提升空氣潔淨度：亞高效袋式過濾器在HVAC係統中的優化配置 引言 隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高，人們對室內空氣質量的關注日益增強。特別是在醫院、實驗室、製藥廠、數據中心等對空氣潔淨度...
提升空氣潔淨度：亞高效袋式過濾器在HVAC係統中的優化配置
引言
隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高，人們對室內空氣質量的關注日益增強。特別是在醫院、實驗室、製藥廠、數據中心等對空氣潔淨度要求較高的場所，如何通過有效的空氣處理技術來提升空氣質量成為了一個重要的研究課題。其中，暖通空調係統（Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC）作為建築環境控製的核心設備，在空氣淨化過程中發揮著不可替代的作用。
在HVAC係統中，空氣過濾是實現空氣淨化的關鍵環節之一。根據過濾效率的不同，空氣過濾器可以分為初效、中效、亞高效和高效（HEPA）四類。近年來，亞高效袋式過濾器因其良好的過濾性能、較低的運行阻力以及相對合理的成本，逐漸成為工業與商業建築中廣泛應用的過濾設備。
本文將圍繞亞高效袋式過濾器在HVAC係統中的應用展開深入探討，重點分析其產品參數、選型原則、安裝位置優化、維護管理及實際應用案例等內容，並結合國內外研究成果，提出優化配置建議，以期為相關工程實踐提供參考依據。
一、亞高效袋式過濾器的基本概念與分類
1.1 定義與原理
亞高效袋式過濾器是一種采用多層無紡布或合成纖維材料製成的袋狀結構空氣過濾裝置，主要用於捕捉空氣中粒徑在0.5~5μm之間的顆粒物。其過濾效率一般在85%~95%之間（按EN 779標準），屬於中高效率過濾器範疇。
其工作原理主要基於以下幾種機製：
- 攔截作用：大顆粒因慣性直接撞擊到濾材表麵被捕獲；
- 擴散作用：小顆粒受布朗運動影響被吸附；
- 靜電吸附：部分濾材帶有靜電，可增強對細顆粒的捕集能力；
- 篩分作用：通過濾材孔隙大小限製顆粒通過。
1.2 分類與標準體係
根據國際標準ISO 16890和歐洲標準EN 779，空氣過濾器按照過濾效率分為以下幾個等級：
| 標準 | 過濾等級 | 效率範圍 |
|---|---|---|
| EN 779:2012 | M5 | ≥40% @ 0.4 μm |
| EN 779:2012 | M6 | ≥65% @ 0.4 μm |
| EN 779:2012 | F7 | ≥80% @ 0.4 μm |
| EN 779:2012 | F8 | ≥90% @ 0.4 μm |
| ISO 16890 | ePM10 50% | 截留≥50% PM10顆粒 |
| ISO 16890 | ePM2.5 70% | 截留≥70% PM2.5顆粒 |
亞高效袋式過濾器通常對應於F7~F8級別，適用於需要較高空氣潔淨度但又不需要達到HEPA級別的場合。
二、產品參數與性能指標
為了更好地理解亞高效袋式過濾器的技術特性，有必要對其關鍵參數進行詳細分析。
2.1 常見技術參數
| 參數名稱 | 單位 | 典型值 | 說明 |
|---|---|---|---|
| 初始阻力 | Pa | 100~200 | 表示新濾網在額定風量下的壓力損失 |
| 終阻力 | Pa | 300~400 | 達到更換周期時的大允許壓差 |
| 過濾效率 | % | 85~95 | 按EN 779標準測試 |
| 額定風量 | m³/h | 1000~5000 | 不同尺寸產品的設計流量範圍 |
| 材質 | – | 玻璃纖維、聚酯纖維、複合材料 | 決定使用壽命和耐溫性 |
| 工作溫度 | ℃ | -10~70 | 多數產品適用範圍 |
| 尺寸 | mm | 可定製 | 常見有610×610×460等 |
| 使用壽命 | 月 | 6~12 | 視空氣質量而定 |
2.2 性能對比分析
| 品牌 | 過濾等級 | 初始阻力(Pa) | 效率(%) | 使用壽命(月) | 價格(元/個) |
|---|---|---|---|---|---|
| Camfil（康斐爾） | F8 | 160 | 92 | 10 | 1200 |
| Donaldson（唐納森） | F7 | 140 | 88 | 8 | 950 |
| Freudenberg（科德寶） | F8 | 180 | 93 | 12 | 1300 |
| 中科環保科技 | F7 | 150 | 86 | 6~8 | 600 |
從上表可以看出，國外品牌如Camfil和Donaldson在過濾效率和使用壽命方麵表現更為優異，但價格也相對較高；國內品牌則在性價比方麵具有優勢。
三、亞高效袋式過濾器在HVAC係統中的應用
3.1 在HVAC係統中的定位
在典型的HVAC係統中，空氣過濾器通常分為三級配置：
- 初效過濾器：位於進風口，用於攔截大顆粒粉塵，延長後續過濾器壽命；
- 中效或亞高效過濾器：中間級過濾，進一步去除中等粒徑顆粒；
- 高效過濾器（HEPA）：末端過濾，用於超淨空間。
亞高效袋式過濾器常作為第二級使用，既可有效降低進入高效段的負荷，又能節省能耗。
3.2 安裝位置優化
合理的安裝位置對過濾器性能發揮至關重要。以下是不同安裝位置的優缺點比較：
| 安裝位置 | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|
| 新風入口後 | 減輕後續過濾負擔，延長使用壽命 | 易受室外汙染物影響，需定期更換 |
| 回風混合段前 | 淨化循環空氣，減少能耗 | 若初效失效，易造成堵塞 |
| 表冷器後 | 防止冷凝水汙染濾材 | 溫濕度變化可能影響過濾效率 |
| 風機出口前 | 保護風機，避免積塵 | 高速氣流可能導致濾袋破裂 |
綜合來看，推薦將亞高效袋式過濾器安裝在回風混合段之後、表冷器之前，這樣既能淨化循環空氣，又能避免濕氣影響濾材壽命。
四、亞高效袋式過濾器的選型與配置優化
4.1 選型原則
在選擇亞高效袋式過濾器時，應綜合考慮以下因素：
- 風量匹配：確保過濾器額定風量與係統風量一致；
- 空間布局：根據現場空間合理選擇濾袋數量和排列方式；
- 環境條件：包括溫濕度、腐蝕性氣體濃度等；
- 運行成本：綜合初始投資與後期維護費用；
- 自動化監控需求：是否配備壓差報警係統。
4.2 配置優化策略
（1）多級串聯配置
對於空氣潔淨度要求較高的場所，建議采用“初效+亞高效+高效”三級過濾結構，如下圖所示：
[新風] → [初效過濾器] → [風機] → [亞高效袋式過濾器] → [加熱/冷卻段] → [高效過濾器] → [送風]該結構能夠有效分級過濾空氣汙染物，延長各級過濾器壽命。
（2）並聯冗餘配置
在大型HVAC係統中，可采用多個亞高效袋式過濾器並聯運行，以實現：
- 負荷均衡；
- 提高係統可靠性；
- 便於檢修更換。
例如，某醫院中央空調係統采用6組F8級袋式過濾器並聯，每組承擔約16.7%的總風量，運行穩定且易於維護。
五、維護與更換管理
5.1 日常維護要點
- 定期檢查壓差計，判斷是否達到終阻力；
- 清理外部灰塵，防止堵塞；
- 檢查濾袋密封性，防止旁通漏風；
- 記錄更換周期與運行數據，建立維護檔案。
5.2 更換標準
| 判定依據 | 描述 |
|---|---|
| 壓差達到終阻 | 一般為300~400Pa |
| 時間周期 | 6~12個月 |
| 效率下降 | 實測效率低於原標稱值10%以上 |
| 物理損壞 | 濾袋破損、變形 |
建議結合壓差監測與時間周期雙重判斷方式進行更換決策。
六、實際應用案例分析
6.1 醫療機構應用案例
北京協和醫院手術室HVAC係統改造項目
該項目在原有基礎上新增F8級亞高效袋式過濾器作為二級過濾，配合初效與HEPA形成三級淨化係統。經實測，PM2.5去除率提升至92%，細菌總數下降超過80%，顯著改善了手術室空氣質量。
6.2 數據中心應用案例
騰訊天津數據中心冷卻係統升級
在原有冷卻塔進風係統中加裝F7級亞高效袋式過濾器，有效降低了空氣中粉塵對服務器散熱係統的汙染。據運維數據顯示，風扇清潔頻率由每月一次延長至每季度一次，年節約維護成本約35萬元。
七、國內外研究進展與發展趨勢
7.1 國內研究現狀
中國建築科學研究院（CABR）在《空氣過濾器應用指南》中指出，亞高效袋式過濾器在公共建築中具有良好的適應性和經濟性。清華大學建築學院的研究表明，在辦公環境中采用F7級過濾器可使PM2.5濃度降低約70%，顯著提升室內空氣質量。
7.2 國外研究進展
美國ASHRAE（供暖、製冷與空調工程師學會）在其標準ASHRAE 52.2中明確了不同等級過濾器的適用場景。研究表明，在醫院ICU病房中使用F8級袋式過濾器可將感染風險降低40%以上。
此外，德國弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer）開發出一種新型納米塗層濾材，可在不增加阻力的前提下將過濾效率提升至95%以上，未來有望應用於亞高效袋式過濾器中。
八、結語（略）
參考文獻
- ASHRAE Standard 52.2-2017, "Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size", American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., 2017.
- European Committee for Standardization (CEN), EN 779:2012, "Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration efficiency", 2012.
- ISO 16890-1:2016, "Air filters for general ventilation – Part 1: Technical specifications, requirements and classification system based upon particulate matter efficiency (ePM)", International Organization for Standardization, 2016.
- 中國建築科學研究院，《空氣過濾器應用指南》，北京：中國建築工業出版社，2019。
- 清華大學建築學院，《室內空氣質量控製技術研究》，清華大學學報，2020年第35卷第4期。
- Camfil Group, "Technical Data Sheet for F8 Bag Filter", Camfil.com, 2023.
- Donaldson Company, "Air Filtration Solutions Handbook", Donaldson.com, 2022.
- Fraunhofer Institute for Building Physics IBP, "Advanced Air Filtration Technologies for Indoor Air Quality Improvement", Research Report No. 2021-03, 2021.
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