文 | 同濟大學凈化空調研究所 沈晉明 劉燕敏
摘要：本文介紹了國內外的空氣凈化器標準，分析了空氣凈化器標準的控制理念、檢測方法、效果評價，以及適用范圍與局限性?？刂拼胧┦欠沼诳刂茖ο螅に嚟h境控制必須遵循各自領域的相應設計規范。醫療環境控制，需要一個有效的保障體系去控制醫療過程和感染風險，將可控因素處于受控狀態。因此采用合適、合理的措施是控制醫療環境的關鍵，而不能簡單地照搬空氣凈化器的標準或指標。
關鍵詞：醫療環境，空氣凈化器，控制理念，檢測方法，技術措施
1. 引言
醫療環境控制取決于醫療過程環境控制要求與感染風險的認定。我國已頒布國家標準GB50333-2013《醫院潔凈手術部建筑技術規范》[1]和GB51039-2014《綜合醫院建筑設計規范》[2]給出了最好的答案。在我國已經形成了較為合理的醫療環境控制技術，適應了當前的醫療水平與感控認識的動態發展。但是近年來，家用空氣凈化器不斷推向醫療領域，甚至誤用到關鍵醫療科室的環境控制，引起一些不良后果。為此，本文介紹了國內外的空氣凈化器標準，分析了空氣凈化器標準的控制理念、檢測方法、效果評價，以及適用范圍，應認識到采用合適、合理的措施是控制醫療環境的關鍵。
2.國內外室內空氣凈化器標準
GB/T18801-2015《空氣凈化器》[3]國家標準于2015年9月15日正式公布，已在2016年3月1日正式實施?？諝鈨艋鳂藴首?002年編制以來，2008年修訂了一次，這次算是第二次修訂了。我國空氣凈化器標準編制的母本是美國AHAM AC-1“測量便攜式家用電動室內空氣凈化器性能的方法（Method for Measuring the Performance of Portable Household Electric Room Air Cleaners）” [4]。
美國家用電器制造商協會（Association of Home Appliance Manufacturers，以下簡稱AHAM）在1981年應一些空氣凈化器廠商要求，設立了一套程序用于測試和認證室內空氣凈化器。1985年8月AHAM開發并實施了用于測量便攜式室內空氣凈化器的方法，給出了潔凈空氣量（Clean Air Delivery Rate，以下簡稱CADR）等指標。提出了標準是規定一個統一的、可重復的過程或標準方法檢測家用便攜式空氣凈化器的產品性能。該標準方法提供了可以比較和評估不同品牌和型號的家用便攜式空氣凈化器的相關產品使用的性能指標。筆者在1996年全國暖通空調年會上發表論文介紹過該美國標準，沒有引起大家足夠重視。AHAM明確該標準僅適用便攜式的房間空氣凈化器。其前提是室內沒有室外空氣進入，且沒有顯著、持續的污染源。認為不能用于較大型的空氣凈化裝置，也不能用于整棟房屋或大樓通風系統的凈化裝置。1988年被美國國家標準協會ANSI認可，該標準被正式命名為ANSI/AHAM AC-1-1988，最新版本為ANSI/AHAM AC-1-2015。盡管不斷地對該標準有眾多質疑聲，但是至今還沒有哪個國家標準提出的評價指標可以替代該標準。
便攜式室內空氣凈化器對于居室的單一空間、門窗緊閉，室內空氣污染量不大、不會持續發生，風險低，采用空氣凈化器來降低室內污染不乏是一項適用的措施。所規定的潔凈空氣量CADR是一項可評價輸出無污染空氣量的指標，在技術上可行，也是可被驗證的，也可用于計算建議適用房間的大小。
AHAM僅僅規定了用居室內空氣中常見的煙草煙霧、細塵和花粉3種顆粒物作為評價指標物，來評價空氣凈化器的CADR。不妨稱為顆粒物的CADR。某空氣污染物的CADR是該污染物的總衰減常數和自然衰減常數之差與試驗室容積（實驗室體積規定為29.75m³）的乘積，用m³/min或mm³/h表示。而去除某污染物的凈化效率為該污染物的潔凈空氣量CADR與空氣凈化器的額定風量的比值。AHAM建議1.5倍的煙草煙霧CADR值作為適用房間的面積。至于大家關注的居室內揮發性有機物VOC等氣體污染物，由于對評價指標物和評價方法還有不同意見，至今尚未提出去除有害氣體的CADR。筆者1994年上海市自然科學基金的資助下，經過大規模調研首次在國內提出空氣品質的評價方法中根據國情提出了用甲醛作為評價室內VOC等氣體污染物的評價指標，而不是用國外通常采用的揮發性有機物總量（TVOC）或多組分揮發性有機物（VOCs）。
為彌補單一CADR評價指標的不足，AHAM又頒布了ANSI/AHAM AC-2-2006《便攜式家用電器室內空氣凈化器噪聲的測量方法（Method for Sound Testing of Portable Household Electric Room Air Cleaners）》和 AHAM AC-3-2009《便攜式家用電器室內空氣凈化器加速顆粒荷載后的測量方法（Method for Measuring the Performance of Portable Household Electric Room Air Cleaners Following Accelerated Particulate Loading）》
新修訂的國家標準GB/T18801-2015《空氣凈化器》似乎已經跳出了美國AHAM AC-1局限于家用便攜式空氣凈化器的框框，擴大了標準適用產品的范圍，原來標準只適用于移動式、臺式空氣凈化器，修訂后標準雖然定位于家用和類似用途的空氣凈化器，但覆蓋了小型凈化器和風道式凈化裝置，擴展到專為工業用途及醫療用途設計的空氣凈化器。
新修訂國標明確規定了影響空氣凈化器凈化效果的四項核心指標：即潔凈空氣量CADR值、累計凈化量CCM、能效等級及噪聲標準。除了顆粒物CADR，仍用香煙煙霧作為檢測氣溶膠，試驗艙位30m³。還提出了甲醛CADR，規范了對甲醛氣體去除率的測試方法。其中，CCM（累計凈化量）是一項新指標。CCM定義為CADR值衰減到50%時，累積凈化處理目標污染物（顆粒物或甲醛）的總重量，單位為mg。它代表凈化器持續凈化污染物的能力。同樣CCM也分顆粒物CCM和甲醛CCM。其中，顆粒物CCM用P表示，共分為四級，從低到高分別為P1、P2、P3、P4，對應凈化顆粒物的總重量分別為3000-5000mg、5000-8000mg、8000-12000mg、12000mg以上，最高級為P4。甲醛CCM用F表示，同樣共分為四級，從低到高分別為F1、F2、F3、F4，對應凈化甲醛的總重量分別為300-600mg、600-1000mg、1000-1500mg、1500mg以上，最高級為F4。
3．室內空氣凈化器的評價
新修訂國標從產品角度給出了評價空氣凈化器凈化效果的四項核心指標。美國權威的消費報告雜志，從消費者角度給出了10項評價指標：
1）首要是無害；不良氣體發生量小，無臭氧。
2）去除有害氣體和異味是一個要求，如要期待有益于健康，凈化裝置要用真正有能力去除VOC排名較高的活性炭。
3）建造質量；殼體，墊圈，密封件，精密裝配以消除旁通并確保亞微米顆粒的高效率過濾。
4）在設計上最大程度允許獨立更換濾芯提高每個空氣過濾段的壽命。理想情況下配置過濾器的電子監控。
5）空氣凈化器具有過濾器壽命長，維護要求低，運營成本合理。
6）空氣凈化器產生的噪聲水平低，以及標有相對于風量的噪聲。
7）制造商應對其在該領域的多種凈化器和銷售的聲譽有追溯記錄。保修期與平均使用壽命長，這通常通過更容易更換過濾器來取得。
8）空氣凈化器在價格/性能比值。關鍵提供的該值是不是真正對大多數消費者有用的。
9）無污點；凈化器和制造商應無集體訴訟，高返修，召回和消費者投訴。很少有合法的消費者的負面評論。
10）空氣凈化器應是時尚，便攜，舒適，方便消費者使用。
空氣凈化器內置的凈化裝置，除了傳統的空氣過濾器、活性炭吸附裝置，還有靜電除塵裝置、紫外線殺菌裝置、納米光催化裝置、離子凈化裝置等。其中有的凈化裝置會產生臭氧、氣態化學物、氣味、二次生成的污染物等負面效應。各凈化裝置的利弊，美國環保署（EPA）對此已有了明確評價[5]。對用于人居環境，安全、無害是第一，更何況是醫療環境。
美國供暖制冷空調工程師學會（ASHRAE）2015年發表了“對過濾和空氣凈化裝置的立場文件（Position Document Filtration and Air-Cleaning Devices）” [6]強調：“采用臭氧反應來凈化空氣為目的的設備，不能用在人活動的空間中，因為曝露在臭氧及其反應產物對人有負面的健康影響。當使用一些可發生顯著臭氧量等副產物、但還不是將臭氧作為空氣凈化手段的設備，要格外小心。這些設備已引發了潛在的健康風險”。我國標準GB50333-2013《醫院潔凈手術部建筑技術規范》中8.3.5條規定，非阻隔式空氣凈化裝置不得作為末級凈化設施，末級凈化設施不得產生有害氣體和物質，不得產生電磁干擾，不得有促使微生物變異的作用。這些標準從另一方面給出了空氣凈化器評價標準的要害或底線。
4. CADR的局限性與適用性
對于CADR美國AHAM也認為有局限性，還可能產生誤解與偏見。由于空氣凈化器出于保護健康采用檢測氣溶膠的范圍為0.1~11μm顆粒（國標檢測范圍為0.3μm以上的顆粒物），在近30m³的密閉室內檢測的是循環效率。而通風用空氣過濾器檢測采用多分散的氣溶膠，是在檢測裝置中檢測的一次通過效率，給出的是不同粒徑范圍的最低分級效率。另外，AHAM認為CADR不適用于工業或醫療的大型空氣凈化器，如血液病房或手術室的大型的自循環送風天花，畢竟其檢測室的體積太小了。明確對于整棟住宅或大樓通風系統內的凈化裝置，應采用美國供暖制冷空調工程師學會標準ANSI/ASHRAE 52.2《一般通風用空氣凈化裝置分級粒徑效率的測試方法》來評價與選用[7]。
AHAM標準的房間空氣凈化器原意針對過敏等人群，這幾年國內空氣凈化器銷售火爆主要針對室外污染。而醫療環境的凈化裝置旨在保障醫療與感染控制，要求始終控制室內參數而避免醫療環境失控。由定義CADR值可以表示為去除某污染物的凈化效率與該空氣凈化器額定風量的乘積值。這就是說某類型的空氣凈化器盡管凈化效率較低，其CADR值完全可以靠增大風量來提高。這對不同類型空氣凈化器性能的評價不妥，但對于單一的居室空間，從健康角度來說也許可以采用。如從潔凈室原理講CADR更是不妥的。不能說將送風系統末端的高效過濾器更換成高中效過濾器只要加大送風量就可以保證受控環境的控制，哪怕該凈化裝置設計成層流氣流也會使受控環境失控。可見，CADR概念不適用醫療環境控制以及對醫用空氣凈化裝置的評價。
其次，為保證醫療安全與感染風險的控制，采用的空氣凈化裝置的性能是個關鍵，特別是應關注凈化裝置的整個壽命周期內的凈化效率與送風質量。凈化空調系統定義的空氣凈化裝置的設計效率應該是其整個壽命周期中的最低效率。如空氣過濾器的效率。無論中外空氣過濾器標準均從測試用氣溶膠（如最容易穿透粒徑MPPS）與測試方法（如去靜電、最低效率報告值MERV）來保證所檢測空氣過濾器的效率為最低值。還應標明不同粒徑范圍內的分級效率。這樣，空氣過濾器隨著實際工程使用過程中會不斷過濾大氣塵、不斷積塵而使其效率不斷提高，這樣就能在整個運行周期內始終保障高風險環境控制要求。醫療環境采用的空氣凈化產品的凈化效率應是一次通過的凈化效率，即空氣凈化裝置入口、出口空氣中污染物濃度之差與入口空氣中污染物濃度之比。而房間空氣凈化器定義的凈化效率是“去除某一空氣污染物的潔凈空氣量CADR與空氣凈化器額定風量的比值”，是空氣凈化器在檢測室內多次循環的效率，其效率值會很高。即空氣凈化器對某污染物（如細菌）的標注的凈化效率很高，如果設計人員將凈化器檢測室內的多次循環的檢測效率誤作通風空調系統的設計效率，應用到高風險環境控制場合，如關鍵科室的醫療環境，運行一段時間后其效率會不斷下降，結果造成環境失控，有的甚至為此承擔了法律的責任。
如果空氣凈化器自帶風機，或凈化裝置設置在通風空調系統內，只要用于醫療環境就要保證整個運行期間要維持其送風量不低于設計風量，以保證醫療環境控制的必要換氣次數。這要求所選擇的風機性能及其控制裝置能夠保證在凈化裝置的阻力無論如何變化總能維持所要求的設計風量。在空氣凈化器的標準中對此沒有規定。而提出的累計凈化量CCM指標是指CADR值衰減到50%時累計去除污染物的總量。這就是說空氣凈化器的CADR（或凈化效率或風量）容許在運行中降低。如凈化空調系統中使用的空氣過濾器，其去除顆粒污染物的總量（即容塵量）是在風量不變的前提下到達終阻力時的積塵量，即整個運行過程中風量與效率不容許降低。容塵量與累計凈化量CCM是兩種完全不同的概念。
最后，關鍵醫療環境控制的目標要使醫療環境與感染風險處于受控狀態，而不是僅僅使環境控制參數達標，而是應該采用一整套綜合措施。僅靠空氣凈化器在室內自循環單一裝置，區域內有序的梯度壓差的控制根本無法實現。因此空氣凈化器無論從控制理念、檢測方法，效果評價還是裝置設置等均不適用于醫療環境控制。
至于低級別醫療用房的環境控制中使用的帶或不帶空調功能的凈化自循環裝置，如凈化風機盤管機組或凈化立柜式空調器，甚至自循環的送風天花。必須要求滿足以下三點：
1） 室內必須有集中式空調（新風）系統，自循環凈化裝置的末端必須配置按空氣過濾器標準檢測的高中效及其以上過濾效率的空氣過濾器；
2） 空氣凈化器內置的過濾器級別必須不低于集中送風系統內的末端配置過濾器級別；
3） 自循環凈化裝置的送風氣流不得干擾集中空調送風氣流。
由于空氣凈化器內置的過濾器級別必須不低于集中送風系統內的末端配置過濾器級別，自循環凈化裝置對室內的貢獻率不是CADR，而是附加換氣次數[8]。
5. 結語
總之，改善醫院內空氣品質的三大對策是控制污染源、通風稀釋與空氣凈化。僅用室內空氣凈化是無法實現，也不可能替代污染源控制與通風稀釋。通風空調系統對室內環境控制的三大傳統的措施是合適新風量、合理空氣過濾與氣體吸附。至今沒有一些措施可替代新風效應，沒有一項產品除塵除菌效率趕得上空氣過濾器，也沒有一種裝置氣體凈化效果可與活性炭媲美。當然空氣過濾器和活性炭吸附裝置存在著阻力偏高、需要更換等不足。隨著技術進步，空氣過濾器的性能提高、阻力下降，價格已經很低了，應該說在我國通風空調系統中采用空氣過濾器的性價比相當高了。
控制措施是服務于控制對象，工藝環境控制必須遵循各自領域的相應設計規范。關鍵科室的醫療環境控制，需要一個有效的保障體系去控制醫療過程和感染風險，消除（或降低）對保護對象任何不利的風險因素，將可控因素處于受控狀態。是遵循GB50333《醫院潔凈手術部建筑技術規范》和GB51039《綜合醫院建筑設計規范》。而室內空氣凈化器是依據GB/T18801《空氣凈化器》。兩者畢竟遵循不同的標準體系，采用的檢測氣溶膠、凈化效率檢測方法以及所采用的控制措施完全不同，適用范圍也不同。從保護人的健康，尤其是呼吸道系統，應控制等于或小于10μm的顆粒（在國內似乎特別關注PM2.5）；而工藝環境控制通常控制大于或等于0.5μm（或≥0.3μm）的粒子。CADR著眼于空氣凈化器對整個房間的作用，而大多醫療用的局部凈化裝置更關注局部區域內的潔凈度級別。因此采用合適、合理的措施是控制醫療環境的關鍵。不能將家用空氣凈化器標準直接照搬到醫療科室，或將CADR和CCM概念用于醫療環境控制，尤其是關鍵醫療科室的環境控制。同樣，我們也不能用傳統的凈化理論來分析CADR，或將CADR概念應用到凈化系統中來，甚至用CADR來指導凈化系統設計，否則就會得出錯誤的結論，無法實現對工藝環境的真正控制。
參考文獻
[1] 中國醫院協會醫院建筑系統研究分會. GB50333－2013醫院潔凈手術部建筑技術規范[S]. 中國計劃出版社，北京，2013
[2]國家衛生和計劃生育委員會規劃與信息司. GB51039－2014綜合醫院建筑設計規范[S]. 中國計劃出版社，北京，2014
[3] 中國家用電器研究院，GB/T18801-2015空氣凈化器[S]. 中國計劃出版社，北京，2015
[4] AHAM, ANSI/AHAM AC-1-2006 Association of Home Appliance Manufacturers. Method for measuring performance of portable household electric cord-connected room air cleaners[S]., Washington, DC. Jan. 2006
[5] US Environmental Protection Agency, EPA- 402-F-08-004v. Guide to Air Cleaner in the Home. Washington[S]., DC. May 2008
[6] ASHRAE, ASHRAE Position Document Filtration and Air-Cleaning Devices[M]. Atlanta
[7] How is the Performance of an Air Purifier Measured? - Air Purifier Guide, www.airpurifierguide.org
[8] 沈晉明，局部凈化設備對室內自凈作用[C].1984年全國暖通空調制冷學術年會論文集，西安，1984:60-63
