空氣凈化器性能試驗艙的計量和應用

近幾年來, 由于大氣環境等污染引發的人們對室內空氣質量的擔憂, 已成為社會關注的熱點問題。在此背景下，空氣凈化器產品及市場得以迅速發展，對于其性能的檢測無疑是一項重點工作。試驗艙是通過測定試驗樣機的潔凈空氣量和累積凈化量來評價產品的凈化性能，在生產企業和檢測機構得以廣泛應用，因此對試驗艙的計量尤為重要。

有些檢測機構將試驗艙作為一種產品，僅測試其氣密性和混合度，出具檢測報告，這是一種不科學不合理的測試行為，不能準確可靠的對試驗艙進行量值溯源。試驗艙作為一種專用計量器具，應由國家法定計量機構或計量授權機構依據計量檢定規程或校準規范進行量值溯源，出具檢定證書或校準證書。

計量是利用技術和法制手段來實現單位統一、量值準確可靠的活動。計量工作的目的是為測量的準確提供可靠的保證，確保國家計量單位制度的統一和全國量值的準確可靠。計量為測量提供了保障，而測量促進著質量的提升。試驗艙是用于測定空氣凈化器對空氣中目標污染物去除能力的限定空間裝置，是由艙體、清潔空氣供給系統、溫濕度控制系統、空氣采樣系統、污染源發生裝置及數據監控系統等組成。試驗艙是一種非標定制測試裝置，生產廠家和檢測機構對試驗艙的結構和技術參數沒有統一的標準，導致計量檢測過程中校準項目不完整、校準方法不統一、數據處理不一致，測量結果不能準確有效的溯源。

根據工信部下發的《工業和信息化部辦公廳關于印發2016年行業計量技術規范制修訂計劃的通知》（工信廳科[2016]146號），由中國家用電器研究院起草制定的JJF(輕工)102-2018《 空氣凈化器性能試驗艙校準規范》，于2018 年12 月1 日正式實施。本規范明確提出了試驗艙艙內尺寸、換氣次數、混合度、回收率、本底濃度等計量參數的技術要求，詳細講述了計量參數的校準方法和數據處理過程，并對主要計量參數進行了不確定度評定。本規范的實施填補了空凈產品試驗艙性能檢測的空白，進一步規范了艙體結構、校準項目、校準方法和數據處理等，為生產企業和檢測機構提供了統一的評判標準，為空凈產品性能檢測量值溯源的準確可靠提供了保障。

圖1 和圖2 是根據JJF( 輕工)102-2018《空氣凈化器性能試驗艙校準規范》設計建造的30 m3 試驗艙和3 m3 試驗艙，用于測定空氣凈化器對顆粒物和氣態污染物的去除能力。

圖1 30 m3 試驗艙

圖2 3 m3 試驗艙

2.1 主要計量參數

（1）試驗艙容積：試驗艙內長、寬、高的乘積，其長、寬、高尺寸最大允許誤差應小于±1%。試驗艙的結構尺寸參見表1。

（2）試驗艙內溫濕度：溫度最大允許誤差應小于±2 ℃；濕度最大允許誤差應小于±5%RH。

（3）換氣次數：單位時間內由試驗艙外進入到試驗艙內的空氣總量與艙內空氣總量之比，換氣次數應不大于0.05 h^-1。

（4）混合度：試驗艙內空氣污染物的混合程度，混合度應大于80%。

（5）回收率：一定時間內測得的試驗艙內目標氣態污染物的質量與進入試驗艙相應氣態污染物的質量的比值，回收率應不低于80%。

（6）本底濃度：使用潔凈空氣為載體，空載時試驗艙內目標污染物的濃度。對顆粒物試驗，粒徑0.3 μm 以上粒子數應不大于1 000 個/L；對氣態污染物試驗，甲醛、甲苯、TVOC的濃度應不大于GB/T 18883—2002 《室內空氣質量標準》對應限值的50%，同時要還滿足顆粒物試驗的要求。

2.2 校準方法

（1）尺寸：直接測量試驗艙內所有長、寬、高的幾何尺寸，計算測量偏差；

（2） 溫濕度： 試驗艙達到設定溫濕度后， 穩定運行30min，用溫度計和濕度計直接測量；

（3）換氣次數：用二氧化碳作為示蹤氣體，向試驗艙內注入一定量的二氧化碳，充分攪拌，待其混合均勻后，測定二氧化碳初始濃度，每5 min 采樣1 次，連續采樣1 h，二氧化碳的濃度隨時間的變化的衰減常數即為換氣次數，用式（1）表示：

式中：

c_t——在時間t 時的二氧化碳濃度，mg/ m3；

c₀——在t=0 時的二氧化碳初始濃度，mg/ m3；

K——衰減常數，h^-1；

t——時間，h。

（4）混合度：用二氧化碳作為示蹤氣體，持續向送風口處注入二氧化碳，使送風道二氧化碳濃度穩定為2 000 ～ 4 000mg/m3，在排風口處同時監測二氧化碳濃度，混合度（）用式（2）表示：

式中：

——混合度，%；

tn——試驗艙一次換氣所需要的時間（即60/N），為2h；

c_m(t )——排風口處監測的二氧化碳（CO₂）氣體濃度，mg/ m3；

c(t )——完全混合情況下，排風口處二氧化碳（CO₂）濃度理論值，mg/m3；

c_inlet——送風口處的CO²濃度，mg/m³；

c₁——試驗艙內在測試0 時刻的本底濃度，mg/m³；

K₀——混合度試驗過程中設定的換氣次數， 0.5 h^-1；

t——時間，h。

（5）回收率：向試驗艙中分別通入定量的污染物（甲苯、正十二烷、四苯基環己烯），艙內理論濃度（2.0±0.2）mg/m3。污染物采用艙內直接揮發法，揮發設備的溫度范圍200 ～ 300 ℃，揮發的同時開啟攪拌風扇，60 min 后測試污染物終止濃度，回收率用式（3）表示：

式中：

R——回收率，%；

c₂——初始理論濃度，mg/m3；

c₃——終止濃度，mg/m3。

（6）本底濃度：測試時，試驗艙應密閉2h，密閉過程中要保持攪拌風扇開啟狀態，采樣點的位置與凈化器實際測試方法中測點位置保持一致，每15 min 采樣一次，連續采樣3 次，計算平均值。

試驗艙應定期清洗，若使用頻繁，應至少每周清洗一次。另外，試驗艙更換測試污染物時，要提前清洗。試驗艙可以通過以下方式進行清潔：移除密封圈，用堿清潔劑來清洗艙內部件和墻壁，然后用清水來沖洗，最后可以通過空調系統升溫將艙體吹干或自然晾干。試驗艙清洗完成后，要進行一次本底濃度測試，試驗結果并滿足3.1.6 的要求。

試驗艙是空氣凈化器性能測試的專用計量器具，應依據JJF(輕工)102-2018《 空氣凈化器性能試驗艙校準規范》的要求，對艙內尺寸、換氣次數、混合度、回收率、本底濃度等計量參數進行校準。

中國家用電器研究院校準實驗室（國家家用電器計量站），是經國家質量監督檢驗檢疫總局批準設立并授權的，從事家用電器領域專業計量校準的計量機構，本中心于2009 年通過了中國合格評定國家認可委員會（CNAS）的認可，證書號為（No.CNAS L3984）。中國家用電器研究院作為JJF（輕工）102-2018《空氣凈化器性能試驗艙校準規范》的第一起草單位，率先開展試驗艙的計量校準工作，得到同行的高度認可。

參考文獻

[1] JJF（輕工）102-2018 空氣凈化器性能試驗艙校準規范[S].

[2] GB/T 18801-2015 空氣凈化器[S].

[3] GB/T 18883-2002 室內空氣質量標準[S].