过滤器与 HEPA

净化空气的手法五花八门,最常见的恐怕是『过滤』。

过滤式的空气净化器,名曰『空气过滤器』( Air Filter),外号叫『滤网』。我们常听闻的 HEPA,即是『高效空气过滤器』(High-efficiency particulate air filter)。

空气净化器系列:混乱的过滤等级-器物与我
几种常见的过滤器,来源:《高效空气过滤器阻力与结构关系的实验研究》冯朝阳

过滤式净化器,除了有 HEPA 之外,还有其他几个级别,低者有『粗效』和『中效』过滤器,高者有『超高效』过滤器,下面便是国标的分级:

空气净化器系列:混乱的过滤等级-器物与我
国标中空气过滤器(不包含 HEPA)的分级,来源:《GBT 14295-2008 空气过滤器》

过滤器如何净化?

过滤,听起来好像就是利用内部的细小缝隙来拦截大颗的污染物;其实不然,过滤器净化空气的机制多达『五种』:『拦截』、『惯性』、『扩散』、『重力』和『静电』。

空气净化器系列:混乱的过滤等级-器物与我
过滤器的过滤机制(未显示重力效应),来源:《一般通风用空气过滤器性能评价》 - 李园园

对大直径的微粒,起作用的主要是『惯性效应』;对小直径的微粒,起作用的主要是『扩散效应』;值得留意的是,某个直径范围的微粒,是过滤器的『罩门』,通常认为这个范围在 0.3 微米左右(0.1-0.5 微米)。

空气净化器系列:混乱的过滤等级-器物与我
过滤机制和颗粒直径的关系,《高效空气过滤器性能及其测试系统研究》苗利婷

净化 0.3 微米左右的微粒是净化空气的 『HARD』模式,多个标准都要测试此项,其中的逻辑和打游戏类似:用困难模式的表现来衡量玩家水平。

什么才算 HEPA ?

什么才算 HEPA ?起初美国人创造 HEPA,美国人说要有标准,就有了 HEPA 标准;美国人看 HEPA 是好的,就普及了  HEPA 。

这一问题的答案在很长一段时间内,由他们说了算。

过了一些年,其他国家也开始研制 HEPA,但由于技术和国情的不同,大家的标准都不太一样。这种不同,不仅存在于测试项目、方法和设备,还存在于分级和命名等诸多方面。

测试什么,如何测试?如何分级,结果与分级如何对应?对每一个小问题的回答不同,都会导致不同的答案;标准之间的差异,人们理解的混乱,让厂商有了可趁之机。

虽说区别多,但粗略的看待,可视为『测试标准』和『分级标准』的不同,我们先放结论:不谈测试标准和测试机构,就吹等级、效率的厂商就是大忽悠。

多样的测试

各国都有自己的空气过滤器相关标准,如欧洲的《EN779-2011》、美国的《ANSI/ASHRAE Standard 52.2-2007》,我国的《GB/T14295-2008 空气过滤器》,以及我国制冷空调工业协会的 《CRAA 430 ~ 433-2008 空气过滤器》系列标准,其中的 CRAA432 基本等同于欧洲标准 《EN779-2002》。

标准名称后面的数字,一般代表更新的年份。

『测什么』以及『怎么测』

测什么?效率、效率,除了『效率』之外,还有『初阻力』和『容尘量』不容忽视,各标准也将此三项作为核心指标。

怎么测?测试的方法五花八门,有 D.O.P 法、计数法、钠焰法、油雾法、荧光法、最易透过粒径法(MPPS)等等。

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不同空气过滤器的测试标准比较,《空气过滤器性能测试方法与标准浅析》何维浪

国标中对普通过滤器采用『计数法』,对 HEPA 主要采用『钠焰法』。其实目前最严格的方法应该是『MPPS』,它通行于欧洲和美国,其他地方也在逐步向它过渡,可谓大势所趋。

不同国家和地区,甚至不同组织、协会和厂商,都可能采用不同的测试标准,然而对于同一只过滤器,按照不同的标准进行测试,结果(尤其是过滤效率)往往是不同的,这一状况让很多结果不具备可比性。

混乱的分级

空气净化器系列:混乱的过滤等级-器物与我

我国的 HEPA 分级标准,《GBT 13554-2008 高效空气过滤器》

测试的不同已经够麻烦,分级和命名的不同,更增添了过滤器的混乱。

我们已经知道,同一个过滤器,选用不同测试标准,测试结果不一样;就算是测试结果相同,用不同分级标准衡量,得到等级和名字也不一样。

这样引发后果便是:单纯看过滤器名称,基本上不能推断实际的净化能力。

比方说国际上一般把过滤效率 99.97% 以上的定为 HEPA,而按照我国最新的 HEPA 标准(《GBT 13554-2008 高效空气过滤器》),过滤效率达到 99.9% 即可,欧洲 EN1822 标准中 HEPA 的最低等级是 H10 ,过滤效率只需 85%。

各国分级标准的侧重点不同,差异巨多,但是也存在一定的对应关系,如下图:

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各国的过滤器分级标准,中国制冷空调工业协会《CRAA 430》

有没有一眼懵?没办法,中国、欧罗巴、美利坚,各有各的规矩。需要注意的是,大家在网上看到的标准对应图,多半旧国标,上面这张则是新国标的。

目前市面上比较普遍的是欧洲的 EN779 和 EN1822 分级方法,这就是坊间比较常见的 H11、H12、H13 的由来。

总结

离开标准,无所谓效率和等级。

同一只过滤器,采用不同标准进行测试,测得的结果不一样;同一种结果,用不同的分级标准衡量,得到的等级和名字不一样。

各国和各厂商使用的标准不一,对过滤器的解释和表达大相径庭;厂商嘛,当然是选择对自己最有利的标准,再向最『仗义』的测试机构,寄出最精心准备的样品。

不仅如此,一台过滤器实际效果怎么样,还取决于最后的『出厂检测』。

按理说 HEPA 应该『逐台检测』,国外大厂也是这样办的,但在国内成百上千家空气过滤器厂商中,有检测手段很少,逐台检测的更少。部分厂家生产的 HEPA 上面标注的效率和等级,或是来自经验,或者来自抽样,可靠性不言而喻。

主要信息来源

《GBT 14295-2008 空气过滤器》 - 中国人民共和国国家标准

《GBT 13554-2008 高效空气过滤器》 - 中国人民共和国国家标准

《CRAA 430》 - 中国制冷空调工业协会

《高效空气过滤器性能及其测试系统研究》 - 苗利婷

《空气过滤器性能测试方法与标准浅析》 - 何维浪

《一般通风用空气过滤器性能评价》 - 李园园

《高效空气过滤器阻力与结构关系的实验研究》 - 冯朝阳