我国空气净化技术的新发展、新技术、新理念中国建筑科学研究院研究员 我国空气净化技术走过50余年历程。 空气净化也称过空气超净，在特定范围类（空气含尘浓度低到一定程度）也可专称空气洁净。在进入新世纪以来这一技术得到了新的发展。主要体现在以下 三方面：既为高新领域服务，更为广大的民生领域服务，在学科前沿上做出 贡献，从理论和实践两方面探索节能之路。 既为高新技术领域服务，更为广大的民生领域服务。在世界范围内，在包括我国神舟系列的狭小空间的、完全封闭的航天器中， 只有不产生副作用，不产生有害物质而能将有生命无生命微粒都拒之于有人环境 之外、阻留在高效过滤器上的空气净化技术，一直应用到现在。能用我国自己的 净化和空调技术为我国的航天使命服务，是令人骄傲的事情。此外我国首次在大 型民用航空器上关于气流组织、过滤方式等研究也得到可喜成果。 对于半导体芯片集成度超过 64G，光刻线 纳米的今天，空气净化 技术已成为半导体芯片生产的最重要的环境保障手段。在这一领域已经运行了我 国自己设计建造的0.01恒温的1 级洁净室。 我们还抓住反恐机遇，制订了我国第一本生物安全实验室的国标，正逢我国 P3 和P4 实验室建设高潮的到来，为这些重要实验室的建设提供了建筑技术上的 依据，也为我们取得了生物安全这一为生命科学服务的制高点，为参与国家生物 安全工程评审机制，开展这方面的一系列工作，铺设了通道。 总之，我国的空气净化技术，能在飞驰的列车上，越海的舰船上，大型的客 机上，恒温恒湿的精密加工车间里，高大的组装厂房里，在这些被高新技术武装 的场所发挥着保护环境的作用。 60 年前，在我国建筑环境的专业词汇中，“空调”是极稀有的词；30 年前， “空气净化”也只在很少的专业书中才能见到；今天，几岁小孩都知道空调，会 按遥控器开空调；报上、网上见到“空气净化”、“空气洁净”正如家常便饭一般 平常。空气净化产品已从当年高精尖技术殿堂进入了寻常百姓家。 今天，由于空气净化技术对尘、菌都具有高的清除效率又不产生副作用、副 产物，简单可靠，是一个绿色手段，所以用空气净化提高建筑环境的空气质量已 受到普遍的重视。 今天服务的民生领域扩展到从未有过的规模，从医、药、食品，到饲养、隔 离、交通、公共场所和家居。 民以食为天，生产食品特别是宇航食品的环境采用空气净化已纳入最先由美 国提出的食品安全体系——HACCP 体系。我国也刚出台了食品工业洁净用房的国 无菌药品生产环境无一例外皆用空气洁净度来保证，核心生产环境静态、动态皆要求5 级（即过去100 级）洁净度，背景环境洁净度静态由过去7 万级）提高100倍，要求达到5 大颗粒甚至比5级还高，要达到 4.8 级。可以说，对空气洁净的要求甚至提到比对生产芯片都高的程度。 医院手术室环境如何除菌除颗粒物，在十几个发达国家相关标准中，提到的 唯一措施，就是空气净化。 由于空气动力学直径2.5μm 的PM 2.5 微粒能深入肺泡，更能吸附有害的重 金属，因而在连续雾霾天气的我国的家居环境中防范PM 2.5 及一些有害气体成为 民众呼声，于是家用净化器应运而发展起来，公共环境治理空气污染得到社会的 关注。 在国家科研项目十一五和十二五的科技支撑计划课题中，空气净化技术担负 着的涉及建筑环境课题分别是十一五的“建筑室内生物污染控制与改善关键技术 研究”（2006BAJ02A10 ）、“既有建筑综合改造关键技术研究与示范” （2006BAJ03A10），十二五的“建筑室内颗粒物及其复合污染控制关键技术的研 究”（2012BAJ02B02）、“医院建筑绿色化改造成套技术研究与工程示范” （2012BAJ06B06）。这些课题目的是解决建筑室内或空间内的颗粒物污染、生物 污染、复合污染控制以及绿色化和既有建筑改造的关键技术，这方面的成果有的 可形成理论，有的可形成产品，有的能转化成为专利，有的已在产学研合作中开 花结果。 对于老百姓关注的家居空气净化问题也通过研发遥控式气体发生器、螺旋式 发尘器、微生物气溶胶发生装置、空气微生物净化消毒效果评价与检验装置、建 立了检测台、检测舱和产品标准，对产品做了大量检测评定工作，为净化器质量 的优化和标准化做出贡献。 这几年国家制订或修订了多部涉及民生的有关空气洁净的规范、标准。例如： 绿色医院、传染病医院、急救中心、洁净手术部、疾病预防和控制中心、隔离病 房、医院污染控制、实验动物开云真人 官网实施、食品工业、医药工业、电子工业等的建筑技 术规范以及洁净室和洁净厂房的设计、施工验收规范，还有高效过滤器、洁净工 作台、FFU 等多种净化产品标准。 在学科前沿上做出贡献空气过滤器是空气净化的基石，高效过滤器更是其最核心的要素，它的标准 和检验方法是各国关注的前沿。早在1983 年我国的研究就指出由于最大穿透率 粒径 max的存在，“评价过滤器就必须用具有这种尺寸的单分散微粒，或者当用 多分散粒径时，它的某种平均直径要接近d max ”。上世纪90 年代以前，高效过滤 器标准的领军者是美国标准和其 DOP 方法，此后，由欧盟提出的高效过滤器出 厂检验就用这个最大穿透率粒径标准（MPPS），并为ISO 所采纳。虽然作为科研 的手段，这是最佳选择。但是，对同一型号过滤器d max 应无什么差别，实际也是 这样，所以作为工业标准的这样规定未必合适。业界也有争论。从标准的作用看， 我国对超高效过滤器标准用0.1～0.3μm 来代替d max 更适合统一标准的要求。在 这方面我们做了大量的实验研究工作。我方人员参加了ISO‐TC142 技术委员会高 效过滤器及超高效过滤器小组，在该国际组织中和美、日等国共同努力，ISO 于在其标准中认可在各国行之有效的高效过滤器试验方法标准，例如中国对普通高效过滤器的钠焰法，美国的DOP 高效过滤器的检漏理论和方法同样是一个前沿课题。ISO和欧盟标准虽然给 出了许多检漏用尘源，但不同等级过滤器有不同漏泄标准以及需要高浓度上游气 溶胶的条件，不仅麻烦也有难以说清楚的地方。通过制订我国新国标的机会，通 过实验和理论研究，提出了被法国同行称为“中国的漏孔法”的新的以透过量为 基础的检漏理论和具体方法，使在较低上游浓度下可以检漏，因而可用大气尘而 不用化学物质，避免了潜在风险，方法因之很简单。我国研究论文被法国同行从 英文译成法文在法国《洁净室》杂志上发表。 用于过滤危险的生物气溶胶的高效过滤器检漏更具挑战性和特殊性，要求必 须隔着排风装置完整无隙的壁板，人不能接触气溶胶，对装置内过滤器能在线随 时逐点扫描。国外设备虽然没有达到这一要求，但凭着其外国品牌而可以在国内 畅行无阻。这也促使我们的研究人员通过几年努力，终于发明了完全满足上述要 求的检漏装置。这个成果的鉴定会第一次邀请外国专家——美国环境科学协会主 席作为评委，鉴定会给予国内外首创的最高评价。2011 22日的科技日 报报导中提到这一成果。今年6 月，经过三年多审查，该成果终于获得美国专利 号，此前已获PPT 国际专利。 过滤器检漏只是被动的知晓，最后开云真人 官网人们还要去堵漏。国内一家制药企业同时 用了两家外企一家国内名企的过滤器风口，用的是同一种著名的密封技术，结果 都检出漏。原因早已被我们的祖先——大禹探讨过：光堵是不行的，还应该疏。 在这一理念启发下，无泄漏送风口在我国研发成功。当一个普通密封风口和一个 无泄漏风口在人工加漏情况下，一个白烟立现，一个显示为零的场景出现在专家 面前时，无不为这一阻漏理念所折服。最后没有疑问的给出了国内外首创、国际 领先的鉴定结论。 对高效过滤器和净化的环境进行滤菌效果的检测，经典的方法是多级撞击式 采样器。我们的年青人不为经典所束缚，将气旋式原理和液体冲击式原理结合起 来，研制成气旋便携式细菌采样器，提高了采样效率。在当代，病毒气溶胶直接 采样技术具有特殊意义，国内研发成功的一步式病毒气溶胶采样和检测方法及设 备，克服了现有二步式方法的诸多缺点，大大提高了生物气溶胶的采样效率。大 家都知道，到目前为止，细菌的检测都是先经过采样，后经过培养，才能得出结 果。能像测尘一样，采了样就能得到计数结果吗？这一直是前沿性的课题，只有 一两家国外公司才有产品。我们年青人敢于碰硬，作为十二五科技支撑课题内容 之一开展了该课题的研究，已有了初步收获。 在空气洁净技术领域，这几年一个严重挑战来自欧盟 GMP（2005），我国自 2010 年起也实施和其一样的标准，首先把无菌药品灌封环境的菌浓由1998 （相当于动态10～15 。挑战点和争论点在于为什么要这样高的洁净度？这样做值得吗？没有人能够回答。但是从空气 洁净度和成品率的关系上我们走出了困惑，我国的研究早已证明了前者的药品最 终成品率可达99.99%，即不合格率为万分之一；后者最终成品率可达99.999%， 即不合格率为10 万分之一。把药品的成品率提高一个数量级，则提高洁净度和 无菌程度应是值得的。其次两个GMP 都规定无菌药品的灌封环境的背景环境（即 级洁净度。挑战点和争论点在于，一是国内外文献过去都已认为乱流不能达到5 级，二是即使勉强达到也是要用极大的换气次 数，和单向流差不多了。那么旧有系统如何改造？新建系统如何承担高昂的代 价？欧盟GMP 及其专家未给出答案，一时成为急人的难题。 选择这个难题，我国的产学研界紧密合作，做了深入细致的理论分析，进行 了中外药厂四种类型无菌制剂车间的实测，证明了2011 年就已发表的理论结论 的可信。只要满足我国自主提出的扩大主流区理念，按不均匀分布计算理论，只 用约40 次/h换气即实现B级区乱流静态5 级洁净度，并在GMP严格规定的20min 以内从动态7 级自净恢复到静态5 此外，我国在制订有关标准时，并非一味照搬外国，通过和ISO14644‐1‐1999的TC209 技术委员会主席的探讨，从中国的实践出发澄清、补充了ISO 标准的有 关概念，使之具有普遍适用性，从而得到上述委员会的WG1‐术语工作组主席的 书面认可。 从理论和实践两方面探索节能之路洁净室耗能大于一般空调是因为换气次数（风量）远远大于空调和多级过滤 器加大了运行阻力的原因。由于更广泛的领域要求应用空气洁净技术，所以空气 洁净技术的节能课题必然摆到我们的面前。 早在本世纪初我国有关国家标准就通过主流区理论对洁净手术室采用分区 定级的办法，用低一级的换气次数实现主流区高一级的洁净度。几年后，俄国标 准也用了一模一样的办法，最近，我国食品工业洁净用房规范中也采用这一可以 节能的办法。但是，每一级标准的换气次数仍然偏高。这几年国内在探讨如何在 这一基础上再把换气次数降下来。这也是国际学术界很关注的问题。 不言而喻，必须首先通过理论研究，从洁净室换气次数标准的根本上把换气 次数降下来才有节能的指导意义。为此，有关研究单位提出了“下限换气次数” 的命题并开展了研究，运用扩大主流区理念，已获得的初步成果，成为新的洁净 手术部规范在上述换气次数基础上再降低1/4 的依据，较大幅度降低现行换气次 数标准是可行的，从而拓展了已有的不均匀分布计算理论和方法。 洁净室系统比空调系统要用多级过滤器，特别是我国医院有关标准都提出新 风三级过滤的要求。为了控制设计中一味提高各级过滤器初、终阻力参数，提高 风机压头、选择高速大风机的浪费能量情况，通过分析大量实例并根据我国过去 提出的过滤器寿命理论，第一次在国标——《医院洁净手术部建筑技术规范》修 订版中给出过滤器使用风量不超过70%额定风量的建议，从而做出净化空调系统 单位风量耗功率的硬性规定，对于选用大设备的浪费能量现象将会有所遏制。 过滤器单体阻力的降低非常困难，这也是在一般空调系统送风口或风机盘管 这样的装置上一直难以用过滤办法控制污染的原因。在其他方法效率不高又有副 作用，有些品牌的产品已被主管部门明令禁用的情况下，国内开发的一种超低阻 高中效过滤器，在原卫生部的做复明手术的健康快车手术室上使用，改善了手术 环境，受到欢迎。还在医院ICU 用在只有30～50Pa 压头的风机盘管上代替其他 手段而成功实现10 万级～30 万级洁净度。