行业发展报告》（2022），我国HEPA滤材产能已占全球市场份额的30%以上。国内企业如苏净集团、艾科森环保科技、远大洁净空气科技等已在EN 1822认证方面取得突破。
清华大学建筑学院在2021年发表的研究指出[1]，基于EN 1822标准构建的过滤器性能评价体系能有效提升洁净室空气质量控制水平。
5.2 国外研究动态
欧美国家在高效空气过滤器研发方面起步较早。美国ASHRAE（美国采暖制冷空调工程师协会）在其标准ASHRAE 52.2中也引入了粒子计数法的概念，与EN 1822形成互补。
德国Fraunhofer研究所曾对多种HEPA滤材进行比较研究[2]，发现采用纳米纤维复合材料的滤材在EN 1822测试中表现优异，效率可达U16级别。
六、EN 1822与其他标准的比较
6.1 与ISO 29463的比较
ISO 29463是国际标准化组织制定的高效空气过滤器标准，内容与EN 1822高度一致，但更注重国际通用性。
| 对比项 | EN 1822 | ISO 29463 |
|---|---|---|
| 适用地区 | 欧洲 | 全球 |
| 测试方法 | 粒子计数法为主 | 同EN 1822 |
| 分级方式 | E/U分类 | 同EN 1822 |
| 是否包含泄漏测试 | 是 | 是 |
| 是否包含材料测试 | 是 | 是 |
6.2 与GB/T 13554-2020的比较
中国国家标准GB/T 13554-2020《高效空气过滤器》在某些方面借鉴了EN 1822，但在效率分级和测试方法上仍存在差异。
表5：EN 1822与GB/T 13554-2020对比表
| 项目 | EN 1822 | GB/T 13554-2020 |
|---|---|---|
| 主要测试方法 | 粒子计数法 | 扫描电镜法 + 称重法 |
| 效率分级 | E/U系列 | A/B/C/D四级 |
| 低效率要求 | E10 ≥ 85% | D级 ≥ 99.97% |
| 是否强制泄漏检测 | 是 | 否 |
| 是否涵盖材料测试 | 是 | 否 |
可以看出，GB/T 13554-2020在测试精度与国际化接轨方面仍有提升空间。
七、产品参数与选型建议
7.1 常见高效空气过滤器产品参数
表6：典型高效空气过滤器产品参数对照表
| 型号 | 尺寸（mm） | 额定风量（m³/h） | 效率等级 | 初始阻力（Pa） | 材质 |
|---|---|---|---|---|---|
| Camfil HemiPleat | 610×610×90 | 2400 | U15 | ≤250 | 合成纤维 |
| Donaldson Torit | 484×484×80 | 1800 | U14 | ≤220 | 玻璃纤维 |
| Freudenberg Viledon | 610×610×150 | 2600 | U16 | ≤280 | 复合纳米膜 |
| 苏净SGA | 484×484×90 | 1800 | E12 | ≤200 | 聚丙烯纤维 |
| 艾科森ECO-H14 | 610×610×150 | 2500 | U14 | ≤240 | 石墨烯增强 |
7.2 选型建议
在实际应用中，应根据具体环境需求选择合适的过滤器等级：
- 普通洁净室：推荐E12或U13级
- 半导体/制药车间：建议选用U14及以上
- 生物安全实验室：需使用U15-U17级过滤器
- 医院手术室：优先考虑U14级
同时应关注压降、使用寿命、安装方式等参数，确保系统运行稳定。
八、结语（略）
参考文献
- 清华大学建筑学院. (2021). 高效空气过滤器在洁净室中的应用研究. 《暖通空调》, 41(3), 12-18.
- Fraunhofer Institute for Building Physics IBP. (2020). Performance evalsuation of High-Efficiency Filters Based on EN 1822 Standard. Technical Report No. FhG-IBP-TR-2020-015.
- European Committee for Standardization (CEN). (2015). EN 1822-1:2009+A1:2015 – High efficiency air filters (HEPA and ULPA).
- ASHRAE. (2017). ASHRAE Standard 52.2-2017 – Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size.
- 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.
- 中国空气净化行业协会. (2022). 中国空气净化行业发展报告. 北京: 中国环境出版社.
- Camfil Group. (2023). Technical Specifications for HemiPleat HEPA Filters. [Online] Available at: http://www.camfil.com/
- Donaldson Company. (2022). Torit HEPA Filtration Systems. [Online] Available at: http://www.torit.com/
- Freudenberg Performance Materials. (2021). Viledon HEPA Filter Media. [Online] Available at: http://www.viledon.com/
（全文约4800字）
