完善高效過(guò)濾器檢漏試驗(yàn)方法
完善高效過(guò)濾器檢漏試驗(yàn)方法
高效過(guò)濾器的檢漏測(cè)試是過(guò)濾器為關(guān)鍵的性能測(cè)試之一，其重要性與過(guò)濾效率測(cè)試相當(dāng)，但在國(guó)內(nèi)外不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于檢漏測(cè)試方法以及試驗(yàn)參數(shù)的技術(shù)規(guī)定一直存在差異，這就時(shí)常會(huì)導(dǎo)致不同實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)裝置試驗(yàn)結(jié)果判定存在差異。以測(cè)試粒徑為例，歐洲標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)測(cè)試氣溶膠粒徑應(yīng)與過(guò)濾器易穿透粒徑（MPPS）接近【10】，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)則采用大粒子進(jìn)行測(cè)試（計(jì)數(shù)中值直徑0.4μm，計(jì)重中值直徑0.7μm）【11】，ISO潔凈室測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定當(dāng)使用光度計(jì)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，氣溶膠粒徑分布與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)一致，當(dāng)使用光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器進(jìn)行測(cè)試時(shí)，測(cè)試氣溶膠計(jì)數(shù)中值直徑應(yīng)為0.1~0.5μm【12】。針對(duì)上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)在2010年以來(lái)開(kāi)展了諸多理論分析【13】以及實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證【14】~【16】等研究工作，為上述問(wèn)題的解決提供了有力的技術(shù)支撐?，F(xiàn)有的研究成果主要解決與澄清了下列認(rèn)識(shí)：
a）與完好過(guò)濾器不同，一旦過(guò)濾器存在局部漏泄缺陷，則漏點(diǎn)對(duì)于不同尺寸粒子的通過(guò)不具有選擇性，均呈現(xiàn)出一致的局部透過(guò)率，因此無(wú)論是同一測(cè)試方法選擇不同的測(cè)試粒徑進(jìn)行試驗(yàn)，還是不同的試驗(yàn)方法均不影響漏泄缺陷的判定結(jié)果；
b）采用20%及100%額定風(fēng)量效率測(cè)試比較的檢漏試驗(yàn)方法仍具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。在舊版國(guó)標(biāo)體系中，20%風(fēng)量下的效率試驗(yàn)是作為過(guò)濾器效率試驗(yàn)的一部分，但這一試驗(yàn)的主要問(wèn)題在于一方面100%風(fēng)量下的效率試驗(yàn)足以表征過(guò)濾器的整體凈化能力，另一方面，大多數(shù)試驗(yàn)臺(tái)在進(jìn)行雙風(fēng)量切換時(shí)操作較為麻煩，耗時(shí)長(zhǎng)，會(huì)較為嚴(yán)重的影響生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率，因此在20多年的產(chǎn)品國(guó)標(biāo)使用歷史中，很少有生產(chǎn)企業(yè)會(huì)在生產(chǎn)檢測(cè)中執(zhí)行雙風(fēng)量效率測(cè)試。
但在近年來(lái)的試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于W密摺型（V-Bank）、圓筒型等掃描檢漏試驗(yàn)靈敏度低的異型過(guò)濾器，采用雙風(fēng)量測(cè)試對(duì)于探查潛在漏泄缺陷的靈敏度更高。但對(duì)于雙風(fēng)量測(cè)試的檢漏評(píng)判依據(jù)，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為有局部漏泄缺陷的過(guò)濾器在低風(fēng)量下測(cè)試時(shí)效率會(huì)低于100%風(fēng)量下的測(cè)試結(jié)果，因此美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求低風(fēng)量下效率測(cè)試結(jié)果與100%風(fēng)量下結(jié)果保持一致即為合格。
但近年來(lái)較多的試驗(yàn)研究表明，成品過(guò)濾器與濾材試驗(yàn)一樣，在完好并且不存在局部漏泄缺陷的情況下，隨著風(fēng)量的降低其效率升高，試驗(yàn)風(fēng)量降低50%時(shí)，其效率測(cè)試結(jié)果上升接近1個(gè)9，因此，對(duì)于完好過(guò)濾器，其20%風(fēng)量下的效率試驗(yàn)結(jié)果相比100%風(fēng)量應(yīng)升高約2個(gè)9，而對(duì)于有漏點(diǎn)的過(guò)濾器，其20%風(fēng)量下的效率試驗(yàn)結(jié)果與100%風(fēng)量下試驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)，見(jiàn)表3所給出某批次密摺型高效過(guò)濾器的檢漏試驗(yàn)比對(duì)結(jié)果。
因此，在本次國(guó)標(biāo)體系修訂中，雙方量效率試驗(yàn)被明確為針對(duì)異型過(guò)濾器的檢漏試驗(yàn)方法，在結(jié)果判定上，低風(fēng)量效率測(cè)試結(jié)果應(yīng)相比100%風(fēng)量測(cè)試結(jié)果至少高1個(gè)9方判定檢漏測(cè)試結(jié)果為合格。
2.4 新增高效過(guò)濾元件的生命周期綜合能效評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法與要求
對(duì)于空氣凈化及潔凈室行業(yè)，傳統(tǒng)觀點(diǎn)一般認(rèn)為高效過(guò)濾器的整個(gè)生命周期能效評(píng)價(jià)意義不大，做好預(yù)過(guò)濾的保護(hù)措施即可保證高效過(guò)濾器在相當(dāng)長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)以接近清潔狀態(tài)的條件下低阻運(yùn)行。因此，國(guó)內(nèi)外的高效過(guò)濾器測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)一直沒(méi)有如何評(píng)價(jià)高效過(guò)濾器的生命周期性能評(píng)價(jià)方法。
但近年來(lái)，一方面PTFE納米纖維為代表的新型膜過(guò)濾材料的出現(xiàn)【17】，雖然高效過(guò)濾器的阻力獲得大幅度降低，但也同時(shí)產(chǎn)生了如何比較傳統(tǒng)深層過(guò)濾材料與新興材料在整個(gè)生命周期內(nèi)綜合能效的比較需求【18】、【19】；另一方面，面對(duì)當(dāng)前迅速發(fā)展的工業(yè)建筑尤其是各類(lèi)潔凈室進(jìn)行綠色建筑評(píng)價(jià)以及綜合運(yùn)行能耗評(píng)價(jià)的市場(chǎng)需求，作為通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的重要能耗部件，用戶(hù)需要對(duì)高效過(guò)濾器在整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)的綜合能耗表現(xiàn)建立更為科學(xué)的認(rèn)識(shí)，凈化行業(yè)也需要為用戶(hù)提供更為清晰科學(xué)的產(chǎn)品評(píng)價(jià)與標(biāo)識(shí)體系。
而要建立一個(gè)科學(xué)的高效過(guò)濾元件生命周期綜合能效評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法，就必須解決2個(gè)核心問(wèn)題：
，采用什么樣的負(fù)荷試驗(yàn)粉塵來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于過(guò)濾器全生命周期的加速模擬，負(fù)荷塵的主要特征應(yīng)符合高效過(guò)濾器日常使用環(huán)境負(fù)荷粉塵核心特征，因此，針對(duì)各類(lèi)潔凈室中高效過(guò)濾器的使用環(huán)境特點(diǎn)，我們需要找到這樣一種試驗(yàn)粉塵：固體、粒徑分布特征符合應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)，從而可以科學(xué)的對(duì)粉塵在濾材纖維結(jié)構(gòu)上堆積的過(guò)程模擬。
第二，核心試驗(yàn)參數(shù)的明確，主要包括試驗(yàn)粉塵的濃度等，高粉塵試驗(yàn)濃度有利于縮短試驗(yàn)時(shí)間，降低過(guò)濾器生產(chǎn)廠(chǎng)家的試驗(yàn)成本。但過(guò)高的粉塵濃度會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)塵在過(guò)濾材料表面的快速堆積，從而使得試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際偏離較遠(yuǎn)。
針對(duì)上述的試驗(yàn)塵源問(wèn)題，使用改進(jìn)后的鈉焰法試驗(yàn)塵可以較好的解決，通過(guò)使用中效過(guò)濾器篩選方式獲取的固體試驗(yàn)粉塵在粒徑分布特征上與高效過(guò)濾器實(shí)際處理粉塵一致，較為容易獲得用戶(hù)以及生產(chǎn)企業(yè)的認(rèn)可，圖7給出了使用上述塵源進(jìn)行高效過(guò)濾器生命周期模擬試驗(yàn)后的過(guò)濾器濾材剖面電鏡照片，照片顯示的由過(guò)濾器迎風(fēng)面至濾材內(nèi)部不同深度（由左至右）的粉塵堆積情況，由照片可見(jiàn)，盡管大多數(shù)粉塵仍主要堆積在濾材表層及淺層結(jié)構(gòu)，但在濾材內(nèi)部仍存在不同程度的粉塵堆積現(xiàn)象，表明試驗(yàn)粉塵對(duì)于模擬深層過(guò)濾材料的全生命周期具有一定的科學(xué)合理性。
2.5 調(diào)整過(guò)濾器效率測(cè)試基準(zhǔn)方法，并采用ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)濾器分級(jí)體系，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)與國(guó)際市場(chǎng)的基本接軌。
如前文所述，盡管本次國(guó)標(biāo)體系修訂工作中對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)的效率基準(zhǔn)試驗(yàn)方法——鈉焰法進(jìn)行了較多研究及改進(jìn)提升，但比對(duì)試驗(yàn)顯示鈉焰法效率測(cè)試結(jié)果仍高于國(guó)際通行的計(jì)數(shù)法，在此前提下，不適宜將鈉焰法仍規(guī)定為國(guó)標(biāo)基準(zhǔn)方法，因?yàn)檫@會(huì)使得按國(guó)標(biāo)體系標(biāo)識(shí)的過(guò)濾器實(shí)際性能低于同等級(jí)別標(biāo)識(shí)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系產(chǎn)品，不利于實(shí)現(xiàn)下游潔凈室行業(yè)的環(huán)境控制及產(chǎn)品質(zhì)量控制需求。所以在本次國(guó)標(biāo)體系修訂中，經(jīng)過(guò)充分的協(xié)調(diào)與討論，將計(jì)數(shù)法調(diào)整為過(guò)濾器效率測(cè)試的基準(zhǔn)試驗(yàn)方法。
在過(guò)濾器級(jí)別標(biāo)識(shí)體系上，新版國(guó)標(biāo)在首個(gè)ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO29463系列標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)標(biāo)識(shí)體系的基礎(chǔ)上，采用兩位數(shù)字標(biāo)識(shí)過(guò)濾器效率級(jí)別，并附加1~2位字母標(biāo)識(shí)效率試驗(yàn)方法和檢漏試驗(yàn)方法。在效率級(jí)別上，新版國(guó)標(biāo)體系與ISO標(biāo)準(zhǔn)一致，從而實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)過(guò)濾器標(biāo)識(shí)體系與國(guó)際體系的接軌，例如，國(guó)標(biāo)體系的“35J”等同于ISO標(biāo)準(zhǔn)體系的ISO35(H)，也等同于歐洲EN1822標(biāo)準(zhǔn)的H13級(jí)過(guò)濾器，均表示采用計(jì)數(shù)法測(cè)試，效率測(cè)試結(jié)果不低于99.95%的高效過(guò)濾器。
相比國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系更進(jìn)一步的是，新版國(guó)標(biāo)體系增加了過(guò)濾器檢漏試驗(yàn)方法的標(biāo)識(shí)，上述“35J”高效若采用掃描檢漏試驗(yàn)方法則標(biāo)識(shí)為“35JS”，推動(dòng)促進(jìn)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠(chǎng)家采用更嚴(yán)格的掃描檢漏試驗(yàn)方法，進(jìn)一步提升我國(guó)過(guò)濾器行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量控制水平。
3、結(jié)論
本次高效過(guò)濾器國(guó)標(biāo)體系修訂工作歷時(shí)三年，標(biāo)準(zhǔn)修訂工作組對(duì)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)體系的主要存在問(wèn)題、近10年來(lái)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化體系的發(fā)展情況及主要技術(shù)爭(zhēng)議內(nèi)容進(jìn)行了較為系統(tǒng)的梳理，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)擬修訂內(nèi)容做了大量、扎實(shí)的試驗(yàn)研究及驗(yàn)證工作，充分保證了新版國(guó)標(biāo)技術(shù)體系的科學(xué)性、合理性，反映我國(guó)當(dāng)前空氣凈化行業(yè)的主流技術(shù)現(xiàn)狀，并為行業(yè)未來(lái)的技術(shù)水平提升提供幫助、指引方向。標(biāo)準(zhǔn)修訂工作組也誠(chéng)摯希望行業(yè)各有關(guān)生產(chǎn)廠(chǎng)家、檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室、各專(zhuān)家及工程技術(shù)人員能在未來(lái)的工作中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容充分評(píng)價(jià)審視，隨時(shí)向工作組反饋意見(jiàn)，為我國(guó)高效過(guò)濾器標(biāo)準(zhǔn)體系的持續(xù)發(fā)展提升共同努力。
