了解ISO 16890：ePM1 / ePM2.5 /Coarse的測試方法和設備要求

在現代空氣淨化應用中，客戶越來越關注過濾器對PM2.5、PM10 等顆粒物的實際過濾能力。 ISO 16890 是目前國際主流的標準，用於評估通風用空氣過濾器對不同粒徑顆粒的質量效率。

本文將簡明介紹如何根據ISO 16890 測試ePM1、ePM2.5、ePM10 以及Coarse 等分級效率，並解析與之相關的測試粒子、粒徑分佈、數據採集方法以及設備設計要點。

為什麼從EN779 過渡到 ISO 16890？

ISO 16890 的製定不僅是為了統一國際空氣過濾器測試標準，更重要的是提升過濾器效率評價的科學性與可比性，確保結果能反映產品在真實使用中的性能。

為什麼引入IPA（異丙醇）去靜電處理？

很多現代過濾材料，特別是帶駐極電荷的無紡布，在初始狀態下效率非常高，但這種靜電捕集能力在使用過程中容易因濕度、老化或顆粒負載而衰減。為避免“虛高”的效率評價，ISO 16890 要求對樣品進行IPA 蒸汽處理，以徹底消除電荷，測得的效率即為“最低效率”。

使用“初始效率與最低效率的平均值”作為等級判定依據，可以有效：

• 反映材料真實物理性能

• 提高結果穩定性與一致性

• 保障不同類型材料的公平競爭

這也是該標準比EN779 更嚴謹、更具實際參考價值的重要體現。

傳統EN779 使用單點效率（0.4 μm）和計重效率做判定，但在實際環境中，空氣顆粒物分佈更廣。 ISO 16890 提供了更科學、接近真實的評估方式：

• 依據粒徑加權質量效率

• 與PM2.5、PM10 監測指標直接對應

• 分類更具參考意義，適用於實際環境評估

測試粒子類型：DEHS 與KCl 各有側重

ISO 16890 推薦使用兩種測試氣溶膠：

粒子源	粒徑範圍	應用
DEHS	0.3 – 1 μm	測試細顆粒物（ePM1）效率
KCl	1 – 10 μm	測試中大粒徑（ePM2.5、ePM10）效率

這種搭配有助於全面覆蓋標準中所需的0.3–10 μm 粒徑範圍。

測試粒徑分佈與設備要求

ISO 16890 要求測試覆蓋粒徑範圍為0.3–10 μm，並將其劃分為13 個標準粒徑區段，用於計算各等級效率（ePM1、ePM2.5、ePM10）的加權質量效率。這些分段如下：

序號	粒徑區間（μm）
1	0.30 – 0.40
2	0.40 – 0.55
3	0.55 – 0.70
4	0.70 – 1.00
5	1.00 – 1.30
6	1.30 – 1.60
7	1.60 – 2.20
8	2.20 – 3.00
9	3.00 – 4.00
10	4.00 – 5.50
11	5.50 – 7.00
12	7.00 – 8.50
13	8.50 – 10.00

各分級效率的粒徑範圍為：

• ePM1 ：基於0.3 – 1.0 μm 範圍內的加權效率（前4段）

• ePM2.5 ：基於0.3 – 2.5 μm 的加權效率（前7段）

• ePM10 ：基於0.3 – 10.0 μm 的完整加權效率（全部13段）

因此，粒子計數器需具備以下能力：

• 檢測範圍覆蓋0.3–10 μm

• 至少劃分為12–13 個粒徑通道，與ISO 分段一致

設備需具備自動化數據採集與轉換功能，將粒子數濃度轉換為質量濃度，並根據ISO 16890 的分佈權重進行加權處理，從而準確得出各級分級效率。

標準將0.3–10 μm 範圍劃分為12 個粒徑段，每一段都需準確測量過濾前後粒子濃度變化。計數器必須具備完整分段檢測能力，尤其是以下粒徑整段覆蓋能力：

效率等級	對應粒徑段範圍（μm）
ePM1	0.3 – 1.0
ePM2.5	0.3 – 2.5
ePM10	0.3 – 10.0

• 推薦設備：光學粒子計數器（OPC）、APS

• 要求計數通道覆蓋上述完整粒徑段，至少12段分佈，具備≥500 個粒子統計能力

• 測試方式：上下游交替採樣≥30 秒，轉換自動控制

• 數據處理：粒子數轉質量濃度，加權求得分級效率

ePMx 的計算邏輯

ePM1、ePM2.5、ePM10 的效率均基於質量加權平均：

E_i：第i 段粒徑的效率

W_i：第i 段粒徑的質量權重（由ISO 提供分佈函數）

最終等級分類依據平均效率（初始與最低效率平均值）決定。

IPA處理與最低效率/平均效率定義

過濾器中許多材料通過靜電吸附提高初始效率，但這種效應在實際使用中並不穩定。因此，ISO 16890 要求通過最嚴格的IPA 蒸汽處理去除所有靜電，以確定材料的“最低效率”：

• 最低效率：指經過IPA 靜電中和後的效率，反映物理結構捕集能力

• 初始效率：材料未經處理時的性能，可能受靜電強化

• 平均效率：二者平均值，為正式等級判定依據

例如：若初始效率為75%，最低效率為45%，則平均為60%，過濾器可歸為“ISO ePM1 60%”。

Coarse過濾器：另一種測試方法

若ePM10 效率< 50%，過濾器被歸類為“ISO Coarse”，不再基於粒徑效率，而是採用計重效率方式進行性能評估：

1. 使用ISO A2 灰塵加載樣品

2. 測試初始和終阻力點的樣品質量變化

3. 得出：計重效率與容塵量

輸出指標：

• 初始計重效率= 捕塵質量/ 餵塵總量

• 容塵量= 達到終阻力前所容納的粉塵量（g）

報告內容包含哪些核心數據？

• 初始效率、最低效率、平均效率

• 分級效率（ePM1、ePM2.5、ePM10）

• 粒徑效率分佈曲線

• 加塵曲線與壓差變化

• 對Coarse：計重效率與容塵量

測試設備的關鍵能力

一套符合ISO 16890 要求的測試設備，應具備以下核心模塊：

• 管道與風機系統：提供穩定可調的測試風量（如500–4500 m³/h），保持流速穩定性

• 油性/ 鹽性氣溶膠發生器：分別用於DEHS 與KCl 粒子的高效穩定發生，確保最大顆粒物10μmKCL粒子數量≥500/min

• 加灰系統：支持標準A2 灰塵連續加塵，集成計量稱的系統自動讀取數據並記錄。

• 粒子計數係統：支持0.3–10 μm 範圍內12段粒徑分佈採樣，符合分級測試精度要求

• 數據計算與控制系統：控制系統風機發生器啟動，聯動計數器稀釋器等工作，自動採集上下游數據，執行效率計算、平均值評估和報告生成等。

小結

ISO 16890 的出現使過濾器測試更接近實際應用場景。理解其中效率測試邏輯與方法，有助於設計更有效的產品，也能幫助客戶對測試數據有更明確的認識。

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