多种空气净化器对室内颗粒物净化效果研究

张蓓，相海恩，郝盼盼，肖军

（国家环保产品质量监督检验中心，石家庄 050091）

多种空气净化器对室内颗粒物净化效果研究

张蓓，相海恩，郝盼盼，肖军

（国家环保产品质量监督检验中心，石家庄 050091）

利用环境试验舱模拟稳定的环境条件，以香烟烟雾为颗粒物目标污染物，对选取的16种空气净化器进行测试，计算空气净化器对颗粒物的洁净空气量和净化能效。结果表明采用HEPA集成活性碳纤维的空气净化器的CADR（洁净空气量）平均值明显高于采用活性炭+HEPA和采用静电除尘的空气净化器洁净空气量的平均值。采用静电除尘的空气净化器的颗粒物能效明显高于采用HEPA集成活性碳纤维和活性炭+HEPA的空气净化器。当CADR数值接近时，采用HEPA集成活性碳纤维的空气净化器的颗粒物净化能效高于采用活性炭+HEPA的空气净化器。

空气净化器；颗粒物；洁净空气量；HEPA集成活性碳纤维过滤器；活性炭过滤器；HEPA过滤器；静电除尘过滤器

1 引言

近年来，我国中东部地区频发严重的雾霾污染天气。雾霾发生时空气中的颗粒物，特别是PM2.5浓度升高，大量颗粒物悬浮在空气中，由此引起的室内空气质量问题已成为人们关注的焦点，室内空气污染治理呈现出巨大的社会需求，将空气净化器产业推向了高峰。在室内使用空气净化器去除空气中的颗粒物等污染物，对人体健康起到重要的保护作用，各种类型的空气净化器已成为家庭必备电器。

空气净化器的净化性能与其使用的过滤器直接相关，提高空气净化器中污染空气与过滤器的接触面积和时间，从而提高净化性能和效率，合理的设计还可以降低运行能耗，提高颗粒物净化能效[1]。市场上现有的空气净化器的颗粒物过滤器主要有初效过滤网、活性炭过滤器、HEPA过滤器、HEPA集成活性碳纤维过滤器和静电除尘过滤器等。

洁净空气量（CADR）是空气净化器在额定状态和规定的试验条件下，针对目标污染物（颗粒物和气态污染物）净化能力的参数，表示空气净化器提供洁净空气的速率，是评价空气净化器质量优劣的重要参考指标。本研究依据最新颁布的国家标准《空气净化器》（GB/T 18801-2015），对目前市场上常见品牌不同过滤器的室内空气净化器的洁净空气量进行测试，分析不同过滤器对CADR和颗粒物净化能效的影响，从而对空气净化器进行客观评价，为消费者的选购提供参考。

2 测试样品与方法

2.1 测试样品

通过市场调研，随机选购16种空气净化器产品，涵盖销售量大、市场份额占有率高的不同价格区间的空气净化器。所选取的空气净化器采用的过滤技术包括了目前较为常用的初效过滤网、活性炭过滤器、HEPA过滤器、HEPA集成活性碳纤维过滤器和静电除尘过滤器，同一台空气净化器中可能采用1～3种过滤器。

2.2 方法

2.2.1 测试条件

空气净化器的测试依据国家标准《空气净化器》（GB/T 18801-2015）的规定在30m3试验舱中进行，测试环境温度为（25±2）℃，相对湿度为（50±10）%[2]。

2.2.2 测试仪器

30m3环境试验舱（南京拓展科技有限公司）；颗粒物发生器（清华大学建筑技术科学院TH-PM-1/2）；激光尘埃粒子计数器，测试粒径范围为0.3～10μm，仪器量程为3.5万个/L；稀释器（自制，稀释倍数为100倍）；采样泵（BX2400）；功率测试仪（PA3000）；标准颗粒物污染物：香烟烟雾（红塔山牌经典150），焦油含量为8mg/支（以0.3μm以上的颗粒物总数表示）。

2.2.3 测试方法、测试条件和数据分析

测试方法、测试条件和数据分析依照《空气净化器》（GB/T 18801-2015）进行。

3 结果分析

下表显示，采用不同过滤技术的空气净化器对颗粒物的净化效果有差异。

采用同一过滤技术的空气净化器对颗粒物的净化效果也有差异。采用复合过滤技术的空气净化器对颗粒物的净化效果不一定大于采用单一技术的空气净化器。初效过滤网对CADR影响不明显，故在后续讨论中不考虑。

空气净化器的洁净空气量和颗粒物净化能效见图1。

图1 空气净化器的洁净空气量和颗粒物净化能效

4 讨论

由于初效过滤主要是捕捉空气中5μm以上的尘埃粒子，《空气净化器标准》（GB/T 18801-2008）主要是衡量直径0.3～3.0μm的颗粒总数量，直径在3.0μm以上的颗粒数量太少，基本可以忽略，所以不考虑初效过滤对洁净空气量的影响。

4.1 活性炭滤层集成方式对洁净空气量的影响

采用HEPA集成活性碳纤维的空气净化器的洁净空气量明显高于采用活性炭+HEPA的空气净化器。分析其原因，HEPA复合活性碳纤维为高分子材料与活性碳纤维热熔复合，是具有超微粒子、不规则结构和纳米空间混合的体系[3]。在直径为10～30nm的纤维表面，分布着半径为2nm左右的纳米微孔，与被吸附物接触面积非常大[4]。从图2、图3活性碳纤维与活性炭颗粒的结构模型可看出，活性碳纤维微孔的孔径小而均匀，吸附材料得以充分利用，具有纤维、毡、布和纸等各种纤细的表面，孔隙直接开口在纤维表面，其吸附质到达吸附位的扩散路径短，吸附效果明显高于活性炭。

表中编号9采用HEPA集成活性碳纤维的空气净化器的洁净空气量为419.2m3/h，颗粒物净化能效为9.085m3/W·h；表中编号5采用HEPA和活性炭两个过滤器叠加的空气净化器的洁净空气量为412.2m3/h，颗粒物净化能效为5.572m3/W·h。从以上数据可看出当洁净空气量数值接近时，采用HEPA集成活性碳纤维的空气净化器的颗粒物净化能效高于采用活性炭+HEPA的空气净化器。

图2 活性碳纤维

图3 活性炭颗粒

4.2 静电除尘吸附与HEPA集成活性碳纤维对洁净空气量的影响

单独采用静电除尘吸附的空气净化器的洁净空气量平均值在300m3/h左右，平均颗粒物净化能效高于采用HEPA集成活性碳纤维和活性炭+HEPA的空气净化器。本次测试仅有一台空气净化器采用静电除尘吸附+HEPA集成活性碳纤维的过滤技术，其洁净空气量为505.6m3/h，比单独采用静电除尘过滤器的空气净化器的洁净空气量有显著提高，但又低于单独采用HEPA集成活性碳纤维过滤器的平均值529.3m3/h，推测可能为采用静电除尘过滤器后使风阻变大，导致污染空气经过HEPA集成活性碳纤维过滤器时速率变缓，过滤效果下降，因为数据不够充分，需进行深入研究。

综上所述，采用HEPA集成活性碳纤维的空气净化器的洁净空气量平均值为529.3m3/h，明显高于采用活性炭+HEPA的空气净化器的平均值（363.3m3/h）和采用静电除尘的空气净化器的洁净空气量的平均值（344.1m3/h）。采用静电除尘的空气净化器的颗粒物净化能效明显高于采用HEPA集成活性碳纤维和活性炭+HEPA的空气净化器。当洁净空气量数值接近时，采用HEPA集成活性碳纤维的空气净化器的颗粒物净化能效高于采用活性炭+HEPA的空气净化器。

[1] 涂光备.制药工业的洁净与空调[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[2] GB/T 18801-2015，空气净化器[S].

[3] 荣海琴.改性PAN-ACFs对甲醛吸附性能的初步研究[J].新型炭材料，2001，16（1）.

[4] 王雨群，贾祥焱，张云龙.ACF酶催化空气净化材料的合成及甲醛降解机理[J].南京理工大学学报，2006，30（1）.

Study on Purification Impact of Various Air Purifiers on Indoor Particulate Matter

ZHANG Bei, XIANG Hai-en, HAO Pan-pan, XIAO Jun
(China National Center for Quality Supervision and Test of Environmental Protection Products, Shijiazhuang 050091, China)

By using the environmental test chamber to simulate the stable environmental conditions and by taking the cigarette smoke as a target pollutant of particulates, the paper selects 16 kinds of air purifiers and makes tests, and calculates the clean air volume and purifying energy efficiency of the air purifier.

air purifier; particulate matter; clean air volume; HEPA integrated activated carbon fiber filter; activated carbon filter; HEPA filter; electrostatic dust filter

X511 文献标志码：A 文章编号：1006-5377（2017）09-0056-03