浅谈汽车座舱环境气溶胶防护

顾娟 唐振华

摘 要：本文基于汽车空调滤芯CN95认证技术要求解读，对比分析了CN95与N95/KN95的差异，并探讨了汽车座舱环境气溶胶/颗粒物过滤防护能力的评价维度，旨在指导整车正向设计开发以提升座舱环境的健康环保性。

关键词：CN95;N95/KN95;座舱环境;气溶胶防护

1 引言

2020年一场突如其来的新型冠状病毒疫情引发了社会大众对于健康的强烈关注，也触发了各行各业围绕健康为主题进行革命性的产业变革。汽车作为广大消费者常用的交通工具，使用频率高、流动性大，在电动化、网联化、智能化、共享化的发展方向基础之上，汽车企业纷纷致力于提升车内驾乘者健康安全的新技术研发，如车规级CN95滤芯、紫外/电场杀菌、抗菌/防过敏材料、车载香氛系统、健康监测系统、生命体遗留报警系统等，旨在为消费者开发高环保性、低散发性、无菌化、自洁净的汽车移动空间，助力绿色健康出行。

疫情当下，病毒主要以飞沫为载体传播的特质致使佩戴N95/KN95级口罩出门已是公众常态，为了提升汽车驾乘空间防护微小颗粒物/气溶胶的性能，各主流车企均启动了”N95”过滤级别的专项技术开发并快速应用量产，相当于给汽车带上了一个车规级的N95口罩。然而不论是N95还是KN95均是口罩技术认证等级，无法直接应用于汽车，为了对汽车空调滤芯进行过滤等级认证，指导消费者甄别产品优劣，中国汽车技术研究中心旗下华城认证推出了国内首个车规级汽车空调滤清器过滤效率认证（以下简称“CN95认证”），本文基于汽车空调滤芯CN95认证技术要求解读，探讨汽车座舱气溶胶/颗粒物过滤防护能力评价的其他技术考量维度，旨在指导对应的研发设计以提升座舱环境的健康环保性。

2 CN95认证解读

CN95认证是针对汽车空调滤清器的自愿性产品认证，属于零部件级别认证，认证依据的标准为GB/T 32085.1-2015《汽车 空调滤清器 第1部分：粉尘过滤测试》[1]、VDA270-2018《汽车内饰材料气味散发性要求》[2]及QC/T 998-2015《汽车空调滤清器技术条件》[3]，认证型式试验包括的验证项目、测试方法具体如表1所示[4]。

CN95认证按照“分级过滤效率”的测试结果，对空调滤清器过滤等级的评价按照表2执行。

CN95认证采取“文件评审+型式试验+获证后监督”的认可模式，文件评审主要审查产品生产企业是否按照ISO9001：2015《质量管理体系要求》[5]制定质量体系文件，实施并持续保持其质量管理体系以确保认证产品持续满足认证要求，获证后监督主要是采用质量管理体系文件复查、工厂检查、产品抽样检查等方式对生产企业进行监督检查，以保证其生产的产品持续符合相关认证的要求。CN95认证证书的有效期为3年，要求监督检查的频次是12个月/次。

3 CN95认证与N95、KN95差异

实际在使用CN95概念时，需充分了解车规级空调滤清器CN95过滤效率与呼吸防护行业N95，KN95过滤效率的差异，避免混淆造成技术误解影响企业形象。CN95/KN95/N95三者的主要差异点体现为：

（1）认证对象不同：CN95认证对象为汽车空调滤清器，而KN95、N95认证对象为自吸过滤式防颗粒物过滤器;

（2）概念不同：CN95此处的CN无具体概念，KN95的KN指适用于过滤非油性颗粒物的自吸式过滤器器，N95的N同KN基本一致，指不适用于油性颗粒;

（3）认证性质不同：CN95认证规则是中国汽车技术研究中心旗下华城认证制定的，属于自愿性认证，“N95”认证是美国国家职业安全卫生研究所（NIOSH）针对防颗粒物呼吸过滤器的认证，N95是其中的一种等级，属于强制性认证;”KN95“认证是依据国标GB 2626-2006《呼吸防护用品  自吸过滤式防颗粒无呼吸器》[6]对口罩等呼吸用品进行过滤等级认证，KN95是一种等级，属于强制性认证;

（4）过滤效率测试的物质不同：具体参见表3，通过对比可以发现，KN95/N95过滤效率测试条件较CN95更严苛。由于不同于口罩等一次性或可更换性个人呼吸防护用品的随弃性，空调滤清器除了要考虑过滤效率外，还需要考虑使用寿命及客户使用感受相关性能，如容尘量（储灰量）、压力降等，因此上述性能的平衡势必会致使过滤效率无法等同KN95/N95。

4 整车座舱环境气溶胶/颗粒物过滤防护能力

CN95认证的推出带动了汽车行业空调滤清器过滤效率的显著提升，吉利、北汽、VOLVO、上汽等汽車企业均已经成功开发出满足CN95认证等级的量产产品，及时为消费者的呼吸健康筑起了一道安全防线。然而实际汽车座舱环境中的空气并非全部来自于经过空调过滤器过滤的外界空气，车门窗开启过程或乘员舱出现密封性不佳时均会引入外界未经过过滤的空气，因此整车座舱环境对颗粒物/气溶胶防护水平取决于三个方面：（1）空气过滤器的过滤效率;（2）空调净化系统对颗粒物的清洁能力;（3）整车的密封性。

第一项空调滤清器的过滤效率考察内容同CN95认证及QC/T998，第二项空调净化系统对颗粒物的清洁能力主要评估车内空气净化系统对因开关车门车窗或抽烟等而进入驾驶舱颗粒物的净化能力和净化速率，该项可以参考GB/T 18801-2015《空气净化器》[7]附录B“颗粒物的洁净空气量试验方法”进行测试，因为考虑最严苛的内循环状态，空调净化系统类似于车载空气净化器，考察其能否对外界引入的污染空气进行快速净化确保座舱清洁环境。颗粒物净化能力（洁净空气量CRDR）测试原理：在3m3环境舱中通入一定浓度（t=0时刻颗粒物的粒子浓度为2*106个/L～2*107个/L）的0.3?m以上的颗粒（以香烟烟雾模拟颗粒物污染物），开启空调内循环最大风量模式测试颗粒物总衰减常数KT（min-1），最终CADR（m3/h）=60*（KT-KN）*V，KN为自然衰减常数，V为试验箱容积。净化速率=（初始浓度-测量浓度）/初始浓度*100%，颗粒物浓度采用激光尘埃粒子计数器测量。图1列出了车型A/B/C空调主机的CADR值&净化速率曲线，可见3min时颗粒物净化速率均达到99.9%以上，且CADR值均超过了400m3/h，超过了国内外主流家用空气净化器的水平[8]。

整车气密性主要评估车外污染空气泄露进入驾驶舱的风险，建议分为2个维度考量，一是正压气密性，即在车辆空调进风口、泄压阀保持密闭的状态下，往车内施加一定强度的正压力，以恒定时间压力的衰减量表征氣密性，用以评价乘员舱是否存在明显泄露及整体气密性状态;另一个维度是微正压气密性，用以评估空调开启情况下车内是否存在一定程度的微正压，控制车外空气泄露进封闭驾驶舱的风险。微正压测试是开启车内空调，测试车内外压差。车辆在外循环状态，开启鼓风机后，空气从车外被吸入车内，车内空气除了小部分通过车门及窗户的缝隙泄漏外，其他通过位于乘员舱后部的排气口排出，而排气口有单向阀片，需要车内压力高于车外压力时才能将阀片打开，因此开启空调外循环的情况下只要整车气密性性能好车内应处于微正压状态。图2展示了某车型不同风量下的车内静压值，可见空调鼓风机档位越高车内压力越高。

5 结语

CN95认证推动了汽车行业空调滤清器过滤效率的整体提升，空调滤清器在设计时除了考虑过滤效率外还需要平衡容尘量、压力降等影响使用寿命及客户使用感受的技术参数，因此CN95过滤效率的测试条件弱于N95/KN95。整车级别座舱环境气溶胶/颗粒物防护能力除了受空调滤清器过滤效率影响外，还受空调系统对颗粒物的净化能力及整车的密封性影响，建议车辆正向设计开发过程应综合考虑以上因素才能助力最终整车座舱环境高过滤防护能力的实现，提升驾乘健康水平。

参考文献：

[1]GB/T 32085.1-2015《汽车 空调滤清器 第1部分：粉尘过滤测试》[S].中华人民共和国国家标准，2015.

[2]VDA270-2018《汽车内饰材料气味散发性要求》[S]. 德国汽车工业协会，2018.

[3]QC/T 998-2015《汽车空调滤清器技术条件》[S]. 中华人民共和国汽车行业标准，2015.

[4]CAC-PV18-019：2020 《CATARC标志认证实施规则-汽车空调滤清器过滤等级》[S]. 中汽研华诚认证（天津）有限公司，2020.

[5]ISO9001：2015《质量管理体系要求》[S]. ISO标准，2015.

[6]GB 2626-2006《呼吸防护用品  自吸过滤式防颗粒无呼吸器》[S]. 中华人民共和国国家标准，2006.

[7]GB/T 18801-2015《空气净化器》[S]. 中华人民共和国国家标准，2015.

[8]中标能效（科技）有限公司. 6款空气净化器综合评测[J]. 电器，2016（6）：76-78.