H11級高效過濾器測試與認證流程（基於EN 1822標準） 一、引言 高效空氣過濾器（High-Efficiency Particulate Air Filter，簡稱HEPA）在現代工業、醫療、生物安全實驗室、製藥、半導體製造等領域中發揮...
H11級高效過濾器測試與認證流程（基於EN 1822標準）
一、引言
高效空氣過濾器（High-Efficiency Particulate Air Filter，簡稱HEPA）在現代工業、醫療、生物安全實驗室、製藥、半導體製造等領域中發揮著至關重要的作用。其核心功能是通過物理攔截、擴散、慣性碰撞和靜電吸附等機製，高效去除空氣中的微粒汙染物，從而保障潔淨環境的空氣質量。根據歐洲標準EN 1822:2019《High Efficiency Air Filters (EPA, HEPA and ULPA)》的規定，高效過濾器按照過濾效率被劃分為多個等級，其中H11級屬於高效顆粒空氣過濾器（EPA）範疇，是連接普通高效與超高效過濾器的重要一環。
本文將圍繞基於EN 1822標準的H11級高效過濾器的測試與認證流程展開詳細闡述，涵蓋其定義、技術參數、測試原理、測試方法、認證機構、國內外應用現狀及典型測試數據，並結合國內外權威文獻進行深入分析，旨在為相關行業提供全麵的技術參考。
二、H11級高效過濾器的定義與分類
2.1 EN 1822標準簡介
EN 1822是由歐洲標準化委員會（CEN）製定並發布的空氣過濾器性能測試標準，新版本為EN 1822:2019，全稱為《High Efficiency Air Filters (EPA, HEPA and ULPA) – Testing, Classification and Qualification》。該標準取代了之前的EN 1822:2009版本，引入了更精確的測試方法，特別是對易穿透粒徑（Most Penetrating Particle Size, MPPS）的識別與測量。
EN 1822將高效過濾器分為以下幾類：
| 等級 | 類型 | 過濾效率（MPPS下） | 備注 |
|---|---|---|---|
| E10 | EPA | ≥85% | 高效微粒空氣過濾器 |
| E11 | EPA | ≥95% | |
| E12 | EPA | ≥99.5% | |
| H13 | HEPA | ≥99.95% | 高效顆粒空氣過濾器 |
| H14 | HEPA | ≥99.995% | |
| U15-U17 | ULPA | ≥99.9995% | 超低穿透空氣過濾器 |
其中，H11級雖名稱中帶有“H”，但根據EN 1822:2019的分類，H11實際上等同於E11級，屬於EPA（高效微粒空氣過濾器）類別，其在易穿透粒徑（MPPS）下的過濾效率需不低於95%。
注：在實際應用中，“H11”這一名稱仍被廣泛使用，尤其是在中國及部分亞洲國家的行業術語中，常被歸類為“高效過濾器”的入門級別。
2.2 H11級過濾器的技術參數
以下是H11級高效過濾器的典型技術參數：
| 參數 | 數值/範圍 | 說明 |
|---|---|---|
| 過濾等級 | H11 (等同E11) | EN 1822:2019標準 |
| MPPS範圍 | 0.1–0.3 μm | 易穿透粒徑 |
| 過濾效率（MPPS） | ≥95% | 基於單分散氣溶膠測試 |
| 初始阻力 | ≤220 Pa | 額定風量下 |
| 額定風量 | 0.045–0.06 m/s（麵風速） | 常見測試條件 |
| 濾料材質 | 玻璃纖維 | 高效濾紙，疏水處理 |
| 框架材質 | 鋁合金、鍍鋅鋼板、不鏽鋼 | 根據使用環境選擇 |
| 密封方式 | 聚氨酯發泡膠、矽膠 | 防漏設計 |
| 使用溫度 | -20°C 至 +80°C | 長期運行 |
| 濕度適應性 | ≤90% RH（非冷凝） | |
| 防火等級 | UL 900 Class 2 或更高 | 可選阻燃處理 |
數據來源：EN 1822:2019、GB/T 13554-2020《高效空氣過濾器》、Camfil技術手冊（2022）
三、測試原理與關鍵指標
3.1 易穿透粒徑（MPPS）原理
EN 1822標準的核心創新之一是引入了MPPS（Most Penetrating Particle Size）概念。傳統測試方法（如鈉焰法、DOP法）通常使用固定粒徑（如0.3 μm）進行測試，但研究表明，過濾器對不同粒徑顆粒的攔截效率存在一個“穀值”，即在某一粒徑下穿透率高，該粒徑即為MPPS。
對於高效過濾器，MPPS通常位於0.1–0.3 μm之間，此時顆粒既不易通過擴散被捕獲，也不易通過慣性碰撞沉積，因此難被過濾。EN 1822要求在MPPS下進行效率測試，以真實反映過濾器的差性能。
參考文獻：Kesavan, V., & Gupta, A. (2015). Aerosol Science and Technology, 49(8), 675–685. 該研究通過實驗驗證了玻璃纖維濾料在0.15–0.25 μm區間存在MPPS。
3.2 測試氣溶膠的選擇
EN 1822推薦使用液態氣溶膠作為測試介質，常用類型包括：
- DEHS（Di-Ethyl Hexyl Sebacate）：無毒、化學穩定，適用於人員操作環境。
- PAO（Polyalphaolefin）：傳統DOP替代品，環保性優於DOP。
- 乳膠微球（Latex Spheres）：用於單分散氣溶膠發生，精度高。
國內標準對比：中國國家標準GB/T 6165-2021《高效空氣過濾器性能試驗方法》也推薦使用DEHS或PAO作為測試氣溶膠，與EN 1822保持一致。
四、H11級過濾器的測試流程
4.1 測試設備與係統組成
H11級過濾器的測試需在符合EN 1822要求的全性能測試台上進行，主要設備包括：
| 設備 | 功能 |
|---|---|
| 氣溶膠發生器 | 產生穩定濃度的DEHS或PAO氣溶膠 |
| 靜電中和器 | 消除顆粒電荷，確保測試準確性 |
| 粒子計數器（上遊/下遊） | 測量上下遊顆粒濃度，計算穿透率 |
| 風量控製係統 | 調節並穩定通過過濾器的風量 |
| 壓差傳感器 | 測量過濾器阻力 |
| 數據采集係統 | 實時記錄測試數據 |
測試係統示意圖如下（文字描述）：
氣溶膠 → 靜電中和 → 上遊粒子計數 → 過濾器 → 下遊粒子計數 → 排風係統
4.2 測試步驟詳解
根據EN 1822:2019，H11級過濾器的測試流程分為以下幾個階段：
（1）預處理與安裝
- 過濾器在測試前需在標準溫濕度環境下（23±2°C，50±5% RH）放置至少24小時。
- 安裝時確保密封良好，避免旁路泄漏。
（2）MPPS確定（可選，適用於新型號）
對於新型過濾器或未提供MPPS數據的產品，需進行掃描法或掃描+點測結合法確定MPPS。具體方法為：
- 使用單分散氣溶膠發生器，生成0.1–0.5 μm範圍內不同粒徑的顆粒。
- 測量各粒徑下的穿透率，繪製效率-粒徑曲線。
- 找出穿透率高的粒徑，即為MPPS。
文獻支持：Levy, I., et al. (2018). Journal of Aerosol Science, 123, 1–12. 提出通過多點掃描法可將MPPS識別誤差控製在±0.02 μm以內。
（3）效率與阻力測試
在額定風量下（通常為0.045–0.06 m/s麵風速），使用DEHS氣溶膠進行測試：
-
上遊粒子濃度控製在10–100 mg/m³。
-
使用光散射粒子計數器測量上下遊0.1–0.5 μm顆粒濃度。
-
計算過濾效率：
[
eta = left(1 – frac{C{text{down}}}{C{text{up}}}right) times 100%
]其中 ( C{text{up}} ) 和 ( C{text{down}} ) 分別為上下遊顆粒濃度。
-
記錄初始阻力。
（4）局部穿透率掃描測試（適用於有掃描要求的場合）
對於安裝在關鍵環境（如潔淨室、生物安全櫃）的H11過濾器，需進行局部掃描測試，以檢測濾料缺陷或密封泄漏。
- 使用掃描探頭以5–10 cm/s速度在過濾器下遊表麵移動。
- 每點停留時間不少於1秒。
- 局部穿透率不得超過整體穿透率的2倍。
標準依據：EN 1822-5:2019《Part 5: Test methods for leakages (scan and spot tests)》
五、認證流程與機構
5.1 認證基本流程
H11級過濾器的EN 1822認證通常由第三方實驗室或認證機構執行，流程如下：
| 步驟 | 內容 | 耗時 |
|---|---|---|
| 1. 申請與資料提交 | 製造商提交產品規格、設計圖紙、材料證明等 | 1–3天 |
| 2. 樣品送檢 | 送交3–5台代表性樣品至認證實驗室 | —— |
| 3. 實驗室測試 | 按EN 1822-3至EN 1822-5進行全項測試 | 7–14天 |
| 4. 數據分析與報告編製 | 實驗室出具測試報告 | 3–5天 |
| 5. 認證審核與發證 | 認證機構審核並頒發EN 1822合規證書 | 5–7天 |
5.2 國內外主要認證機構
| 機構名稱 | 所屬國家 | 認證能力 | 備注 |
|---|---|---|---|
| TÜV SÜD | 德國 | EN 1822全項測試 | 國際權威 |
| DEKRA | 荷蘭 | HEPA/ULPA認證 | 歐洲廣泛認可 |
| Intertek | 英國 | 全球服務網絡 | 提供CB認證 |
| 中國建築科學研究院（CABR） | 中國 | GB/T 13554與EN 1822雙認證 | 國家級檢測中心 |
| 上海市計量測試技術研究院（SIMT） | 中國 | 高效過濾器性能測試 | 華東地區權威 |
數據來源：TÜV SÜD官網（2023）、CABR檢測報告公開樣本（2022）
5.3 認證標誌與合規性
通過EN 1822認證的H11過濾器應在產品銘牌上標注：
- 過濾等級（如E11或H11）
- 標準編號（EN 1822:2019）
- 測試風量與阻力
- 生產商與認證機構名稱
- 唯一序列號
六、國內外應用現狀與對比
6.1 國內應用情況
中國自2020年發布新版GB/T 13554-2020《高效空氣過濾器》以來，逐步與EN 1822標準接軌。目前，H11級過濾器廣泛應用於：
- 醫院潔淨手術室（作為預過濾或中效過濾）
- 製藥企業GMP車間
- 實驗室通風係統
- 數據中心空調係統
行業數據：據《中國潔淨技術發展報告（2023）》統計，2022年中國H11級過濾器市場規模達18.7億元，年增長率約12%。
6.2 國外應用趨勢
在歐美國家，H11級過濾器更多作為HEPA係統的前置過濾器，用於保護H13/H14級主過濾器，延長其壽命。例如：
- 美國ASHRAE Standard 189.1推薦在高要求通風係統中使用E11級過濾器作為低效率要求。
- 德國DIN 1946-4標準規定醫院通風係統中必須使用至少E11級過濾器。
文獻支持：Morawska, L., et al. (2020). Environment International, 138, 105627. 強調在疫情背景下，E11及以上過濾器對氣溶膠傳播病毒的阻斷作用顯著。
6.3 中外標準對比
| 項目 | EN 1822:2019（歐洲） | GB/T 13554-2020（中國） | ASHRAE 52.2（美國） |
|---|---|---|---|
| 測試粒徑 | MPPS（0.1–0.3 μm） | 0.3 μm（默認） | 0.3–1.0 μm（MERV分級） |
| 氣溶膠類型 | DEHS/PAO | DEHS/DOP | KCl/ASH |
| 效率判定 | MPPS下≥95% | 0.3 μm下≥95% | MERV17對應H11 |
| 泄漏測試 | 掃描法（EN 1822-5） | 局部掃描（可選） | 無強製要求 |
分析：EN 1822在科學性上優於傳統標準，中國標準正在向其靠攏，但測試方法仍存在一定差異。
七、典型測試數據示例
以下為某國產H11級過濾器在CABR實驗室的測試結果（基於EN 1822:2019）：
| 測試項目 | 測試條件 | 結果 | 標準要求 |
|---|---|---|---|
| 過濾效率（MPPS=0.18 μm） | 風量800 m³/h | 96.8% | ≥95% |
| 初始阻力 | 同上 | 198 Pa | ≤220 Pa |
| 局部大穿透率 | 掃描測試 | 0.045% | ≤2×整體穿透率（0.064%） |
| 氣溶膠濃度（上遊） | DEHS | 50 mg/m³ | 10–100 mg/m³ |
| 風速均勻性 | 麵風速測量 | 0.052 m/s（±5%） | 均勻分布 |
說明：該產品通過EN 1822 E11級認證，證書編號：CABR-HEPA-2023-0887。
八、影響測試結果的因素分析
8.1 濾料性能
濾料的纖維直徑、孔隙率、厚度直接影響MPPS和效率。研究表明，納米纖維複合濾料可顯著降低MPPS並提高效率（Wang, X. et al., 2021, Separation and Purification Technology）。
8.2 密封與結構設計
框架變形、密封膠老化會導致泄漏。EN 1822要求掃描測試中任何點的穿透率不得超過0.05%（對於H11級）。
8.3 測試環境穩定性
溫度、濕度波動會影響氣溶膠粒徑分布和粒子計數器精度。標準要求環境溫濕度控製在±2°C和±5% RH以內。
參考文獻
-
CEN. (2019). EN 1822:2019 High Efficiency Air Filters (EPA, HEPA and ULPA) – Testing, Classification and Qualification. Brussels: European Committee for Standardization.
-
國家市場監督管理總局. (2020). GB/T 13554-2020 高效空氣過濾器. 北京: 中國標準出版社.
-
Kesavan, V., & Gupta, A. (2015). "Determination of Most Penetrating Particle Size for HEPA Filters Using Monodisperse Aerosols." Aerosol Science and Technology, 49(8), 675–685.
-
Levy, I., et al. (2018). "Improved Methodology for MPPS Identification in High-Efficiency Filters." Journal of Aerosol Science, 123, 1–12.
-
Morawska, L., et al. (2020). "Aerosol transmission of SARS-CoV-2: From evidence to policy." Environment International, 138, 105627.
-
Wang, X., et al. (2021). "Electrospun nanofiber-based composite filters for high-efficiency particulate air filtration." Separation and Purification Technology, 264, 118432.
-
Camfil. (2022). Technical Handbook: High Efficiency Air Filters. Stockholm: Camfil Group.
-
中國建築科學研究院. (2023). 《高效空氣過濾器檢測報告》. 北京: CABR.
-
TÜV SÜD. (2023). HEPA Filter Certification Services. http://www.tuvsud.com
-
百度百科. (2023). “高效過濾器”詞條. http://baike.baidu.com/item/高效過濾器
-
ASHRAE. (2017). ASHRAE Standard 52.2-2017 Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size. Atlanta: ASHRAE, Inc.
-
DIN. (2019). DIN 1946-4:2019 Ventilation in buildings – Part 4: Ventilation for residential buildings. Berlin: Beuth Verlag.
（全文約3,600字）
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