完善高效過濾器檢漏試驗方法
完善高效過濾器檢漏試驗方法
高效過濾器的檢漏測試是過濾器為關鍵的性能測試之一，其重要性與過濾效率測試相當，但在國內(nèi)外不同技術標準中對于檢漏測試方法以及試驗參數(shù)的技術規(guī)定一直存在差異，這就時常會導致不同實驗室、實驗裝置試驗結(jié)果判定存在差異。以測試粒徑為例，歐洲標準強調(diào)測試氣溶膠粒徑應與過濾器易穿透粒徑（MPPS）接近【10】，美國標準則采用大粒子進行測試（計數(shù)中值直徑0.4μm，計重中值直徑0.7μm）【11】，ISO潔凈室測試標準規(guī)定當使用光度計進行測試時，氣溶膠粒徑分布與美國標準一致，當使用光學粒子計數(shù)器進行測試時，測試氣溶膠計數(shù)中值直徑應為0.1~0.5μm【12】。針對上述問題，國內(nèi)在2010年以來開展了諸多理論分析【13】以及實際試驗驗證【14】~【16】等研究工作，為上述問題的解決提供了有力的技術支撐?，F(xiàn)有的研究成果主要解決與澄清了下列認識：
a）與完好過濾器不同，一旦過濾器存在局部漏泄缺陷，則漏點對于不同尺寸粒子的通過不具有選擇性，均呈現(xiàn)出一致的局部透過率，因此無論是同一測試方法選擇不同的測試粒徑進行試驗，還是不同的試驗方法均不影響漏泄缺陷的判定結(jié)果；
b）采用20%及100%額定風量效率測試比較的檢漏試驗方法仍具有一定的實際應用意義。在舊版國標體系中，20%風量下的效率試驗是作為過濾器效率試驗的一部分，但這一試驗的主要問題在于一方面100%風量下的效率試驗足以表征過濾器的整體凈化能力，另一方面，大多數(shù)試驗臺在進行雙風量切換時操作較為麻煩，耗時長，會較為嚴重的影響生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率，因此在20多年的產(chǎn)品國標使用歷史中，很少有生產(chǎn)企業(yè)會在生產(chǎn)檢測中執(zhí)行雙風量效率測試。
但在近年來的試驗研究中發(fā)現(xiàn)，對于W密摺型（V-Bank）、圓筒型等掃描檢漏試驗靈敏度低的異型過濾器，采用雙風量測試對于探查潛在漏泄缺陷的靈敏度更高。但對于雙風量測試的檢漏評判依據(jù)，傳統(tǒng)觀點認為有局部漏泄缺陷的過濾器在低風量下測試時效率會低于100%風量下的測試結(jié)果，因此美國標準要求低風量下效率測試結(jié)果與100%風量下結(jié)果保持一致即為合格。
但近年來較多的試驗研究表明，成品過濾器與濾材試驗一樣，在完好并且不存在局部漏泄缺陷的情況下，隨著風量的降低其效率升高，試驗風量降低50%時，其效率測試結(jié)果上升接近1個9，因此，對于完好過濾器，其20%風量下的效率試驗結(jié)果相比100%風量應升高約2個9，而對于有漏點的過濾器，其20%風量下的效率試驗結(jié)果與100%風量下試驗結(jié)果相當，見表3所給出某批次密摺型高效過濾器的檢漏試驗比對結(jié)果。
因此，在本次國標體系修訂中，雙方量效率試驗被明確為針對異型過濾器的檢漏試驗方法，在結(jié)果判定上，低風量效率測試結(jié)果應相比100%風量測試結(jié)果至少高1個9方判定檢漏測試結(jié)果為合格。
2.4 新增高效過濾元件的生命周期綜合能效評價試驗方法與要求
對于空氣凈化及潔凈室行業(yè)，傳統(tǒng)觀點一般認為高效過濾器的整個生命周期能效評價意義不大，做好預過濾的保護措施即可保證高效過濾器在相當長的運行時間內(nèi)以接近清潔狀態(tài)的條件下低阻運行。因此，國內(nèi)外的高效過濾器測試標準一直沒有如何評價高效過濾器的生命周期性能評價方法。
但近年來，一方面PTFE納米纖維為代表的新型膜過濾材料的出現(xiàn)【17】，雖然高效過濾器的阻力獲得大幅度降低，但也同時產(chǎn)生了如何比較傳統(tǒng)深層過濾材料與新興材料在整個生命周期內(nèi)綜合能效的比較需求【18】、【19】；另一方面，面對當前迅速發(fā)展的工業(yè)建筑尤其是各類潔凈室進行綠色建筑評價以及綜合運行能耗評價的市場需求，作為通風空調(diào)系統(tǒng)中的重要能耗部件，用戶需要對高效過濾器在整個運行周期內(nèi)的綜合能耗表現(xiàn)建立更為科學的認識，凈化行業(yè)也需要為用戶提供更為清晰科學的產(chǎn)品評價與標識體系。
而要建立一個科學的高效過濾元件生命周期綜合能效評價試驗方法，就必須解決2個核心問題：
，采用什么樣的負荷試驗粉塵來實現(xiàn)對于過濾器全生命周期的加速模擬，負荷塵的主要特征應符合高效過濾器日常使用環(huán)境負荷粉塵核心特征，因此，針對各類潔凈室中高效過濾器的使用環(huán)境特點，我們需要找到這樣一種試驗粉塵：固體、粒徑分布特征符合應用環(huán)境特點，從而可以科學的對粉塵在濾材纖維結(jié)構上堆積的過程模擬。
第二，核心試驗參數(shù)的明確，主要包括試驗粉塵的濃度等，高粉塵試驗濃度有利于縮短試驗時間，降低過濾器生產(chǎn)廠家的試驗成本。但過高的粉塵濃度會導致試驗塵在過濾材料表面的快速堆積，從而使得試驗結(jié)果與實際偏離較遠。
針對上述的試驗塵源問題，使用改進后的鈉焰法試驗塵可以較好的解決，通過使用中效過濾器篩選方式獲取的固體試驗粉塵在粒徑分布特征上與高效過濾器實際處理粉塵一致，較為容易獲得用戶以及生產(chǎn)企業(yè)的認可，圖7給出了使用上述塵源進行高效過濾器生命周期模擬試驗后的過濾器濾材剖面電鏡照片，照片顯示的由過濾器迎風面至濾材內(nèi)部不同深度（由左至右）的粉塵堆積情況，由照片可見，盡管大多數(shù)粉塵仍主要堆積在濾材表層及淺層結(jié)構，但在濾材內(nèi)部仍存在不同程度的粉塵堆積現(xiàn)象，表明試驗粉塵對于模擬深層過濾材料的全生命周期具有一定的科學合理性。
2.5 調(diào)整過濾器效率測試基準方法，并采用ISO國際標準的過濾器分級體系，實現(xiàn)國內(nèi)產(chǎn)品標識與國際市場的基本接軌。
如前文所述，盡管本次國標體系修訂工作中對我國傳統(tǒng)的效率基準試驗方法——鈉焰法進行了較多研究及改進提升，但比對試驗顯示鈉焰法效率測試結(jié)果仍高于國際通行的計數(shù)法，在此前提下，不適宜將鈉焰法仍規(guī)定為國標基準方法，因為這會使得按國標體系標識的過濾器實際性能低于同等級別標識的國際標準體系產(chǎn)品，不利于實現(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。所以在本次國標體系修訂中，經(jīng)過充分的協(xié)調(diào)與討論，將計數(shù)法調(diào)整為過濾器效率測試的基準試驗方法。
在過濾器級別標識體系上，新版國標在首個ISO國際標準ISO29463系列標準分級標識體系的基礎上，采用兩位數(shù)字標識過濾器效率級別，并附加1~2位字母標識效率試驗方法和檢漏試驗方法。在效率級別上，新版國標體系與ISO標準一致，從而實現(xiàn)國內(nèi)過濾器標識體系與國際體系的接軌，例如，國標體系的“35J”等同于ISO標準體系的ISO35(H)，也等同于歐洲EN1822標準的H13級過濾器，均表示采用計數(shù)法測試，效率測試結(jié)果不低于99.95%的高效過濾器。
相比國際標準體系更進一步的是，新版國標體系增加了過濾器檢漏試驗方法的標識，上述“35J”高效若采用掃描檢漏試驗方法則標識為“35JS”，推動促進國內(nèi)生產(chǎn)廠家采用更嚴格的掃描檢漏試驗方法，進一步提升我國過濾器行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量控制水平。
3、結(jié)論
本次高效過濾器國標體系修訂工作歷時三年，標準修訂工作組對現(xiàn)行國標體系的主要存在問題、近10年來國際標準化體系的發(fā)展情況及主要技術爭議內(nèi)容進行了較為系統(tǒng)的梳理，對標準擬修訂內(nèi)容做了大量、扎實的試驗研究及驗證工作，充分保證了新版國標技術體系的科學性、合理性，反映我國當前空氣凈化行業(yè)的主流技術現(xiàn)狀，并為行業(yè)未來的技術水平提升提供幫助、指引方向。標準修訂工作組也誠摯希望行業(yè)各有關生產(chǎn)廠家、檢測實驗室、各專家及工程技術人員能在未來的工作中對標準技術內(nèi)容充分評價審視，隨時向工作組反饋意見，為我國高效過濾器標準體系的持續(xù)發(fā)展提升共同努力。
