其他国家空气净化器适用面积计算方法解读

文中国家用电器研究院 张晓

文美的生活电器制造有限公司 曾涛

文飞利浦（中国）投资有限公司 王蔚然

美国&IEC篇

1 方法出处

ANSI/AHAM AC-1-2006 Method for Measuring Performance of Portable Household Electric Room Air Cleaners

IEC/PAS 62587-2008 Method for measuring performance of portable household electric room air cleaners

上述两个标准中的适用面积计算方法相同。其计算基础基于房间建筑结构标准，并以香烟香雾作为测试污染物（0.1μm-1.0μm）。

注：美国家用电器制造商协会Association of Home Appliance Manufacturers，简称AHAM。

国际电工委员会International Electrotechnical Commission，简称IEC。

2 洁净空气量

计算空气净化器的适用面积，必须首先讲洁净空气量（clean air delivery rate，CADR），这是净化器的核心性能参数，不随测试条件的变化而变化，代表了净化器单位时间产生的洁净空气的量。CADR是在密闭试验舱（见图1）内，用多点采样获得的数据进行数学拟合出来的。试验分两部分，一是不开启净化器时污染物的自然衰减试验，二是开启净化器时污染物的总衰减试验。试验过程中污染物浓度的变化符合指数规律，即可以用式（1）表示。

式中: Ct—— 在时间t时的浓度；

C0—— 在t=0时的初始浓度；

k —— 衰减常数，单位min-1；

t —— 时间，单位min。

对自然衰减和总衰减试验过程，分别计算衰减系数，即可求出CADR。

式中：Q——洁净空气量；

ke——总衰减常数，单位min-1；

kn——自然衰减常数，单位min-1；

V——试验舱体积。

式（2）中，可以通过改变各参数的单位，获得不同国家习惯性的CADR表示方法，比如美国用cfm（立方英尺每分钟），我国习惯用m3/h。

3 颗粒物适用面积的计算模型

室内空气的颗粒物浓度是动态变化的，是各种颗粒物发生源和去除作用相互竞争的结果。当发生源和去除作用都没有快速变化的时候，此时室内空气颗粒物浓度是一个相对的常数，即认为达到稳定状态。在这种情况下：

如果没有空气净化过程，颗粒物的去除主要通过空气流通和沉降。重排上述项目，用字母取代公式（3）中的衰减参数：

式中，

kV是空气流通导致的去除速率，单位min-1；

Kdep是沉降导致的去除速率，单位min-1；

当在下述式（5）中使用时，KAC是空气净化导致的去除速率，单位min-1。

AHAM空气净化器委员会定义的空气净化的稳定状态，是室内的颗粒物初始浓度减少至其20%或更少，换句话说，至少要达到80%的持续去除效果。在空气净化器作用的情况下，需要定义一个新的稳定状态的颗粒物浓度，CAC，即0.2×C。同样适用式（4）：

仅使用一台空气净化器的时候，因为发生量不变化，式（4）和（5）的计算结果是相同的，两个公式合并，如下：

式（6）中公式两边消掉C，重排公式，空气净化器的去除速率计算公式如下：

实际上，

式（8）和（9）中的衰减系数的不同是kAC，因此

本方法的目的是计算在空气净化器发挥最小净化性能的基础上，还能保证室内颗粒物去除80%（达到稳定状态浓度）相对应的房间尺寸。简单点说，假设天花板高度是8ft（英尺），式（8）中的房间体积参数，可以替换为房间面积A，后者比前者更通俗。

注：8ft=2.44m

图1 密闭试验舱（3.2m×3.7m×2.4m,28.5m3）

两个衰减参数都有对应的一般可接受值。在美国，典型的室内空气流通速率是1次/h，或者kV=1/60=0.01667min-1。对于香烟，AHAM根据一个独立第三方试验室提供的数据，其平均沉降速率是0.0034min-1（约5小时完全沉降1次），替换公式（11）中的相关值：

式中，A的单位是ft2（平方英尺），CADR的单位是cfm（立方英尺每分钟）。

注：1ft2=0.093m2；1cfm=1.7m3/h。

为了简化，AHAM空气净化器委员会会议上把1.557圆整为1.55，因此最终的标准计算公式为：

平方英尺＝1.55×立方英尺每分钟

注： 经过换算还可以用其他公式表述，

A(ft2)=1.55CADR(cfm)

A(ft2)=1.55CADR(ft3/min)

基于上述公式，对于CADR=50cfm的净化器可用于78ft2的房间。CADR=100的净化器可以用于156ft2（约10ft×15ft）。同样地，公式也可用于计算一个给定大小的房间或室内空间所需的CADR。例如，对于100ft2的房间所需的CADR至少是64cfm。

日本篇

文美的生活电器制造有限公司 曾涛

1 方法出处

JEM 1467-2013 Air cleaners of household and similar use家用及类似用途空气净化器

注：日本电机工业会Japanese Electrical Manufacture's Association，简称JEMA。

2 试验条件

2.1 测试对象

测试对象粉尘为香烟的烟（品牌 MILD SEVEN ORIGINAL)

注：MILD SEVEN ORIGINAL为日本烟草产业株式会社提供的产品商标名。此信息是为了方便该基准的利用者而记载的，并不是要推荐该产品。若能获得相同效果，可以使用同等的其它香烟。

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2.2 测量器

测量器使用能够测量粒径0.3μm的粉尘光散射式或压电天平式，再者，灵敏度要在0.02mg/m3以上。

2.3 试验室

试验室由为计算集尘效率的集尘能力测量室及计算过滤网耐久性的测量箱构成。

集尘能力测试室为（20-32）m3。测量室的密封度必须确保30min过后的粉尘浓度在初期粉尘浓度的80%以上。

空气净化器的设置位置为使用说明书上的指定位置。若使用说明书没有记载的情况下，如图1所示设置。台式型及台式壁挂兼用型需置于靠墙的高约70cm台面上，且要在图1进深方向的中央。落地式专用的需在靠墙的地面上。壁挂式专用的，下面需距离地面180cm。无论哪一个都是放置在图1的进深方向中央。测量粉尘浓度的位置采用距离室内中央部地面120cm的一点。

3 粉尘试验

粉尘衰减试验在集尘能力试验室进行。

（a）自然衰减试验使用图2规定的吸烟机使5根香烟同时在（6-8）min内燃烧。在使用搅拌扇达到规定的浓度（1-2）mg/m3后，停止搅拌扇的运转，测量初始浓度C01，连续测试30min（图3）。

（b）粉尘浓度衰减（开启净化器）与自然衰减试验相同，使用图2规定的吸烟机以（1-5）mg/m3冒烟后，停止搅拌扇，初始浓度为C02。测量时间t为达到初期浓度（C02）的1/3所需的时间（图4）。

4 集尘能力的计算

集尘能力通过下面公式计算：

式中，

P，集尘能力（m3/min）；

C01，自然衰减的测量开始时粉尘浓度（mg/m3）；

C02，空气净化器运转的测量开始时的粉尘浓度（mg/m3）；

C1，自然衰减的t min后的粉尘浓度（mg/m3）；

C2，空气净化器运转时的t min后的粉尘浓度（mg/m3）；

V，集尘性能测量室容积(m3)；

t，测试时间（min）。

注：集尘能力P这个参数本质上与洁净空气量（CADR）是相同的，不同的是，前者是两个数据点拟合出来的值，后者是多个数据点拟合出来的值。

5 适用面积的计算

净化器的实际使用环境与密闭试验舱差异较大，需要考虑房间的实际情况，来计算适用面积。日本国内，一般情况下，自然换气次数1次/h（0.0167次/min），日本卫生管理法规定粉尘浓度从1.25mg/m3在30min内降低到0.15mg/m3，房间高度为2.4m。

由于实际使用房间不是密闭状态，不存在自然衰减试验，只有自然通风这种换气方式，因此式（1）要进行变化。

式（2）表示，净化器除尘效果+自然通风除尘效果=房间内污染物浓度的总减少情况。其中自然通风的效果与换气次数直接相关，

式中，

a，为自然换气次数（次/min）；

V×a，为房间的自然换气量（m3/min）；

把上文中的相关参数带入式（3），可得，

式（5）中带入房间高度，即可计算面积。

式中，

A,适用面积（m2）；式（6）进行简化为，

注：

1由于日本国内习惯用榻榻米表示面积，式（7）也可以换算为榻榻米，1榻榻米=1.65m2，计算公式为A' (榻榻米)=4.7P(m3/min) 。

2若改变集尘能力P的单位，式（7）也可以换算成A(m2)=0.13P'(m3/h)。

加拿大篇

文飞利浦（中国）投资有限公司 王蔚然

1 方法出处

NRCC-54013-2011 Method for Testing Portable Air Cleaners

注：加拿大国家科学研究委员会National Research Council of Canada，简称NRCC。

加拿大国家科学研究委员会在2011年3月发布的“可移动空气净化器的测试方法”中提出的适用面积算法，和ANSI/AHAM AC-1-2006类似的假设前提，即颗粒物污染物来源在室内，室外为干净空气。但NRCC-54013在参数选择上较之以前的一些算法做了较大更新。

测试试验舱：5.0m×4.0m×2.75m（55m3）。

污染物：氯化钾或氯化钠气溶胶（0.05μm-5μm）。

2 颗粒物适用面积的计算模型

虽然洁净空气量CADR可以用于评价净化器对颗粒物的去除效果，但是仍需要在真实的使用环境中来评价净化器的效用。对于一台已经测试出具体的粗细颗粒物CADR数值的净化器，它怎样才能在加拿大居民住宅中发挥作用呢？例如，净化器的颗粒物去除速率必须能够与室内环境中的其他去除效果相抗衡，这些去除机制包括自然沉降和通风。

净化器的有效性，这个概念可以用来检验CADR值。Miller-Leiden等人在1996年定义空气净化器的有效性（ε）为：室内污染物浓度在无空气净化器时和开启空气净化器时的差值(C-CPAC)与无空气净化器时浓度(C)的比。

当该值越接近1时，表明空气净化器对污染物的去除性能就越理想。本测试方法建议在典型的加拿大房间内，空气净化器应当具有将颗粒物稳态浓度下降80%的能力。

为了达到80%的净化效果，将相关公式整理后，可以得到以下的等式：

其中，kdep和kv分别是自然沉降和通风带来的净化速率。上述公式要求空气净化器在使用时，CADR能达到4倍于自然沉降和通风共同带来的效果。

为确定空气净化器可以达到80%净化效果的房间面积，我们假设房间层高为2.4m，通风率为0.3h-1及自然沉降率为0.1h-1。把这些值代入公式（2）：

整理后可得：

应用上述公式，可知一台对于细粗颗粒物（0.1μm以上）总CADR为400m3/h的空气净化器可以净化104m2面积的区域。同样的，该公式也可以用来在已知房间面积的情况下确定空气净化器所需CADR的大小。譬如，对于一间面积为50m2的房间，所要求的空气净化器CADR应当不低于192m3/h。”