淺談汽車座艙環境氣溶膠防護

顧娟 唐振華

摘 要：本文基于汽車空調濾芯CN95認證技術要求解讀，對比分析了CN95與N95/KN95的差異，并探討了汽車座艙環境氣溶膠/顆粒物過濾防護能力的評價維度，旨在指導整車正向設計開發以提升座艙環境的健康環保性。

關鍵詞：CN95;N95/KN95;座艙環境;氣溶膠防護

1 引言

2020年一場突如其來的新型冠狀病毒疫情引發了社會大眾對于健康的強烈關注，也觸發了各行各業圍繞健康為主題進行革命性的產業變革。汽車作為廣大消費者常用的交通工具，使用頻率高、流動性大，在電動化、網聯化、智能化、共享化的發展方向基礎之上，汽車企業紛紛致力于提升車內駕乘者健康安全的新技術研發，如車規級CN95濾芯、紫外/電場殺菌、抗菌/防過敏材料、車載香氛系統、健康監測系統、生命體遺留報警系統等，旨在為消費者開發高環保性、低散發性、無菌化、自潔凈的汽車移動空間，助力綠色健康出行。

疫情當下，病毒主要以飛沫為載體傳播的特質致使佩戴N95/KN95級口罩出門已是公眾常態，為了提升汽車駕乘空間防護微小顆粒物/氣溶膠的性能，各主流車企均啟動了”N95”過濾級別的專項技術開發并快速應用量產，相當于給汽車帶上了一個車規級的N95口罩。然而不論是N95還是KN95均是口罩技術認證等級，無法直接應用于汽車，為了對汽車空調濾芯進行過濾等級認證，指導消費者甄別產品優劣，中國汽車技術研究中心旗下華城認證推出了國內首個車規級汽車空調濾清器過濾效率認證（以下簡稱“CN95認證”），本文基于汽車空調濾芯CN95認證技術要求解讀，探討汽車座艙氣溶膠/顆粒物過濾防護能力評價的其他技術考量維度，旨在指導對應的研發設計以提升座艙環境的健康環保性。

2 CN95認證解讀

CN95認證是針對汽車空調濾清器的自愿性產品認證，屬于零部件級別認證，認證依據的標準為GB/T 32085.1-2015《汽車 空調濾清器 第1部分：粉塵過濾測試》[1]、VDA270-2018《汽車內飾材料氣味散發性要求》[2]及QC/T 998-2015《汽車空調濾清器技術條件》[3]，認證型式試驗包括的驗證項目、測試方法具體如表1所示[4]。

CN95認證按照“分級過濾效率”的測試結果，對空調濾清器過濾等級的評價按照表2執行。

CN95認證采取“文件評審+型式試驗+獲證后監督”的認可模式，文件評審主要審查產品生產企業是否按照ISO9001：2015《質量管理體系要求》[5]制定質量體系文件，實施并持續保持其質量管理體系以確保認證產品持續滿足認證要求，獲證后監督主要是采用質量管理體系文件復查、工廠檢查、產品抽樣檢查等方式對生產企業進行監督檢查，以保證其生產的產品持續符合相關認證的要求。CN95認證證書的有效期為3年，要求監督檢查的頻次是12個月/次。

3 CN95認證與N95、KN95差異

實際在使用CN95概念時，需充分了解車規級空調濾清器CN95過濾效率與呼吸防護行業N95，KN95過濾效率的差異，避免混淆造成技術誤解影響企業形象。CN95/KN95/N95三者的主要差異點體現為：

（1）認證對象不同：CN95認證對象為汽車空調濾清器，而KN95、N95認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）認證性質不同：CN95認證規則是中國汽車技術研究中心旗下華城認證制定的，屬于自愿性認證，“N95”認證是美國國家職業安全衛生研究所（NIOSH）針對防顆粒物呼吸過濾器的認證，N95是其中的一種等級，屬于強制性認證;”KN95“認證是依據國標GB 2626-2006《呼吸防護用品 ?自吸過濾式防顆粒無呼吸器》[6]對口罩等呼吸用品進行過濾等級認證，KN95是一種等級，屬于強制性認證;

（4）過濾效率測試的物質不同：具體參見表3，通過對比可以發現，KN95/N95過濾效率測試條件較CN95更嚴苛。由于不同于口罩等一次性或可更換性個人呼吸防護用品的隨棄性，空調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 整車座艙環境氣溶膠/顆粒物過濾防護能力

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

第一項空調濾清器的過濾效率考察內容同CN95認證及QC/T998，第二項空調凈化系統對顆粒物的清潔能力主要評估車內空氣凈化系統對因開關車門車窗或抽煙等而進入駕駛艙顆粒物的凈化能力和凈化速率，該項可以參考GB/T 18801-2015《空氣凈化器》[7]附錄B“顆粒物的潔凈空氣量試驗方法”進行測試，因為考慮最嚴苛的內循環狀態，空調凈化系統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行快速凈化確保座艙清潔環境。顆粒物凈化能力（潔凈空氣量CRDR）測試原理：在3m3環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），開啟空調內循環最大風量模式測試顆粒物總衰減常數KT（min-1），最終CADR（m3/h）=60*（KT-KN）*V，KN為自然衰減常數，V為試驗箱容積。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數器測量。圖1列出了車型A/B/C空調主機的CADR值&凈化速率曲線，可見3min時顆粒物凈化速率均達到99.9%以上，且CADR值均超過了400m3/h，超過了國內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入駕駛艙的風險，建議分為2個維度考量，一是正壓氣密性，即在車輛空調進風口、泄壓閥保持密閉的狀態下，往車內施加一定強度的正壓力，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;另一個維度是微正壓氣密性，用以評估空調開啟情況下車內是否存在一定程度的微正壓，控制車外空氣泄露進封閉駕駛艙的風險。微正壓測試是開啟車內空調，測試車內外壓差。車輛在外循環狀態，開啟鼓風機后，空氣從車外被吸入車內，車內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，需要車內壓力高于車外壓力時才能將閥片打開，因此開啟空調外循環的情況下只要整車氣密性性能好車內應處于微正壓狀態。圖2展示了某車型不同風量下的車內靜壓值，可見空調鼓風機檔位越高車內壓力越高。

5 結語

CN95認證推動了汽車行業空調濾清器過濾效率的整體提升，空調濾清器在設計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參數，因此CN95過濾效率的測試條件弱于N95/KN95。整車級別座艙環境氣溶膠/顆粒物防護能力除了受空調濾清器過濾效率影響外，還受空調系統對顆粒物的凈化能力及整車的密封性影響，建議車輛正向設計開發過程應綜合考慮以上因素才能助力最終整車座艙環境高過濾防護能力的實現，提升駕乘健康水平。

參考文獻：

[1]GB/T 32085.1-2015《汽車 空調濾清器 第1部分：粉塵過濾測試》[S].中華人民共和國國家標準，2015.

[2]VDA270-2018《汽車內飾材料氣味散發性要求》[S]. 德國汽車工業協會，2018.

[3]QC/T 998-2015《汽車空調濾清器技術條件》[S]. 中華人民共和國汽車行業標準，2015.

[4]CAC-PV18-019：2020 《CATARC標志認證實施規則-汽車空調濾清器過濾等級》[S]. 中汽研華誠認證（天津）有限公司，2020.

[5]ISO9001：2015《質量管理體系要求》[S]. ISO標準，2015.

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

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

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