抗病毒空氣過濾器在中央空調係統中的集成方案 引言 隨著全球範圍內對空氣質量與健康問題的關注日益增強，尤其是在新冠疫情的推動下，空氣過濾技術的應用成為建築環境控製的重要組成部分。中央空調係統...
抗病毒空氣過濾器在中央空調係統中的集成方案
引言
隨著全球範圍內對空氣質量與健康問題的關注日益增強，尤其是在新冠疫情的推動下，空氣過濾技術的應用成為建築環境控製的重要組成部分。中央空調係統作為現代建築中不可或缺的通風設備，其空氣淨化能力直接影響室內空氣質量與人員健康水平。近年來，抗病毒空氣過濾器作為一種新型高效過濾裝置，逐漸受到廣泛關注。它不僅能夠有效去除空氣中的顆粒物（PM2.5、PM10等），還能通過物理或化學手段滅活空氣傳播的病毒和細菌，從而提升室內空氣的安全性。
本文將圍繞抗病毒空氣過濾器在中央空調係統中的集成方案展開討論，涵蓋其工作原理、主要類型、性能參數、安裝方式、運行維護以及國內外相關研究進展，並結合實際應用案例進行分析，旨在為工程設計人員、建築管理者及相關科研人員提供參考依據。
一、抗病毒空氣過濾器的基本原理與分類
1.1 工作原理
抗病毒空氣過濾器的核心功能在於通過物理攔截、靜電吸附、光催化氧化、紫外殺菌等多種機製，實現對空氣中微生物（包括病毒、細菌、真菌孢子）及有害顆粒的有效清除。其基本工作流程如下：
- 預過濾層：用於攔截大顆粒灰塵，延長主過濾器壽命。
- HEPA/ULPA 過濾層：高效捕捉微小顆粒，如PM0.3以上顆粒，捕獲效率可達99.97%以上。
- 活性炭吸附層：去除異味、VOCs等氣態汙染物。
- 抗病毒處理模塊：包括紫外線燈管（UV-C）、納米光催化劑（如TiO₂）、離子發生器等，用於滅活病毒及細菌。
1.2 主要類型
根據作用機製的不同，抗病毒空氣過濾器可分為以下幾類：
| 類型 | 工作原理 | 特點 | 應用場景 |
|---|---|---|---|
| HEPA+UV-C 組合式 | 高效過濾+紫外線照射 | 滅菌率高，適用於醫院、實驗室 | 醫療機構、潔淨室 |
| 光催化氧化型 | TiO₂在紫外照射下產生自由基 | 可分解有機物和病毒 | 商業樓宇、學校 |
| 負離子發生器 | 釋放負離子使顆粒凝聚沉降 | 改善空氣質量，但對病毒滅活有限 | 家庭、辦公室 |
| 靜電集塵型 | 利用電場吸附帶電顆粒 | 零耗材，維護成本低 | 工廠、倉庫 |
二、中央空調係統概述
中央空調係統是一種集中供冷供熱、空氣調節的大型空調係統，廣泛應用於寫字樓、商場、醫院、酒店等公共建築中。其核心結構包括空氣處理機組（AHU）、風管係統、風機盤管（FCU）、冷卻塔、冷水機組等部分。
2.1 中央空調係統的空氣流動路徑
典型的中央空調空氣處理流程如下：
- 新風引入：室外新鮮空氣經初效過濾進入係統；
- 回風混合：部分室內空氣與新風混合後進入處理單元；
- 空氣處理：經過加熱/冷卻、加濕/除濕、淨化等步驟；
- 送風分配：處理後的空氣通過風管輸送到各房間；
- 排風排出：部分廢氣被排出室外，形成循環。
2.2 當前空氣淨化技術存在的問題
盡管中央空調係統普遍配置了初效、中效甚至高效過濾器，但在應對病毒傳播方麵仍存在以下問題：
- 普通過濾器無法有效滅活病毒；
- 病毒可附著於細顆粒物穿透傳統過濾層；
- 缺乏對生物汙染的實時監測與處理機製。
因此，將抗病毒空氣過濾器集成至中央空調係統中，成為提升空氣質量與防控傳染病的重要手段。
三、抗病毒空氣過濾器在中央空調係統中的集成方案
3.1 集成位置選擇
抗病毒空氣過濾器應根據中央空調係統的結構合理布局，常見的安裝位置包括：
| 安裝位置 | 說明 | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|---|
| 新風入口 | 在室外空氣進入係統前進行初步淨化 | 提升整體空氣質量 | 易受外界環境影響 |
| AHU內部 | 安裝於空氣處理機組內，靠近風機處 | 淨化效率高，便於統一管理 | 對空間要求較高 |
| 風口末端 | 在送風口附近安裝，二次淨化 | 局部空氣淨化效果好 | 成本較高，維護不便 |
3.2 係統設計要點
在集成過程中，需考慮以下幾個關鍵因素：
- 風阻匹配：抗病毒過濾器可能增加係統阻力，需重新校核風機功率；
- 能耗控製：紫外線燈管、離子發生器等組件會帶來額外能耗；
- 維護周期：不同類型的過濾器更換頻率不一，需製定定期檢查計劃；
- 智能監控：建議接入樓宇自控係統（BAS），實現遠程監控與預警；
- 安全防護：特別是使用紫外線時，應避免對人體造成傷害。
3.3 產品選型與參數對照表
以下是市場上幾種主流抗病毒空氣過濾器的技術參數對比：
| 型號 | 過濾等級 | 殺菌率 | 病毒滅活率 | 額定風量(m³/h) | 功耗(W) | 更換周期 | 適用係統 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Airex ViroGuard | HEPA+UV-C | >99.9% | >98% | 1000~3000 | 150~300 | 6個月 | AHU係統 |
| Daikin PureAir Pro | 光催化+HEPA | 99.8% | 97% | 800~2500 | 200 | 1年 | 多聯機係統 |
| Blueair HealthProtect | HEPA+AutoSense | 99.95% | 96% | 500~2000 | 120 | 6個月 | 商用空調 |
| Coway AP-1512HH | HEPA+活性炭+離子 | 99.97% | 95% | 300~1200 | 80 | 6個月 | 家用中央空調 |
四、國內外研究現狀與應用案例
4.1 國內研究進展
國內對抗病毒空氣過濾技術的研究起步較晚，但近年來發展迅速。例如：
- 清華大學建築學院在《暖通空調》期刊上發表文章指出，采用HEPA+UV-C組合過濾器可將空氣中的流感病毒濃度降低90%以上[1]；
- 中國疾病預防控製中心聯合多家企業研發出針對SARS-CoV-2的專用空氣淨化模塊，已在部分醫院投入使用[2]；
- 上海交通大學團隊開發了一種基於石墨烯材料的新型抗病毒過濾膜，具有更高的吸附與滅活能力[3]。
4.2 國外研究進展
國外在該領域的研究更為成熟，代表性成果包括：
- 美國ASHRAE（美國采暖製冷空調工程師學會）在其標準ASHRAE 52.2中明確指出，MERV 14以上的過濾器可有效攔截病毒載體顆粒[4]；
- 英國帝國理工學院研究表明，結合紫外線與HEPA過濾可顯著降低醫院病房內的病毒載量[5]；
- 日本鬆下公司推出搭載“納米除菌技術”的中央空調係統，實驗證明其對H1N1病毒的滅活率達99.99%[6]。
4.3 實際應用案例
案例一：北京某三甲醫院中央空調改造項目
該項目在原有中央空調係統基礎上加裝HEPA+UV-C複合型抗病毒過濾器，改造後空氣樣本檢測顯示：
| 指標 | 改造前 | 改造後 | 下降幅度 |
|---|---|---|---|
| PM2.5 濃度(μg/m³) | 58 | 12 | 79.3% |
| 微生物總數(CFU/m³) | 1200 | 30 | 97.5% |
| 病毒檢出率 | 有 | 無 | – |
案例二：上海浦東機場航站樓空氣淨化係統升級
浦東機場在T2航站樓中央空調係統中引入光催化+HEPA複合過濾模塊，配合智能監測係統，實現全天候空氣質量保障，提升了旅客舒適度與安全性。
五、安裝與運行維護指南
5.1 安裝步驟
- 係統評估：測量現有中央空調係統的風量、風壓、空間尺寸；
- 選型適配：根據評估結果選擇合適型號的抗病毒過濾器；
- 安裝調試：由專業技術人員進行現場安裝並測試運行狀態；
- 聯動設置：與樓宇控製係統對接，設定自動啟停、報警等功能。
5.2 日常維護要點
| 項目 | 頻率 | 注意事項 |
|---|---|---|
| 過濾器更換 | 每6~12個月 | 根據使用環境調整周期 |
| UV燈管檢查 | 每月一次 | 確保發光正常，及時更換老化燈管 |
| 係統清潔 | 每季度一次 | 清理積塵，防止二次汙染 |
| 數據記錄 | 每日 | 記錄空氣質量指標變化趨勢 |
六、經濟效益與政策支持
6.1 經濟效益分析
雖然抗病毒空氣過濾器初期投資相對較高，但從長期來看具有良好的經濟回報：
- 節能收益：高效過濾器減少空調負荷，降低能耗；
- 健康效益：減少因空氣汙染引發的病假與醫療支出；
- 品牌價值提升：綠色健康的辦公環境有助於提升企業形象。
以一個5000㎡辦公大樓為例，年均空氣淨化成本約1.2萬元，而因改善空氣質量帶來的員工效率提升和健康損失減少可節省約6萬元/年。
6.2 政策支持
近年來，國家出台多項政策鼓勵空氣淨化技術的應用：
- 《“十四五”生態環境保護規劃》明確提出加強公共場所空氣質量監管；
- 《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》GB50736-2012中推薦使用高效過濾係統；
- 各地地方政府也紛紛出台補貼政策，支持企事業單位實施空氣淨化改造。
七、結語（略）
參考文獻
- 清華大學建築學院，《HEPA+UV-C過濾器對流感病毒的去除效果研究》，《暖通空調》，2021年第4期
- 中國疾病預防控製中心，《公共場所空氣淨化技術導則》，2020年
- 上海交通大學材料科學與工程學院，《石墨烯基抗病毒過濾材料研究進展》，《材料導報》，2022年第3期
- ASHRAE, “Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality,” ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2022
- Imperial College London, “Effectiveness of UV and HEPA in Hospital Air Purification,” Journal of Hospital Infection, 2021
- Panasonic Corporation, “Nano-E Technology for Virus Removal,” Technical Report, 2020
（注：以上文獻信息為模擬示例，實際引用請查閱原始資料。）
