IECPAS 63086-3-12023 家用和类似用途的空气净化电器性能测量方法第3-1部分使用空气生物学试验箱的便携式空气净化器评估关键生物气溶胶减少率的方法标准立项发展报告

家用和类似用途的空气净化电器性能测量方法第3-1部分：使用空气生物学试验箱的便携式空气净化器评估关键生物气溶胶减少率的方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Householdandsimilarelectricalaircleaningappliances—Methodsformeasuringtheperformance—Part3-1:Methodforassessingthereductionrateofkeybioaerosolsbyportableaircleanersusinganaerobiologytestchamber摘要随着全球公共卫生事件的频发和人们对室内空气质量关注度的持续提升，空气净化电器已成为现代家庭和类似场所不可或缺的电气设备。然而，空气净化器对生物气溶胶（如细菌、病毒、真菌等）的去除能力缺乏统一的国际评价方法，导致市场上各类产品的净化性能标示缺乏可比性，也给消费者选择和政府监管带来了困难。为填补这一标准化空白，国际电工委员会（IEC）发布了IEC/PAS63086-3-1:2023《家用和类似用途的空气净化电器性能测量方法第3-1部分：使用空气生物学试验箱的便携式空气净化器评估关键生物气溶胶减少率的方法》。本报告围绕该标准的立项背景、技术内容、试验方法架构及国际影响展开系统分析，重点阐述了标准中所规定的空气生物学试验箱的技术要求、关键生物气溶胶的选择原则、减少率计算方法及测试结果的不确定度分析。报告指出，该标准的发布填补了国际范围内空气净化电器生物气溶胶去除性能评价方法的空白，为统一全球空气净化器生物净化性能的检测与标识奠定了重要技术基础，对推动行业技术进步、促进国际贸易便利化和保护公众健康均具有重要意义。关键词：空气净化电器；生物气溶胶；性能测量；空气生物学试验箱；国际标准；IEC/PAS63086-3-1Keywords:aircleaningappliances;bioaerosols;performancemeasurement;aerobiologytestchamber;internationalstandard;IEC/PAS63086-3-11.引言1.1研究背景室内空气质量直接影响人体健康，而生物气溶胶作为室内空气污染的重要组成成分，包含细菌、病毒、真菌孢子、花粉及过敏原等多种微生物颗粒，已被证实与呼吸道感染、过敏性疾病及哮喘等多种健康问题密切相关。2020年全球新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情的暴发，使公众对空气传播病原体的关注达到了前所未有的高度，空气净化器作为改善室内空气品质的重要设备，其市场需求急速增长。然而，长期以来，国际标准化领域缺乏针对空气净化电器去除生物气溶胶性能的统一测量方法标准。现有的空气净化器性能标准（如IEC62549系列、GB/T18801等）主要聚焦于颗粒物（PM2.5）、甲醛、气态污染物等化学污染物的净化能力评价，而对微生物净化能力的评价方法各国家和地区之间存在显著差异，试验条件、试验舱规格、生物气溶胶发生与采样方法、数据处理方式等均不统一，导致同一产品在不同标准体系下测得的微生物去除率结果差异巨大，严重影响了产品性能标示的可信度及国际贸易中的技术互认。1.2标准立项的必要性在上述背景下，国际电工委员会家用电器安全与性能技术委员会（IEC/TC59）启动了空气净化电器性能测量方法系列标准的制定工作，其中第3部分专门针对生物气溶胶去除性能的评价方法。IEC/PAS63086-3-1:2023作为该系列标准的首个发布部分，旨在建立一套科学、可重复、可比较的试验方法，用于评估便携式空气净化器在使用空气生物学试验箱条件下对关键生物气溶胶的减少率。该标准的立项必要性体现在以下几个层面：第一，保护公众健康，为消费者提供可信赖的产品性能信息；第二，统一全球检测方法，消除技术壁垒，促进国际贸易；第三，引导行业技术创新，推动高效生物净化技术的研发与应用；第四，为各国标准化机构制定或修订相关国家标准提供国际层面的技术参照。2.标准概述2.1标准基本信息IEC/PAS63086-3-1:2023《家用和类似用途的空气净化电器性能测量方法第3-1部分：使用空气生物学试验箱的便携式空气净化器评估关键生物气溶胶减少率的方法》由国际电工委员会（IEC）发布，标准状态为现行，发布日期为2023年6月2日，发布机构为国际标准化组织（IEC），分类号归属于通风机、风扇、空调器类别。该标准为公开可用规范（PubliclyAvailableSpecification,PAS），属于IEC标准化交付物中较为快速发布的技术文件类型，旨在为特定领域提供及时的标准规范。标准的技术范围涵盖家用和类似用途的便携式空气净化器，重点规定在受控的空气生物学试验箱环境中，评估净化器对关键生物气溶胶（如细菌、病毒等）减少率的试验方法和计算程序。需要说明的是，该标准为第3-1部分，其中“3”代表该系列标准中针对生物气溶胶评价的分部分，“1”则表明该部分聚焦于使用空气生物学试验箱的便携式空气净化器。2.2标准适用范围该标准适用于家用和类似用途的便携式空气净化器，包括但不限于以下产品类型：-独立式家用空气净化器-便携式（移动式）空气净化设备-具备空气净化功能的风扇类产品-其他类似的小型空气净化设备标准不适用于以下范围：-固定安装于中央空调系统或新风系统中的净化装置-工业用途的空气净化设备-医疗场所专用空气净化设备（如手术室用层流净化装置等）3.核心术语与定义为准确理解和执行本标准的试验方法，标准中对以下关键术语进行了规范性定义：（1）生物气溶胶（Bioaerosol）指悬浮于气体介质中、含有微生物或其来源的生物颗粒的气溶胶体系，包括细菌、病毒、真菌孢子、花粉粒及其碎片等生物性颗粒物。（2）关键生物气溶胶（Keybioaerosol）指在室内环境中具有代表性的、对人类健康具有明确危害性的生物气溶胶种类。标准中选择的关键生物气溶胶应具备以下特征：在室内环境中常见、有明确的健康危害性、可通过标准化方法进行培养和定量检测、在试验条件下具有可接受的稳定性。（3）减少率（Reductionrate）指在规定的试验条件下，空气净化器运行一定时间后，试验舱内生物气溶胶浓度较初始浓度的降低百分比。减少率的计算需综合考虑自然衰减和净化器运行带来的额外衰减。（4）空气生物学试验箱（Aerobiologytestchamber）指用于空气净化器生物气溶胶去除性能测试的密闭试验空间，需满足标准中规定的尺寸、材质、密封性、温湿度控制精度、混合均匀度及生物安全性等技术要求。（5）自然衰减（Naturaldecay）指在不运行空气净化器的情况下，试验舱内生物气溶胶因重力沉降、壁面沉积、微生物自然死亡等因素导致的浓度自然下降。（6）总衰减（Totaldecay）指在空气净化器运行状态下，试验舱内生物气溶胶浓度的总下降率，包含自然衰减和净化器捕获/灭活作用的综合贡献。4.标准主要内容与技术架构4.1试验系统与设备要求4.1.1空气生物学试验箱标准对空气生物学试验箱提出了严格的性能要求，涵盖以下关键技术参数：-舱体尺寸与材质：试验箱的容积应满足试验样品（空气净化器）和测试仪器的安装要求，同时保证气溶胶混合的均匀性。舱体壁面应采用不锈钢或经特殊涂层处理的材料，以减少壁面对生物气溶胶的吸附和残留，壁面材料需满足可清洁、耐消毒、低吸附等要求。-密封性能：试验箱应具有良好的气密性，在试验过程中不得有明显的外界空气渗入，以避免对生物气溶胶浓度测量造成干扰。标准规定了密封性试验的方法和允许的最大泄漏率。-温湿度控制：试验箱应配备温湿度控制系统，能够在试验全过程中维持规定的环境条件。标准规定试验温度通常为23℃±2℃，相对湿度为50%±5%RH，这是保证微生物活性和气溶胶稳定性所必需的。-混合均匀性：试验箱内应安装搅拌风扇或采用其他混合装置，确保生物气溶胶在舱内均匀分布。标准要求在一定时间内舱内各采样点的浓度变异系数不超过规定限值。4.1.2生物气溶胶发生系统标准规定了生物气溶胶的发生装置要求，包括：-采用喷雾发生方式产生含有试验微生物的气溶胶-发生器应能够产生粒径分布稳定、浓度可控的生物气溶胶-气溶胶的粒径范围应符合室内空气中生物颗粒的典型分布（通常为0.5—10μm）-发生系统本身的运行不应影响试验舱内的环境条件4.1.3采样与检测系统标准对生物气溶胶的采样和定量检测方法进行了规定：-采用撞击式采样器或液体冲击式采样器收集空气中的生物颗粒-采样流量应经过校准，采样时间应以确保检测灵敏度为前提-微生物定量采用培养计数法或分子生物学方法（如定量PCR），其中培养计数法为基准方法-检测系统应对目标微生物具有特异性和灵敏度4.2关键生物气溶胶的选择与制备标准对试验用关键生物气溶胶的种类进行了规定或给出了选择原则。选择的关键微生物应包括：-革兰氏阳性菌代表：如金黄色葡萄球菌（*Staphylococcusaureus*）或表皮葡萄球菌（*Staphylococcusepidermidis*），作为环境中抵抗力较强的细菌代表；-革兰氏阴性菌代表：如大肠杆菌（*Escherichiacoli*）或铜绿假单胞菌（*Pseudomonasaeruginosa*），作为革兰氏阴性菌的代表；-病毒代表（如适用条件下）：如噬菌体MS2，作为人体致病病毒的模式病毒；-真菌代表（可选择）：如黑曲霉孢子（*Aspergillusniger*），作为真菌类生物气溶胶的代表。标准对试验微生物的菌株来源、培养条件、悬浮液制备方法、活力保持等均作出了规定，以保证不同实验室之间的试验结果具有可比性。同时，标准要求对微生物悬浮液进行定量标定，确保喷雾进入试验舱的初始浓度处于规定范围内。4.3试验程序标准的试验程序主要包括以下步骤：步骤一：试验准备-清洁并消毒试验舱内壁，消除上次试验的残留污染-校准各测量仪器（温湿度传感器、采样器、粒子计数器等）-将受试空气净化器安装于试验舱内的规定位置-调节试验舱温湿度至规定条件步骤二：生物气溶胶发生与初始浓度测定-通过气溶胶发生系统将制备好的微生物悬浮液喷雾进入密闭试验舱-开启混合风扇，使气溶胶均匀分布-待浓度稳定后（通常需5—10min），在设定为0时刻进行首次采样，测定初始浓度C₀步骤三：净化器运行与浓度衰减监测-启动空气净化器，设定在额定风量或制造商声明的试验条件下运行-按照规定的时间间隔（如5min、15min、30min、60min等）在采样点采集空气样本-同步记录净化器运行状态和舱内环境参数步骤四：自然衰减对照试验-在同一试验舱中，不运行空气净化器，重复上述生物气溶胶发生和浓度监测过程，获得自然衰减数据-自然衰减试验与净化器试验应在相同环境条件下进行步骤五：微生物培养与计数-将采集的空气样本进行适当的稀释系列制备-接种于适宜的选择性培养基上-在规定温度下培养一定时间（细菌通常为24—48h，真菌为48—72h）-计数形成菌落数（CFU），计算各时间点的空气微生物浓度4.4减少率计算方法标准规定的生物气溶胶减少率计算方法综合考虑了自然衰减的影响，计算原理如下：（1）自然衰减速率常数（kₙ）的计算在对照试验中，对自然衰减数据进行对数线性回归分析，获得自然衰减速率常数kₙ：ln(Cₙ,ₜ/Cₙ,₀)=−kₙ·t其中，Cₙ,₀和Cₙ,ₜ分别为对照试验中时间0和t时刻的生物气溶胶浓度。（2）总衰减速率常数（kₜ）的计算在净化器运行试验中，对总衰减数据进行对数线性回归分析，获得总衰减速率常数kₜ：ln(Cₜ/C₀)=−kₜ·t其中，C₀和Cₜ分别为净化器运行试验中时间0和t时刻的生物气溶胶浓度。（3）净化器净衰减速率常数（kₚ）的计算净化器本身的净化速率常数kₚ为总衰减速率常数与自然衰减速率常数之差：kₚ=kₜ−kₙ（4）生物气溶胶减少率的计算在规定运行时间t时的生物气溶胶减少率RR（以百分比表示）为：RR=[1−exp(−kₚ·t)]×100%或采用等效基于浓度的方法计算：RR=[1−(Cₜ/C₀)/(Cₙ,ₜ/Cₙ,₀)]×100%标准同时规定，试验结果应在多个重复试验的基础上计算平均值和标准偏差，并给出95%置信区间。4.5试验报告要求标准对试验报告的内容提出了明确要求，包括：-受试空气净化器的基本信息（型号、制造商、额定风量、声称的净化技术类型等）-试验条件（温度、相对湿度、舱体容积、换气次数等）-试验微生物的种类、菌株编号、培养条件、初始浓度-各时间点的生物气溶胶浓度数据和衰减曲线-自然衰减速率常数、总衰减速率常数和净衰减速率常数-规定时间点的生物气溶胶减少率及其不确定度分析-试验过程中的异常情况及偏离标准规定之处的说明5.标准的关键技术创新与特色5.1科学合理地分离自然衰减生物气溶胶在试验舱内的浓度下降并非仅由空气净化器的作用引起，还包括重力沉降、壁面沉积、微生物自然死亡等自然衰减因素。该标准通过设置平行对照试验，将自然衰减从总衰减中有效分离，从而得到净化器本身对生物气溶胶的真实净化贡献。这一方法学设计确保了结果能够客观、公正地反映产品本身的性能，避免了因忽视自然衰减而高估产品净化能力的常见问题。5.2建立标准化的空气生物学试验箱体系标准对空气生物学试验箱的尺寸、材质、混合方式、采样口设置、密封性、温湿度控制等进行了系统规定，为全球实验室提供了一个统一、可比的试验平台。这种标准化的试验箱体系不同于一般性能测试用试验舱，其更加注重微生物气溶胶的稳定性和生物安全性，是空气净化器微生物评价方法领域的创新性成果。5.3引入多种关键生物气溶胶的综合评价框架标准推荐使用多种具有代表性的微生物进行综合评价，涵盖革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、病毒和真菌等不同类型，以全面反映空气净化器对不同类型生物气溶胶的去除能力。这种“多指标综合评价”的理念有助于避免单一微生物测试可能带来的片面性结论，为消费者提供更为全面的产品性能信息。5.4明确规定生物安全要求由于试验涉及致病性或条件致病性微生物的操作，标准对实验室生物安全等级、操作人员防护、废弃物的无害化处理等提出了明确要求，确保了试验过程的安全性和合规性。6.主要参与单位介绍IEC/PAS63086-3-1:2023由国际电工委员会家用和类似用途电器安全技术委员会（IEC/TC59）下设的工作组负责制定。在各国标准化机构的积极参与中，中国作为IEC的重要成员，在该标准的制定过程中发挥了重要作用。中国参与该标准制定的主要支撑单位包括：中国电器科学研究院股份有限公司（ChinaNationalElectricApparatusResearchInstituteCo.,Ltd.，简称CEI），是值得重点介绍的核心技术支撑单位之一。中国电器科学研究院股份有限公司始建于1958年，是中国电器工业领域历史最悠久、综合实力最强的国家级科研院所之一，也是IEC/TC59国内技术对口单位和全国空气净化器标准化工作的主要技术依