沈 浩

（上海市计量测试技术研究院，上海 201103）

1 引言

1.1 空气净化器颗粒物洁净空气量测试方法的现状

空气净化器是一种环保和健康功能的电器产品，主要功能是去除室内空气中的颗粒物、气态污染物和微生物等污染物，广泛应用于美国、中国、日本、韩国、加拿大、英国、德国、法国和意大利等国家。为了表示和评估空气净化器的净化能力，美国家用电器制造商协会首先提出了洁净空气量（CADR）和测试方法，并制定了美国国家标准ANSI/AHAM AC-1《便携家用电动式空气净化器的性能测试方法》，之后国际上大多数空气净化器消费国都以此为基础，陆续制定了标准。

在现行有效的标准中，我国国家标准GB/T 18801-2022《空气净化器》、日本电机工业协会标准JEM 1467：2015《家庭用空气净化机》、韩国空气净化协会标准SPS-KACA 002-0132：2018《室内空气净化器》和加拿大国家标准NRCC-54013-2020《便携式空气净化器测试方法》已直接或调整后采用了颗粒物洁净空气量指标，作为评价空气净化器颗粒物净化能力的基准，但各国标准中具体的试验方法仍存在一定程度的差异。

我国国家标准GB/T 18801-2015《空气净化器》在国际上属于领先地位，国际电工协会（IEC）以此为蓝本制定并发布了国际标准IEC 63086-1：2020《家用和类似用途空气净化器 性能测试方法 第1部分：通用要求》。现行的GB/T 18801-2022中颗粒物洁净空气量试验方法与GB/T 18801-2015相比，除结构调整和编辑性修改外，主要技术内容未发生实质性变化。目前，该方法作为开展空气净化器颗粒物洁净空气量的主要测试方法，具有良好的适应性。

1.2 不同颗粒物洁净空气量测试方法中颗粒物发生源的比较

对比国内外空气净化器主要标准发现，不同颗粒物洁净空气量测试方法在颗粒物种类、发生方法和测试粒径范围上存在明显差异如下表1。

表1 颗粒物发生源差异表

从上表中可以看出，各标准对颗粒物测量粒径范围做了明确要求，但考虑到目前颗粒物发生法实际能模拟的粒径多小于1 µm，而GB/T 18801-2022中细颗粒定义为环境空气中空气动力学当量直径小于或等于2.5 µm的颗粒物。因此，文章采用氯化钾气溶胶发生法发生粒径在0.3 µm以上的氯化钾颗粒，作为颗粒物洁净空气量测试的颗粒物来源，并探讨其可行性。

2 试验方法

2.1 试验方法简介

洁净空气量是衡量空气净化器提供洁净空气的速率，即空气净化器运行时测试舱中污染物浓度的降低速率，减去空气净化器停止运行时污染物浓度的自然衰减速率后，乘以测试舱的体积。洁净空气量也是评价空气净化器整体净化性能的指标，与空气运动或任何特定颗粒去除方法的特性并没有线性关系。洁净空气量的应用可以消除采用不同工作方式和技术原理的空气净化器之间的差异，提供相对准确的综合性能评估，并且可以作为计算空气净化器适用面积的基础指标，具有实用性。

现行GB/T 18801-2022中颗粒物洁净空气量试验方法规定了试验一般条件、测量仪器、试验舱、待测样机、目标污染物、污染物发生、试验方法和计算等。文章采用氯化钾颗粒作为目标污染物，并按照GB/T 18801-2022附录A中的试验方法进行颗粒物洁净空气量的测试。

2.2 主要实验仪器设备与材料

2.2.1 试验舱

选用符合 QB/T 5364-2019《空气净化器测试用试验舱技术要求和评价方法》规定的30 m3试验舱。

2.2.2 氯化钾溶液和氯化钾气溶胶发生器

选用5%质量百分浓度的氯化钾溶液和喷雾式大颗粒物氯化钾气溶胶发生器。发生器的发生粒子粒径范围为0.1～3.0 µm，管道压力不小于0.5MPa，雾化空气流量范围为20～100 L/min，干燥空气流量范围为50～300 L/min，进液量为0.2～4.0 mL/min，结构示意图详见图1。

图1 氯化钾气溶胶发生器结构示意图

2.2.3 香烟和香烟烟雾发生器

选用符合 GB/T 18801-2022附录A中规定的香烟和香烟烟雾发生器。

2.2.4 颗粒物浓度测量仪器

选用美国TSI公司生产的 3340A型激光气溶胶粒径谱仪，测试粒径范围为0.09～7.5 µm（光散射粒径），粒径通道数100个（最多）。并美国TSI公司生产的3302A型气溶胶稀释器，稀释比100∶1。

2.2.5 被测空气净化器

选用3款不同规格的配置有HEPA过滤器的过滤式空气净化器。

2.3 说明数据采集及统计分析方法

2.3.1 数据采集

激光气溶胶粒径谱仪带连续记录功能，自动进行数据采集。

2.3.2 统计分析方法

文章中的试验分别在颗粒物洁净空气量约200m3/h、400 m3/h、600 m3/h各设置了10个对照组和10个试验组。其中，对照组采用香烟烟雾发生法发生颗粒物，按照GB/T 18801-2022中附录A进行洁净空气量测试；试验组采用氯化钾气溶胶发生法发生与对照组相同粒径分布和浓度的颗粒物，按照GB/T 18801-2022中附录A进行洁净空气量测试；最后采用独立样本t检验，选用α=0.05（双边）的统计显著水平，对两组数据进行差异性分析。

3 试验结果与统计分析

3.1 试验结果

颗粒物洁净空气量的试验结果汇总见下表2。

表2 测试结果汇总表

3.2 统计分析

3.2.1 方差齐性检验

采用置信度95%的F检验（单边）对试验组和对照组进行方差齐性检验。

S200，大=5.2，S200，小=5.0，S400，大=11.6，S400，小=11.3，S600，大=18.2，S600，小=15.3，可得F200=1.11，F400=1.07，F600=1.42通过查表可得F表=3.18。

试验组与对照组在颗粒物洁净空气量为200～600m3/h方差均无显著性差异。

3.2.2 差异显著性检验

首先，建立检验假设。

H0：对照组平均值等于实验组平均值

H1：对照组平均值不等于实验组平均值

然后，计算统计量，统计量结果汇总如下表3。

表3 统计量一览表

可得分别为25.9、131.0、283.3，因为根据F检验对照组与试验组的结果具有方差齐性，因此由和表3的统计量，可得t200=1.09、t400=1.61、t600=1.64。

最后，确定P值，作出判断。按照α=0.05（双边）的水准，查表可得t0.05/2，18=2.101。

t值均小于 t0.05/2，18，因此均不拒绝H0，两者差异无统计学意义。

3.3 氯化钾气溶胶发生颗粒的粒径分布探究

3.3.1 发生方法

调整氯化钾溶液的质量百分浓度为20%，并设置氯化钾气溶胶发生器的管道压力为0.5 MPa、雾化空气流量为30 L/min、干燥空气流量为200 L/min，氯化溶液进液量为2.0 mL/min后，进行氯化钾气溶胶的发生。

3.3.2 粒径分布

氯化钾气溶胶发生法采用喷雾式大粒子气溶胶发生器连续发生7次粒径分布，经统计后其统计量结果如下表4。

表4 粒径分布统计量一览表

从表4中可以看出：氯化钾气溶胶发生法可以稳定发生0.1～2.5 µm粒径的颗粒物，RSD在4.2%～11.7%之间。因此，氯化钾气溶胶作为一种粒径跨度大的颗粒物，可以成为GB/T 18801-2022中细颗粒物洁净空气量测试使用的目标污染物，存在进一步探究的可行性。

4 结语

4.1 总结文章的主要贡献和发现

在文章的测试条件下，采用氯化钾气溶胶发生法发生的颗粒物，进行洁净空气量测试的结果与依照GB/T 18801-2022中规定的香烟烟雾发生法进行的颗粒物洁净空气量测试结果无统计学差异，具有一定的可比性。同时，采用氯化钾气溶胶发生法可以稳定发生0.1～2.5 µm的颗粒物。

然而，氯化钾气溶胶发生法在颗粒物洁净空气量实际测试的应用过程中也存在一定的局限性，如粒径为1 µm以上的颗粒物占比不高。所以，可以通过进一步的实验研究和了解影响测试结果的因素，如氯化钾溶液的质量百分浓度和发生器管道压力等，从而提高方法适用性。

4.2 对未来研究方向的建议和展望

随着科学技术的不断发展，氯化钾气溶胶发生法在空气净化器检测领域的应用前景十分广阔。未来可能的发展方向包括：

技术创新：进一步研究和改进氯化钾气溶胶发生法的技术手段，提高测试的准确性和稳定性。

设备升级：研发更加高效、智能的设备，提高设备的自动化程度和测试效率。

应用拓展：将氯化钾气溶胶发生法形成测试方法，应用于不同粒径范围的测试场景。