近年來,隨著人們對于室內外空氣質量以及健康問題的關注度持續(xù)上升,空氣過濾器以及空氣凈化行業(yè)取得了巨大的發(fā)展,依據(jù)ISO/TC 142技術委員會《空氣及其他氣體空氣凈化設備》統(tǒng)計數(shù)據(jù),2004—2014年,全球過濾器市場由340億美元增長至580億美元,而空氣凈化器市場則由95億美元增長至177億美元。但市場迅速增長的背后,仍存在著標準發(fā)展難以滿足當前快速增長的技術需求等問題。一方面,當前的國際及區(qū)域標準化技術體系難以滿足空氣凈化設備對當前關注度較高的新型污染物,如細顆粒物(PM2.5)、氣態(tài)化學污染物等的凈化效率評價測試需求;而另一方面,當前主要的區(qū)域性標準(歐洲各國、美國、中國、日本等)存在較大差異,并且相互之間具有可比性,在事實形成阻礙通用產品國際流通的技術壁壘,增加制造企業(yè)的生產成本。因此,在2010年以來,國內外空氣凈化領域進入了標準制修訂的快速發(fā)展期,本文將根據(jù)作者所參與ISO以及國內標準制修訂工作情況,對當前主要在編、修訂的國內外標準情況進行介紹,希望可以促進行業(yè)內同行、專家對于當前標準制修訂動態(tài)的關注與參與。
1ISO/TC 142技術委員會當前主要制定及修訂標準介紹
國際標準化組織ISO第142技術委員會《空氣及其他氣體空氣凈化設備》成立于上世紀60年代,當時秘書處為法國標準化委員會AFNOR,但彼時國際空氣凈化行業(yè)市場規(guī)模較小,國際間交流貿易也并不順暢,因此,國際標準的制定并不頻繁,1976年,該技術委員會進入休眠。2000年以來,人們對室內空氣品質以及空氣凈化產品的需求迅猛發(fā)展,全球市場對于通用化國際標準的需求促使該技術委員會于2006年重新激活,意大利接棒法國成為新委員會的秘書處。我國隨后作為有投票權的正式成員加入該技術委員會,并參與國際標準制訂工作至今。
近年來,ISO/TC142發(fā)布了幾份重要的空氣凈化裝置測試標準,值得國內凈化行業(yè)予以關注,主要包括:
針對凈化器去除氣態(tài)污染物凈化效果評價的國際標準:
ISO10121—1:2014“Test?。恚澹簦瑁铮洌蟆。妫铮颉。幔螅螅澹螅螅椋睿纾簦瑁濉。穑澹颍妫铮颍恚幔睿悖濉。铮妗。纾幔螅穑瑁幔螅濉。幔椋颉。悖欤澹幔睿椋睿纾恚澹洌椋帷。幔睿洹。洌澹觯椋悖澹蟆校幔颍簟。保海牵幔螅穑瑁幔螅濉。幔椋颉。悖欤澹幔睿椋睿纭。恚澹洌椋帷保郏保?/p>
ISO10121—2:2013“Test?。恚澹簦瑁铮洌蟆。妫铮颉。幔螅螅澹螅螅椋睿纭。簦瑁濉。穑澹颍妫铮颍恚幔睿悖濉。铮妗。纾幔螅穑瑁幔螅濉。幔椋颉。悖欤澹幔睿椋睿纾恚澹洌椋帷。幔睿洹。洌澹觯椋悖澹蟆校幔颍簟。玻海牵幔螅穑瑁幔螅濉。幔椋颉。悖欤澹幔睿椋睿纾洌澹觯椋悖澹蟆保郏玻?/p>
針對一般通風用過濾器性能測試的國際標準:
ISO/FDIS 16890—1:Air?。妫椋欤簦澹颍蟆。妫铮颉。纾澹睿澹颍幔欤觯澹睿簦椋欤幔簦椋铮睢校幔颍簟。保海裕澹悖瑁睿椋悖幔臁。螅穑澹悖椋妫椋悖幔簦椋铮睿?,re requirementsand classification?。螅螅簦澹怼。猓幔螅澹洹。酰穑铮睿穑幔颍簦椋悖酰欤幔簦濉。恚幔簦簦澹颉。澹妫妫椋悖椋澹睿悖?(ePM)[3]
ISO/FDIS 16890—2:Air?。妫椋欤簦澹颍蟆。妫铮颉。纾澹睿澹颍幔欤觯澹睿簦椋欤幔簦椋铮睢校幔颍簟。玻海停澹幔螅酰颍澹恚澹睿簟。铮妗。妫颍幔悖簦椋铮睢。澹妫妫椋悖椋澹睿悖幔睿洹。颍澹螅椋螅簦幔睿悖濉。簦铩。幔椋颉。妫欤铮鳎郏矗?/p>
ISO/FDIS 16890—3:Air filters?。妫铮颉。纾澹睿澹颍幔欤觯澹睿簦椋欤幔簦椋铮睢校幔颍簟。常海模澹簦澹颍恚椋睿濉。铮妗。簦瑁濉。幔颍颍澹螅簦幔睿悖濉。幔睿洌簦瑁濉。幔椋颉。妫欤铮鳌。颍澹螅椋螅簦幔睿悖濉。觯澹颍螅酰蟆。簦瑁濉。恚幔螅蟆。铮妗。簦澹螅簟。洌酰螅簦郏担?/p>
ISO/FDIS 16890—4:Air?。妫椋欤簦澹颍蟆。妫铮颉。纾澹睿澹颍幔欤觯澹睿簦椋欤幔簦椋铮睢校幔颍簟。矗海茫铮睿洌椋簦椋铮睿椋睿纭。恚澹簦瑁铮洹。簦铩。洌澹簦澹颍恚椋睿澹簦瑁濉。恚椋睿椋恚酰怼。妫颍幔悖簦椋铮睿幔欤簦澹螅簟。澹妫妫椋悖椋澹睿悖郏叮?/p>
其中,針對氣體過濾器的10121系列標準以美國標準ASHRAE 145系列標準為藍本,但在試驗臺要求、試驗氣體以及部分實驗參數(shù)上作相應調整。
試驗臺方面,美國ASHRAE145標準基本可采用ASHRAE 52系列標準的試驗臺,只需額外考慮:
1)氣體污染物的發(fā)生以及采樣儀器;
2)增加溫濕度精度控制:溫度控制25±2℃,相對濕度控制50%±10%;
3)試驗臺需要對進氣進行凈化,但對于試驗氣體排放則不做強制要求,符合實驗室所在地排放標準要求即可。
圖1給出了ASHRAE145.2所規(guī)定的試驗臺示意圖示例。
另一方面,ISO10121系列標準明確規(guī)定不提供試驗臺的具體制作方案,但對于上游試驗氣體濃度、溫濕度、試驗風量等在測試過程中的運行波動范圍與精度提出了具體的指標要求,例如,試驗
過程中溫度設定點被調整為23±0.5℃,相對濕度50%±10%。
試驗氣體方面,美國ASHRAE標準規(guī)定可選用約30種標準試驗氣體進行測試,包括酸性氣體、
堿性氣體、醛類、VOC及氯氣、CO2等,試圖涵蓋各行業(yè)需求,標準規(guī)定可僅選擇1種試驗氣體進行凈化裝置測試,但推薦選擇一種VOC,一種酸性氣體以及任一種氣體進行凈化效果測試。而在ISO標準中,標準試驗氣體僅限于SO2(酸性氣體)、NH3(堿性氣體)以及甲苯(VOC),同時也統(tǒng)一了測試時標準試驗氣體的試驗濃度。
試驗項目方面,美國及ISO標準規(guī)定相同,均需對效率、阻力、容污量以及持附性進行測試,但
在具體試驗參數(shù)的規(guī)定上存在差異,現(xiàn)以ISO?為例,介紹各項測試的關注要點:
1)阻力(需分別在被測設備額定風量的50%、75%、100%及125%下進行測試)。
2)凈化效率(removal?。澹妫妫椋悖椋澹睿悖簻y試時間1~3小時,主要試驗參數(shù)見表1所示。
3)容污量(capacity):容污量測試需進行12h,除試驗氣體濃度外其余環(huán)境參數(shù)與凈化效率測試一致。當被測設備吸附材料填充量低于50kg時,統(tǒng)一采用9ppm濃度進行試驗(各氣體相同),當填充量大于50kg時,統(tǒng)一采用90ppm濃度進行試驗。且試驗結束后被測設備效率衰減應大于10%。
4)持附性(retentivity):僅針對甲苯測試,在容污量試驗結束后進行,當凈化裝置下游濃度小于上游初始濃度的5%或測試時間達到6小時時終止試驗。
對于過濾器去除顆粒物污染物效果評價方面,ISO于2016年度剛剛完成最終投票并通過的16890系列標準是近年來較為重要的標準之一,該系列標準共包括4部分,分別針對顆粒物(PM)凈化效率的評價與分級、一般通風過濾器效率及阻力測試,粗效過濾器計重效率測試以及過濾器消靜電試驗方法進行了規(guī)定。ISO 16890順利通過表決的重要性在于,一方面長達近10年的歐美標準化體系就化纖材料過濾器消靜電測試達成最后妥協(xié),新ISO標準將納入歐洲標準所堅持的對化纖過濾器進行完全消除靜電后進行效率測試,并且其測試結果納入分級以及標識體系,同時標準也明確說明,這一做法旨在定量給出靜電效應對于清潔狀態(tài)過濾器凈化性能的貢獻,消靜電后的效率會低估過濾器在實際運行條件下的實際凈化效率,因此,雖然標準說明采用消靜電前后的效率測試結果平均值作為一種過濾器實際運行效率的簡單預估,但同時明確強調試驗結果僅反映所測過濾器在統(tǒng)一給定條件下的性能,(www.gxshunjiang.com)不得用于定量預測其在實際使用環(huán)境下的凈化性能以及壽命,并以備注形式在試驗報告上注明。
對于目前廣泛關心空氣凈化裝置對于顆粒污染物(PM1、PM2.5以及PM10)整體凈化效率評價方面,16890系列標準作出了有益的初步嘗試,該系列標準主要依托美國ASHRAE 52.2標準所采用的效率測試方法,即在0.3~10μm區(qū)間段完成12檔粒徑的計徑效率測試,而后根據(jù)人為歸納的城市以及郊區(qū)大氣氣溶膠粒徑分布特征,計算對應12檔測試粒徑檔的粒徑體積分布系數(shù),并以之為權重計算過濾器對于給定粒徑區(qū)間的綜合過濾效率。圖2給出了該系列標準所采用典型城市以及郊區(qū)大氣塵粒徑分布,表2?給出了對應的各檔測試粒徑體積分布系數(shù)。
2我國標準體系當前的制修訂活動介紹
2.1新制定國家標準《通風系統(tǒng)用空氣凈化裝置》介紹
2015年,由中國建筑科學研究院作為主編單位,同清華大學、上海建筑科學研究院等接近40家國內主流空氣凈化科研院所、檢測機構以及制造企業(yè),針對當前通風系統(tǒng)應用空氣凈化系統(tǒng)發(fā)展迅猛,但標準制定較為滯后,產品標識不統(tǒng)一的現(xiàn)狀,協(xié)商制定國家標準《通風系統(tǒng)用空氣凈化裝置》,力圖為未來空氣凈化產品的健康有序發(fā)展建立基礎。2015年底,標準完成報批工作。
標準針對當前行業(yè)與應用市場的主要需求,重點對空氣凈化裝置對大眾最為關切的典型污染物(細顆粒物PM2.5、氣態(tài)污染物以及微生物)的凈化去除效果建立標準化試驗方法以及分級體系,表3給出了標準所規(guī)定的空氣凈化裝置針對不同類型污染物凈化效率為基礎的分級標準。
其中,在標準化試驗方法方面:
對于細顆粒物(PM2.5),國標所采用的試驗粉塵與美國ASHRAE標準、我國現(xiàn)行空氣過濾器標準以及ISO 16890系列標準中對于大粒徑顆粒的試驗粉塵一致,為經靜電中和處理后的固體KCL顆粒物,與ISO標準的區(qū)別在于,國標建議可使用直讀式粉塵儀進行測量以得到直觀的細顆粒物凈化效率,標準不限定所使用粉塵儀工作原理,但強調粉塵儀應按我國現(xiàn)行標準體系規(guī)定進行定
期標定校準。同時,為適應當前大量新建及改造項目對于實際安裝空氣凈化裝置凈化效果的評
價需求,以資料性附錄的形式給出了試驗方法建議。
對于氣態(tài)化學污染物,國標主要依托GB/T18883《室內空氣質量標準》的界定確定用于凈化效果評價的目標污染物種類,見表4所示。
具體試驗方法上,試驗空氣的溫濕度設定值以及控制精度與ISO10121標準一致,對于目標污染物的采樣分析方法與GB/T18883《室內空氣質量標準》一致,試驗目標污染物的濃度取為GB/T18883規(guī)定限值的3±0.5倍,以便于反應所測裝置在接近真實使用條件下的凈化能力表現(xiàn)。
對于微生物的凈化效果評價,國標參考衛(wèi)生部現(xiàn)行的消毒技術規(guī)范中對于空氣消毒效果評價的標準試驗方法,建立了在空氣動力學試驗臺上進行凈化裝置微生物凈化效率測試的標準方法,在試驗菌種的選擇,國標推薦采用空氣消毒評價所通常采用的白色葡萄球菌(8032)進行測試,但并不限定試驗活動根據(jù)需要選擇其他特定代表菌種,例如枯草芽孢桿菌黑色變種、大腸桿菌T3噬菌體等,使用其它微生物進行測試時,則應在試驗報告上注明試驗微生物及對應菌種號以便于對試驗結果進行溯源及重復驗證。
2.2高效空氣過濾器國標體系修訂方向
我國現(xiàn)行的高效空氣過濾器標準體系包含通用產品標準GB/T13554《高效空氣過濾器》以及性能試驗方法GB/T6165《高效空氣過濾器性能試驗方法效率和阻力》,該標準體系建立于上世紀90年代前后,并于2008年完成了第一次修訂,2008年版國標體系增加了2000年開始在國際標準化體系推行的高效過濾器計數(shù)法測試標準。經歷8年的使用,隨著行業(yè)技術、認識與市場需求的不斷發(fā)展,現(xiàn)有國標體系將由中國建筑科學研究院凈化空調技術中心會同行業(yè)各相關單位于本年度啟動新一輪的修訂工作。而根據(jù)標準修訂的前期各調研、評估以及預研工作,本次國標體系的修訂主要針對以下主要內容:
1)產品分級與標識體系:根據(jù)多年來的行業(yè)經驗,我國當前標準體系所規(guī)定B類高效過濾器(鈉焰法效率不低于99.99%)基本與歐標EN1822所規(guī)定H13級過濾器以及美國ISET所規(guī)定A?類過濾器相當,當前所規(guī)定A?類過濾器(鈉焰法效率不低于99.9%)在國際產品標準體系中應屬亞高效范疇。另一方面,現(xiàn)代的過濾器分級標識體系傾向于更便于用戶理解與記憶,傾向與通過盡可能簡潔的符號標識傳遞用戶所需要的必要信息,具體效率測試結果、所采用測試方法以及檢漏方法。因此,編制組需要廣泛的征求行業(yè)意見,凝聚行業(yè)共識,完善改進現(xiàn)有的產品分級與標識體系。
2)特殊行業(yè)的特殊性能需求:早期的高效過濾器產品需涵蓋電子、醫(yī)藥、衛(wèi)生、核工業(yè)等諸多行業(yè)的需求,自1999年起,核工業(yè)以美國標準體系為藍本完成了相應國標的制定并應用至今,因此作為通用產品標準,不宜再繼續(xù)保留核工業(yè)對于產品物理強度等特殊性行業(yè)需求,例如要求高效過濾器能在10倍阻力下運行一定時間并保持完好等。
3)高效空氣過濾器檢漏試驗方法:高效過濾器的檢漏測試是過濾器最為關鍵的性能測試之一,其重要性與過濾效率測試相當,但傳統(tǒng)上,一是不同標準中對于檢漏測試方法以及試驗參數(shù)的規(guī)定存在差異,以測試粒徑為例,歐洲標準強調測試氣溶膠粒徑應與過濾器最易穿透粒徑(MPPS)接近,美國標準則采用大粒子進行測試(計數(shù)中值直徑0.4μm,計重中值直徑0.7μm)ISO潔凈室測試標準規(guī)定當使用光度計進行測試時,氣溶膠粒徑分布與美國標準一致,當使用光學粒子計數(shù)器進行測試時,測試氣溶膠計數(shù)中值直徑應為0.1~0.5μm;另一方面,行業(yè)內一直存有不同檢測方法檢測結果不一致的報道。針對上述問題,國內在2010年以來開展了諸多理論分析以及實際試驗驗證等研究工作,為上述問題的解決提供了有力的技術支撐。現(xiàn)有的研究成果主要解決與澄清了下列認識:
a.與完好過濾器不同,過濾器局部漏泄缺陷對于不同尺寸粒子的通過不具有選擇性,因此測試粒徑的選擇不影響測試結果判定;
b.不同試驗方法乃至不同試驗設備的選擇對漏泄判定無影響;
c.對于筒形、W?形等不適宜進行掃描檢漏的異型過濾器,采用20%及100%雙風量效率測試比較的方法對于探查潛在漏泄缺陷的靈敏度更高。
4)傳統(tǒng)鈉焰法性能改進:鈉焰法是我國進行高效過濾器檢漏測試的傳統(tǒng)方法,作為第一代的過濾效率檢測方法,鈉焰法與美國沿用至今的DOP光度計法一樣,相比于當前廣泛應用的計數(shù)法,其試驗方法相對粗糙,但試驗臺之間微小差異對試驗結果的影響較計數(shù)法小,因此更容易實現(xiàn)不同試驗臺對相同測試樣品的測試結果穩(wěn)定性,這也是美國的光度計測試方法自上世紀50年代沿用至今的主要原因。但傳統(tǒng)的鈉焰法的主要問題在于其測試氣溶膠峰值粒徑較小,與過濾器最易穿透粒徑有偏差,兩種方法測試結果缺乏可比性,因此,在新的標準修訂過程中,編制組希望著重在以下方面實現(xiàn)鈉焰法的改進:
a.改進氣溶膠發(fā)生參數(shù)或氣溶膠發(fā)生器形式,改進所產生固體NaCl氣溶膠粒徑分布,使之更接近過濾器MPPS;
b.明確固體NaCl氣溶膠是否需進行消靜電中和處理;
c.改進采樣檢測系統(tǒng),使之適于低壓管道系統(tǒng)的采樣檢測,同時明確采樣檢測系統(tǒng)的維護以及標定要求。
5)高效空氣過濾器生命周期能效評價與標識體系:一般意義上,行業(yè)普遍認為高效過濾器的整個生命周期能效評價意義不大,做好預過濾的保護措施即可保證高效過濾器在相當長的運行時間內以接近清潔狀態(tài)的條件下低阻運行。但近年來,一方面納米纖維為代表的新型高效過濾材料的出現(xiàn),高效過濾器的阻力可望獲得大幅度降低,但也同時產生了如何比較傳統(tǒng)玻纖過濾材料與新興材料在整個生命周期內綜合能效的比較需求;另一方面,面對當前迅速發(fā)展的工業(yè)建筑尤其是各類潔凈室進行綠色建筑評價以及綜合運行能耗評價的市場需求,作為通風空調系統(tǒng)中的重要能耗部件,用戶需要對高效過濾器在整個運行周期內的綜合能耗表現(xiàn)建立更為科學的認識,凈化行業(yè)也需要為用戶提供更為清晰科學的產品評價與標識體系。
3結束語
空氣凈化行業(yè)是近年來發(fā)展最為迅猛的行業(yè)之一,國內外各項技術標準也紛紛開展相應的制修訂工作,本文把近年國內外的相應標準制定及修訂動態(tài)進行了相關介紹,希望可以為行業(yè)內的同行、專家提供有益的信息與參考。