background image

Project Air cleaning in classrooms 

 

Report Activity A 

 

Testing of mobile air cleaning devices in the SenseLab 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Er Ding1, Arghyanir Giri1, Nadine Hobeika1, Antoine Gaillard2,  

Daniel Bonn2, Philomena M. Bluyssen1 

1Delft University of Technology, Delft, The Netherlands 

2University of Amsterdam, Amsterdam, The Netherlands 

 
 
 
 
 
 

Assigned by Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap 

Case number: 1325610 

 
 

Delft, August 30, 2023 

 
 

 

background image

 

Abstract 
Mobile air cleaning devices can be used as an alternative air cleaning solution for classrooms where 
fresh air ventilation is limited. In this study seven types of mobile air cleaning devices were selected 
from  152  products  for  testing  their  feasibility  of  practical  application,  based  on  different  criteria 
including air cleaning technology, airflow configuration, efficiency,  clean air delivery rate (CADR), 
noise  level,  price,  etc. The  selected  devices  were  evaluated  in  the  SenseLab  of  Delft  University  of 
Technology, under different settings (operating levels) and configurations (layouts in the room), by 1) 
a particle decay test using an aerosol generator and particle sensors to investigate the particle removal 
rate  and  determine  the  CADR,  and  2)  a  panel  perception  test  using  subjective  votes  and  physical 
measurements to investigate the noise level and the risk of draft discomfort. The results showed that 
several  mobile  air  cleaning  devices  can  achieve  the  desired  CADR  (900-1000  m3/h)  at  maximum 
operating level under certain configurations, while it is then impossible to maintain a noise level lower 
than the requirement (35 dB[A]). However, according to the subjects’ assessment of noise intensity and 
acceptability, some of the conditions were considered acceptable. In addition, the subjective evaluation 
of air movement was overall positive, indicating that draft discomfort is less likely to happen when the 
mobile  air  cleaning  devices  are  under  normal  operation  and  is  thus  of  less  importance  for  product 
selection. In summary, to obtain both an acceptable CADR and noise level, four devices with specific 
conditions of setting and configuration, are recommended.  
 
 

 

background image

 

Contents 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 

 
Abstract 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 2 

 
1.  Introduction 

 

 

 

 

 

 

 

 

 4 

 
2.  Methods 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 5 

2.1 Selection of mobile air cleaning devices   

 

 

 

 

 5 

2.1.1 Collection of information on available mobile air cleaning devices   

 5 

2.1.2 Major specifications of mobile air cleaning devices  

 

 

 5 

2.1.3 Final selection of mobile air cleaning devices 

 

 

 

 7 

2.2 Assessment of mobile air cleaning devices 

 

 

 

 

10 

2.2.1 Particle decay test  

 

 

 

 

 

 

10 

2.2.2 Panel perception test 

 

 

 

 

 

 

13 

 

3.  Results and Discussion 

 

 

 

 

 

 

 

14 

3.1 Results of each tested air cleaning device 

 

 

 

 

14 

3.2 Discussion 

 

 

 

 

 

 

 

 

17 

3.2.1 Particle removal rate and CADR   

 

 

 

 

17 

3.2.2 Sound pressure level and sound perception  

 

 

 

19 

3.2.3 Air velocity and air movement perception   

 

 

 

21 

 

4.  Conclusions 

 

 

 

 

 

 

 

 

23 

 
References 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24 

 
Symbols and abbreviations 

 

 

 

 

 

 

 

25 

 
Appendix A Forms for perception tests   

 

 

 

 

 

26 

 

 

background image

 

1. Introduction 
 
The COVID-19 pandemic has made it clear that airborne transmission of the coronavirus is a major 
source of infection, which can easily lead to outbreaks among people who share indoor spaces. During 
the COVID-19 pandemic, schools were often closed due to lockdowns or partially open, and windows 
and  doors  were  mostly  kept  open  when  occupied,  yet  the  ventilation  in  classrooms  was  still  not 
satisfying.  To  ensure  that  schools  can  remain  open  even  during  future  pandemics,  it  is  therefore 
necessary  to  be  able  to  implement  measures  that  can  reduce  airborne  transmission.  One  of  those 
measures is to remove the exhaled virus-laden aerosols, preferably as close as possible to the source 
(infected person). This can be done through (personal) ventilation, with the aid of (local) air purification, 
or a combination thereof [1][2].  
 
Previous studies have shown that the use of mobile air cleaning devices is potentially a good additional 
measure when only natural ventilation options are available in a classroom. However, such devices, for 
instance  a  mobile  HEPA  filter  system,  can  cause  unacceptable  noise  and  draft  (depending  on  the 
position of the device in the classroom) [3]. Moreover, more than one device might be required to fulfill 
the cleaning rate requirements. 
 
To  determine  whether  mobile  air  cleaning  devices  can  be  used  in  classrooms  to  reduce  the  risk  of 
airborne transmission, the following questions were studied: 

•  Which types of mobile air cleaning devices are currently available for sufficiently cleaning the 

air of pathogens/viruses in classrooms? 

•  Which requirements do such devices have to meet to be applicable in classrooms? 

•  How many units of devices are needed per type and at which location should they be placed in 

classrooms to achieve an optimal result?  

 
 

 

background image

 

2. Methods 
 
2.1 Selection of mobile air cleaning devices 
 
2.1.1 Collection of information on available mobile air cleaning devices 
To collect information on the availability of mobile air cleaning devices applicable to school classrooms, 
existing products were searched within two ranges: 

1)  Professional organizations or associations, e.g., ISIAQ, ASHRAE, REHVA, etc. 
2)  Commercial dealers, e.g., Coolblue, MediaMarkt, BCC, Bol.com, Amazon.nl. 

 
In total more than 300 products were found, and were further screened based on the following criteria, 
which resulted in a preliminary list of 152 mobile air cleaning devices: 

1)  The manufacturer has its own official (professional) website. 
2)  The manufacturer’s main business is air handling products or it has more than one type of air 

cleaning product. 

3)  The main air cleaning technology of the product is HEPA and/or electrostatic and/or plasma 

(can also be combined with activated carbon and/or UV-C). 

4)  A list of technical specifications is provided for the product. 
5)  The product is available in or can be bought from the Netherlands. 

 
2.1.2 Major specifications of mobile air cleaning devices 
The  152  products  were  then  categorized  and  compared  using  eight  parameters,  based  on  the 
specifications provided by the manufacturer: 
1)  Air  cleaning  technology: The  selected  mobile  air  cleaning  devices  cover  five  main  types  of  air 

cleaning technology, namely: HEPA, EPA, electrostatic (ES), plasma (PL), activated carbon (AC), 
and UV-C, which resulted in 15 types of combinations, as shown in Figure 1.  

2)  Airflow  configuration:  Airflow  configuration  of  the  mobile  air  cleaning  device  refers  to  the 

configuration of how room air is sucked in and supplied by the device (i.e., the configuration of 
airflow inlet and outlet). Figure 2 presents the 26 types of airflow configurations of the 152 products. 
The  most  common  configuration  of  airflow  inlet  and  outlet  is  horizontally  from  the  side,  and 
vertically from the top of the device, respectively. 

3)  Efficiency: The classification of the efficiency of air cleaning devices prescribed in the European 

standard EN 1822-1:2019 [4] is presented in Table 1. According to the specifications provided by 
the manufacturers, the particle removal efficiency of all the selected air cleaning devices is E12 or 
higher, which is equivalent to a removal efficiency of 0.3 µm particles of ≥ 99.95%. 

4)  Fan capacity (or the CADR): The fan capacity means the maximum airflow rate the air cleaning 

device can provide, usually in m3/h. Most of the selected air cleaning devices have multiple settings 
(fan levels). For some devices, instead of fan capacity, CADR (clean air delivery rate) is specified, 
which  equals  to  the  particle  removal  rate  multiplied  by  the  airflow  rate,  or  the  decrease  of  the 
particle concentration multiplied by the room volume, and thus indicates both the efficiency and 
fan capacity of the device. Since all the selected devices have an efficiency higher than 99.95%, the 
CADR can thus be considered as approximately equal to the fan capacity.  

5)  Sound level: The sound (noise) level of the mobile air cleaning devices varies with the fan settings, 

which can range from lower than 18 dB(A) to higher than 60 dB(A). 

6)  Dimensions: Normally the fan capacity of the mobile air cleaning device increases with the size. 

However, the devices should also be able to fit in the school classrooms causing minimum hinder 
to the teaching and learning activities. 

7)  Maintenance: The maintenance of the mobile air cleaning devices includes most importantly, the 

filter life, and its cost. The additional AC filter may also add to the cost, however for many produces 
the AC filter is combined with the main filter. 

8)  Price. 
 

background image

 

 

Figure 1. Number of selected air cleaning device products of different air cleaning technology 

(combinations). 

 

 

Figure 2. Airflow configurations of the selected mobile air cleaning devices. 

 
Table 1. Classification of high efficiency air filters according to EN 1822-1:2019 [4]. 

Filter group 

Filter class 

Efficiency (%) 

EPAa 

E10 

≥ 85 

E11 

≥ 95 

E12 

≥ 99.5 

HEPAb 

H13 

≥ 99.95 

H14 

≥ 99.995 

ULPAc 

U15 

≥ 99.999 5 

U16 

≥ 99.999 95 

U17 

≥ 99.999 995 

a EPA: efficient particulate air filter; b HEPA: high-efficiency particulate air filter; c ULPA: ultra-low penetration 
air filter. 

background image

 

2.1.3 Final selection of mobile air cleaning devices 
To select the proper mobile air cleaning devices for further testing, several criteria have been determined 
considering both the technical requirements and feasibility of application for operating such devices in 
school classrooms: 
1)  Considering  the  type  of  tests  being  performed  on  the  devices  in  this  project,  as  well  as  the 

immatureness of real-life application, the mobile air cleaning devices that uses UV-C technology 
were excluded. 

2)  To ensure better particle removal, H13 air filtering (and higher) is widely recommended. Hence, 

the mobile air cleaning devices with an efficiency lower than H13 were excluded. 

3)  According  to  the  Dutch  Fresh  Schools  guideline  [5],  the  noise  level  of  installations  in  school 

classrooms should be ≤ 35 dB(A). Therefore, the mobile air cleaning devices with a minimum noise 
level higher than 35 dB(A) were excluded. 

4)  For ventilation in school classrooms, a ventilation rate of 8~10 L/s per person is recommended to 

ensure occupants’ health and comfort [6]. Taking the student occupancy in a typical classroom as 
30  persons,  the  total  required  ventilation  rate  is  thus  around  900~1000  m3/h.  Therefore,  when 
operating the mobile air cleaning devices, the clean air delivery should be able to achieve such level. 
With regards to the size and fan capacity of the products, it was determined that the maximum units 
of devices that can be operated in one classroom is four, where each device should provide at least 
250 m3/h of clean air. Hence, the mobile air cleaning devices with a maximum fan capacity lower 
than 250 m3/h were excluded. 

5)  Considering the affordability of the schools, the total budget of mobile air cleaning devices in one 

classroom is set to be 3000 euros. Thus, by multiplying the commercial unit price and number of 
units needed in one classroom, those who reached a total cost higher than 3000 euros were excluded. 

 
Besides the aforementioned criteria, further selection was made by reducing the number of products 
from the same brands, as well as assessing the feasibility of the airflow configuration, which led to a 
shortlist of 27 products. The whole process is illustrated in Figure 3.  
 
In the end, eight types of mobile air cleaning devices (noted as AP) were selected, based on another 
round  of  overall  comparison.  Each  of  these  eight  devices  presents  a  different  combination  of  air 
purifying  technology,  airflow  configuration  and  fan  capacity. The  detailed  information  are  listed  in 
Table 2. It is worth noting that considering the fan capacity of AP5, one unit is required; while for AP1, 
AP4, AP6, and AP7, two units are required; and for AP2, AP3, and AP8, four units are required. The 
manufacturers of the devices were reached out after the selection was completed, yet until the end of 
the project the products of AP8 were not delivered, and thus had to be excluded from the study. 

background image

 

 

Figure 3. Flowchart of the selection process of mobile air cleaning devices. 

 

background image

 

Table 2. Specifications of the selected mobile air cleaning devices. 

Air cleaning device 

Technology 

Airflow configuration  Fan capacity (m3/h)  Efficiency  Sound [dB(A)]  Dimensions (cm) 

Maintenance 

Unit  Price (€) 

AP1 

HEPA + AC 

 

1000 

H13 

Max. 62 

19.0 × 19.6 × 101.8 

Filter life: 4380 h 
Filter price (€): 75 
AC life: combined 
AC price (€): - 

500 

AP2 

HEPA + ES + AC 

 

610 

H13 

19-57 

30.6 (Φ) × 70.5 

Filter life: 24 months 
Filter price (€): 100 
AC life: combined 
AC price (€): - 

480 

AP3 

ES 

 

330 

H13 

19-53 

27.0 × 27.0 × 50.0 

Filter life: 10 years 
Filter price (€): - 
 

380 

AP4 

ES + AC 

 

735 

H13 

27-55 

34.0 × 34.0 × 85.5 

Filter life: 12 months 
Filter price (€): 160 
AC life: combined 
AC price (€): - 

1100 

AP5 

ES + AC 

 

1386 

H13 

33-49 

38.0 × 38.0 × 76.0 

Filter life: 12 months 
Filter price (€): - 
AC life: - 
AC price (€): - 

1900 

AP6 

HEPA 

 

565 

H13 

18-51 

33.2 x 33.6 x 60.6 

Filter life: 12 months 
Filter price (€): 90 
 

500 

AP7 

HEPA 

 

750 

H13 

26-65 

68.8 (Φ) x 25.4 

Filter life: 18-24 
months 
Filter price (€): 250 
 

1500 

AP8 

HEPA + PL + AC 

 

250 

H13 

27-54 

24.1 (Φ) × 37.0 

Filter life: 12 months 
Filter price (€): 30 
 

100 

background image

 

 

10 

2.2 Assessment of mobile air cleaning devices 
The assessment of the final selected air cleaning devices consisted of two parts, namely the particle 
decay test and the panel perception test. The panel perception test also included physical measurements 
of sound pressure level and air velocity. All the tests were conducted during May to July 2023, in the 
Experience room of the SenseLab at the Delft University of Technology [7]. The Experience room has 
a size of 6.1 (l) × 4.2 (b) × 2.7 (h) m3, with two windows and one door, and the interior is set as a 
classroom, with tables, chairs, and a smartboard. The Experience room is equipped with both mixing 
and displacement ventilation systems, with a maximum ventilation rate of 1500 m3/h, and openable 
windows. The ventilation system is also equipped with a HEPA14 filter. 
 
2.2.1 Particle decay test 
 
Aerosol generator 
An aerosol generator was adopted as the source of particles for the decay test, using an artificial saliva 
liquid made of 98.5 wt% water + 1 wt% glycerine + 0.5 wt% NaCl (salt). The aerosol generator consists 
of  an  HPLC  pump  (model:  SHIMADZU  LC-10AD),  a  PulmosprayTM  (Medspray),  and  an  air 
compressor [8]. The PulmosprayTM contains a nozzle (spray chip), a liquid tube, and an air tube. When 
the aerosol generator operates, the liquid is pumped from a bottle to the nozzle via the HPLC pump at 
a flow rate of 0.8~0.9 ml/min. It becomes multiple parallel liquid jets passing the nozzle and then break 
up into droplets, which are then mixed with the co-airflow to form a constant aerosol spray. The aerosol 
generator was placed in the middle of the Experience room, with the spray facing the front of the room 
(Figures 4 and 5). 
 
Measurement instruments 
The concentrations of particulate matter, PM2.5 and PM10, were measured by six SDS011 air quality 
sensors, which were evenly placed on six tables in the Experience Room (Figure 5). The concentrations 
of  VOC  (Volatile  organic  comppunds)  and  O3  (Ozone)  were  measured  by  a  Kanomax  Gasmaster 
monitor  (model:  2750)  and  an Aeroqual  O3  monitor  (model:  Series  500),  respectively.  These  two 
monitors were placed on one table, close to the center of the room (Figure 5).  
 
 

 

Figure 4. Set-up of the aerosol generator.   

 

background image

 

 

11 

 

Figure 5. Set-up of the decay test. 

 

      

   

(a) 

      

 

(b) 

 

(c) 

Figure 6. Configuration of the mobile air cleaning devices in the Experience Room. (a) One unit: left 

– C1, right – C2. (b) Two units: left – C1, right – C2. (c) Four units: C1. 

 
 
 

background image

 

 

12 

Test conditions and procedure 
To determine the settings for the formal tests, for each type of mobile air cleaning device, a pre-test was 
performed to check the noise level of each setting. With the outcome two settings were selected for each 
type of device, one being the highest possible setting with a noise level lower than 35 dB(A), and the 
other being the maximum setting, noted as S1 and S2, respectively. Based on the number of units needed, 
each type of device was also tested under different configurations (layouts in the room), as shown in 
Figure 6. For the device with one unit, configuration 1 (C1) was with the device placed in the middle at 
the back of the room, and configuration 2 (C2) in the front, slightly on the side to avoid blocking the 
smartboard. For the device with two units, C1 was with one unit next to the smartboard in the front and 
the other in the middle at the back, C2 was diagonally in two corners. For the device with four units, 
there was only one configuration (C1), namely at four corners of the room. The total conditions tested 
for each type of device are listed in Table 3. 
 
Table 3. Tested conditions for the selected mobile air cleaning devices. 

Mobile air cleaning device  Tested settings* 

Tested configurations 

Number of conditions 

AP1 

S1 (L4), S2 (L10) 

C1, C2 

AP2 

S1 (L1), S2 (L2) 

C1 

AP3 

S1 (L2), S2 (L4) 

C1 

AP4 

S1 (L1), S2 (L2) 

C1, C2 

AP5 

S1 (L1), S2 (L5) 

C1, C2 

AP6 

S1 (L4), S2 (L8) 

C1, C2 

AP7 

S1 (L4), S2 (L8) 

C1, C2 

* S: setting. L: device setting level. C: configuration. 
 
Each  decay  test  consists  of  a  build-up  session  and  a  decay  session.  For  the  build-up,  the  aerosol 
generator was turned on for at least 1 h, to achieve a well-mixed condition of particles inside the room. 
Two floor fans were used to help accelerating the process (Figure 5). When the particle concentrations 
reached steady state, the build-up was completed and the aerosol generator and the fans were turned off, 
while  the  mobile  air  cleaning  device(s)  was(were)  turned  on  simultaneously,  after  which  the  decay 
started. The decay session normally lasted for 1.5 h. During the test, everything was set to be remotely 
controlled except for AP5. Before and after each test, the mixing ventilation was turned on at an airflow 
rate of 1200 m3/h to help maintaining the particle concentrations in the room at a very low level (< 1 
µg/m³). 
 
Particle removal rate and CADR 
The particle concentration decay can be described by equation (1): 

𝐶(𝑡) = 𝐶!𝑒"#$

(1) 

where:  

•  𝐶 is the particle concentration, µg/m³ 

•  𝐶! is the initial concentration of the decay process, µg/m³ 

•  𝑘 is the decay coefficient (here also the particle removal rate), h-1 

•  𝑡 is the time after decay starts, h 

Hence, the particle removal rate 

𝑘 of the mobile air cleaning devices can be determined using non-linear 

regression, here performed by IBM SPSS v.28. The CADR of the mobile air cleaning devices can be 
calculated by equation (2): 

𝐶𝐴𝐷𝑅 = 𝑘𝑉

(2) 

where: 

•  𝑘 is the particle removal rate, h-1 

•  𝑉 is the volume of the room, m3 

 
 

 

background image

 

 

13 

2.2.2 Panel perception test 
 
Subjects and questionnaires 
Eight PhD students (four males and four females, aged from 28 to 35 years) were recruited as subjects 
for the perception tests. For each perception test, a panel of six subjects (three male and three female) 
was formed to assess the sound and air movement created by the mobile air cleaning devices. For both 
sound and air movement, the subjects were asked to vote for the perception (feel/not feel), as well as 
intensity (quiet/loud, mild/strong) and assessment (pleasant/unpleasant) in the case they did sense any 
sound  and/or  air  movement.  For  air  movement,  an  extra  question  was  added  to  ask  the  subjects  to 
specify on which body part(s) they sensed the air movement (if there was any). The forms used are 
presented in Appendix A. 
 
Test conditions and procedure 
Based on the results of the decay test, the configuration with a higher particle removal rate and CADR 
was selected for each mobile air cleaning device to perform the perception test, combined with both 
settings. For AP5, AP6, and AP7, the difference between the two configurations was not significant, 
and thus both configurations were included for the perception test. When the subjects arrived, they were 
asked to rest for 10 minutes while completing a general information form to report the clothing they 
wore and their mood at the moment, after which they were seated at six tables in the Experience room 
(same as the decay test) (Figure 7). Each type of device was tested during an independent session, which 
started with an acclimatization period, and then the real test conditions began with the device(s) being 
turned on. Each condition lasted for 6 minutes, during which the device(s) was(were) turned on for 5 
minutes,  and  then  turned  off  during  the  last  minute.  The  subjects  were  asked  to  complete  the 
questionnaire at the 4th minute. The conditions were randomly assigned for each type of device, and 
after each session there was a break for switching the devices and preparing for the next session.  
 

 

Figure 7. Set-up of the perception test. 

 
Measurements of sound pressure level and air velocity 
During the perception test, the sound pressure level was measured using a Norsonic sound analyzer 
(model: Nor140), which was placed in the front of the room (Figure 7). Both sound pressure level and 
air velocity were measured for the same conditions when the room was empty. For the sound pressure 
level, the sound analyzer was placed at the same location as shown in Figure 7, and each measurement 
lasted for 2 minutes. For the air velocity, a Dantec ComfortSense anemometer (model: 54T035) was 
used, which was placed in front of each table where the subjects were seated, at a height of 1.1 m, and 
each measurement lasted for 3 minutes. 
 
 
 

 

background image

 

 

14 

3. Results and discussion 
 
3.1 Results of each tested air cleaning device 
Tables 4 to 10 present the detailed results of the tested mobile air cleaning devices (AP1-AP7). 
 
Table 4.
 Results of AP1. 

Condition 

S1_C1 

S2_C1 

S1_C2 

S2_C2 

kPM2.5 (h-1) [mean (SD)] 

2.216 (0.030) 

5.061 (0.079) 

2.862 (0.040) 

5.234 (0.079) 

CADRPM2.5 (m3/h) [mean (SD)] 

153.3 (2.1) 

350.1 (5.2) 

198 (2.7) 

362.1 (5.5) 

kPM10 (h-1) [mean (SD)] 

2.224 (0.055) 

5.099 (0.095) 

2.922 (0.092) 

5.200 (0.172) 

CADRPM10 (m3/h) [mean (SD)] 

153.8 (3.8) 

352.7 (6.6) 

202.1 (6.3) 

359.7 (11.9) 

VOC (ppm) [mean (SD)] 

5.1 (0.8) 

5.5 (1.4) 

4.7 (0.8) 

4.0 (0.2) 

O3 (ppm) [mean (SD)] 

0.034 (0.003) 

0.033 (0.004) 

0.041 (0.002) 

0.037 (0.003) 

SPLempty [dB(A)] [mean (SD)] 

32.4 (0.3) 

47.9 (0.1) 

SPLpanel [dB(A)] [mean (SD)] 

34.2 (2.2) 

47.9 (0.1) 

Sound perception (%) 

100 

100 

Sound intensity [mean (SD)] 

2.0 (1.3) 

4.3 (0.5) 

Sound assessment [mean (SD)] 

2.2 (1.0) 

4.5 (0.8) 

Sound unacceptability (%)a 

17 

83 

Air velocity at 1.1 m (m/s) [mean (SD)] 

0.006 (0.004) 

0.006 (0.005) 

Air movement perception (%) 

33 

50 

Air movement body part(s)b 

face(1); neck(1)  face(1); neck(2) 

Air movement intensity [mean (SD)] 

1.0 (0) 

2.0 (1.7) 

Air movement assessment [mean (SD)] 

1.5 (0.7) 

2.3 (1.2) 

Air movement unacceptability (%)c 

a Percentage of sound assessment >3. b The numbers indicate number of subjects. c Percentage of air movement assessment >3.  
 
Table 5.
 Results of AP2. 

Condition 

S1_C1 

S2_C1 

kPM2.5 (h-1) [mean (SD)] 

8.684 (0.169) 

13.562 (0.734) 

CADRPM2.5 (m3/h) [mean (SD)] 

600.7 (11.7) 

938.1 (50.8) 

kPM10 (h-1) [mean (SD)] 

8.825 (0.763) 

13.682 (1.117) 

CADRPM10 (m3/h) [mean (SD)] 

610.5 (52.8) 

946.5 (77.2) 

VOC (ppm) [mean (SD)] 

1.4 (0.5) 

3.6 (0.9) 

O3 (ppm) [mean (SD)] 

0.038 (0.005) 

0.035 (0.001) 

SPLempty [dB(A)] [mean (SD)] 

33.1 (1.8) 

43.3 (0) 

SPLpanel [dB(A)] [mean (SD)] 

34.3 (3.2) 

45.7 (2.9) 

Sound perception (%) 

100 

100 

Sound intensity 

2.2 (1.2) 

3.7 (0.8) 

Sound assessment 

2.5 (1.0) 

3.5 (1.0) 

Sound unacceptability (%)a 

17 

50 

Air velocity at 1.1 m (m/s) [mean (SD)] 

0.025 (0.011) 

0.077 (0.026) 

Air movement perception (%) 

67 

83 

Air movement body part(s)b 

face (2); hand (1); arm (1) 

face (3); neck (1); hand (2) 

Air movement intensity 

1.0 (0) 

1.4 (0.5) 

Air movement assessment 

1.8 (0.5) 

2.0 (0.7) 

Air movement unacceptability (%)c 

a Percentage of sound assessment >3. b The numbers indicate number of subjects. c Percentage of air movement assessment >3.  

background image

 

 

15 

 
Table 6.
 Results of AP3. 

Condition 

S1_C1 

S2_C1 

kPM2.5 (h-1) [mean (SD)] 

7.097 (0.707) 

15.715 (0.369) 

CADRPM2.5 (m3/h) [mean (SD)] 

490.9 (48.9) 

1087.1 (25.5) 

kPM10 (h-1) [mean (SD)] 

7.753 (0.936) 

16.673 (0.950) 

CADRPM10 (m3/h) [mean (SD)] 

536.3 (64.8) 

1153.3 (65.7) 

VOC (ppm) [mean (SD)] 

4.6 (0.5) 

4.9 (0.4) 

O3 (ppm) [mean (SD)] 

0.040 (0.003) 

0.044 (0.004) 

SPLempty [dB(A)] [mean (SD)] 

29.9 (0.5) 

49.7 (0.1) 

SPLpanel [dB(A)] [mean (SD)] 

34.3 (0.2) 

50.6 (1.5) 

Sound perception (%) 

83 

100 

Sound intensity 

1.8 (0.8) 

4.3 (0.8) 

Sound assessment 

2.2 (1.3) 

4.0 (0.9) 

Sound unacceptability (%)a 

20 

67 

Air velocity at 1.1 m (m/s) [mean (SD)] 

0.001 (0.001) 

0.044 (0.029) 

Air movement perception (%) 

33 

Air movement body part(s)b 

face (2); chest (1) 

Air movement intensity 

1.5 (0.7) 

Air movement assessment 

2.0 (0) 

Air movement unacceptability (%)c 

a Percentage of sound assessment >3. b The numbers indicate number of subjects. c Percentage of air movement assessment >3.  
 
Table 7.
 Results of AP4. 

Condition 

S1_C1 

S2_C1 

S1_C2 

S2_C2 

kPM2.5 (h-1) [mean (SD)] 

5.935 (0.325) 

14.252 (0.436) 

6.119 (0.264) 

14.359 (0.414) 

CADRPM2.5 (m3/h) [mean (SD)] 

410.5 (22.5) 

985.9 (30.1) 

423.3 (18.3) 

993.3 (28.6) 

kPM10 (h-1) [mean (SD)] 

5.820 (0.530) 

13.844 (1.181) 

6.074 (0.503) 

14.151 (0.962) 

CADRPM10 (m3/h) [mean (SD)] 

402.6 (36.7) 

957.7 (81.7) 

420.2 (34.8) 

978.9 (66.5) 

VOC (ppm) [mean (SD)] 

4.5 (0.7) 

4.7 (0.5) 

5.0 (0) 

4.9 (0.3) 

O3 (ppm) [mean (SD)] 

0.034 (0.002) 

0.034 (0.002) 

0.035 (0.002) 

0.036 (0.002) 

SPLempty [dB(A)] [mean (SD)] 

28.3 (0.5) 

45.0 (0) 

SPLpanel [dB(A)] [mean (SD)] 

30.5 (1.2) 

45.4 (2.0) 

Sound perception (%) 

100 

100 

Sound intensity [mean (SD)] 

1.3 (0.8) 

3.7 (1.5) 

Sound assessment [mean (SD)] 

1.5 (0.8) 

3.5 (1.0) 

Sound unacceptability (%)a 

50 

Air velocity at 1.1 m (m/s) [mean (SD)] 

0.004 (0.003) 

0.043 (0.027) 

Air movement perception (%) 

67 

Air movement body part(s)b 

face (2); chest 
(1);arm (1); 
hand (2) 

Air movement intensity [mean (SD)] 

1.8 (0.5) 

Air movement assessment [mean (SD)] 

2.3 (1.0) 

Air movement unacceptability (%)c 

a Percentage of sound assessment >3. b The numbers indicate number of subjects. c Percentage of air movement assessment >3.  
 
 

 

background image

 

 

16 

Table 8. Results of AP5. 

Condition 

S1_C1 

S2_C1 

S1_C2 

S2_C2 

kPM2.5 (h-1) [mean (SD)] 

6.294 (0.277) 

10.809 (0.255) 

7.484 (0.913) 

13.190 (1.189) 

CADRPM2.5 (m3/h) [mean (SD)] 

435.4 (19.1) 

747.7 (17.6) 

517.7 (63.1) 

912.4 (82.3) 

kPM10 (h-1) [mean (SD)] 

6.136 (0.380) 

10.774 (0.864) 

7.867 (1.070) 

14.446 (1.388) 

CADRPM10 (m3/h) [mean (SD)] 

424.4 (26.3) 

745.3 (59.8) 

544.2 (74.0) 

999.3 (96.0) 

VOC (ppm) [mean (SD)] 

3.0 (0.2) 

5.0 (0) 

4.9 (0.3) 

4.2 (0.5) 

O3 (ppm) [mean (SD)] 

0.040 (0.001) 

0.037 (0.001) 

0.046 (0.001) 

0.046 (0.003) 

SPLempty [dB(A)] [mean (SD)] 

26.9 (0.4) 

46.2 (0.1) 

27.2 (0.3) 

48.1 (0.4) 

SPLpanel [dB(A)] [mean (SD)] 

33.4 (5.7) 

46.7 (1.5) 

29.8 (2.6) 

49.5 (3.3) 

Sound perception (%) 

100 

100 

100 

100 

Sound intensity [mean (SD)] 

1.7 (1.2) 

4.5 (0.5) 

1.3 (0.8) 

3.2 (1.2) 

Sound assessment [mean (SD)] 

2.0 (1.3) 

4.3 (0.5) 

2.0 (1.3) 

3.3 (1.0) 

Sound unacceptability (%)a 

17 

100 

17 

33 

Air velocity at 1.1 m (m/s) [mean (SD)] 

0.020 (0.009) 

0.077 (0.032) 

0.011 (0.011) 

0.051 (0.034) 

Air movement perception (%) 

17 

50 

17 

17 

Air movement body part(s)b 

face (1) 

face(2); head(1) 
arm(1) and (3); 
thigh(1) 

arm (1) 

arm (1) 

Air movement intensity [mean (SD)] 

1.0 (-) 

2.3 (1.5) 

1.0 (-) 

2.0 (-) 

Air movement assessment [mean (SD)] 

2.0 (-) 

2.0 (1.0) 

4.0 (-) 

3.0 (-) 

Air movement unacceptability (%)c 

100 

a Percentage of sound assessment >3. b The numbers indicate number of subjects. c Percentage of air movement assessment >3.  
 
Table 9.
 Results of AP6. 

Condition 

S1_C1 

S2_C1 

S1_C2 

S2_C2 

kPM2.5 (h-1) [mean (SD)] 

7.370 (0.121) 

14.544 (0.590) 

5.892 (0.168) 

13.370 (0.207) 

CADRPM2.5 (m3/h) [mean (SD)] 

509.8 (8.4) 

1006.1 (40.8) 

407.5 (11.6) 

924.8 (14.3) 

kPM10 (h-1) [mean (SD)] 

7.668 (0.226) 

15.445 (0.888) 

6.112 (0.207) 

13.812 (0.509) 

CADRPM10 (m3/h) [mean (SD)] 

530.4 (15.6) 

1068.4 (61.4) 

422.8 (14.3) 

955.4 (35.2) 

VOC (ppm) [mean (SD)] 

6.5 (0.5) 

5.1 (0.8) 

8.2 (0.4) 

8.9 (0.3) 

O3 (ppm) [mean (SD)] 

0.044 (0.001) 

0.046 (0.006) 

0.037 (0.003) 

0.037 (0.002) 

SPLempty [dB(A)] [mean (SD)] 

29.8 (0.2) 

44.6 (0.3) 

29.5 (0) 

45.3 (0.1) 

SPLpanel [dB(A)] [mean (SD)] 

31.2 (1.6) 

45.6 (1.8) 

31.6 (2.0) 

44.4 (1.2) 

Sound perception (%) 

100 

100 

100 

100 

Sound intensity [mean (SD)] 

1.5 (0.8) 

2.7 (0.8) 

1.8 (0.8) 

4.0 (0.6) 

Sound assessment [mean (SD)] 

2.0 (1.3) 

2.8 (0.8) 

2.0 (0.9) 

3.8 (0.8) 

Sound unacceptability (%)a 

17 

17 

67 

Air velocity at 1.1 m (m/s) [mean (SD)] 

0.011 (0.006) 

0.067 (0.024) 

0.033 (0.022) 

0.105 (0.037) 

Air movement perception (%) 

50 

67 

83 

Air movement body part(s)b 

face (1); neck 
(1); shoulder (1) 

face (2); neck 
(1); shoulder 
(1); hand (1) 

face (3); head 
(1); neck (1); 
hand (2); thigh 
(1); ankle (1) 

Air movement intensity [mean (SD)] 

1.3 (0.6) 

1.5 (0.6) 

1.6 (0.9) 

Air movement assessment [mean (SD)] 

2.0 (1.0) 

1.8 (1.0) 

1.6 (0.5) 

Air movement unacceptability (%)c 

a Percentage of sound assessment >3. b The numbers indicate number of subjects. c Percentage of air movement assessment >3.  
 
 

 

background image

 

 

17 

Table 10. Results of AP7. 

Condition 

S1_C1 

S2_C1 

S1_C2 

S2_C2 

kPM2.5 (h-1) [mean (SD)] 

9.527 (0.157) 

19.701 (0.871) 

11.248 (0.327) 

19.284 (0.830) 

CADRPM2.5 (m3/h) [mean (SD)] 

659.0 (10.8) 

1362.8 (60.3) 

778.1 (22.6) 

1334.0 (57.4) 

kPM10 (h-1) [mean (SD)] 

8.508 (0.172) 

19.701 (0.871) 

10.591 (0.343) 

19.059 (0.506) 

CADRPM10 (m3/h) [mean (SD)] 

588.5 (11.9) 

1362.8 (60.3) 

732.6 (23.8) 

1318.4 (35.0) 

VOC (ppm) [mean (SD)] 

0.6 (0.5) 

1.0 (0.0) 

1.8 (0.4) 

2.0 (0.0) 

O3 (ppm) [mean (SD)] 

0.046 (0.006) 

0.047 (0.006) 

0.049 (0.005) 

0.046 (0.007) 

SPLempty [dB(A)] [mean (SD)] 

33.4 (0.2) 

49.2 (0.3) 

32.1 (0.1) 

50.5 (0.2) 

SPLpanel [dB(A)] [mean (SD)] 

35.6 (2.1) 

53.1 (1.5) 

35.2 (3.4) 

52.3 (2.8) 

Sound perception (%) 

100 

100 

100 

100 

Sound intensity [mean (SD)] 

2.7 (0.8) 

4.7 (0.8) 

1.7 (1.2) 

4.2 (1.2) 

Sound assessment [mean (SD)] 

2.7 (0.8) 

4.8 (0.4) 

2.2 (1.2) 

4.2 (1.0) 

Sound unacceptability (%)a 

17 

100 

17 

67 

Air velocity at 1.1 m (m/s) [mean (SD)] 

0.065 (0.027) 

0.197 (0.072) 

0.094 (0.041) 

0.268 (0.119) 

Air movement perception (%) 

83 

83 

83 

83 

Air movement body part(s)b 

face (2); head 
(1) ; neck (1); 
chest (1); arm 
(1); leg (1) 

face (2); neck 
(1); shoulder 
(1); arm (1); leg 
(2) 

face (1); head 
(1); arm (3); 
hand (1); leg (1) 

face (2); head 
(1); neck (1); 
arm (3); hand 
(1); leg (1) 

Air movement intensity [mean (SD)] 

1.4 (0.5) 

2.6 (0.9) 

1.2 (0.4) 

2.6 (0.5) 

Air movement assessment [mean (SD)] 

2.0 (0.7) 

1.8 (0.8) 

1.6 (0.9) 

1.8 (0.4) 

Air movement unacceptability (%)c 

a Percentage of sound assessment >3. b The numbers indicate number of subjects. c Percentage of air movement assessment >3.  
 
 
3.2 Discussion 
 
3.2.1 Particle removal rate and CADR 
The comparisons of particle removal rate and CADR of both PM2.5 and PM10 among the mobile air 
cleaning devices are shown in Figures 8 to 11. As mentioned in section 2.1.3, for a typical classroom, a 
clean air delivery rate of 900~1000 m3/h is desired. According to the results, a few of the selected mobile 
air cleaning devices can reach such level (marked by the green line in Figures 10 and 11), but only under 
the maximum setting, which inevitably cause a noise level way higher than 35 dB(A). However, since 
real  classrooms  also  always  involve  vocal  activities  during  teaching  and  learning,  a  slightly  higher 
background sound level can be considered acceptable if supported by the results of the perception test, 
which  will  be  discussed  in  section  3.2.2.  It  is  also  worth  noting  that  for  AP7,  when  placed  as 
configuration 1, the CADR of both PM2.5 and PM10 can almost reach 800 m3/h, which is approximately 
7.5 l/s per person (assuming 30 students per classroom), and does fulfill the minimum requirement (6 
l/s per person) prescribed by the Dutch Fresh Schools guideline [3].   
 

background image

 

 

18 

 

Figure 8. Particle removal rate of PM2.5. 

 

 

Figure 9. Particle removal rate of PM10.  

 

 

Figure 10. CADR of PM2.5. 

 

background image

 

 

19 

 

Figure 11. CADR of PM10. 

 
3.2.2 Sound pressure level and sound perception 
The comparisons of sound perception, sound intensity, and sound assessment among the mobile air 
cleaning devices are shown in Figures 12 to 14. Under most conditions the sound generated by the 
mobile air cleaning devices are perceptible by all the subjects. For AP2, the condition that fulfills the 
CADR requirement was S2_C1, of which the average noise level was 43.3 dB(A) (empty room), and 
perception-wise the average sound intensity was 3.7 out of 5, with 50% of the subjects rated the sound 
as acceptable (Table 5). For AP3, the condition that fulfilled the CADR requirement was S2_C1, of 
which the average noise level was 49.7 dB(A) (empty room), and perception-wise the average sound 
intensity was 4.3 out of 5, with 33% of the subjects rated the sound as acceptable (Table 6). For AP4, 
the conditions that fulfilled the CADR requirement were S2 with both configurations, while S2_C2 
showed  a  better  performance,  of  which  the  average  noise  level  was  45.0  dB(A)  (empty  room),  and 
perception-wise the average sound intensity was 3.7 out of 5, with 50% of the subjects rated the sound 
as acceptable (Table 7). For AP5, the condition that fulfilled the CADR requirement was S2_C2, of 
which the average noise level was 48.1 dB(A) (empty room), and perception-wise the average sound 
intensity was 3.2 out of 5, with 67% of the subjects rated the sound as acceptable (Table 8). For AP6, 
the conditions that fulfilled the CADR requirement were S2 with both configurations, while S2_C1 
showed  a  better  performance,  of  which  the  average  noise  level  was  44.6  dB(A)  (empty  room),  and 
perception-wise the average sound intensity was 2.7 out of 5, with 83% of the subjects rated the sound 
as  acceptable  (Table  9).  For AP7,  when  the  devices  were  operating  at  S1,  the  average  noise  level 
remained lower than 35 dB(A) (empty room), and under condition S1_C2 the average sound intensity 
was 1.7 out of 5, with 83% of the subjects rated the sound as acceptable. On the other hand, although 
S2_C1 achieved the highest CADR, the average noise level was measured to be 49.2 dB(A) (empty 
room), with an average sound intensity of 4.7 out of 5, and 100% of the subjects rated the sound as 
unacceptable (Table 10). 
 

background image

 

 

20 

 

Figure 12. Perception of sound of the mobile air cleaning devices. 

 

 

Figure 13. Vote of the sound intensity of the mobile air cleaning devices. 

 

 

Figure 14. Vote of the sound assessment of the mobile air cleaning devices. 

 

background image

 

 

21 

3.2.3 Air velocity and air movement perception 
The comparisons of sound perception, sound intensity, and sound assessment among the mobile air 
cleaning devices are shown in Figures 15 to 17. Although under most of the conditions the air movement 
generated by the mobile air cleaning devices can be perceived by more the half of the subjects, the 
intensity of the air movement was in general rated low, and almost under all cases the subjects rated it 
as acceptable. In addition, according to the results of the measurement, the air velocity was always 
lower than 0.2 m/s (not likely to cost draft discomfort), except for AP7 under S2_C2 (Tables 4 to10). 
Therefore, it can be concluded that the air movement that the mobile air cleaning devices create had a 
positive effect on occupants’ comfort when no other ventilation was available in the room. 
 

 

Figure 15. Perception of air movement of the mobile air cleaning devices. 

 

 

Figure 16. Vote of the air movement intensity of the mobile air cleaning devices. 

 

background image

 

 

22 

 

Figure 17. Vote of the air movement assessment of the mobile air cleaning devices. 

 
 
 

 

background image

 

 

23 

4. Conclusions 
 
In this project seven different types of mobile air cleaning devices were tested on their feasibility of 
applying  them  into  school  classrooms  as  an  alternative  solution  when  ventilation  is  limited.  The 
assessment consisted of a particle decay test and a panel perception test, which covered three key factors 
of the utilization of mobile air cleaning devices, namely the particle removal ability (CADR), the noise 
level, and the risk of draft discomfort.  
 
As  the  results  showed  that  the  air  movement  generated  by  the  devices  has  in  fact  led  to  positive 
perception,  the  only  concern  for  selecting  the  proper  device  ended  in  the  tradeoff  between  particle 
removal efficiency and noise level. It has been indicated that to achieve the desired amount of clean air 
delivery, none of the selected devices could maintain a noise level fulfilling the requirement of lower 
than 35 dB(A) [4]. However, considering the results of the perception tests, several configurations can 
be considered as acceptable for use in classrooms (see Table 11): 

•  AP2, with four units of devices operating at device setting L2; 

•  AP4, with two units of devices operating at device setting L2, configuration 2; 

•  AP6, with two units of devices operating at device setting L8, configuration 1; 

•  AP7, with two units of devices operating at device setting L4, configuration 2. 

 
Table 11. Selected devices and configurations. 

Air 

cleaning 

device 

Technology 

Airflow 

pattern 

Number of units 

& configuration 

Device 

setting 

CADR 

[m3/h] 

(PM2.5 and 

PM10) 

Sound 

level 

[dB(A)] 

accepta

ble 

AP2 

HEPA + ES 

+ AC 

 

4

 

L2 

938 
933 

43.3 

50 

AP4 

ES + AC 

 

2

 

L2 

993 
979 

45.0 

50 

AP6 

HEPA 

 

2

 

L8 

1006 
1068 

44.6 

83 

AP7a 

HEPA 

 

2

 

L4 

778 
733 

32.1 

83 

a: Fulfils nearly the Dutch fresh school guidelines.  
 

 

background image

 

 

24 

References 
 
1.  Ding  E,  Zhang  D,  &  Bluyssen,  PM.  (2022).  Ventilation  regimes  of  school  classrooms  against 

airborne transmission of infectious respiratory droplets: A review. Building and Environment 207: 
108484. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2021.108484. 

2.  Ding E, Zhang D, Hamida A, García-Sánchez C, Jonker L, de Boer AR, Bruijning PCJL, Linde KJ, 

Wouters IM, & Bluyssen PM. (2023). Ventilation and thermal conditions in secondary schools in 
the Netherlands: Effects of COVID-19 pandemic control and prevention measures. Building and 
Environment
: 109922. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109922. 

3.  Bluyssen PM, Ortiz M & Zhang D. (2021). The effect of a mobile HEPA filter system on ‘infectious’ 

aerosols,  sound  and  air  velocity  in  the  SenseLab.  Building  and  environment  188:  107475. 
https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.107475. 

4.  ECN (2019) High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) - Part 1: Classification, performance 

testing, marking, EN 1822-1:2019, Brussels: European Committee for Standardization. 

5.  Netherlands  Enterprise Agency  (2021)  Program  of  Requirements  –  Fresh  Schools,  May  2021. 

Accessed: 

Jul. 

01, 

2021. 

(in 

Dutch) 

[Online]. 

Available: 

https://www.rvo.nl/sites/default/files/2021/06/PvE-Frisse-Scholen-2021.pdf. 

6.  Qian H, Miao T, Liu L, Zheng X, Luo D, Li Y (2021) Indoor transmission of SARS- CoV-2, Indoor 

Air 31(3):639-645, https://doi.org/10.1111/ina.12766. 

7.  Bluyssen PM, van Zeist F, Kurvers S, Tenpierik M, Pont S, Wolters B, van Hulst L, Meertins D. 

(2018) The creation of Senselab: A laboratory for testing and experiencing single and combinations 
of  indoor  environmental  conditions,  Intelligent  Buildings  International  10(1):5-18. 
https://doi.org/10.1080/17508975.2017.1330187 

8.  Gaillard A, Lohse D, Bonn D, Yigit F (2023) Reconciling airborne disease transmission concerns 

with energy saving requirements: the potential of UV-C pathogen deactivation and air distribution 
optimization, Indoor Air 2023: 3927171, https://doi.org/10.1155/2023/3927172.  

 
 
 
 
 

 

background image

 

 

25 

Symbols and abbreviations 

AC 

Activated carbon 

AP 

Air purifier 

ASHRAE 

American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers 

CADR 

Clean air delivery rate 

EPA 

Efficient particulate air filter 

ES 

Electrostatic 

HEPA 

High-efficiency particulate air filter 

HPLC 

High-performance liquid chromatography 

ISIAQ 

International Society of Indoor Air Quality and Climate 

PL 

Plasma 

REHVA 

Federation of European Heating, Ventilation and Air Conditioning Associations 

SD 

Standard deviation 

SPL 

Sound pressure level 

ULPA 

Ultra-low penetration air filter 

UV-C 

Ultraviolet germicidal irradiation (180-280 nm) 

VOC 

Volatile organic compounds 

 
 
 
 

 

background image

 

 

26 

Appendix A Forms for perception tests 

General Information 

1. Age ____________ years 

2. Gender  

  Male 

  Female 

 

3. Which of the 9 images best suits how you feel at this moment? 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Please brieCly describe the type of clothing you are wearing at this moment. 

Top: 

 

Bottom:   
Shoes: 

 

 

 
 

 

background image

 

 

27 

Questionnaire of Sound and Air Movement Perception 

Part 1. Assessment of sound 

1.1 Can you hear any sound at the location where you are sitting?  

  Yes 

  No 

(If the answer is Yes, please continue with question 1.2 and 1.3; If the answer is No, you can 
skip question 1.2 and 1.3) 

1.2 How loud is the sound that you hear? 

Quiet 

 

 

 

 

 

Loud 

 

1.3 What is your assessment of the sound that your hear? 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Part 2. Assessment of air movement 

2.1 Can you feel any air movement at the location where you are sitting? 

  Yes 

  No 

(If the answer is Yes, please continue with question 2.2-2.4; If the answer is No, you can skip 
question 2.2-2.4) 

2.2 At which part(s) of your body do you feel the air movement? Please mark the body part(s) 

with “x”. 

 

2.3 How strong is the air movement that you feel? 

Mild 

 

 

 

 

 

Strong 

 

2.4 What is your assessment of the air movement that you feel?