ISO 220312021 运行系统过滤器中可清洗过滤介质的取样和试验方法标准立项发展报告

ISO22031:2021运行系统过滤器中可清洗过滤介质的取样和试验方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SamplingandTestMethodforCleanableFilterMediaTakenfromFiltersofSystemsinOperation摘要随着工业化进程的持续推进与建筑环境品质要求的不断提升，通风与空调系统在公共建筑、工业生产、洁净厂房及交通工具等场景中得到广泛应用，其核心功能单元——空气过滤器，直接关系到室内空气质量、设备运行能效及人员健康安全。在过滤器长期运行过程中，可清洗过滤介质因具备可循环使用、运行成本低、资源消耗少等突出优势，已成为众多运行系统中替代一次性过滤元件的首选方案。然而，由于缺乏统一、规范的取样方法与试验规程，各制造商、检测机构及用户单位对可清洗过滤介质在实际工况下的性能评价结果存在显著差异，严重影响了产品的可比性与质量监管的有效性。为系统解决上述问题，国际标准化组织（ISO）制定了ISO22031:2021《运行系统过滤器中可清洗过滤介质的取样和试验方法》。本标准规定了从在役运行系统过滤器中提取可清洗过滤介质的标准取样方法、试验条件、测试流程及结果表达要求，填补了该领域国际标准空白。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制原则、技术架构、核心内容及预期效益，并对主要起草单位及相关标准化组织进行了介绍，旨在为国内相关标准制修订、产品检测认证及工程应用提供参考依据。关键词：可清洗过滤介质；取样方法；试验方法；运行系统过滤器；ISO22031；通风与空调系统；标准化Keywords:Cleanablefiltermedia;Samplingmethod;Testmethod;Filtersofsystemsinoperation;ISO22031;Ventilationandairconditioning;Standardization一、引言（一）研究背景空气过滤技术是保障室内外空气环境质量的重要技术手段，广泛应用于民用建筑通风、工业厂房排风、洁净室生产环境、机动车进气系统、燃气轮机和压缩机进气保护等多个领域。在过滤系统长期服役过程中，过滤器逐渐积聚颗粒物，导致阻力上升、过滤效率下降，需定期进行维护或更换。传统一次性过滤器在使用寿命结束后即被废弃，不仅增加了运行成本，也产生了大量固体废弃物，在“双碳”目标和循环经济理念日益深入人心的背景下，其不可持续性愈发突出。可清洗过滤介质（cleanablefiltermedia）应运而生。该类介质通常采用高强度合成纤维、金属丝网或多孔烧结材料制成，具备良好的力学性能和化学稳定性，在达到一定容尘量后可通过压缩空气反吹、水洗、真空吸尘等方式进行再生处理，恢复部分过滤性能后继续投入使用，极大延长了过滤元件的整体使用寿命。近年来，可清洗过滤器的市场占有率逐年提升，尤其在工业除尘、商业厨房排烟、地铁通风、大型公共建筑新风系统等大风量、高浓度颗粒物场景中应用广泛。然而，可清洗过滤介质的性能评价面临两个突出难题：其一，如何从实际运行系统中科学地取出具有代表性的过滤介质样品，且取样过程不会对样品性能造成不可接受的干扰；其二，取样后如何在实验室条件下通过标准化试验再现其在役运行时的过滤性能、容尘能力及清洗再生特性。由于缺乏国际统一的技术规范，各利益相关方在取样工具、取样位置、取样数量、样品尺寸、试验气溶胶、试验风速、终阻力判定、清洗程序等关键技术参数上做法各异，导致不同实验室的检测结果缺乏可比性，也为国际贸易和技术交流设置了障碍。（二）标准立项的必要性在上述背景下，国际标准化组织ISO/TC142（清洁设备用空气和其它气体过滤分离设备技术委员会）经过充分论证和广泛协商，决定启动可清洗过滤介质取样和试验方法的国际标准编制工作。立项必要性主要体现在以下方面：1.规范市场秩序的需要。建立统一的取样和试验方法，有助于形成公平、公正的产品质量评价体系，避免各厂商采用有利于自身产品的非标准试验方法进行性能宣称，维护市场有序竞争。2.促进国际贸易的需要。ISO国际标准作为全球通用的技术语言，统一试验方法和评价指标可消除技术壁垒，便利可清洗过滤器产品的国际流通与合作采购。3.支撑质量监管与认证的需要。检测机构和认证机构需要依据公认的标准方法开展第三方检测，为政府监管、工程验收和用户选型提供技术支撑。4.推动技术创新的需要。标准的制定能够引导制造商围绕统一的性能评价体系开展产品研发和工艺改进，推动过滤介质材料的迭代升级。5.响应绿色发展的需要。可清洗过滤器的推广使用有利于减少固体废弃物、节约资源和能源消耗，本标准为评估其实际可再生性能提供了科学手段，是对全球可持续发展目标的有力支撑。二、标准编制原则与工作过程（一）编制原则ISO22031:2021在编制过程中遵循了以下基本原则：1.科学性。所有取样方法和试验程序均以过滤理论、气溶胶力学和实验验证为基础，确保技术方案的合理性和数据的可靠性。2.代表性。取样方法的设计充分考虑了过滤器截面气流速度分布的不均匀性和粉尘沉积的不均匀性，通过规定取样位置、取样数量和取样策略，保证样品能真实反映过滤介质的整体状态。3.可操作性。标准中的操作步骤力求简洁明确，充分考虑实验室常规设备条件和操作人员技术水平，避免过度依赖高精密设备或复杂的前处理过程。4.协调性。标准内容与ISO16890等现行空气过滤器试验标准体系保持协调衔接，避免术语定义和试验条件上的冲突。5.开放性。编制过程中广泛征求了制造商、用户、检测机构、科研院所等多方意见，确保标准具有广泛的适用性和认可度。（二）标准编制主要过程ISO22031:2021的编制工作按照ISO/IEC导则规定的程序，经历了提议阶段（NP）、准备阶段（WD）、委员会阶段（CD）、询问阶段（DIS）、批准阶段（FDIS）和出版阶段等主要环节。标准项目在ISO/TC142内部立项后，成立了由多国专家组成的工作组，各国代表团提交了大量试验数据和意见反馈。工作组先后召开了多轮国际研讨会，针对取样代表性、取样工具设计、清洗再生模拟方法等关键技术问题进行了专项讨论，并通过实验室间比对试验对标准草案的可行性和重复性进行了验证。2021年2月1日，该标准经国际标准化组织正式发布，成为该领域首部国际标准。三、标准主要内容（一）范围界定ISO22031:2021规定了从运行系统中的过滤器（包括各类通风空调系统、除尘系统及工艺气体净化系统中的过滤器）取出可清洗过滤介质样品的方法，以及对这些样品进行实验室性能试验的方法。标准适用于可清洗的（即可通过物理方式再生后重复使用的）过滤介质，且这些介质在取出前已在实际系统中运行一定时间并积累了相当的容尘量。对于未使用过的新介质，其性能评价应参照其他相关标准或产品规范执行，不在本标准适用范围内。（二）规范性引用文件标准正文引用了多项ISO标准作为规范性引用文件，主要包括气溶胶发生与测量、压差测量、流量测量、温湿度测量等方面的基础标准，以及空气过滤器试验方法相关标准。这些引用文件为本标准的实施提供了必要的技术基础和方法支撑。（三）术语和定义标准对以下关键术语进行了明确定义：-可清洗过滤介质（cleanablefiltermedia）：可通过清洗操作去除大部分截留颗粒物并恢复相当部分过滤性能、以供再次使用的过滤介质。-运行系统（systeminoperation）：正在按照设计工况运行的过滤系统，过滤器已投入实际使用并承担过滤任务的状态。-样品（sample）：按照标准规定的取样方法从过滤器过滤介质中取出的、用于试验的代表性部分。-清洗（cleaning）：采用规定的物理方法（如反吹、水洗、振动等）处理过滤介质以去除其所截留颗粒物的过程。-终阻力（finalpressuredrop）：试验中规定的、达到后即终止试验的过滤器阻力上限值。（四）取样方法取样是影响试验结果有效性的首要环节。标准从以下几方面对取样方法进行了详细规定：取样安全准备。鉴于运行系统中过滤介质表面可能富集大量粉尘，部分粉尘可能含有有害成分，标准要求取样操作人员佩戴适当的个人防护装备，并在取样前对系统进行必要的停机或旁路切换操作，确保取样过程安全可控。取样工具与设备。标准规定了取样所需的主要工具，包括：适用于裁剪或切割过滤介质的专用刀具、样品密封包装袋、标签及记录表格、测量样品尺寸的量具等。对于刚性或半刚性过滤介质，还需配备专用的取样钻头或切割模板。取样位置选择。由于过滤器截面上的气流速度和粉尘负荷分布往往存在不均匀性，标准要求取样位置应覆盖过滤器进口面、出口面及中部区域，并考虑粉尘沉积最严重部位和较洁净部位，以获取具有代表性的样品。具体取样点数根据过滤器尺寸大小而定，通常不少于3个取样点。取样数量与样品尺寸。标准规定从同一过滤器取出的试验样品数量不少于3个，每个样品尺寸应满足后续试验装置对试样安装尺寸的要求。样品应从过滤介质的不同位置采样，以保证试验结果能反映整个过滤器的平均性能水平。取样操作步骤。标准详细规定了从过滤器中取出介质的操作流程，包括：标记取样区域、切割介质、小心取出样品避免扰动已沉积颗粒物、立即密封包装以防止样品在运输过程中受到污染或颗粒物脱落等。每一件样品均应附有唯一的标识信息，记录取样位置、取样日期及过滤器运行工况等背景数据。取样记录。标准要求取样过程中应形成完整的记录文件，包括取样人员信息、取样时间、过滤器及其所在系统的基本信息、取样位置示意图、目测观察到的介质状况描述等，以确保溯源性和数据的完整性。（五）试验方法试验原理与试验装置。标准推荐的试验装置主要包括风道系统、气溶胶发生器、上下游采样装置、压差计、流量计和温湿度计等。风道系统应能使试验气流均匀通过安装于标准风道中的试验样品，试验段截面尺寸与样品安装尺寸相匹配。气溶胶发生器应能稳定发生规定粒径分布和浓度的试验气溶胶。试验条件。标准规定了试验过程中的关键参数，包括：试验风量（以过滤介质面风速计，通常设定为与设计工况一致或与产品标识工况一致）、试验气溶胶（推荐使用ISO12103-1规定的标准试验粉尘）、试验温湿度条件、压差测量精度要求等。这些条件的统一规定为不同实验室间结果的比对提供了前提。试验程序。试验过程分为两个主要阶段：第一，初始性能测试阶段，对取样得到的过滤介质样品在规定的试验条件下测量初始阻力、初始效率等性能参数；第二，加灰—清洗循环试验阶段，将样品在加载试验粉尘至规定终阻力后，按照标准规定的清洗方法（水洗法或反吹法）对样品实施清洗，然后再一次测定其性能参数，如此重复进行若干次（通常不少于5次），以评价介质在多次使用—清洗循环过程中的性能演变趋势和可持续使用能力。结果表达。标准规定试验结果应以清洗前后过滤效率、阻力特性、容尘量、清洗后性能恢复率等指标进行综合表达。所有试验数据应记录于标准化的报告格式中，注明试验条件、样品信息和分析方法，以便于各方对结果进行解读与比较。四、标准主要起草单位与组织介绍ISO22031:2021的制定汇聚了来自多个国家的标准化专家和行业技术力量，其中德国标准化协会（DIN）在标准编制过程中发挥了主导性的技术支撑作用。德国作为全球过滤技术研发和制造强国，拥有诸多国际知名的过滤器及过滤介质制造商和科研机构，其在可清洗过滤介质领域积累了丰富的工程经验和大量的试验数据，为标准关键参数的确定提供了坚实的技术基础。此外，来自美国、日本、中国、瑞典等国家的标准化机构和行业专家也积极参与了标准的起草和评审工作。各方专家从不同应用场景出发，对标准的适用范围、技术指标和操作细节提出了多元化视角的修改建议，通过充分的国际协商和利益平衡，最终形成了兼顾各方诉求、具有广泛适用性的国际标准文本。五、标准实施的意义与展望（一）预期效益分析ISO22031:2021的实施将在多个维度产生积极的综合效益：在技术层面，标准统一了可清洗过滤介质取样和试验的技术要求，有助于科研机构、制造商和检测实验室之间共享可靠的测试数据，促进过滤介质性能研究和测试技术的深入发展。在产业层面，标准为可清洗过滤器产品的质量分级、性能宣称和国际贸易提供了共同的技术依据，有助于规范市场竞争秩序，推动行业整体质量水平提升。在应用层面，工程设计单位和最终用户可依据标准方法获取可清洗过滤器的真实性能参数，在系统设计、设备选型、运行维护和更换周期确定等关键环节做出更为科学的决策，从而实现运行成本与空气品质之间的合理平衡。在环境层面，标准的推广将鼓励更多用户采用可清洗过滤器替代一次性过滤器，有效减少废弃过滤器的固废产生量和资源消耗，契合全球绿色低碳循环发展的大趋势。（二）未来展望随着ISO22031:2021的发布实施，可清洗过滤介质性能评价体系将在全球范围内逐步统一。面向未来，以下几个方向值得重点关注：1.ISO22031有望与ISO16890等空气过滤器分级标准体系在术语和方法层面实现更加深入的融合与互认。2.随着物联网和智能传感技术的快速发展，在线监测与离线取样试验相结合将成为过滤介质性能评价的新趋势。3.针对不同行业应用场景（如高温烟气过滤、腐蚀性气体过滤等）的特殊要求，未来可能发展出更具针对性的专用取样与试验方法。4.中国作为全球最大的过滤器生产国和消费市场之一，应积极推动该国际标准在我国的转化应用，结合国内实际尽快转化为国家标准或行业标准，并鼓励国内检测机构积极参与国际实验室间比对，提高我国在过滤器国际标准化领域的话语权和影响力。六、结论ISO22031:2021《运行系统过滤器中可清洗过滤介质的取样和试验方法》是国际标准化组织发布的首部针对可清洗过滤介质在役取样与性能试验的技术标准。该标准系统解决了从运行系统中代表性取样以及实验室性能评价方法两个关键技术问题，填补了可清洗过滤介质国际标准体系的空白。标准的发布实施为规范可清洗过滤器市场、便利国际贸易、支撑质量认证和推动绿色可持续发展提供了重要的技术基础。未来，随着标准在全球范围内的推广应用和持续修订完善，其将在促进过滤技术进步、推动行业健康发展和保护人员健康与环境安全方面发挥日益重要的作用。建议国内相关技术委员会和行业组织加快该标准的转化进程，同步开展配套的验证试验和技术培训工作，确保标准在我国的有效实施。参考文献[1]ISO22031:2021,Samplingandtestmethodforcleanablefiltermediatakenfromfiltersofsystemsinoperation[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2021.[2]ISO16890-1:2016,Airfiltersforge