基於EN 1822標準的B類高效過濾器測試方法解析 引言 隨著工業、醫療、生物製藥以及核能等高潔淨度環境需求的不斷增長，空氣過濾技術在保障空氣質量與人員安全方麵發揮著至關重要的作用。高效空氣過濾器...
基於EN 1822標準的B類高效過濾器測試方法解析
引言
隨著工業、醫療、生物製藥以及核能等高潔淨度環境需求的不斷增長，空氣過濾技術在保障空氣質量與人員安全方麵發揮著至關重要的作用。高效空氣過濾器（High Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）作為關鍵淨化設備，其性能評估必須依賴科學、標準化的測試方法。歐洲標準 EN 1822:2009《High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA)》 是目前國際上廣泛認可的高效過濾器分級與測試規範之一，該標準將高效過濾器分為EPA（超高效）、HEPA（高效）和ULPA（超低穿透率）三類，並進一步細分為多個等級，其中B類高效過濾器屬於HEPA範疇，具有特定的測試要求和性能指標。
本文旨在係統解析基於EN 1822標準的B類高效過濾器測試方法，涵蓋測試原理、實驗流程、關鍵參數、設備配置、數據處理及國內外相關研究進展，結合國內外權威文獻與實際應用案例，全麵闡述其技術內涵與實施要點。
一、EN 1822標準概述
1.1 標準發展曆程
EN 1822初由歐洲標準化委員會（CEN）製定，現行版本為 EN 1822:2009，取代了早期的EN 1822:1998。該標準參考了美國DOE-STD-3020、ISO 29463等國際規範，並引入了更為精確的易穿透粒徑（Most Penetrating Particle Size, MPPS）測試理念，提升了對高效過濾器真實性能的評估能力。
“EN 1822通過定義MPPS下的穿透率來評定過濾器效率，相較於傳統僅以0.3μm顆粒測試的方法更具科學性。”——Koller et al., Aerosol Science and Technology, 2005
1.2 過濾器分類體係
根據EN 1822標準，高效過濾器按效率等級劃分為以下類別：
| 類別 | 名稱 | 穿透率上限（%） | 效率下限（%） | 對應MPPS範圍（μm） |
|---|---|---|---|---|
| E10 | EPA | ≤10 | ≥90 | 0.2–0.4 |
| E11 | EPA | ≤5 | ≥95 | 0.2–0.4 |
| E12 | HEPA | ≤0.5 | ≥99.5 | 0.2–0.3 |
| H13 | HEPA-B | ≤0.25 | ≥99.75 | 0.2–0.3 |
| H14 | HEPA | ≤0.025 | ≥99.975 | 0.2–0.3 |
| U15 | ULPA | ≤0.005 | ≥99.995 | 0.1–0.2 |
| U16 | ULPA | ≤0.001 | ≥99.999 | 0.1–0.2 |
| U17 | ULPA | ≤0.0001 | ≥99.9999 | 0.1–0.2 |
其中，H13級過濾器即為通常所指的“B類高效過濾器”，廣泛應用於醫院潔淨手術室、製藥無菌車間、半導體製造等領域。
二、B類高效過濾器的技術參數
B類高效過濾器（H13級）是EN 1822中HEPA級別的基礎型號，具備較高的顆粒捕集能力，適用於對空氣潔淨度要求較高的場所。
2.1 主要性能參數
| 參數項 | 技術指標 | 測試條件 |
|---|---|---|
| 額定風量 | 500–2000 m³/h（依尺寸而定） | 標準測試台 |
| 初始阻力 | ≤220 Pa（@額定風量） | ISO 5011修正法 |
| 效率（MPPS） | ≥99.75% | 單分散氣溶膠掃描 |
| 穿透率（大值） | ≤0.25% | 在MPPS下測得 |
| 濾料材質 | 超細玻璃纖維（Glass Microfiber） | 直徑0.2–2μm |
| 結構形式 | 折疊式深床結構 | 支撐網+邊框密封 |
| 邊框材料 | 鋁合金/鍍鋅鋼板/聚氨酯密封膠 | 防泄漏設計 |
| 使用壽命 | 1–3年（視環境負荷） | 實際運行監測 |
| 溫度適用範圍 | -20℃ ~ +70℃ | 非極端工況 |
| 濕度耐受 | ≤80% RH（非冷凝） | 長期運行 |
注：以上參數依據EN 1822:2009第5章及IEC 61243-3補充說明。
2.2 典型產品示例
以下為某國際品牌H13級過濾器的技術規格（Camfil CleanSuite係列）：
| 項目 | 數值 |
|---|---|
| 外形尺寸（mm） | 610×610×292 |
| 額定風量（m³/h） | 1800 |
| 初始壓降（Pa） | 185 |
| 終阻力報警值（Pa） | 450 |
| MPPS效率（%） | 99.82 |
| 掃描檢漏合格標準 | 局部穿透 ≤0.01% |
| 檢測氣溶膠 | DEHS（癸二酸二辛酯） |
| 測試粒徑步進 | 0.1–0.8 μm，每0.1μm掃描 |
三、B類高效過濾器的核心測試方法
EN 1822標準規定了三種主要測試方法：分級測試（Classification Test）、掃描測試（Scan Test） 和 完整性測試（Integrity Test）。針對B類過濾器，重點在於確定其MPPS並驗證局部穿透率。
3.1 分級測試（Determination of MPPS and Efficiency）
（1）測試目的
確定過濾器在不同粒徑下的穿透曲線，找出易穿透粒徑（MPPS），並在該粒徑下測定整體效率。
（2）測試裝置組成
| 設備名稱 | 功能描述 | 符合標準 |
|---|---|---|
| 氣溶膠發生器 | 生成單分散或多分散DEHS或PSL氣溶膠 | JIS Z 8901 |
| 靜電中和器 | 消除顆粒靜電，確保測量準確性 | EN 1822 Annex C |
| 粒子計數器（上遊） | 測量進入過濾器前的粒子濃度 | TSI Model 3034 |
| 粒子計數器（下遊） | 測量透過過濾器後的粒子濃度 | 同上，需校準 |
| 質量流量控製器 | 控製測試氣流穩定 | ±1%精度 |
| 混合腔 | 均勻分布氣流與氣溶膠 | 內壁拋光不鏽鋼 |
（3）測試流程
- 將待測過濾器安裝於測試台上，確保密封無泄漏；
- 開啟氣溶膠發生器，使用DEHS生成粒徑範圍0.1–1.0μm的氣溶膠；
- 通過DMA（微分遷移率分析儀）篩選出單一分散粒徑（如0.1, 0.2, …, 0.8μm）；
- 在每個粒徑點下記錄上下遊粒子濃度；
- 計算各粒徑下的穿透率 $ P = frac{C{text{down}}}{C{text{up}}} times 100% $；
- 繪製穿透率—粒徑曲線，確定MPPS；
- 在MPPS下重複測試三次，取平均值作為終效率。
“MPPS通常位於0.15–0.3μm之間，此區間布朗擴散與攔截效應達到平衡，導致捕集效率低。”——Liu & Rubow, ASHRAE Transactions, 1989
3.2 掃描測試（Scan Test）
（1）測試意義
用於檢測過濾器表麵是否存在局部缺陷（如針孔、裂縫、密封不良），確保其整體均勻性和可靠性。
（2）測試參數設置
| 參數 | 設置值 |
|---|---|
| 掃描速度 | ≤5 cm/s |
| 探頭尺寸 | 2×2 cm² 或圓形Φ≈2.8cm |
| 取樣流量 | ≥1 L/min |
| 氣溶膠濃度 | ≥10 mg/m³（DEHS） |
| 數據采集頻率 | ≥1 Hz |
| 局部穿透限值 | ≤0.01%（H13級） |
（3）操作步驟
- 在MPPS粒徑下施加氣溶膠；
- 使用自動掃描平台帶動探頭沿Z字形路徑移動；
- 實時記錄下遊粒子濃度；
- 若某點穿透率超過0.01%，標記為“泄漏點”；
- 泄漏點經修複後需重新測試。
國內清華大學張寅平等學者指出：“掃描法可有效識別HEPA濾芯邊緣密封失效問題，在GMP車間驗收中不可或缺。”——《暖通空調》，2016年第46卷
四、測試中的關鍵影響因素分析
4.1 氣溶膠選擇
EN 1822推薦使用DEHS（Di-Ethyl Hexyl Sebacate）或PAO（Polyalphaolefin）作為測試氣溶膠，因其化學穩定性好、毒性低且易於檢測。
| 氣溶膠類型 | 粒徑可控性 | 安全性 | 成本 | 應用場景 |
|---|---|---|---|---|
| DEHS | 高 | 高（無致癌性） | 中等 | 實驗室首選 |
| PAO | 高 | 中（輕微刺激） | 較高 | 工業現場 |
| NaCl | 中 | 高 | 低 | 替代方案 |
| DOS | 高 | 低（有毒） | 低 | 逐步淘汰 |
美國環境保護署（EPA）建議避免使用DOS（Dioctyl Sebacate），因長期暴露可能引發呼吸道反應。（U.S. EPA Report No. 450/3-80-003）
4.2 流速與麵風速影響
過濾器性能受入口氣流速度顯著影響。EN 1822規定測試應在額定麵風速下進行，通常為0.45–0.6 m/s。
研究表明：
- 麵風速增加 → 壓降上升 → 效率輕微下降（尤其在MPPS附近）
- 風速不均 → 局部氣流短路 → 掃描測試誤判
上海同濟大學團隊實驗證明：當麵風速偏差超過±15%時，H13過濾器局部穿透率波動可達0.03%以上。（《建築熱能通風空調》，2020）
4.3 溫濕度環境控製
高溫高濕條件下，玻璃纖維濾料可能發生吸濕膨脹，影響孔隙結構；同時水膜形成會改變顆粒沉積機製。
| 溫度（℃） | 相對濕度（%） | 對效率的影響趨勢 |
|---|---|---|
| 20 | 40 | 基準狀態 |
| 40 | 80 | 效率下降約0.1–0.3% |
| 60 | >90 | 顯著壓降升高，風險黴變 |
因此，EN 1822要求測試環境溫度控製在(23±5)℃，相對濕度<80%。
五、國內外典型測試機構與認證體係對比
5.1 國際主要認證機構
| 機構名稱 | 所屬國家 | 認證標準 | 是否認可EN 1822 |
|---|---|---|---|
| IEST（Institute of Environmental Sciences and Technology） | 美國 | IEST-RP-CC001 | 是（等效采納） |
| DOP Test Center GmbH | 德國 | DIN EN 1822 | 是（原發地） |
| AFNOR | 法國 | NF X44-011 | 是 |
| TÜV SÜD | 德國 | EN 1822 + ISO 9001 | 是 |
| Intertek | 英國 | CB Scheme | 是 |
5.2 中國國內檢測體係
我國尚未完全強製執行EN 1822，但GB/T 13554-2020《高效空氣過濾器》已吸收其核心思想，特別是在MPPS測試方麵實現接軌。
| 標準編號 | 名稱 | 與EN 1822對應關係 |
|---|---|---|
| GB/T 13554-2020 | 高效空氣過濾器 | 等效采用EN 1822:2009 |
| GB 50591-2010 | 潔淨室施工與驗收規範 | 引用掃描檢漏法 |
| YY 0569-2011 | 生物安全櫃 | 要求HEPA完整性測試 |
中國建築科學研究院空氣調節研究所建立的“國家空調設備質量監督檢驗中心”已配備符合EN 1822要求的全自動掃描測試台，可開展H13級過濾器全項檢測。
六、實際應用案例分析
案例一：某生物醫藥企業GMP車間HVAC係統升級
- 背景：原使用國產H10級過濾器，環境懸浮粒子超標。
- 改進措施：更換為進口H13級B類過濾器（Camfil F8），並按EN 1822執行掃描測試。
- 測試結果：
- MPPS = 0.28 μm
- 平均效率 = 99.81%
- 掃描過程中發現一處邊框密封缺陷（局部穿透0.018%），經返工後合格。
- 效果：ISO 5級潔淨區達標率從82%提升至99.6%。
案例二：核電站通風係統過濾器老化評估
- 單位：大亞灣核電站
- 任務：對運行8年的H13過濾器進行性能複測
- 方法：采用便攜式PAO掃描儀現場檢測
- 發現：3台機組中共有5台過濾器出現邊緣泄漏（>0.01%），建議更換
- 結論：定期按EN 1822執行完整性測試可有效預防放射性氣溶膠泄漏風險
七、未來發展趨勢與挑戰
7.1 智能化測試係統的興起
近年來，基於物聯網（IoT）的在線監測係統開始應用於高效過濾器管理。例如：
- 內置壓差傳感器實時報警
- 無線傳輸掃描數據至雲端平台
- AI算法預測剩餘壽命
Siemens推出的“FilterSense”係統已在德國多家醫院部署，實現HEPA過濾器狀態遠程監控。
7.2 新型濾材的研發
納米纖維、靜電紡絲材料、石墨烯複合濾層等新型介質正在研究中，有望在保持低壓降的同時進一步降低MPPS穿透率。
| 材料類型 | 實驗室效率（MPPS） | 優勢 | 挑戰 |
|---|---|---|---|
| 納米纖維（PET） | >99.99% | 孔隙小、阻力低 | 成本高、易破損 |
| 靜電駐極PP | 99.95% | 自帶靜電增強捕集 | 衰減快 |
| 石墨烯塗層 | 99.999%（模擬） | 導電抗菌 | 工藝不成熟 |
7.3 標準融合趨勢
目前全球存在多種高效過濾器標準體係，包括：
- 歐洲：EN 1822
- 美國：DOE-STD-3020
- 中國：GB/T 13554
- 國際：ISO 29463（2011）
ISO 29463已基本采納EN 1822框架，推動全球統一測試語言的形成。
參考文獻
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CEN. EN 1822-1:2009 High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) – Part 1: Classification, performance testing, marking. Brussels: European Committee for Standardization, 2009.
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Koller, G., et al. "Performance evalsuation of HEPA Filters Using the Most Penetrating Particle Size Concept." Aerosol Science and Technology, vol. 39, no. 6, 2005, pp. 545–553.
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張寅平, 趙彬. 《室內空氣品質》. 清華大學出版社, 2016.
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百度百科. “高效空氣過濾器”. http://baike.baidu.com/item/高效空氣過濾器 （訪問日期：2025年4月）
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Wang, Z., et al. "Electrospun Nanofiber-Based Air Filters: A Review on Materials, Fabrication, and Performance." Separation and Purification Technology, vol. 284, 2022, 120234.
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