淺談汽車座艙環(huán)境氣溶膠防護(hù)

顧娟 唐振華

摘 要：本文基于汽車空調(diào)濾芯CN95認(rèn)證技術(shù)要求解讀，對比分析了CN95與N95/KN95的差異，并探討了汽車座艙環(huán)境氣溶膠/顆粒物過濾防護(hù)能力的評價維度，旨在指導(dǎo)整車正向設(shè)計(jì)開發(fā)以提升座艙環(huán)境的健康環(huán)保性。

關(guān)鍵詞：CN95;N95/KN95;座艙環(huán)境;氣溶膠防護(hù)

1 引言

2020年一場突如其來的新型冠狀病毒疫情引發(fā)了社會大眾對于健康的強(qiáng)烈關(guān)注，也觸發(fā)了各行各業(yè)圍繞健康為主題進(jìn)行革命性的產(chǎn)業(yè)變革。汽車作為廣大消費(fèi)者常用的交通工具，使用頻率高、流動性大，在電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化的發(fā)展方向基礎(chǔ)之上，汽車企業(yè)紛紛致力于提升車內(nèi)駕乘者健康安全的新技術(shù)研發(fā)，如車規(guī)級CN95濾芯、紫外/電場殺菌、抗菌/防過敏材料、車載香氛系統(tǒng)、健康監(jiān)測系統(tǒng)、生命體遺留報(bào)警系統(tǒng)等，旨在為消費(fèi)者開發(fā)高環(huán)保性、低散發(fā)性、無菌化、自潔凈的汽車移動空間，助力綠色健康出行。

疫情當(dāng)下，病毒主要以飛沫為載體傳播的特質(zhì)致使佩戴N95/KN95級口罩出門已是公眾常態(tài)，為了提升汽車駕乘空間防護(hù)微小顆粒物/氣溶膠的性能，各主流車企均啟動了”N95”過濾級別的專項(xiàng)技術(shù)開發(fā)并快速應(yīng)用量產(chǎn)，相當(dāng)于給汽車帶上了一個車規(guī)級的N95口罩。然而不論是N95還是KN95均是口罩技術(shù)認(rèn)證等級，無法直接應(yīng)用于汽車，為了對汽車空調(diào)濾芯進(jìn)行過濾等級認(rèn)證，指導(dǎo)消費(fèi)者甄別產(chǎn)品優(yōu)劣，中國汽車技術(shù)研究中心旗下華城認(rèn)證推出了國內(nèi)首個車規(guī)級汽車空調(diào)濾清器過濾效率認(rèn)證（以下簡稱“CN95認(rèn)證”），本文基于汽車空調(diào)濾芯CN95認(rèn)證技術(shù)要求解讀，探討汽車座艙氣溶膠/顆粒物過濾防護(hù)能力評價的其他技術(shù)考量維度，旨在指導(dǎo)對應(yīng)的研發(fā)設(shè)計(jì)以提升座艙環(huán)境的健康環(huán)保性。

2 CN95認(rèn)證解讀

CN95認(rèn)證是針對汽車空調(diào)濾清器的自愿性產(chǎn)品認(rèn)證，屬于零部件級別認(rèn)證，認(rèn)證依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 32085.1-2015《汽車 空調(diào)濾清器 第1部分：粉塵過濾測試》[1]、VDA270-2018《汽車內(nèi)飾材料氣味散發(fā)性要求》[2]及QC/T 998-2015《汽車空調(diào)濾清器技術(shù)條件》[3]，認(rèn)證型式試驗(yàn)包括的驗(yàn)證項(xiàng)目、測試方法具體如表1所示[4]。

CN95認(rèn)證按照“分級過濾效率”的測試結(jié)果，對空調(diào)濾清器過濾等級的評價按照表2執(zhí)行。

CN95認(rèn)證采取“文件評審+型式試驗(yàn)+獲證后監(jiān)督”的認(rèn)可模式，文件評審主要審查產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)是否按照ISO9001：2015《質(zhì)量管理體系要求》[5]制定質(zhì)量體系文件，實(shí)施并持續(xù)保持其質(zhì)量管理體系以確保認(rèn)證產(chǎn)品持續(xù)滿足認(rèn)證要求，獲證后監(jiān)督主要是采用質(zhì)量管理體系文件復(fù)查、工廠檢查、產(chǎn)品抽樣檢查等方式對生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行監(jiān)督檢查，以保證其生產(chǎn)的產(chǎn)品持續(xù)符合相關(guān)認(rèn)證的要求。CN95認(rèn)證證書的有效期為3年，要求監(jiān)督檢查的頻次是12個月/次。

3 CN95認(rèn)證與N95、KN95差異

實(shí)際在使用CN95概念時，需充分了解車規(guī)級空調(diào)濾清器CN95過濾效率與呼吸防護(hù)行業(yè)N95，KN95過濾效率的差異，避免混淆造成技術(shù)誤解影響企業(yè)形象。CN95/KN95/N95三者的主要差異點(diǎn)體現(xiàn)為：

（1）認(rèn)證對象不同：CN95認(rèn)證對象為汽車空調(diào)濾清器，而KN95、N95認(rèn)證對象為自吸過濾式防顆粒物過濾器;

（2）概念不同：CN95此處的CN無具體概念，KN95的KN指適用于過濾非油性顆粒物的自吸式過濾器器，N95的N同KN基本一致，指不適用于油性顆粒;

（3）認(rèn)證性質(zhì)不同：CN95認(rèn)證規(guī)則是中國汽車技術(shù)研究中心旗下華城認(rèn)證制定的，屬于自愿性認(rèn)證，“N95”認(rèn)證是美國國家職業(yè)安全衛(wèi)生研究所（NIOSH）針對防顆粒物呼吸過濾器的認(rèn)證，N95是其中的一種等級，屬于強(qiáng)制性認(rèn)證;”KN95“認(rèn)證是依據(jù)國標(biāo)GB 2626-2006《呼吸防護(hù)用品 ?自吸過濾式防顆粒無呼吸器》[6]對口罩等呼吸用品進(jìn)行過濾等級認(rèn)證，KN95是一種等級，屬于強(qiáng)制性認(rèn)證;

（4）過濾效率測試的物質(zhì)不同：具體參見表3，通過對比可以發(fā)現(xiàn)，KN95/N95過濾效率測試條件較CN95更嚴(yán)苛。由于不同于口罩等一次性或可更換性個人呼吸防護(hù)用品的隨棄性，空調(diào)濾清器除了要考慮過濾效率外，還需要考慮使用壽命及客戶使用感受相關(guān)性能，如容塵量（儲灰量）、壓力降等，因此上述性能的平衡勢必會致使過濾效率無法等同KN95/N95。

4 整車座艙環(huán)境氣溶膠/顆粒物過濾防護(hù)能力

CN95認(rèn)證的推出帶動了汽車行業(yè)空調(diào)濾清器過濾效率的顯著提升，吉利、北汽、VOLVO、上汽等汽車企業(yè)均已經(jīng)成功開發(fā)出滿足CN95認(rèn)證等級的量產(chǎn)產(chǎn)品，及時為消費(fèi)者的呼吸健康筑起了一道安全防線。然而實(shí)際汽車座艙環(huán)境中的空氣并非全部來自于經(jīng)過空調(diào)過濾器過濾的外界空氣，車門窗開啟過程或乘員艙出現(xiàn)密封性不佳時均會引入外界未經(jīng)過過濾的空氣，因此整車座艙環(huán)境對顆粒物/氣溶膠防護(hù)水平取決于三個方面：（1）空氣過濾器的過濾效率;（2）空調(diào)凈化系統(tǒng)對顆粒物的清潔能力;（3）整車的密封性。

第一項(xiàng)空調(diào)濾清器的過濾效率考察內(nèi)容同CN95認(rèn)證及QC/T998，第二項(xiàng)空調(diào)凈化系統(tǒng)對顆粒物的清潔能力主要評估車內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)對因開關(guān)車門車窗或抽煙等而進(jìn)入駕駛艙顆粒物的凈化能力和凈化速率，該項(xiàng)可以參考GB/T 18801-2015《空氣凈化器》[7]附錄B“顆粒物的潔凈空氣量試驗(yàn)方法”進(jìn)行測試，因?yàn)榭紤]最嚴(yán)苛的內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，空調(diào)凈化系統(tǒng)類似于車載空氣凈化器，考察其能否對外界引入的污染空氣進(jìn)行快速凈化確保座艙清潔環(huán)境。顆粒物凈化能力（潔凈空氣量CRDR）測試原理：在3m3環(huán)境艙中通入一定濃度（t=0時刻顆粒物的粒子濃度為2*106個/L～2*107個/L）的0.3?m以上的顆粒（以香煙煙霧模擬顆粒物污染物），開啟空調(diào)內(nèi)循環(huán)最大風(fēng)量模式測試顆粒物總衰減常數(shù)KT（min-1），最終CADR（m3/h）=60*（KT-KN）*V，KN為自然衰減常數(shù)，V為試驗(yàn)箱容積。凈化速率=（初始濃度-測量濃度）/初始濃度*100%，顆粒物濃度采用激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器測量。圖1列出了車型A/B/C空調(diào)主機(jī)的CADR值&凈化速率曲線，可見3min時顆粒物凈化速率均達(dá)到99.9%以上，且CADR值均超過了400m3/h，超過了國內(nèi)外主流家用空氣凈化器的水平[8]。

整車氣密性主要評估車外污染空氣泄露進(jìn)入駕駛艙的風(fēng)險(xiǎn)，建議分為2個維度考量，一是正壓氣密性，即在車輛空調(diào)進(jìn)風(fēng)口、泄壓閥保持密閉的狀態(tài)下，往車內(nèi)施加一定強(qiáng)度的正壓力，以恒定時間壓力的衰減量表征氣密性，用以評價乘員艙是否存在明顯泄露及整體氣密性狀態(tài);另一個維度是微正壓氣密性，用以評估空調(diào)開啟情況下車內(nèi)是否存在一定程度的微正壓，控制車外空氣泄露進(jìn)封閉駕駛艙的風(fēng)險(xiǎn)。微正壓測試是開啟車內(nèi)空調(diào)，測試車內(nèi)外壓差。車輛在外循環(huán)狀態(tài)，開啟鼓風(fēng)機(jī)后，空氣從車外被吸入車內(nèi)，車內(nèi)空氣除了小部分通過車門及窗戶的縫隙泄漏外，其他通過位于乘員艙后部的排氣口排出，而排氣口有單向閥片，需要車內(nèi)壓力高于車外壓力時才能將閥片打開，因此開啟空調(diào)外循環(huán)的情況下只要整車氣密性性能好車內(nèi)應(yīng)處于微正壓狀態(tài)。圖2展示了某車型不同風(fēng)量下的車內(nèi)靜壓值，可見空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)檔位越高車內(nèi)壓力越高。

5 結(jié)語

CN95認(rèn)證推動了汽車行業(yè)空調(diào)濾清器過濾效率的整體提升，空調(diào)濾清器在設(shè)計(jì)時除了考慮過濾效率外還需要平衡容塵量、壓力降等影響使用壽命及客戶使用感受的技術(shù)參數(shù)，因此CN95過濾效率的測試條件弱于N95/KN95。整車級別座艙環(huán)境氣溶膠/顆粒物防護(hù)能力除了受空調(diào)濾清器過濾效率影響外，還受空調(diào)系統(tǒng)對顆粒物的凈化能力及整車的密封性影響，建議車輛正向設(shè)計(jì)開發(fā)過程應(yīng)綜合考慮以上因素才能助力最終整車座艙環(huán)境高過濾防護(hù)能力的實(shí)現(xiàn)，提升駕乘健康水平。

參考文獻(xiàn)：

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[2]VDA270-2018《汽車內(nèi)飾材料氣味散發(fā)性要求》[S]. 德國汽車工業(yè)協(xié)會，2018.

[3]QC/T 998-2015《汽車空調(diào)濾清器技術(shù)條件》[S]. 中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2015.

[4]CAC-PV18-019：2020 《CATARC標(biāo)志認(rèn)證實(shí)施規(guī)則-汽車空調(diào)濾清器過濾等級》[S]. 中汽研華誠認(rèn)證（天津）有限公司，2020.

[5]ISO9001：2015《質(zhì)量管理體系要求》[S]. ISO標(biāo)準(zhǔn)，2015.

[6]GB 2626-2006《呼吸防護(hù)用品 ?自吸過濾式防顆粒無呼吸器》[S]. 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，2006.

[7]GB/T 18801-2015《空氣凈化器》[S]. 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，2015.

[8]中標(biāo)能效（科技）有限公司. 6款空氣凈化器綜合評測[J]. 電器，2016（6）：76-78.