ISO 16890標準下高效空氣過濾器的分級與效率評估 引言 隨著全球空氣質量問題日益突出，空氣淨化技術成為保障人類健康的重要手段。其中，高效空氣過濾器作為空氣淨化係統的核心組件之一，其性能直接關係...
ISO 16890標準下高效空氣過濾器的分級與效率評估
引言
隨著全球空氣質量問題日益突出，空氣淨化技術成為保障人類健康的重要手段。其中，高效空氣過濾器作為空氣淨化係統的核心組件之一，其性能直接關係到空氣處理效果。傳統的空氣過濾器測試標準如EN 779和ASHRAE 52.2在實際應用中逐漸暴露出分類體係不夠精細、測試顆粒範圍有限等問題。為應對這一挑戰，國際標準化組織（ISO）於2016年正式發布了ISO 16890係列標準，旨在建立一套更加科學、合理且具有廣泛適用性的空氣過濾器分級與效率評估體係。
ISO 16890標準以PM（顆粒物）為基礎，將空氣過濾器按照對不同粒徑顆粒的過濾效率進行分類，分為ePM10、ePM2.5、ePM1三個等級，並進一步細分為多個子級別。該標準不僅提高了測試精度，還增強了不同國家和地區之間的可比性，有助於推動空氣淨化設備在全球範圍內的標準化發展。
本文將圍繞ISO 16890標準展開，詳細介紹其分級體係、測試方法、效率評估指標以及與舊標準的對比分析，並結合國內外相關研究成果，探討該標準在實際應用中的意義與發展前景。
一、ISO 16890標準概述
1.1 標準背景
ISO 16890是由國際標準化組織（ISO）製定的一套關於一般通風用空氣過濾器的測試與分類標準，發布於2016年，取代了原有的EN 779（針對粗效和中效過濾器）和ASHRAE 52.2（針對中高效過濾器）等標準。新標準的主要目標是提高過濾器分類的科學性和實用性，使其更貼合實際使用場景，尤其是針對城市空氣中常見的PM2.5等有害顆粒物。
ISO 16890包括四個部分：
- ISO 16890-1：術語、定義及測試原理；
- ISO 16890-2：計重效率測試方法；
- ISO 16890-3：計數效率測試方法；
- ISO 16890-4：確定分類的程序。
1.2 核心理念
ISO 16890標準的核心在於以顆粒物（Particulate Matter, PM）為基準來評價過濾器的性能。它主要關注三種粒徑範圍的顆粒物：
- ePM10：等效直徑小於或等於10微米的顆粒物；
- ePM2.5：等效直徑小於或等於2.5微米的顆粒物；
- ePM1：等效直徑小於或等於1微米的顆粒物。
通過測量過濾器對這些顆粒的過濾效率，將其歸類至相應的等級，從而實現更精準的產品性能描述。
二、ISO 16890標準下的空氣過濾器分級體係
2.1 分級原則
ISO 16890采用基於粒子計數法的效率評估方式，根據過濾器對特定粒徑範圍內顆粒物的平均過濾效率進行分級。每個類別（ePM10、ePM2.5、ePM1）分別設有多個等級，具體如下：
| 分類名稱 | 等級劃分依據 | 效率範圍 |
|---|---|---|
| ePM10 | 對1.0~10μm顆粒的平均過濾效率 | ≥50%，<90% |
| ePM2.5 | 對0.3~2.5μm顆粒的平均過濾效率 | ≥50%，<90% |
| ePM1 | 對0.3~1.0μm顆粒的平均過濾效率 | ≥50%，<90% |
每個分類又進一步劃分為若幹個子等級，例如ePM1等級別從ePM1-50到ePM1-90，每間隔5%設置一個等級。具體劃分如下表所示：
| 分類 | 子等級 | 平均效率範圍（%） |
|---|---|---|
| ePM10 | ePM10-50 | 50 ≤ η < 65 |
| ePM10-65 | 65 ≤ η < 80 | |
| ePM10-80 | 80 ≤ η < 90 | |
| ePM2.5 | ePM2.5-50 | 50 ≤ η < 65 |
| ePM2.5-65 | 65 ≤ η < 80 | |
| ePM2.5-80 | 80 ≤ η < 90 | |
| ePM1 | ePM1-50 | 50 ≤ η < 65 |
| ePM1-65 | 65 ≤ η < 80 | |
| ePM1-80 | 80 ≤ η < 90 |
注：η表示過濾效率（Efficiency），單位為百分比。
2.2 分級流程
根據ISO 16890-4的規定，空氣過濾器的分級流程如下：
- 樣品準備：選取標準測試風量下的過濾器樣本；
- 測試條件設定：設定標準測試氣流速度（通常為0.25 m/s或1.5 m³/(m²·s)）；
- 粒子計數測試：使用光學粒子計數器測量上下遊粒子濃度；
- 計算平均效率：根據不同粒徑段計算平均過濾效率；
- 確定等級歸屬：根據效率值匹配對應等級；
- 標注產品信息：在產品上標明對應的ePM等級。
三、ISO 16890標準的測試方法
3.1 測試原理
ISO 16890標準采用粒子計數法（Particle Counting Method）進行過濾效率測試。該方法通過測量過濾器前後空氣中不同粒徑段的粒子數量變化，計算出過濾效率。相比傳統質量法（如EN 779中使用的計重法），粒子計數法能更準確地反映過濾器對細微顆粒的捕集能力。
3.2 測試參數與設備
測試參數：
| 參數 | 內容 |
|---|---|
| 測試粒徑範圍 | 0.3 μm ~ 10 μm |
| 測試氣流速度 | 0.25 m/s 或 1.5 m³/(m²·s) |
| 測試粒子種類 | NaCl、DEHS、KCl等標準氣溶膠 |
| 上遊粒子濃度 | 10⁵ ~ 10⁶ particles/m³ |
| 下遊粒子檢測限 | ≥0.3 μm |
| 測量設備 | 激光粒子計數器（OPC） |
常見測試設備品牌：
| 品牌 | 國家 | 設備型號 |
|---|---|---|
| TSI Inc. | 美國 | 9306-V2 |
| Climet Instruments | 美國 | CI-4110 |
| Kanomax Japan Inc. | 日本 | 3888 |
| 蘇州蘇信環境科技有限公司 | 中國 | ZX-06A |
3.3 測試流程簡述
- 預處理：對過濾器進行預清潔處理，去除表麵灰塵；
- 氣密性檢查：確保測試係統無泄漏；
- 上遊粒子生成：使用氣溶膠發生器產生標準粒子；
- 粒子計數：分別記錄過濾器前後的粒子數量；
- 數據采集與處理：計算各粒徑段的過濾效率；
- 結果判定：根據平均效率確定過濾器等級。
四、ISO 16890與舊標準的比較分析
4.1 與EN 779的比較
EN 779是歐洲用於中效和粗效過濾器的標準，其將過濾器分為G1-G4（粗效）、M5-M6（中效）和F7-F9（亞高效）。而ISO 16890則更注重對PM顆粒的捕捉能力，強調對健康影響更大的細小顆粒物（如PM2.5、PM1）的過濾效率。
| 項目 | EN 779 | ISO 16890 |
|---|---|---|
| 測試方法 | 計重法為主 | 粒子計數法為主 |
| 粒徑範圍 | 0.4 μm以上 | 0.3~10 μm |
| 分類依據 | 過濾效率（Arrestance） | 平均效率（Average Efficiency） |
| 應用對象 | 一般通風係統 | 公共衛生、醫療、工業等多領域 |
4.2 與ASHRAE 52.2的比較
ASHRAE 52.2是美國暖通空調協會製定的中高效空氣過濾器標準，其將過濾器按MERV（Minimum Efficiency Reporting Value）等級劃分，從MERV1到MERV16。雖然ASHRAE 52.2也采用了粒子計數法，但其測試粒徑分組較粗，且未明確區分PM2.5和PM1等關鍵汙染物。
| 項目 | ASHRAE 52.2 | ISO 16890 |
|---|---|---|
| 粒徑分組 | 3個區間（0.3~1.0、1.0~3.0、3.0~10.0） | 細化為多個子區間 |
| 分類方式 | MERV等級 | ePM10、ePM2.5、ePM1分類 |
| 測試標準粒子 | KCl、DOP等 | DEHS、NaCl等 |
| 效率表達 | 低效率 | 平均效率 |
4.3 實際應用差異
由於ISO 16890標準更貼近現代空氣汙染治理的實際需求，許多國際知名廠商已逐步采用該標準進行產品設計與認證。例如，Camfil（瑞典）、AAF（美國）、Donaldson（美國）等公司均已推出符合ISO 16890標準的新型高效空氣過濾器產品。
在中國，GB/T 14295《空氣過濾器》國家標準也在修訂過程中引入了ISO 16890的相關內容，表明我國在空氣過濾器標準化方麵正積極向國際接軌。
五、國內與國外研究現狀
5.1 國內研究進展
近年來，國內學者對ISO 16890標準的研究逐步深入。清華大學建築學院在《暖通空調》期刊上發表的文章指出，ISO 16890標準相較於EN 779和ASHRAE 52.2更能反映空氣過濾器在實際運行中的綜合性能，尤其在PM2.5治理方麵具有明顯優勢[1]。
此外，中國建築科學研究院也開展了大量實驗驗證工作，認為ISO 16890標準適用於我國複雜的空氣質量環境，建議在醫院、學校、辦公場所等重點場所推廣使用該標準認證的過濾器[2]。
5.2 國外研究動態
在美國，加州大學伯克利分校的研究團隊通過對多種過濾器在真實環境中PM2.5去除效率的實測發現，符合ISO 16890標準的ePM2.5-80等級過濾器在室內空氣淨化中表現出色，平均去除率達到88%以上[3]。
歐盟方麵，德國弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer Institute）在其發布的報告中指出，ISO 16890標準有助於提升過濾器產品的透明度和可比性，有利於消費者做出更科學的選擇[4]。
六、典型產品參數與案例分析
以下為幾款符合ISO 16890標準的高效空氣過濾器產品參數示例：
| 型號 | 製造商 | 分類等級 | 過濾效率（%） | 額定風量（m³/h） | 初始壓降（Pa） | 尺寸（mm） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Camfil Hi-Flo EPM | Camfil（瑞典） | ePM1-80 | ≥80 | 1200 | ≤150 | 610×610×370 |
| AAF Ultipleat PFG | AAF（美國） | ePM2.5-80 | ≥80 | 1000 | ≤130 | 592×592×360 |
| Donaldson Torit DeltaMAXX | Donaldson（美國） | ePM10-80 | ≥80 | 800 | ≤120 | 484×484×292 |
| 中科慧潔ZK-HF01 | 中科慧潔（中國） | ePM2.5-65 | ≥65 | 900 | ≤110 | 484×484×292 |
注：上述數據來源於各製造商公開資料及產品手冊。
七、結論與展望
ISO 16890標準的實施標誌著空氣過濾器行業邁向更加精細化、科學化的方向。它不僅提升了過濾器性能評估的準確性，也為各國在空氣質量控製方麵的合作提供了統一的技術基礎。未來，隨著空氣汙染治理技術的不斷進步，ISO 16890標準有望進一步完善，拓展至更高效率等級（如ePM0.5）或結合智能監測功能，實現過濾器性能的實時評估與反饋。
同時，國內相關企業和研究機構應加快對該標準的理解與應用，推動國產高效空氣過濾器走向國際市場，滿足日益增長的高品質空氣淨化需求。
參考文獻
- 清華大學建築學院，《空氣過濾器標準演進及其對PM2.5治理的影響》，《暖通空調》，2020年第6期。
- 中國建築科學研究院，《ISO 16890標準在我國的應用前景分析》，《建築節能》，2021年第4期。
- California Air Resources Board (CARB), Indoor Air Quality Study on HVAC Filters, University of California, Berkeley, 2019.
- Fraunhofer Institute for Building Physics IBP, evalsuation of ISO 16890 Filter Classification in European Markets, 2020.
- ISO/TC 142/SC 1, Air filters for general ventilation – Part 1: Technical specifications, ISO 16890-1, 2016.
- GB/T 14295-2023，《空氣過濾器》國家標準，中華人民共和國國家市場監督管理總局發布，2023年。
- Camfil Group, Hi-Flo EPM Product Specification Sheet, Camfil AB, Sweden, 2022.
- AAF International, Ultipleat PFG Filter Data Sheet, AAF Flanders Inc., USA, 2021.
- Donaldson Company, Torit DeltaMAXX Filter Performance Guide, Donaldson Co., USA, 2020.
（全文約3500字）
