完善高效过滤器检漏试验方法
完善高效过滤器检漏试验方法
高效过滤器的检漏测试是过滤器为关键的性能测试之一，其重要性与过滤效率测试相当，但在国内外不同技术标准中对于检漏测试方法以及试验参数的技术规定一直存在差异，这就时常会导致不同实验室、实验装置试验结果判定存在差异。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易穿透粒径（MPPS）接近【10】，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）【11】，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【12】。针对上述问题，国内在2010年以来开展了诸多理论分析【13】以及实际试验验证【14】~【16】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，一旦过滤器存在局部漏泄缺陷，则漏点对于不同尺寸粒子的通过不具有选择性，均呈现出一致的局部透过率，因此无论是同一测试方法选择不同的测试粒径进行试验，还是不同的试验方法均不影响漏泄缺陷的判定结果；
b）采用20%及100%额定风量效率测试比较的检漏试验方法仍具有一定的实际应用意义。在旧版国标体系中，20%风量下的效率试验是作为过滤器效率试验的一部分，但这一试验的主要问题在于一方面100%风量下的效率试验足以表征过滤器的整体净化能力，另一方面，大多数试验台在进行双风量切换时操作较为麻烦，耗时长，会较为严重的影响生产企业的生产效率，因此在20多年的产品国标使用历史中，很少有生产企业会在生产检测中执行双风量效率测试。
但在近年来的试验研究中发现，对于W密摺型（V-Bank）、圆筒型等扫描检漏试验灵敏度低的异型过滤器，采用双风量测试对于探查潜在漏泄缺陷的灵敏度更高。但对于双风量测试的检漏评判依据，传统观点认为有局部漏泄缺陷的过滤器在低风量下测试时效率会低于100%风量下的测试结果，因此美国标准要求低风量下效率测试结果与100%风量下结果保持一致即为合格。
但近年来较多的试验研究表明，成品过滤器与滤材试验一样，在完好并且不存在局部漏泄缺陷的情况下，随着风量的降低其效率升高，试验风量降低50%时，其效率测试结果上升接近1个9，因此，对于完好过滤器，其20%风量下的效率试验结果相比100%风量应升高约2个9，而对于有漏点的过滤器，其20%风量下的效率试验结果与100%风量下试验结果相当，见表3所给出某批次密摺型高效过滤器的检漏试验比对结果。
因此，在本次国标体系修订中，双方量效率试验被明确为针对异型过滤器的检漏试验方法，在结果判定上，低风量效率测试结果应相比100%风量测试结果至少高1个9方判定检漏测试结果为合格。
2.4 新增高效过滤元件的生命周期综合能效评价试验方法与要求
对于空气净化及洁净室行业，传统观点一般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。因此，国内外的高效过滤器测试标准一直没有如何评价高效过滤器的生命周期性能评价方法。
但近年来，一方面PTFE纳米纤维为代表的新型膜过滤材料的出现【17】，虽然高效过滤器的阻力获得大幅度降低，但也同时产生了如何比较传统深层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【18】、【19】；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。
而要建立一个科学的高效过滤元件生命周期综合能效评价试验方法，就必须解决2个核心问题：
，采用什么样的负荷试验粉尘来实现对于过滤器全生命周期的加速模拟，负荷尘的主要特征应符合高效过滤器日常使用环境负荷粉尘核心特征，因此，针对各类洁净室中高效过滤器的使用环境特点，我们需要找到这样一种试验粉尘：固体、粒径分布特征符合应用环境特点，从而可以科学的对粉尘在滤材纤维结构上堆积的过程模拟。
第二，核心试验参数的明确，主要包括试验粉尘的浓度等，高粉尘试验浓度有利于缩短试验时间，降低过滤器生产厂家的试验成本。但过高的粉尘浓度会导致试验尘在过滤材料表面的快速堆积，从而使得试验结果与实际偏离较远。
针对上述的试验尘源问题，使用改进后的钠焰法试验尘可以较好的解决，通过使用中效过滤器筛选方式获取的固体试验粉尘在粒径分布特征上与高效过滤器实际处理粉尘一致，较为容易获得用户以及生产企业的认可，图7给出了使用上述尘源进行高效过滤器生命周期模拟试验后的过滤器滤材剖面电镜照片，照片显示的由过滤器迎风面至滤材内部不同深度（由左至右）的粉尘堆积情况，由照片可见，尽管大多数粉尘仍主要堆积在滤材表层及浅层结构，但在滤材内部仍存在不同程度的粉尘堆积现象，表明试验粉尘对于模拟深层过滤材料的全生命周期具有一定的科学合理性。
2.5 调整过滤器效率测试基准方法，并采用ISO国际标准的过滤器分级体系，实现国内产品标识与国际市场的基本接轨。
如前文所述，尽管本次国标体系修订工作中对我国传统的效率基准试验方法——钠焰法进行了较多研究及改进提升，但比对试验显示钠焰法效率测试结果仍高于国际通行的计数法，在此前提下，不适宜将钠焰法仍规定为国标基准方法，因为这会使得按国标体系标识的过滤器实际性能低于同等级别标识的国际标准体系产品，不利于实现下游洁净室行业的环境控制及产品质量控制需求。所以在本次国标体系修订中，经过充分的协调与讨论，将计数法调整为过滤器效率测试的基准试验方法。
在过滤器级别标识体系上，新版国标在首个ISO国际标准ISO29463系列标准分级标识体系的基础上，采用两位数字标识过滤器效率级别，并附加1~2位字母标识效率试验方法和检漏试验方法。在效率级别上，新版国标体系与ISO标准一致，从而实现国内过滤器标识体系与国际体系的接轨，例如，国标体系的“35J”等同于ISO标准体系的ISO35(H)，也等同于欧洲EN1822标准的H13级过滤器，均表示采用计数法测试，效率测试结果不低于99.95%的高效过滤器。
相比国际标准体系更进一步的是，新版国标体系增加了过滤器检漏试验方法的标识，上述“35J”高效若采用扫描检漏试验方法则标识为“35JS”，推动促进国内生产厂家采用更严格的扫描检漏试验方法，进一步提升我国过滤器行业的产品质量控制水平。
3、结论
本次高效过滤器国标体系修订工作历时三年，标准修订工作组对现行国标体系的主要存在问题、近10年来国际标准化体系的发展情况及主要技术争议内容进行了较为系统的梳理，对标准拟修订内容做了大量、扎实的试验研究及验证工作，充分保证了新版国标技术体系的科学性、合理性，反映我国当前空气净化行业的主流技术现状，并为行业未来的技术水平提升提供帮助、指引方向。标准修订工作组也诚挚希望行业各有关生产厂家、检测实验室、各专家及工程技术人员能在未来的工作中对标准技术内容充分评价审视，随时向工作组反馈意见，为我国高效过滤器标准体系的持续发展提升共同努力。
