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空气净化标准修订动态

文章来源:http://www.iwuchen.com/  2018年04月01日  点击数:969

近年来,随着人们对于室内外空气质量以及健康问题的关注度持续上升,空气过滤器以及空气净化行业取得了巨大的发展,依据ISO/TC 142技术委员会《空气及其他气体空气净化设备》统计数据,2004—2014年,全球过滤器市场由340亿美元增长至580亿美元,而空气净化器市场则由95亿美元增长至177亿美元。但市场迅速增长的背后,仍存在着标准发展难以满足当前快速增长的技术需求等问题。一方面,当前的国际及区域标准化技术体系难以满足空气净化设备对当前关注度较高的新型污染物,如细颗粒物(PM2.5)、气态化学污染物等的净化效率评价测试需求;而另一方面,当前主要的区域性标准(欧洲各国、美国、中国、日本等)存在较大差异,并且相互之间具有可比性,在事实形成阻碍通用产品国际流通的技术壁垒,增加制造企业的生产成本。因此,在2010年以来,国内外空气净化领域进入了标准制修订的快速发展期,本文将根据作者所参与ISO以及国内标准制修订工作情况,对当前主要在编、修订的国内外标准情况进行介绍,希望可以促进行业内同行、专家对于当前标准制修订动态的关注与参与。

1ISO/TC 142技术委员会当前主要制定及修订标准介绍

国际标准化组织ISO第142技术委员会《空气及其他气体空气净化设备》成立于上世纪60年代,当时秘书处为法国标准化委员会AFNOR,但彼时国际空气净化行业市场规模较小,国际间交流贸易也并不顺畅,因此,国际标准的制定并不频繁,1976年,该技术委员会进入休眠。2000年以来,人们对室内空气品质以及空气净化产品的需求迅猛发展,全球市场对于通用化国际标准的需求促使该技术委员会于2006年重新激活,意大利接棒法国成为新委员会的秘书处。我国随后作为有投票权的正式成员加入该技术委员会,并参与国际标准制订工作至今。

近年来,ISO/TC142发布了几份重要的空气净化装置测试标准,值得国内净化行业予以关注,主要包括:

针对净化器去除气态污染物净化效果评价的国际标准:

ISO10121—1:2014“Test methods for assessingthe performance of gas-phase air cleaningmedia and devices—Part 1:Gas-phase air cleaning media”[1]

ISO10121—2:2013“Test methods for assessing the performance of gas-phase air cleaningmedia and devices—Part 2:Gas-phase air cleaningdevices”[2]

针对一般通风用过滤器性能测试的国际标准:

ISO/FDIS 16890—1:Air filters for generalventilation—Part 1:Technical specifications,re requirementsand classification system based uponparticulate matter efficiency (ePM)[3]

ISO/FDIS 16890—2:Air filters for generalventilation—Part 2:Measurement of fraction efficiencyand resistance to air flow[4]

ISO/FDIS 16890—3:Air filters for generalventilation—Part 3:Determine of the arrestance andthe air flow resistance versus the mass of test dust[5]

ISO/FDIS 16890—4:Air filters for generalventilation—Part 4:Conditioning method to determinethe minimum fractionaltest efficiency[6]

其中,针对气体过滤器的10121系列标准以美国标准ASHRAE 145系列标准为蓝本,但在试验台要求、试验气体以及部分实验参数上作相应调整。

试验台方面,美国ASHRAE145标准基本可采用ASHRAE 52系列标准的试验台,只需额外考虑:

1)气体污染物的发生以及采样仪器;

2)增加温湿度精度控制:温度控制25±2℃,相对湿度控制50%±10%;

          

3)试验台需要对进气进行净化,但对于试验气体排放则不做强制要求,符合实验室所在地排放标准要求即可。

图1给出了ASHRAE145.2所规定的试验台示意图示例。

另一方面,ISO10121系列标准明确规定不提供试验台的具体制作方案,但对于上游试验气体浓度、温湿度、试验风量等在测试过程中的运行波动范围与精度提出了具体的指标要求,例如,试验

过程中温度设定点被调整为23±0.5℃,相对湿度50%±10%。

试验气体方面,美国ASHRAE标准规定可选用约30种标准试验气体进行测试,包括酸性气体、

碱性气体、醛类、VOC及氯气、CO2等,试图涵盖各行业需求,标准规定可仅选择1种试验气体进行净化装置测试,但推荐选择一种VOC,一种酸性气体以及任一种气体进行净化效果测试。而在ISO标准中,标准试验气体仅限于SO2(酸性气体)、NH3(碱性气体)以及甲苯(VOC),同时也统一了测试时标准试验气体的试验浓度。

试验项目方面,美国及ISO标准规定相同,均需对效率、阻力、容污量以及持附性进行测试,但

在具体试验参数的规定上存在差异,现以ISO 为例,介绍各项测试的关注要点:

1)阻力(需分别在被测设备额定风量的50%、75%、100%及125%下进行测试)。

2)净化效率(removal efficiency):测试时间1~3小时,主要试验参数见表1所示。

3)容污量(capacity):容污量测试需进行12h,除试验气体浓度外其余环境参数与净化效率测试一致。当被测设备吸附材料填充量低于50kg时,统一采用9ppm浓度进行试验(各气体相同),当填充量大于50kg时,统一采用90ppm浓度进行试验。且试验结束后被测设备效率衰减应大于10%。

4)持附性(retentivity):仅针对甲苯测试,在容污量试验结束后进行,当净化装置下游浓度小于上游初始浓度的5%或测试时间达到6小时时终止试验。

对于过滤器去除颗粒物污染物效果评价方面,ISO于2016年度刚刚完成最终投票并通过的16890系列标准是近年来较为重要的标准之一,该系列标准共包括4部分,分别针对颗粒物(PM)净化效率的评价与分级、一般通风过滤器效率及阻力测试,粗效过滤器计重效率测试以及过滤器消静电试验方法进行了规定。ISO 16890顺利通过表决的重要性在于,一方面长达近10年的欧美标准化体系就化纤材料过滤器消静电测试达成最后妥协,新ISO标准将纳入欧洲标准所坚持的对化纤过滤器进行完全消除静电后进行效率测试,并且其测试结果纳入分级以及标识体系,同时标准也明确说明,这一做法旨在定量给出静电效应对于清洁状态过滤器净化性能的贡献,消静电后的效率会低估过滤器在实际运行条件下的实际净化效率,因此,虽然标准说明采用消静电前后的效率测试结果平均值作为一种过滤器实际运行效率的简单预估,但同时明确强调试验结果仅反映所测过滤器在统一给定条件下的性能,(www.iwuchen.com)不得用于定量预测其在实际使用环境下的净化性能以及寿命,并以备注形式在试验报告上注明。

对于目前广泛关心空气净化装置对于颗粒污染物(PM1、PM2.5以及PM10)整体净化效率评价方面,16890系列标准作出了有益的初步尝试,该系列标准主要依托美国ASHRAE 52.2标准所采用的效率测试方法,即在0.3~10μm区间段完成12档粒径的计径效率测试,而后根据人为归纳的城市以及郊区大气气溶胶粒径分布特征,计算对应12档测试粒径档的粒径体积分布系数,并以之为权重计算过滤器对于给定粒径区间的综合过滤效率。图2给出了该系列标准所采用典型城市以及郊区大气尘粒径分布,表2 给出了对应的各档测试粒径体积分布系数。


        

2我国标准体系当前的制修订活动介绍

2.1新制定国家标准《通风系统用空气净化装置》介绍

2015年,由中国建筑科学研究院作为主编单位,同清华大学、上海建筑科学研究院等接近40家国内主流空气净化科研院所、检测机构以及制造企业,针对当前通风系统应用空气净化系统发展迅猛,但标准制定较为滞后,产品标识不统一的现状,协商制定国家标准《通风系统用空气净化装置》,力图为未来空气净化产品的健康有序发展建立基础。2015年底,标准完成报批工作。

标准针对当前行业与应用市场的主要需求,重点对空气净化装置对大众最为关切的典型污染物(细颗粒物PM2.5、气态污染物以及微生物)的净化去除效果建立标准化试验方法以及分级体系,表3给出了标准所规定的空气净化装置针对不同类型污染物净化效率为基础的分级标准。

  其中,在标准化试验方法方面:

对于细颗粒物(PM2.5),国标所采用的试验粉尘与美国ASHRAE标准、我国现行空气过滤器标准以及ISO 16890系列标准中对于大粒径颗粒的试验粉尘一致,为经静电中和处理后的固体KCL颗粒物,与ISO标准的区别在于,国标建议可使用直读式粉尘仪进行测量以得到直观的细颗粒物净化效率,标准不限定所使用粉尘仪工作原理,但强调粉尘仪应按我国现行标准体系规定进行定

期标定校准。同时,为适应当前大量新建及改造项目对于实际安装空气净化装置净化效果的评

价需求,以资料性附录的形式给出了试验方法建议。

对于气态化学污染物,国标主要依托GB/T18883《室内空气质量标准》的界定确定用于净化效果评价的目标污染物种类,见表4所示。


具体试验方法上,试验空气的温湿度设定值以及控制精度与ISO10121标准一致,对于目标污染物的采样分析方法与GB/T18883《室内空气质量标准》一致,试验目标污染物的浓度取为GB/T18883规定限值的3±0.5倍,以便于反应所测装置在接近真实使用条件下的净化能力表现。

对于微生物的净化效果评价,国标参考卫生部现行的消毒技术规范中对于空气消毒效果评价的标准试验方法,建立了在空气动力学试验台上进行净化装置微生物净化效率测试的标准方法,在试验菌种的选择,国标推荐采用空气消毒评价所通常采用的白色葡萄球菌(8032)进行测试,但并不限定试验活动根据需要选择其他特定代表菌种,例如枯草芽孢杆菌黑色变种、大肠杆菌T3噬菌体等,使用其它微生物进行测试时,则应在试验报告上注明试验微生物及对应菌种号以便于对试验结果进行溯源及重复验证。

2.2高效空气过滤器国标体系修订方向

我国现行的高效空气过滤器标准体系包含通用产品标准GB/T13554《高效空气过滤器》以及性能试验方法GB/T6165《高效空气过滤器性能试验方法效率和阻力》,该标准体系建立于上世纪90年代前后,并于2008年完成了第一次修订,2008年版国标体系增加了2000年开始在国际标准化体系推行的高效过滤器计数法测试标准。经历8年的使用,随着行业技术、认识与市场需求的不断发展,现有国标体系将由中国建筑科学研究院净化空调技术中心会同行业各相关单位于本年度启动新一轮的修订工作。而根据标准修订的前期各调研、评估以及预研工作,本次国标体系的修订主要针对以下主要内容:

1)产品分级与标识体系:根据多年来的行业经验,我国当前标准体系所规定B类高效过滤器(钠焰法效率不低于99.99%)基本与欧标EN1822所规定H13级过滤器以及美国ISET所规定A 类过滤器相当,当前所规定A 类过滤器(钠焰法效率不低于99.9%)在国际产品标准体系中应属亚高效范畴。另一方面,现代的过滤器分级标识体系倾向于更便于用户理解与记忆,倾向与通过尽可能简洁的符号标识传递用户所需要的必要信息,具体效率测试结果、所采用测试方法以及检漏方法。因此,编制组需要广泛的征求行业意见,凝聚行业共识,完善改进现有的产品分级与标识体系。

2)特殊行业的特殊性能需求:早期的高效过滤器产品需涵盖电子、医药、卫生、核工业等诸多行业的需求,自1999年起,核工业以美国标准体系为蓝本完成了相应国标的制定并应用至今,因此作为通用产品标准,不宜再继续保留核工业对于产品物理强度等特殊性行业需求,例如要求高效过滤器能在10倍阻力下运行一定时间并保持完好等。

3)高效空气过滤器检漏试验方法:高效过滤器的检漏测试是过滤器最为关键的性能测试之一,其重要性与过滤效率测试相当,但传统上,一是不同标准中对于检漏测试方法以及试验参数的规定存在差异,以测试粒径为例,欧洲标准强调测试气溶胶粒径应与过滤器最易穿透粒径(MPPS)接近,美国标准则采用大粒子进行测试(计数中值直径0.4μm,计重中值直径0.7μm)ISO洁净室测试标准规定当使用光度计进行测试时,气溶胶粒径分布与美国标准一致,当使用光学粒子计数器进行测试时,测试气溶胶计数中值直径应为0.1~0.5μm;另一方面,行业内一直存有不同检测方法检测结果不一致的报道。针对上述问题,国内在2010年以来开展了诸多理论分析以及实际试验验证等研究工作,为上述问题的解决提供了有力的技术支撑。现有的研究成果主要解决与澄清了下列认识:

a.与完好过滤器不同,过滤器局部漏泄缺陷对于不同尺寸粒子的通过不具有选择性,因此测试粒径的选择不影响测试结果判定;

b.不同试验方法乃至不同试验设备的选择对漏泄判定无影响;

c.对于筒形、W 形等不适宜进行扫描检漏的异型过滤器,采用20%及100%双风量效率测试比较的方法对于探查潜在漏泄缺陷的灵敏度更高。

4)传统钠焰法性能改进:钠焰法是我国进行高效过滤器检漏测试的传统方法,作为第一代的过滤效率检测方法,钠焰法与美国沿用至今的DOP光度计法一样,相比于当前广泛应用的计数法,其试验方法相对粗糙,但试验台之间微小差异对试验结果的影响较计数法小,因此更容易实现不同试验台对相同测试样品的测试结果稳定性,这也是美国的光度计测试方法自上世纪50年代沿用至今的主要原因。但传统的钠焰法的主要问题在于其测试气溶胶峰值粒径较小,与过滤器最易穿透粒径有偏差,两种方法测试结果缺乏可比性,因此,在新的标准修订过程中,编制组希望着重在以下方面实现钠焰法的改进:

a.改进气溶胶发生参数或气溶胶发生器形式,改进所产生固体NaCl气溶胶粒径分布,使之更接近过滤器MPPS;

b.明确固体NaCl气溶胶是否需进行消静电中和处理;

c.改进采样检测系统,使之适于低压管道系统的采样检测,同时明确采样检测系统的维护以及标定要求。

5)高效空气过滤器生命周期能效评价与标识体系:一般意义上,行业普遍认为高效过滤器的整个生命周期能效评价意义不大,做好预过滤的保护措施即可保证高效过滤器在相当长的运行时间内以接近清洁状态的条件下低阻运行。但近年来,一方面纳米纤维为代表的新型高效过滤材料的出现,高效过滤器的阻力可望获得大幅度降低,但也同时产生了如何比较传统玻纤过滤材料与新兴材料在整个生命周期内综合能效的比较需求;另一方面,面对当前迅速发展的工业建筑尤其是各类洁净室进行绿色建筑评价以及综合运行能耗评价的市场需求,作为通风空调系统中的重要能耗部件,用户需要对高效过滤器在整个运行周期内的综合能耗表现建立更为科学的认识,净化行业也需要为用户提供更为清晰科学的产品评价与标识体系。

3结束语

空气净化行业是近年来发展最为迅猛的行业之一,国内外各项技术标准也纷纷开展相应的制修订工作,本文把近年国内外的相应标准制定及修订动态进行了相关介绍,希望可以为行业内的同行、专家提供有益的信息与参考。

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