ISO 16890-32024 一般通风用空气过滤器第3部分重量效率和气流阻力与捕获的试验粉尘质量的测定标准立项发展报告

一般通风用空气过滤器第3部分：重量效率和气流阻力与捕获的试验粉尘质量的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Airfiltersforgeneralventilation—Part3:Determinationofthegravimetricefficiencyandtheairflowresistanceversusthemassoftestdustcaptured摘要随着全球对室内空气品质（IAQ）关注度的持续提升以及建筑节能法规的日趋严格，一般通风用空气过滤器作为暖通空调（HVAC）系统的核心组件，其性能评价方法的科学性与国际可比性显得尤为重要。ISO16890-3:2024《一般通风用空气过滤器第3部分：重量效率和气流阻力与捕获的试验粉尘质量的测定》由国际标准化组织（ISO）下属的ISO/TC142（空气及其他气体净化设备技术委员会）于2024年8月22日正式发布，是ISO16890系列标准中承上启下的关键组成部分。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、修订历程及行业影响，重点阐述了重量效率（即容尘量曲线）和气流阻力随测试粉尘累积质量变化的测定方法，分析了标准在替代旧版EN779标准的国际协调进程中的作用，并详细介绍了TC142标委会的组织架构、技术分工和标准研制机制。报告指出，ISO16890-3:2024以ISO12103-1A2试验粉尘（即ASHRAE标准尘）作为标准试验气溶胶，以分级效率（ePM₁、ePM₂.₅、ePM₁₀）为基本分类指标，同时保留了容尘量与压降关系作为过滤器使用寿命评估和能耗计算的核心依据，有效衔接了颗粒物分级效率评价与工程实用性能预测之间的技术缺口。该标准的实施对过滤器制造商的产品设计验证、第三方检测机构的实验室能力建设以及暖通工程师的选型设计具有重要的指导价值，并对我国GB/T14295系列标准的未来修订方向产生深远影响。关键词：一般通风；空气过滤器；重量效率；气流阻力；容尘量；ISO16890；试验粉尘；标准化1.引言1.1标准立项背景空气过滤器作为保障室内空气品质和净化通风气流的关键设备，广泛应用于商业建筑、公共设施、工业厂房及住宅建筑等各类空间的暖通空调系统中。长期以来，各国对一般通风用空气过滤器的性能评价采用不同的标准体系，其中最具国际影响力的是欧洲的EN779标准（基于1~5μm粒径平均过滤效率的G1~F9分级体系）和美国的ANSI/ASHRAE52.2标准（基于MERV分级体系）。这两套体系在试验方法、评价指标和分级逻辑上存在显著差异，导致制造商在不同市场进行产品认证时面临重复检测、结果不可互认的困境，给国际贸易和技术交流带来了实质性障碍。随着超细颗粒物（特别是PM₂.₅）对人体健康影响的科学证据日趋明确，以及世界卫生组织（WHO）室内空气质量指南的更新，行业对过滤器性能评价提出了新要求——不仅需要评价过滤器对特定粒径段颗粒物的过滤效率，还需要量化其在运行过程中随粉尘负荷增加而产生的效率变化和阻力增长，以便更准确地预测过滤器的实际使用寿命、能耗特性和更换周期。1.2ISO16890系列标准的整体架构为回应上述行业需求，国际标准化组织ISO/TC142技术委员会启动了ISO16890系列标准的制定工作，旨在建立一套全球统一的一般通风用空气过滤器测试与分级标准体系。该系列标准共分为四个部分：-ISO16890-1:2016——技术规格、要求和基于颗粒物效率（ePM₁、ePM₂.₅、ePM₁₀）的分级体系-ISO16890-2:2016——计径效率和气流阻力的测量-ISO16890-3——重量效率和气流阻力与捕获的试验粉尘质量的测定（即本标准）-ISO16890-4:2016——确定最低分数效率的调节程序ISO16890-3在系列标准中占据独特的地位：如果说第2部分解决的是过滤器在清洁状态下的分级效率问题，那么第3部分解决的则是过滤器在实际使用过程中随着粉尘累积而产生的性能演变问题——即容尘量（dustholdingcapacity）特性和对应的阻力增长曲线。这一信息对于过滤器制造商优化滤材结构设计、对于终端用户预测更换周期和运行能耗至关重要。1.3标准修订背景与意义ISO16890-3:2024是对ISO16890-3:2016的修订版本。本次修订是ISO标准周期性复审机制（SystematicReview）的直接成果，反映了自2016年首版发布以来行业反馈的技术问题、试验方法改进需求以及与其他国际标准协调的最新进展。修订目标定位明确：一是提高试验方法的重复性和再现性；二是优化试验流程以降低检测成本；三是增强与ISO16890-1和ISO16890-2在技术参数上的衔接一致性；四是纳入近年来在气溶胶发生和测量技术方面的最新进展。2.标准技术内容解析2.1适用范围与基本术语ISO16890-3:2024规定了用于测定一般通风用空气过滤器重量效率和气流阻力与捕获试验粉尘质量之间关系的试验方法。该方法适用于在额定风量下运行的空气过滤器，其适用粒径范围覆盖了ISO16890-1所定义的全部过滤等级（从初效到高效）。标准明确排除了对特殊应用场景（如家用空气净化器、汽车空调滤清器）的适用性。关键技术术语包括：“重量效率”（gravimetricefficiency），指过滤器在加载试验粉尘过程中累积捕集的粉尘质量与供给的试验粉尘总质量之比；“容尘量”（dustholdingcapacity），指当过滤器达到规定的终阻力值时所捕集的试验粉尘总质量；“气流阻力”（airflowresistance），指在额定风量下空气流经过滤器前后的静压差。2.2试验装置与试验粉尘标准规定了试验管道的几何构型、气流分布均匀性要求以及关键测量仪器的精度等级。试验系统由上游混合段、过滤器安装段、下游测量段组成，要求在过滤器上游均匀混合试验粉尘并稳定控制风量（偏差不超过±2%）。试验粉尘使用ISO12103-1规定的A2等级试验粉尘（即ASHRAE标准试验粉尘），该粉尘为三种组分（72%标准细砂、23%标准炭黑和5%棉绒纤维）的混合体，其粒径分布和质量配比经过严格标定。标准规定在试验前对试验粉尘进行烘干和防结块处理，确保粉尘分散的均匀性和可重复性。2.3试验程序与测量要求标准规定了加载试验的详细程序。过滤器在额定风量下以恒定浓度（典型值为70mg/m³）加载试验粉尘的过程中，需周期性测量过滤器的气流阻力和下游粉尘浓度，计算瞬态重量效率和累计重量效率。试验持续至过滤器达到规定的终阻力值（通常为初始阻力的2倍或由制造商规定的最大使用阻力，取较低值）。一个重要内容是标准对试验时间的估算方法——考虑到不同等级过滤器容尘量的巨大差异（从不足50克到超过1000克），标准提供了试验进程预估公式，帮助试验人员合理安排加载浓度和测量间隔，以避免试验时间过长或效率计算误差过大的问题。2.4数据处理与结果报告标准规定重量效率以累计重量效率曲线（即效率-加载量曲线）的形式呈现，并明确要求报告以下关键数据点：初始阻力、初始重量效率、达到终阻力时的累计试验粉尘质量（即容尘量）、试验过程中各测量点的阻力-容尘量对应关系。同时，标准要求报告试验条件的完整信息——额定风量、试验粉尘批次、环境温湿度条件等，以保证结果的可追溯性。2.5与ISO16890系列其他部分的协同关系ISO16890-3的试验结果与第1部分的效率分级和第2部分的初始性能测试存在有机联动。具体而言，第3部分提供的效率衰减曲线可用于校核过滤器在加载过程中是否出现效率急剧下降（即“穿透”现象），这一信息在判定过滤器适用场景（如是否安装于对颗粒物排放有严格限制的下游设备之前）时具有重要意义。同时，容尘量数据和阻力增长曲线是ISO16890-4中基于最低效率进行分级时的补充参考信息，也为能耗计算提供了基本输入参数。3.标准修订要点分析从2016年首版到2024年修订版，ISO16890-3历经八年的实施积累，本次修订主要围绕以下技术要点展开：加载方法的精细化改进。旧版标准中试验粉尘的供给方式较为笼统，修订版进一步明确了粉尘分散器的技术要求，增加了对分散均匀性的量化指标（即下游多点采样浓度的相对标准偏差限值），有效提高了加载过程的批次内一致性。静电效应对重量效率测试影响的规定。新版标准增加了一个重要内容——对含静电滤材的过滤器在加载试验过程中的静电衰减问题予以明示。鉴于静电增强滤材的初始效率较高但随粉尘加载效率衰减较快的特点，标准要求在试验前对试验样品进行异丙醇浸泡放电处理（依据ISO16890-4的规定），以获得“无静电状态”下的基准重量效率曲线。测量不确定度评估的系统化。修订版引入了一个测量不确定度评估框架（参照ISO/IECGuide98-3，即GUM方法），并提供了重量效率计算中各项不确定度分量的来源分析与合成方法。这一改进使得不同实验室间试验结果的差异有了科学的量化解释工具。4.主要起草单位与标委会介绍4.1ISO/TC142技术委员会概览ISO/TC142（空气及其他气体净化设备）是负责空气过滤设备领域国际标准制定的专业技术委员会，秘书处设在意大利国家标准机构UNI。TC142的工作范围涵盖一般通风空气过滤器、室内空气净化设备、气体净化装置及相关试验方法。TC142由积极成员（P成员）和观察成员（O成员）组成，目前有超过20个国家和地区的标准化机构参与其中，中国国家标准化管理委员会（SAC）作为P成员积极参加了历次工作会议和技术讨论。4.2标准研制机制ISO16890-3由TC142下属的WG9工作组（一般通风过滤器工作组）负责起草，工作组召集人由来自欧洲过滤器行业的资深专家担任。标准的制定遵循ISO/IEC导则规定的协商一致程序，经历了工作草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等各个阶段。此次修订从立项到出版历时约18个月，期间收集了来自各成员国和联络组织（如欧洲过滤器制造商协会Eurovent、美国ASHRAE等）的大量技术意见。4.3中国参与情况及代表单位在ISO16890系列标准的制定和修订过程中，中国专家积极参与了技术讨论，重点关注试验粉尘在亚洲地区（如中国北方高含尘地区）的适用性以及标准中规定的试验方法与中国大陆现行检测条件的兼容性问题。国内空气过滤器领域的骨干企业——包括*[建议补充具体企业名，如同济大学、中国建筑科学研究院、美的、格力、3M中国等]*，在标准草案的意见征求阶段均提交了技术反馈。其中，作为国内空气过滤行业标准化工作的重要参与者，*[建议补充具体单位名称及详细参与情况]*在ISO16890系列标准转化、检测设备研制和标准宣贯培训方面开展了大量工作，推动了中国国家标准GB/T14295与ISO16890体系的对标工作。5.标准实施意义与行业影响5.1对制造业的技术引导作用ISO16890-3:2024的实施为过滤器制造商提供了统一的容尘量测试准则，使得“标称容尘量”真正具有了跨品牌的可比性。制造商在产品设计阶段即可利用标准规定的试验方法进行滤材选型优化——在满足分级效率目标的前提下最大化容尘量以延长过滤器寿命，并通过设计阻力控制平衡初投资和运行能耗。在产品质量控制中，标准的测量不确定度评估框架帮助制造商标识其测试数据的可靠性范围，也为其在质量争议中提供了统一的技术仲裁依据。5.2对建筑通风系统设计的影响从暖通设计师的角度来看，ISO16890-3提供的数据是过滤器选型和系统能耗评估的关键输入。通过对过滤器容尘量和阻力增长特性的了解，设计师可以更准确地估算不同过滤器方案在标准工况下的年运行能耗和维护更换成本，从而实现全生命周期成本最优的过滤器配置方案。尤其是在绿色建筑评价（如LEED、BREEAM以及中国绿色建筑评价标准GB/T50378）对通风系统能效要求日益提高的背景下，基于容尘量数据的能耗模拟方法比以往基于固定阻力假设的方法更为真实可靠。5.3对实验室检测能力建设的要求新标准的发布对第三方检测实验室的能力建设提出了新要求。实验室需要建设符合标准规定的容尘量试验台，配置ISO12103-1A2试验粉尘、精密天平（精度不低于0.01g）、压差传感器（精度不低于±1Pa）及气溶胶采样系统。此外，标准对试验粉尘的分散和输送系统提出了更严格的均匀性要求，这意味着实验室需要对现有试验台进行系统升级。各检测机构应关注ISO/TC142发布的委员会决议和实施指南，及时调整自身的质量手册和作业指导书。5.4对我国空气过滤器标准体系的影响我国现行的空气过滤器国家标准GB/T14295—2019在分级理念上已向ISO16890体系靠拢，但在容尘量试验的具体方法上仍保留了较多GB/T6165体系的技术路径。ISO16890-3:2024的发布为下一次GB/T14295的修订提供了最新的国际参考。国内标准在下一轮修订中需要重点评估以下技术差异：试验粉尘的选型（A2尘与国产标准尘的等效性问题）、终阻力判定基准的设定、静电放电前处理要求的引入等。这些技术决策将直接影响国内过滤器行业的产品检测成本和国际市场准入能力。6.结论与展望ISO16890-3:2024作为ISO16890系列标准体系中的重要组成部分，其修订发布标志着一般通风用空气过滤器在容尘量表征和阻力特性评估方面迈入了更加规范化、精密化和国际化的新阶段。通过对试验方法的精细改进、对不确定度评估的系统引入以及对静电效应的明确规定，新标准有效提升了测试数据的可靠性和跨实验室可比性，为全球空气过滤器市场提供了更为坚实的技术基础设施。展望未来，随着建筑环境对颗粒物控制要求的持续升级和过滤器智能化运维需求的兴起，ISO16890系列标准仍面临持续演进的需求。可能的未来方向包括：将容尘量数据与过滤器运行物联网监测技术相结合以开发数字化寿命预测模型、开发针对特殊气溶胶环境（如野火烟雾、工业粉尘）的补充试验粉尘规范、以及建立基于容尘量和阻力特性的过滤器全生命周期碳排放核算方法。这些方向的探索将进一步增强ISO16890-3在可持续建筑和健康建筑领域的应用价值。参考文献[1]ISO16890-3:2024,Airfiltersforgeneralventilation—Part3:Determinationofthegravimetricefficiencyandtheairflowresistanceversusthemassoftestdustcaptured,InternationalOrganizationforStandardization,2024.[2]ISO16890-1:2016,Airfiltersforgeneralventilation—Part1:Technicalspecifications,requirementsandclassificationsystembaseduponparticulatematterefficiency(ePM),InternationalOrganizationforStandardization,2016.[3]ISO